Usb硬體解析及設計

2021-09-06 13:26:26 字數 1095 閱讀 9913

usb有 「主裝置」 和 「從裝置」 之分。 「主裝置」 通常寫為 「usb host」或「usb otg」 ,而「從裝置」一般寫為「usb device」 。stm32f103系列的晶元只能做「usb device」 ,stm32f105和stm32f107系列才可以做「usb otg」 。

usb訊號是差分訊號,訊號線為d+、 d-。  在usb host端,  d+、 d-各接乙個15kohm的下拉電阻。

而在usb device端,這時就有高速低速裝置的區別了。usb1.0、1.1、2.0協議中 都有定義高低速裝置以滿足不同情況的需求,這些在硬體上的區別就是:

高速裝置:d+ 接乙個1.5k的上拉電阻,d-不接;  低速裝置則相反:

這就是為什麼板上的usb介面的d+上接乙個1.5k的上拉電阻到3.3v的原因。

這樣當usb device插入到usb host中時,如果是高速裝置,則d+被拉高,d-不 變;低速裝置則與之相反。這個上拉過程需要大概2.5us的時間,usb host在這個時間  內便檢測到了該訊號,即可判斷有usb device plug in,和該device的型別,然後開始通訊、列舉等。 所以,usb協議雖然非常複雜,一般人不太好掌握,但usb硬體卻是非常簡單的:如果是usb host,例如pc機,那麼在usb介面的d+、d-差分線上都接乙個15k電阻到地就可以了;如果是usb device,例如我們的stm32開發板,那麼在usb介面的d+接乙個1.5k的上拉電阻到3.3v就可以。

綜上所述:當你的usb是作為從裝置(類似u盤,usb鍵盤)時,需要在d+(或者d-)接上拉1.5k電阻;反之,你的usb是作為主機,用來外接usb鍵盤、u盤時,電路只需要在d+/-上接下拉電阻;

另外,在高速usb傳輸時,需要考慮訊號的完整性問題,即阻抗匹配。阻抗匹配是指在能量傳輸時,要求負載阻抗要和傳輸線的特徵阻抗相等,此時的傳輸不會產生反射,這表明所有能量都被負載吸收了。反之則在傳輸中有能量損失。下圖中的 r55、r56的22歐姆電阻是阻抗匹配電阻。

usb協議規範 USB硬體設計概要 1

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