1 简介
USB是通用串行总线(Universal Serial Bus),其主要的特点是高速、灵活。USB的发展历史可追溯到1996年,随着时间的推移,USB的速率逐渐提高,现在USB 3.1最高的速率可达 10Gbps 。具体的发展历程见下表:
版本 | 最大传输 | USB名称 | 供电能力 | 推出时间 |
---|---|---|---|---|
USB 1.0 | 1.5Mbps | Low Speed | 500mA | 1996年01月 |
USB1.1 | 12Mbps | Full Speed | 500mA | 1998年09月 |
USB2.0 | 480Mbps | High Speed | 500mA | 2000年04月 |
USB3.0 | 1.5Gbps | Super Speed Gen1 | 900mA | 2008年11月 |
USB3.1 | 10Gbps | Super Speed Gen2 | 900mA | 2013年08月 |
2 USB设计说明
USB电路是有主从之分的,那么在物理层又是如何实现的。USB连接器上有一个USB_ID的引脚。 对于Host设备,USB_ID引脚拉低 ;对 应Device设备,USB_ID引脚置高或者悬空 。
USB2.0的工作模式由高速模式和低速模式两种。当USB为Host时,D+、D-上分别接一个15K的下拉电阻,这样可以使得在没有设备插入的时候,D+、D-上始终保持低电平;当USB为Host时,D+和D-那么如何设计高速模式和低速模式,详情配置见下:
插入电缆后等效电路可以看成一个RC回路,而RC回路有一个重要特性,就是时间常数,这个常数就是R和C乘积,也是影响充放电特性。
可以看出,插入和拔除电缆,将Vo充电到特定的电压,则插入电缆后,充电需要的时长增加了。电脑的USB 3.0主机就是根据这个特性探测到U盘是支持超速特性的,否则插入电缆前后如果充电到电压VO没有时间变化的话,电脑就认为是高速ü盘,而不是超速U盘了。
3 USB电路设计
USB2.0内部塑料是白色;USB3.0内部塑料是蓝色。
USB的电源设计也是十分讲究的,USB 2.0采用5V电源供电,电流为600mA,该电源需要使用电源开关与板载的5V隔离开,此处我们选用的电源开关是TPS2065CDGN具体电路见下:
该型号是高电平使能,我们可以直接将Control Sinnal 连接到Fault Signal。当电流过大时,Fault Signal拉低,芯片失能,芯片输出关闭。
3 USB HUB电路设计
此处介绍两种USB HUB相关电路,分别是RTS5489-GR和RTS5411S-GRT。需要电路的同学可随时私聊我。
RTS5489-GR有一个USB3.0上行接口、四个USB3.0下行接口,配置使用I2C接口。
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