USB的電氣特性

標準的USB使用4根線(xiàn)：5V電源線(xiàn)(Vbus),差分數據線(xiàn)負(D-)，差分數據線(xiàn)正(D+)，地(Gnd)。在USB OTG中，又增加了一種mini接口，使用的是5根線(xiàn)，比標準的USB多了一根身份識別(ID)線(xiàn)。USB使用的是差分傳輸模式，有兩根數據線(xiàn)，分別是D+和D-。在USB的低速和全速模式中，采用的是電壓傳輸模式。而在高速模式下，則是電流傳輸模式。關(guān)于具體的高低電平門(mén)限值，請參看USB協(xié)議。為了防止出現長(cháng)時(shí)間的0或者1(這樣不利于時(shí)鐘信號的提取)，在發(fā)送數據前要經(jīng)過(guò)位填充處理。然后再將數據串行化，發(fā)送到數據線(xiàn)上，由兩根數據線(xiàn)的差分值來(lái)表示0或者1。而在接收端，則剛好是相反的過(guò)程。接收端采樣數據線(xiàn)，將數據并行化，并同時(shí)去掉未填充，然后解析數據。通常，我們使用現成的USB芯片，像位填充，串行化這些芯片內部的硬件已經(jīng)幫我們做好了，因此通常我們并不用關(guān)心這些細節。在設備接收數據時(shí)，芯片的串行接口引擎(SIE)會(huì )接收屬于自己地址的數據，并根據相應的端口號，放到相應的緩沖區內，并返回ACK給主機進(jìn)行確認，然后產(chǎn)生中斷請求，通知我們的程序，已經(jīng)收到數據包了。在我們還未處理完緩沖區的數據之前，如果再收到對該端點(diǎn)的輸出請求，USB芯片將會(huì )使用NAK返回，告訴主機端點(diǎn)現在忙，主機檢測到NAK后，過(guò)段時(shí)間會(huì )重試輸出數據，直到超時(shí)為止；發(fā)送數據時(shí)，用戶(hù)將數據寫(xiě)入USB芯片的緩沖區，并通知USB芯片緩沖區內數據可用，然后USB芯片檢測到主機請求對應的端點(diǎn)輸入時(shí)，它就會(huì )將數據返回，數據發(fā)送完畢并收到主機的ACK確認之后，產(chǎn)生中斷請求通知應用程序數據已經(jīng)發(fā)送完畢。如果USB芯片已經(jīng)收到了輸入請求，但是用戶(hù)程序還未填充好緩沖區，它也會(huì )用NAK返回，告訴主機數據還未準備好。主機收到NAK后，過(guò)段時(shí)間會(huì )重試，直到超時(shí)為止。

在USB協(xié)議中規定，設備在未配置之前，可以從Vbus上最多獲取100mA的電流；在配置之后，最多可從Vbus上獲取500mA的電流。Vbus是5V的電壓，具體的參數請參看USB協(xié)議。