USB数据传输类型与物理接口详解

44、USB 中可能存在哪些不同类型的数据传输？请解释它们。

USB 数据传输类型

USB 中有四种不同类型的数据传输：

1. 控制传输

• 用途 ：用于配置总线并返回状态信息。
• 管道类型 ：使用消息管道。
• 传输过程 ：主机向设备的控制端点发送 TOKEN 包（IN 包或 OUT 包），设备接受后开始数据传输。

2. 批量传输

• 用途 ：用于以单向方式传输大量数据。
• 管道类型 ：使用流管道。
• 传输过程 ：主机先发送 IN 或 OUT TOKEN 包，然后设备或主机发送批量数据，最后接收方发送确认信息。
• 注意事项 ：
• 低速设备无批量传输端点。
• 全速最大数据有效负载大小为 8、16、32 或 64 字节。
• 高速（USB 2.0 及以后）为 512 字节。

3. 同步传输

• 用途 ：用于将时间关键数据传输到输出设备。
• 管道类型 ：使用流管道。
• 传输特点 ：
• 单向传输且无错误检查。
• 提供有保证的 USB 带宽访问和有限的延迟。
• 传输失败无重试。
• 支持设备 ：
• 只有全速和高速设备可进行同步传输。
• 全速端点最大数据包大小可达 1023 字节。
• 高速端点为 1024 字节。
• 许多音频和视频类设备使用同步端点。

4. 中断传输

• 用途 ：适用于需要不频繁发送或接收数据但有有限服务周期的设备（如键盘）。
• 特点 ：
• 提供有保证的最小服务周期。
• 失败重试机制。
• 数据有效负载大小 ：
• 低速设备最大数据有效负载大小可达 8 字节。
• 全速设备可达 64 字节。

45、描述USB中的物理接口线。

USB使用4线屏蔽电缆。数据通过一对具有90欧姆±15%阻抗的双绞线以差分方式传输。USB线的相关信息如下表所示：

连接器引脚	信号	用途	线颜色
1	VCC	USB设备电源(+5V)	红色
2	D–	差分数据线	白色
3	D+	差分数据线	绿色
4	GND	电源和信号接地	黑色

VCC线可为低功率设备供电，这类设备被称为总线供电设备。

• 对于USB 2.0，电压电平为5V ±5%；
• 对于USB 3.0，电压范围为4.45V至5.25V。

在USB 2.0中，一个单位负载为100mA；在USB 3.0中，一个单位负载为150mA。

• 在USB 2.0中，一个设备最多可从端口获取5个单位负载（500mA）；
• 在USB 3.0中，最多可获取6个单位负载（900mA）。

46、为什么不可能错误连接 USB 连接器？这为整体设计提供了什么便利？

不可能错误连接 USB 连接器是因为：

• 上游连接使用 A 系列连接器
• 下游连接使用 B 系列连接器

A 系列和 B 系列的插头和插座互不相同，无法将 A 系列插头插入 B 系列插座，反之亦然。

这为整体设计提供的便利包括：

• 确保连接的准确性和规范性
• 避免因错误连接导致设备损坏或无法正常工作
• 有利于构建正确的 USB 连接拓扑结构（如分层星型拓扑和树形结构）
• 保证设备之间的正常通信和数据传输

47、描述不同类型的USB连接器。为什么集线器应同时包含A型和B型连接器？

不同类型的USB连接器

包括：

1. USB 1.1和2.0连接器

• 类型有：标准A、标准B、迷你A、迷你B、微型A、微型B等。
• 标准连接器 ：4针。
• 迷你和微型连接器 ：5针，其中：
• 第5针是接地针。
• 第4针用于区分主机和从机连接。

2. USB 3.0连接器

• 标准A型 ：
• 在2.0基础上内部增加5个隐藏针脚，以实现超高速传输。
• 外观与2.0基本相同，很多制造商使用蓝色塑料进行区分。
• B型连接器 ：
• 在3.0中有所变化，顶部有额外突出部分。
• 增加5个针脚用于超高速数据传输。

3. 充电端口

• 2007年USB电池充电规范 引入的两种新USB端口：
• 可在无需协商的情况下提供超过0.5A的电流。

集线器连接说明

• 集线器应同时包含 A型和B型连接器 ，原因如下：
• 上游连接 使用A型连接器。
• 下游连接 使用B型连接器。
• A型插座 通常位于主机或集线器上， A型插头 位于连接主机或集线器的电缆末端。
• B型插座 位于USB设备上，