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一口气读懂USB

来源:插头 时间:2022/6/19

最近一直在收集USB的相关资料。今天特地整理一份。主要按照USB的接口类型,接口线序,协议标准三大部分进行阐述。

(1)接口类型

市场上常用的接口无非以下几种。且常用的场景也都罗列出来了。

TYPEA:电脑

TYPEB:打印机

MiniB:诺基亚时代,功能机常用的接口。

MicroB:便宜的安卓机。USB3.0多用于移动硬盘。

TYPEC:旗舰手机

(2)接口线序

接口的线序只有TYPEA,MicroB和TYPEC整理一下。其他的因为用的也不是很多,所以暂且没有研究。

TYPEA:在USB2.0时代,有4根线。VBUS,D+,D-,GND。在3.0时代,有9根线。VBUS,D+,D-,GND(2根),TX+/TX-,RX+/RX-。

TYPEB:没有研究

MiniB:没有研究

MicroB:同TYPEA一样。

TYPEC:24pin。GND(4个),VBUS(4个),TX1+/TX1-,TX2+/TX2-,RX1+/RX1-,RX2+/RX2-,D+/D-,CC1,CC2,SBU1,SBU2。其中SBU是第二功能总线,一般NC。

(3)协议标准

从USB2.0到USB3.0不仅仅涉及到协议标准的变化,物理接口也发生了巨变。但是从USB3.0开始,随着TYPEC的出现,基于该物理接口,开始兼容起了各种各样的传输协议。比如后面要讲的Thunderbolt,USB4.0,PD协议,耳机功能等。虽然是同一个接口,但是实现的功能和传输的速率却不一样了。

●USB2.0

速率

低速1.5Mbps,全速12Mbps,高速Mbps。速率的匹配,由协议进行。

主从模式

TYPEA:因为没有ID线。所以该设备内部会做好ID的信号处理。比如U盘会悬空,默认从模式。电脑会接地,默认主模式。

MicroB:由ID进行确定。高电平或者悬空是从模式,低电平是主模式。比如手机的OTG线,它的MicroB接口处的ID会拉低。所以插上手机后,手机会做主模式。

TYPEC:没有研究。

●USB3.0

速率

3.0版本,5Gbps;3.1版本是10Gbps;3.2版本是20Gbps

其中3.0到3.1的演进是因为编码方式升级。3.1到3.2的眼镜是因为单通道变成了双通道。

主从模式

TYPEA:因为没有ID线,也没有CC信号。所以该设备内部会做好主从模式切换。比如,电脑内部的ID会接地,默认主模式。

MicroB:跟TYPEA一样。既没有ID,也没有CC信号

TYPEC:根据CC1或者CC2在插入后的电平的变化,来判断主从模式。如果插入后,电平降低,则为主模式。如果升高,则为从模式。

正反方向

因为只有TYPEC支持正反插。所以只探讨TYPEC的原理。

CC1和CC2在插入后,电平的变化是不一样的。因为插头这边是CC和Vconn的下拉电阻不一样,所以插座和插头连接后,电平变化不一样。

●Thunderbolt3

速率:40Gbps

●USB4.0

应用的是Thunderbolt的技术。

●PD

因为需要CC检测端口,所以只支持TYPEC

●耳机功能

只有TYPEC支持。

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