USB2.0学习笔记连载（二）：USB基础知识简介

USB接口分为USB A型、USB B型、USBmini型、USBmicro型、USB3.0其中每种都有相应的插座和插头。

图1

图2

上图是USBA型接口，图1为插座，图2为插头。插座指向下行方向，插头指向上行方向。

USB中一般常用有4根线，两边两根线一般为VBUS（5V的接入或接出线，对应上图中的1引脚）和GND（对应上图中的4引脚）。中间两根为D+（对应上图中的3引脚），D-（对应上图中的2引脚），还有外加一个屏蔽层。

图3

图4

USB B型所对应的各信号和USB A型一致。在各种开发板上比较喜欢用USB B型接口，占PCB面积较小。

图5

图6

图5是插座，图6是插头。和USB A和USB B不同的是，USB mini型接口多了一个引脚，那么这个引脚对应图中的4，此引脚作为ID，只有在OTG情况下才有用。关于OTG笔者搜索了一下资料，现整理如下：

USB OTG是USB On-The-Go的缩写，是近年发展起来的技术，2001年12月18日由USB Implementers Forum公布，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换。特别是PAD、移动电话、消费类设备。

由上面的介绍可以得到一个结论，此技术就是实现不同设备之间的连接，并进行数据交换，由于USB设备分为主（Host）和从（Slave），只有当一个主设备和从设备连接时才能实现数据传输。而OTG技术也是遵从主从关系，只不过主可能不是PC机，可以是任意其他的设备，然后对于ID引脚，作为主设备，可以将其接地，作为从设备一端的4引脚悬空，这样就可以区分开谁是主和从的关系。

图7

图8

上图是USB micro的插座和插头，最常见的例子就是我们的手机数据线，插入手机一端就是USB micro接口。上图中micro-AB是可以插入USB micro A型插头或USB micro B型插头。

图9

图10

USB3.0 A型接口。 上图是USB3.0的靓照，感觉看一个数据线是不是USB3.0的接口，估计最明显的标注就是在插头上会有SS标志。USB2.0最大速度也就是高速情况下可以达到480Mbps（60MB/s）半双工,而USB3.0高速情况下可以达到5.0Gbps（500MB/s）全双工，注意这里不是5Gb/s除以8得到的640MB/s，而是除以10bit，采用与SATA相同的10bit传输模式，编码规则采用8/10的方法，存在2bit的控制信号，所以USB3.0的理论数据传输速率是5Gbps/10bitt=500MB/s。

图11

USB3.0接口和USB2.0接口有很大的不同。USB3.0接口有9根线，前4根线和普通的USB线一样，后5根线是为超高速做准备。其中超高速输入引脚5脚为SSRX-，6脚SSRX+,超高速输出引脚8脚SSTX-，9脚SSTX+，7脚为GND引脚，还包括屏蔽层。

USB3.0在高速情况下之所以比USB2.0快，是因为额外增加两对传输线，如图11所示。

USB3.0能够实现较好的电源管理，USB3.0接口供电能力为1A，USB2.0为0.5A。实现USB充电电池，LED照明和mini风扇提供更多的功率。这意味着通过USB3.0来充电可以更快完成充电。能够使主机更快地识别器件，处理数据效率更高。

转换到USB 3.0，功耗也是要考虑的很重要的一个问题，因此有效的电源管理就很必要，可以保证设备的空闲的时候减少电力消耗。

大量的数据流传输需要更快的性能支持，同时传输的时候，空闲时设备可以转入到低功耗状态。甚至可以空下来去接收其他的指令，完成其他动作。其实，在USB 3.0中也并不是所有的东西都更新换代了，比如线缆的长度。当在某些应用中需要尽可能高的吞吐量的时候，往往线缆依旧会成为瓶颈。虽然在USB 3.0规范中，没有明确指定USB线缆有多长，但是电缆材质和信号质量还是影响了传输的效果。因此在传输数百兆大数据流的时候，线缆长度最好不要超过3米。

虽然USB 2.0 Hi-Speed的数据传输速率是480Mpbs，也就是理想状况下应该为60MB/s，但是在Windows based操作系统下，由于default driver的限制，实际的效能大约为30MB/s～35MB/s，与60MB/s有一大段距离。

图12

图12是USB2.0和USB3.0的主要区别。

图13

上图是USB3.0 B型接口，可以兼容USB2.0和USB3.0接口，买过移动硬盘的朋友应该见过这种接口。