16、USB设备驱动：原理、开发与实践-优快云博客

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USB设备驱动：原理、开发与实践

1. USB概述

USB（通用串行总线）是一种低成本的串行接口解决方案，由USB主机提供总线电源，以支持各种外围设备。最初的USB总线速度包括1.5 Mbps的低速、12 Mbps的全速和480 Mbps的高速。随着USB 3.0规范的出现，超高速被定义为4.8 Gbps。不同速度下的最大数据吞吐量有所不同，例如低速约为384 Kbps，全速约为9.728 Mbps，高速约为425.984 Mbps，但实际吞吐量可能会受到软件处理、同一总线上其他USB带宽使用等多种因素的影响。

USB的一大优势是支持动态连接和移除，即“即插即用”。连接USB外围设备后，主机和设备会进行通信，自动将设备状态从连接状态依次推进到通电、默认、寻址，最终达到配置状态。此外，所有设备都必须支持挂起状态，在此状态下需满足极低的总线功耗要求，这也是USB的一个优点。

2. USB 2.0规范

本文主要关注USB 2.0规范，它涵盖了低速、全速和高速设备规范。符合USB 2.0规范的外围设备不一定是高速设备，但宣称符合USB 2.0的集线器必须具备高速能力。USB 2.0设备可以是高速、全速或低速设备。

2.1 USB 2.0总线拓扑

USB设备分为集线器和功能设备两类。集线器提供额外的下游连接点，功能设备为系统提供特定功能。USB的物理互连采用分层星型拓扑结构，从第1层的主机和“根集线器”开始，最多支持7层，总共可连接127个设备。第2到6层可能有一个或多个集线器设备，以支持与下一层的通信。复合设备（兼具集线器和外围设备功能）不能位于第7层。