USB接口
首先看一看 USB 的接口,当你看到这些接口时,你应该知道,哦,那是 USB 接口 。不然学完了USB,USB 接口都不认识那就很尴尬了 。
看到这些接口是不是很熟悉?常用的接口有 Type A 接口,这个接口一般直接插在电脑上的,Type B 接口比较少见,目前比较常见的是 Mini-B、Micro-B接口,前者在 MP3 之类的设备中比较常见,当然在我们工程师中的调试器中也经常使用,后者多用于手机等设备,不过目前大部分手机接口用 Type-C接口代替了:
这种接口可以正反插,并且能提供比其它接口更大的电流 , 速度更快,所以今天可以看到越来越多的设备开始支持 Type-C了 。我们可以看看这些接口内部的引脚分布情况(不包含 Type-C 接口,这个接口引脚很多):
第四引脚在某些接口中可能没有,其他引脚都是存在的 。Vbus 和 GND 两个硬件用于供电,提供恒定的 4.4 ~5.25 V电源(当 USB 为设备提供 5.25 V 电源时,数据线工作在 3.3 V) , 当设备使用总线供电时,将由这两根引脚提供所需电源,当然总线提供的电流比较有限,所以如果说总线不足以提供足够的电源 , 那么就需要使用外部供电 。
D-、D+两个引脚用于数据传输 , 类似串口的Tx、Rx数据线,不同的是,USB采用差分方式传输 , 使用双绞线,并且在线上传输的数据编码远比串口的复杂,这个将在下节介绍 。
这里需要注意一下线的颜色,一般的厂家生产USB数据线时会按照标准来生产 , 但是有些厂家却不一定,红色不一定是电源,黑色不一定就是地,使用的时候需要注意确认 。标准的USB数据线外部一般会有屏蔽线包裹,防止外部干扰,但是有些厂家偷工减料,可能并没有屏蔽线,甚至连D-、D+数据线都没有,只提供电源线 。
(图片来源于网络,外层白色包裹为屏蔽线)因为采用差分传输,并且只有两个引脚,所以总线为半双工传输,即同一时刻只能发送或接收 。同时 USB 采用一主多从模式,即USB网络中只有一个主机,其他都是从机,也就是设备 。
USB 历史版本
USB经过多年的发展,经历了多个版本,初始版本 1.0,于1996年完成,支持低速(LS)模式(1.5Mb/s)和全速(FS)模式(12Mb/s) 。USB1.1规范于 1998 年面世,改进了 1.0,但速度上没有改变 。USB2.0 在2000 年问世,增加了新的速度模式,即高速(HS)模式,最高支持 480 Mb/s 。USB3.0在2008年发布,传输速率 5Gb/s 。这些版本保持向后兼容的特性,即USB3.0的主机接口可以接入 USB 1.0、2.0 的设备,但是受到设备本身的速度影响,所以最终的速度由低版本速度决定 。
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