USB协议详解，USB协议详解，USB协议详解

USB协议详解 USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种广泛应用于现代电子设备的接口标准，由Intel等七家公司于1994年推出，以替代传统的串口和并口通信方式，以满足更高的数据传输速率需求。USB协议历经多次迭代，从USB 1.1到USB 2.0，再到USB 3.0，不断提升传输速度和功能。 1. USB 1.1与USB 2.0的区别 USB 1.1是USB协议的早期版本，最大传输速率为12Mbps（全速模式），而USB 2.0在2004年发布，将最大传输速率提升到了480Mbps，实现了高速传输。尽管USB 2.0提高了速度，但仍然保持与USB 1.1的兼容性，允许旧设备与新主机无缝连接。 2. USB 2.0协议体系 - USB数据流模型：USB采用主从结构，由主机（HOST）控制数据传输，设备（DEVICE）响应主机的请求。 - USB物理规范：定义了接口和线缆的标准，USB 2.0系统中使用屏蔽的双绞线。 - USB电气规范：规定了电压、电流等电气参数，例如总线供电模式下，USB 2.0设备最多可获得500mA电流。 - USB协议层规范：包括令牌包、数据包和握手包的传输机制。 - USB设备架构：设备可以是单一功能设备或复合设备，最多支持127个设备，其中包含USB Hub。 3. USB体系结构 - 主机：提供USB接口和管理能力，可以是PC或其他设备，USB系统中仅有一个主机。 - 设备：包括功能设备和Hub，最多127个设备，其中复合设备可通过内置Hub组合多个功能。 - 物理连接：使用星型拓扑，最多7层级联，ROOT HUB集成在主机控制器中，不占用地址。 4. USB传输机制 - 轮询广播：主机发起所有传输，同一时刻仅允许一个数据包传输，确保数据包的正确接收。 - 令牌包-数据包-握手包：令牌包指定数据包的去向，数据包包含实际信息，握手包确认传输成功与否。 - 端点（Endpoint）：设备中最小的数据收发单元，支持单向或双向传输，数量有限制。 5. 包格式 - 包由SYNC、PID、数据和CRC字段组成，PID区分不同类型的包（如令牌包、数据包、握手包）。 - CRC校验用于检测传输错误，根据速度不同，CRC字段长度可能不同。 USB协议通过不断的技术改进，提供了高效、灵活的接口标准，使得各种设备能够方便地连接到主机，实现高速数据传输。USB 2.0的480Mbps传输速率和兼容性设计，使其成为许多设备的标准接口，广泛应用于个人电脑、移动设备和外设之间。