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关于USB的接口

2019-07-12 12:07:00  阅读:1400  来源: 互联网

标签:USB Micro 接口 USB3.0 关于 3.1 Type


USB的接口类型、定义和原理

目前USB接口类型已经更新到了USB3.1和USB Type-C类型,下面就对USB的类型进行介绍整理

一、UCB的通信协议类型

1.1 USB定义及类型

USB(Universal Serial Bus2.0,通用串行总线)是一种应用在计算机领域的新型接口技术。USB接口具有传输速度更快,支持热插拔以及连接多个设备的特点。目前已经在各类外部设备中广泛的被采用。USB接口有四(五)种:USB1.1,USB2.0,USB3.0和USB3.1(3.1Gen 1和3.1Gen 2)。

理论上USB1.1的传输速度可以达到12Mbps,而USB2.0则可以达到速度480Mbps,并且可以向下兼容USB1.1,而USB3.0的最大传输带宽高达5.0Gbps(500MB/s),并且可以向下兼容USB2.0和USB1.1。请注意5Gb/s的带宽并不是5Gb/s除以8得到的640MB/s而是采用与SATA相同的10 Bit传输模式(在USB2.0的基础上新增了一对纠错码),因此其全速只有500MB/s。

USB-IF公布了最新的USB命名规范,原来的USB 3.0和USB 3.1将会不再被命名,所有的USB标准都将被叫做USB 3.2,考虑到兼容性,USB 3.0至USB 3.2分别被叫做USB 3.2 Gen 1、USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 2x2。

1.2 USB通信协议的区别

1、USB3.0的速率是5Gbps,而USB2.0的速率是480Mbps。

2、从USB外观上来看,USB2.0通常是白色或黑色,而USB3.0则改观为“高大上”的蓝色接口。

3、从USB插口引脚上来看,USB2.0采用4针脚设计,而USB3.0则采取9针脚设计,相比而言USB3.0功能更强大。

1.3 各种USB接口速率

USB规范目前有USB 1.0、USB 1.1、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1,USB 3.1又分为USB 3.1 GEN1和USB 3.1 GEN2。

各USB接口理论传输速度如下:

USB 1.0:1.5 Mbps(Low Speed)

USB 1.1:12 Mbps(Full Speed)

USB 2.0:480 Mbps(Hi Speed)

USB 3.0:5 Gbps(640 Mbps, Super Speed)

USB3.1:10 Gbps

需要注意的是,USB Type C可以承载USB3.0或USB3.1,USB3.1一般会有标示“10”

二、USB的硬件接口

2.1 接口类型和用途

从硬件接口类型上来分,主要分为USB Type-A、USB Type-B、USB Type-C,Mini A,Mini B,Micro A,Micro B

USB Type-A,这是最常用的USB风格。它被发现在许多地方,如:电脑,闪存驱动器,汽车,墙上转换器等,这种类型有四个接触点,两个数据和两个正负电源。他们都被放置在一起。

USB Type B一般用于3.5寸移动硬盘、打印机、以及显示器等的连接,没有type-A接口常见。

USB Type C由于支持正反插、可选功能多也越来越受到广泛使用。比如,若USB Type C支持PD协议,可以给笔记本供电;若支持DP,可以连接外接显示器支持显示(一般会有标示“D”);若支持Thunderbolt3更是不得了(一般会有标示“带箭头的闪电”)。

Mini A型:这不是最常用的风格之一。 这种类型有五个联系点。 全部定位在一条直线上。

Mini B型:这种风格以前用于手机充电功能。 这种类型有五个联系点。 全部定位在一条直线上。

Micro A型:Micro A不如Micro B型。这种型号有五个接触点。全部定位在一条直线上。

Micro B型:这种风格很常见。它目前用于大多数主要的手机充电连接器。这种类型有五个联系点。全部定位在一条直线上

Mini USB,也称为迷你USB,是USB接口标准。这是一种为在PC和数字设备之间传输数据而开发的技术

Micro-USB是Mini-USB的下一代规范标准化。

下图所示为几种接口类型图片

 

三、USB接口定义

3.1 USB 2.0接口定义

常用USB有如下两种不同的定义,如表1所示,根据需要选取相应类型的USB。

2.jpg  

ID脚:分为A和B两种接口 A:与地线相连 B:不与地线相连

mini USB除了第4针外,其他接口功能皆与标准USB相同。第4针成为ID,在mini-A上连接到第5针,在mini-B可以悬空亦可连接到第5针。

其中id脚在otg功能中才使用。由于mini usb接口分mini-A、B和AB接口。如果你的系统仅仅是用做slave,那么就使用B接口,系统控制器会判断ID脚的电平判断是什么样的设备插入,如果是高平,则是B接头插入,此时系统就做从模式,如果ID为低,则是A接口插入,然后系统就会使用HNP对话协议来决定哪个做Master,哪个做slave。

Micro-USB 支持OTG,和Mini-USB一样,也是5pin的。

3.2 USB 3.0接口定义

USB3.0接口在2.0的基础上增加了5根线

 

 

 

 

四、USB接口布局布线要求  

1)USB接口靠近板边放置,并伸出板边一定位置,方便插拔;

2)ESD、共模电感器件靠近USB接口,放置的顺序是ESD-共模电感-阻容;同样的注意ESD和USB的距离,留有1.5mm的间距,考虑后焊的情况,如图2所示。

3.jpg

图2 USB的布局

3)USB要走差分,阻抗控制为90欧姆,并包地处理,总长度最好不要超过1800mil;等长方式类似HDMI的绕线。

4)为了抑制电磁辐射,USB的差分线优先走在内层,并保证走线有一个完整的参考平面,不然走线跨分割,会造成阻抗不连续并增加外部噪声对差分线的影响;

5)USB差分在走线的时候,尽可能的减少换层过孔,过孔会造成线路阻抗的不连续,在每次打孔换层的地方加一对回流地过孔,用于信号回流换层,如图3所示。

4.jpg

图3 差分打孔换层处添加GND孔

⑥若USB两边定位柱接的是保护地,分割的时候保证与GND的距离是2MM,并在保护地区域多打孔,保证充分连接,并用磁珠与GND进行跨接,如图4。

5.jpg

图4 USB保护地的隔离

 

标签:USB,Micro,接口,USB3.0,关于,3.1,Type
来源: https://www.cnblogs.com/zhiqiang_zhang/p/11175286.html

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