USB发展介绍

USB3.0系统拓扑结构

USB3.0的重要特性:

USB3.0与USB2.0的区别

USB3.0数据包类型

USB发展介绍

USB，即通用串行总线，也称通用串联接口，它是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格最早是由 Intel、NEC、COMPAQ、DEC、IBM、Microsoft、Northern Telecom 联合制定的。

USB 接口的出现完全是因为计算机外设的日益增多，诸如键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪、数码相机、MP3 等接踵而至，为了给这些外设一个通用的接口，USB最终诞生。最先普及的 USB1.1 标准接口传输速率为 12Mbps，不过一个 USB 设备最多只可以得到 6Mbps 的传输频宽。因此若要外接光驱，至多能接 6 倍速光驱，无法再高。而若要即时播放 MPEG1 的 VCD 影片，至少要 1.5Mbps 传输频宽，这点 USB 办得到,但是要完成数据量大四倍的 MPEG2 的 DVD 影片播放，USB 可能就吃力了，若再加上AC-3 音频数据，USB 设备很难实现即时播放了。这一点就算到了现在，在相当部分的机箱前面板接口上体现得非常清楚。几乎所有需要双 USB 接口供电的移动硬盘在前置接口上都会出现供电不足的情况，所以前置的便捷接口也在不断改进。

随着 USB 设备被广泛应用，仅为 12Mbps 的传输速率已经成为了制约自身发展的78POPHARD瓶颈，所以用户对厂商提出了更高的要求。于是 COMPAQ、HP（惠普，当时并没有收购康柏 ）、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB2.0 接口标准。它由 USB1.1 规范演变而来，最初的目标仅仅是将 USB1.1的变而来，最初的目标仅仅是将USB1.1 的传输数率提高10～20倍，而实际上却提高了40倍，达到了480Mbps，折算为MB 为 60MB/s。这也是我们目前正在使用的广泛标准，更令人满意的是USB2.0 与的广泛标准，更令人满意的是USB2.0与1.1可互相兼容，也就是说，USB2.0设备可工作在USB1.1接口上，USB1.1的设备也可以工作在USB2.0接口上（对于部分设备来说，存在无法识别的故障，此时需更新 USB 管理程序或者更新主板驱动）。速度的提高对于用户的最大好处，就是意味着用户可使用更高效的外部设备，具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB2.0 的线路上，而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。但另一方面 USB2.0放宽了标准，对厂商进行了妥协，分为了几个级别，并分别用不同的表示标注。并不是所有的 USB2.0 都可以达到最高的传输标准，这在购买时要注意分辨。目前受制于 USB2.0 级别限制的主要设备是存储产品，包括 U 盘和移动硬盘，甚至也包括个别品牌的外置光驱。

USB3.0系统拓扑结构

系统是最多只能有7层的树状结构

最多只能支持127个设备和Hub

Host+RootHub永远是在第一层

复合(Compound)设备一般占两层

功能设备不能作为非叶节点, 只有Hub才可以

USB3.0 Hub其实包含了一个USB2的Hub和一个SuperSpeed Hub

USB3.0的重要特性:

1. 增加了一个重要的数据传输速率

2. 点对点方式传输包, 使活动链路数目达到最少

3. 异步方式的通知功能, 去除了轮询方式的必要

4. 基于链路级的电源管理, 这是总线结构的基础设计

5. 向后兼容USB2.0, 驱动级和物理层级别上都达到了兼容的目的

USB3.0与USB2.0的区别

1. 数据传输速率, 3.0是SuperSpeed 5.0Gbps, 2.0是 1.5Mbps, 12Mbps或480Mbps

2. 数据接口, 3.0是全双工,独立于USB 2.0信号的四路差分信号,支持同时双向数据传输

2.0是半双工,双路差分信号, 单向数据传输, 需要事先协商好总路线的传输方向

3. 信号线数目, 3.0是4路SuperSpeed数据线, 2路HighSpeed数据线和2路电源及地线

2.0是2路LS/FS/HS数据线, 2路电源及地线

4. 总线事务协议, 3.0是主机主导的异步方式的传输流量控制, 包传输是能显式地进行路由

2.0是主机主导的轮询方式的传输流量控制, 包传输是通过广播方式到所有设备

5. 电源管理, 3.0是多级别的链路电源管理, 支持Idle, sleep和suspend状态

2.0是在端口级进行管理, 可以在entry/exit上有两种级别的挂机状态

6. 总线电源, 3.0是和USB 2.0差不多, 只是未配置的电源有50%的增幅, 已配置的电源有80%的增幅

7. 主机控制器，3.0用的是xHCI，2.0则是EHCI。xHCI中提供了虚拟化技术支持。

USB3.0数据包类型

1. Link Management Packets, 链路管理包, 仅发生在两个相连的端口之间,主要是用来进行链路管理

2. Transaction Packets, 事务包, 发生在设备和主机之间, 用来控制数据包的流量, 配置设备和Hubs. 它没有数据

3. Data Packets, 数据包, 发生在设备和主机之间. 它包括两部分:包头和实际数据. 其中数据部分还包括一个32位的CRC校验码来保证数据的完整性.

4. Isochronous Timestamp Packets, 同步时间戳包, 它是唯一的多播方式发送的. 发送方向是从主机到所有U0状态的设备.