目录

前言

1、概述

1.1 USB协议

1.2 USB充电协议

1.3 USB接口

1.3.1 type-a

1.3.2 Type-C

1.3.3 USB2.0/3.0/3.1/3.2速率

1.3.4 ULPI/UTMI

开始整理USB相关基础概念，仅用于基础介绍、USB概念入门。更深入的内容请参考USB协议手册。部分图文来自参考文章，链接附录在文后。

USB官网：Front Page | USB-IFhttps://usb.org/

USB中文网：USB中文网 - USB技术开发交流 (usbzh.com)https://usbzh.com/

USB协议详解_一个早起的程序员的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/weiaipan1314/category_10697813.html

USB，Universal Serial Bus（通用串行总线），是一种计算机与外围设备进行数据交互的通信协议。

USB2.0 或 USB3.1, 指的是传输标准; 而USB Type-C 或 USB Type-A, 指的是物理接口。

（1）标准的USB2.0协议传输结构是这样子的（设备端）：

 （2）USB3.0

Type-C相对于其它接口的优势：

TYPE-C的高速应用,Type-C可用于:

（1）USB2.0

 (2) USB3.0 (USB3.2 Gen1)

USB3.0为了提高传输速率，在不同形状的物理接口上都增加了新的针脚。为了保证向下兼容性，也保留了USB2.0原有的针脚；由于USB3.0发表时只有常见的Type-A与Type-B构型，并没有Type-C可选.

 USB3.0新增了两组差分对，分别是SSTX与SSRX。每组差分对的速度都被提升到了5Gbit/s，编码方式为8b/10b，计算纠错/控制损耗，实际效率为80%。从针脚名称中的T与R便可以知道USB3.0可以同时发送与接收数据，是全双工接口

(3) USB3.1  (USB3.2 Gen2)

USB3.1相较于USB3.0，大致做了以下改进：

下面是USB3.1的工作示意图，在Type-A与Type-B接口下，相较于USB3.0只是把差分对的速度提高了。

 而在Type-C接口下，USB3.1工作示意图是这样的

 (4) USB3.2 Gen1x2

  (4) USB3.2 Gen2x2

ULPI协议的全称是UTMI+Low Pin Interface。从名字上就可以看出ULPI是UTMI的Low Pin版本。UTMI(USB2.0 Transceiver Macrocell Interface，USB2.0收发器宏单元接口)是一种用于USB controller和USB PHY通信的协议。相对于ULPI，UTMI有更多的控制信号，支持8bit/16bit 数据接口。前者PIN少，后者PIN多，所以如果用ULPI，PHY一般外部另接；用UTMI，PIN多，一般内置。

为什么要用NRZI?  （1）没有归0步骤，节省了大量的数据带宽；（2）没有负电平，表示起来方便

如何自同步？ NRZ编码本身并不带自同步功能，USB在协议中加入了同步头（SYNC），对于每一个USB Packet，都有一个同步域固定为0000_0001，这个域翻译成NRZI编码就是01010100，接收者通过这个同步头可以算出发送者的频率。

为什么需要Bit-Stuffing?  SYNC可以解决同步的问题，但是如果发送端一直发1，那由NRZI编码后的电平会一直保持不变，从SYNC计算出来的频率只要有一点点偏差，累积后都会造成较大的误差，所以USB协议中采取了bit stuffing的机制来避免出现长时间的1。简单说，每6个连续的1之后，会强制插入一个0，使得发送信号强制出现翻转，接收方在收到翻转信号时可以调整频率，从而实现时钟同步。