USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)是一种新兴的并逐渐取代其他接口标准的数据通信方式，作为一种高速串行总线，其极高的传输速度可以满足高速数据传输的应用环境要求，且该总线还兼有供电简单、安装配置便捷、 扩展端口简易、传输方式多样化，以及兼容良好等优点。

1. 通信速率

Standard

Also Known As

Logo

Year Introduced

Connector Types

Max. Data Transfer Speed

Cable Length**

USB 1.1

Full Speed USB

 

1998

USB-A

USB-B

12 Mbps

3m

USB 2.0

Hi-Speed USB

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_时间延迟

 

 

2000

USB-A

USB-B

USB Micro A

USB Micro B

USB Mini A

USB Mini B

USB-C*

480 Mbps

5m

USB 3.2 Gen 1

USB 3.0

USB 3.1 Gen 1

SuperSpeed

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_时间延迟_02

 

 

2008(USB 3.0)

2013(USB 3.1)

USB-A

USB-B

USB Micro B

USB-C*

5 Gbps

3m

USB 3.2 Gen 2

USB 3.1

USB 3.1 Gen 2

SuperSpeed+

SuperSpeed 10Gbps

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_时间延迟_03

 

 

2013(USB 3.1)

USB-A

USB-B

USB Micro B

USB-C*

10 Gbps

3m

USB 3.2 Gen 2x2

USB 3.2

SuperSpeed 20Gbps

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_接口协议_04

 

 

2017(USB 3.2)

USB-C*

20 Gbps

3m

USB 4

USB 4 Gen 2x2

USB 4 20Gbps

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_接口协议_05

 

 

2019

USB-C*

20 Gbps

0.8m

USB 4

USB 4 Gen 3x2

USB 4 40Gbps

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_时间延迟_06

 

 

2019

USB-C*

40Gbps

0.8m

USB 3.0发布时叫USB 3.0，USB 3.1发布后，USB 3.0改成了USB 3.1 Gen 1，而真正的USB 3.1叫做USB 3.1 Gen 2，后来，发布USB 3.2之后，USB3.0和USB 3.1的名字也跟着升级，三者分别为USB 3.2 Gen 1，USB 3.2 Gen 2，USB 3.2 Gen 2x2.

2. USB接口

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_Android USB协议回传数据_07

 

 

Type-A and -B pinout

Pin

Name

Wire color

Description

1

Vbus

Red or

Orange

+5V

2

D-

White or

Gold

Data-

3

D+

Green

Data+

4

GND

Black or

Blue

Ground

Mini/Micro-A and -B pinout

Pin

Name

Wire color

Description

1

Vbus

Red

+5V

2

D-

White

Data-

3

D+

Green

Data+

4

ID

No Wire

On-The-Go ID Distinguishes cable ends:

"A" plug (host): Connected to GND

"B" plug (device): not connected

5

GND

Black

Signal ground

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_Data_08

 

Micro-B SuperSpeed pinout

Pin

Name

Description

1

Vbus

+5V

2

D-

Data-

3

D+

Data+

4

ID

On-the-GO

5

GND

Signal ground

6

SSTx-

SuperSpeed transmit-

7

SSTx+

SuperSpeed transmit+

8

GND

Signal ground

9

SSRx-

SuperSpeed receive-

10

SSRx+

SuperSpeed receive+

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_USB_09

 

USB 3.0 connector pinouts

Pin

Color

Signal Name

Description

A connector

B connector

 

1

Red

Vbus

+5V

2

White

D-

USB 2.0 differential pair

3

Green

D+

4

Black

GND

Ground for power return

5

Blue

StdA_SSRX-

StdB_SSTX-

SuperSpeed receiver differential pair

6

Yellow

StdA_SSRX+

StdB_SSTX+

7

----

GND_DRAIN

Ground for signal return

8

Purple

StdA_SSTX-

StdB_SSRX-

SuperSpeed transmitter differential pair

9

Orange

StdA_SSTX+

StdB_SSRX+

The USB 3.0 Powered-B connector has two additional pins for power and ground supplied to the device.

10

----

DPWR

Power provided to device (Powered-B only)

11

DGND

Ground for DPWR return (Powered-B only)

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_Data_10

  

Android USB协议回传数据 usb传输协议最新_接口协议_11

 

USB Type-C pinout

Type-C receptacle A pin layout

 

Type-C receptacle B pin layout

Pin

Name

Description

Pin

Name

Description

A1

GND

Ground return

B12

GND

Ground return

A2

SSTXp1(TX1+)

SuperSpeed differential pair #1, TX, positive

B11

SSRXp1(RX1+)

SuperSpeed differential pair #2, TX, positive

A3

SSTXn1(TX1-)

SuperSpeed differential pair #1, TX, negative

B10

SSRXn1(RX1-)

SuperSpeed differential pair #1, TX, negative

A4

Vbus

Bus power

B9

Vbus

Bus power

A5

CC1

Configuration channel

B8

SBU2

Sideband use(SBU)

A6

Dp1(D+)

USB 2.0 diffential pair, position 1, positive

B7

Dn2(D-)

USB 2.0 diffential pair, position 1, negative

A7

Dn1(D-)

USB 2.0 diffential pair, position 1, negative

B6

Dp2(D+)

USB 2.0 diffential pair, position 1, positive

A8

SBU1

Sideband use(SBU)

B5

CC2

Configuration channel

A9

Vbus

Bus power

B4

Vbus

Bus power

A10

SSRXn2(RX2-)

SuperSpeed differential pair #4, RX, negative

B3

SSTXn2(TX2-)

SuperSpeed differential pair #4, RX, negative

A11

SSRXp2(RX2+)

SuperSpeed differential pair #4, RX, positive

B2

SSTXp2(TX2+)

SuperSpeed differential pair #3, RX, positive

A12

GND

Ground return

B1

GND

Ground return

3. 工作原理

USB是利用差分信号进行数据传输的，差分信号具有抗干扰的特性。

4. 传输模式

Type

KeyPoint

Sample

Description

控制传输

(Control Transfers)

完整性校验

USB配置命令

突发的、非周期性的，主机软件发起的请求/响应通信，通常用于命令/状态操作。

数据量小对带宽、时间延迟要求不高，但是要求数据必须正确。

等时传输

(Isochronous Transfers)

带宽、时间延迟

摄像头

等时传输:主机和设备之间定期、连续的通信，通常用于时间相关信息。

这种传输类型还保留了数据中封装的时间概念。然而，这并不意味着这些数据的交付需求总是时间紧迫的。

数据量大需要大带宽、对时间延迟也很高，但是不要求数据必须正确。也正因为前两者的要求高，也很难做到数据校验和重传。

中断传输

(Interrupt Transfers)

时间延迟、完整性校验

键盘、鼠标

低频、有边界延迟通信。

对时间延迟要求高，但数据量小所以要求数据必须正确。

批量传输

(Bulk Transfers)

带宽、时间延迟、完整性校验

文件存储

非周期性、大包突发通信，通常用于可以使用任何可用带宽的数据，也可以延迟到带宽可用。

数据量大需要大带宽，但对时间延迟也不高，要求数据必须正确。也正因为对延迟要求不高，所以可以做数据校验和重传。

5. 组成结构

5.1 Transfer/Frame (传输): 从时间的维度看，USB通信是由一系列的Transfer(传输)组成的。包括四种传输类型:

  • Control Transfers 控制传输
  • Isochronous Transfers 同步传输
  • Interrupt Transfers 中断传输
  • Bulk Transfers 批量传输

5.2 Transaction (事务): 每一个Transfer(传输)又可以分成不同的Transaction， 具体的Transaction类型为以下3种:

  • IN/Read/Upstream Transaction 输入(Host)事务
  • OUT/Write/Downstream Transaction 输出(Host)事务
  • Control Transaction 控制事务

5.3 Packet 每一次Transaction又由不同的Packets所组成

  • Token Packet
  • Data Packet
  • Handshake Packet
  • Special Packet

5.4 Field 每一个Packet又由不同的Field组成：

  • Sync 同步域
  • PID 标识域
  • ADDR 设备地址域
  • ENDP 端点域
  • FRAM 帧号域
  • DATA 数据域
  • CRC 校验域

6. 枚举过程

枚举过程如下。