usb11中文協(xié)議-(已修改)
2025-08-21 15:08 本頁面
【正文】 USB技術(shù) ──USB的電氣特性(之六) 南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系 周玉軍 USB(Universal Serial Bus，即通用串行總線)的電氣特性主要是對信號的發(fā)送及電壓分布情況的描述。下面我們將分別對其進(jìn)行詳細(xì)介紹，首先來看看其信號的發(fā)送。 一、信號的發(fā)送 USB通常使用一種差分的輸出驅(qū)動器來控制數(shù)據(jù)信號在USB電纜上的發(fā)送，在了解具體的信號發(fā)送之前，我們先來談?wù)動嘘P(guān)USB設(shè)備的特性。 (一)USB驅(qū)動器的特性及其使用 一個USB設(shè)備端的連接器是由D+、D及Vbus，GND和其它數(shù)據(jù)線構(gòu)成的簡短連續(xù)電路，并要求連接器上有電纜屏蔽，以免設(shè)備在使用過程中被損壞。它有兩種工作7狀態(tài)，即低態(tài)和高態(tài)。在低態(tài)時(shí)，驅(qū)動器的靜態(tài)輸出端的工作電壓Vol變動范圍為0～０．3V，且接有一個15kΩ的接地負(fù)載。處于差分的高態(tài)和低態(tài)之間的輸出電壓變動應(yīng)盡量保持平衡，以能很好地減小信號的扭曲變形。 設(shè)置估價(jià)靠近設(shè)備的USB連接器上的D+或D_插口USB設(shè)備由于USB設(shè)備上的輸入保護(hù)設(shè)備可能互相排斥，因此當(dāng)觀察數(shù)據(jù)的輸入端口時(shí)，可能發(fā)現(xiàn)由電壓生成器產(chǎn)生的信號波形可能會變形。 圖1 USB信號發(fā)送的最大輸出波形 在任何驅(qū)動狀態(tài)下，USB設(shè)備必須能接收如圖1所示的波形。這些波形從一個輸出阻抗為3PΩ的電壓源直接進(jìn)入每一個USB數(shù)據(jù)口。 下面我們將分別對USB高速驅(qū)動器和低速驅(qū)動器的特性作一個介紹. 高速驅(qū)動器特性 一個高速USB設(shè)備的連接是通過阻抗為90Ω177。15%，最大單路時(shí)延為26ns的屏蔽雙絞線電纜進(jìn)行的，其到達(dá)的最大速率為12Mb/s，并且每個驅(qū)動器的阻抗必須在28Ω～44Ω之間。圖2描述了高速驅(qū)動器的信號波形。 低速驅(qū)動器特性 一個低速USB設(shè)備在插口端必須要有一個帶有串行A口連接器的可控制電纜。當(dāng)電纜與設(shè)備相連時(shí)，在D+/D線上必須要有一個200～450PF的單終端電容器。低速電纜的傳播時(shí)延必須小于18ns，從而保證信號響在其上升沿或下降沿的第一個中點(diǎn)處產(chǎn)生，以允許電纜與一塊電容器相連。圖3列出了低速驅(qū)器的信號波形。 圖4和圖5分別列出了高速和低速USB設(shè)備在集線器的終端位置及其所連的功能設(shè)備。從圖我們可以看出在電纜的下形端的電阻Rpu在兩圖中的連接位置是不同的： 單路長電纜時(shí)延單電纜時(shí)延后經(jīng)過信號端口的標(biāo)準(zhǔn)輸入電平 圖2 高速信號波形 接收器信號端口 驅(qū)動器信號端口 圖3 低速驅(qū)動器信號波形 驅(qū)動器信號端口經(jīng)過信號端 的標(biāo)準(zhǔn)輸出電平，并具有最小的映象和阻尼圖4高速設(shè)備中的Rpu電阻是接在D+線上的。圖5低速設(shè)備中的Rpu電阻是接在D線上的。 主機(jī)/HUB口 圖5 低速設(shè)備電纜和電阻連接高低USB速發(fā)送器 低速設(shè)備低速USB設(shè)備慢速旋轉(zhuǎn)緩沖器高低速USB發(fā)送器 HUB上行端或高速設(shè)備 主機(jī)/HUB口高速USB發(fā)送器 圖4 高速設(shè)備電纜和電阻連接下行端口處的Rpu電阻是與地相連的，其電阻為15KΩ177。5%。 這個Rpu電阻的選取要滿足一定的條件，為了在一個復(fù)位操作結(jié)束后方便地確定可被執(zhí)行的總線狀態(tài)，那么選取Rpu時(shí)要能使D+/～Vih內(nèi)自由變動。為了滿足這一條件，～177。5%的電阻；而具有可控電纜的設(shè)備可以使用兩種方法中的任一種。注意：終端電阻不包括主機(jī)/HUB上的15KΩ177。5%的電阻。 所有集線器和高速的功能設(shè)備上行端口(朝主機(jī)方向的)必須使用高速的驅(qū)動器，上行集線器端口既可以高速又可以低速來傳送數(shù)據(jù)，但是在信號發(fā)送時(shí)總是使用高速和邊緣速率。低速數(shù)據(jù)的傳輸不改變驅(qū)動器的特性，低速設(shè)備的上行端口必須使用低速驅(qū)動器。 所有集線器(包括主機(jī)的)外部下行端口必須能適用于兩種特性的驅(qū)動器，也就是說，任何類型的設(shè)備都能被插入這些端口中。當(dāng)收發(fā)器工作在高速模式時(shí)，它使用高速和邊緣速率來進(jìn)行信號的發(fā)送；工作在低速時(shí)，它使用低速和邊緣速率來發(fā)送數(shù)據(jù)。 (二)接收器特性 一個差分輸入接收器用來接收USB數(shù)據(jù)信號，～，如圖6所示，接收器必須具有至少200mv的輸入靈敏度。 圖6 差分輸入感抗范圍 差分輸入電壓范圍
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