硬件威廉希尔官方网站 设计之USB威廉希尔官方网站 设计

1 简介

USB是通用串行总线（Universal Serial Bus），其主要的特点是高速、灵活。USB的发展历史可追溯到1996年，随着时间的推移，USB的速率逐渐提高，现在USB 3.1最高的速率可达 10Gbps 。具体的发展历程见下表：

2 USB设计说明

• USB是如何识别主机还是从机？

USB威廉希尔官方网站 是有主从之分的，那么在物理层又是如何实现的。USB连接器上有一个USB_ID的引脚。 对于Host设备，USB_ID引脚拉低 ；对 应Device设备，USB_ID引脚置高或者悬空 。

• 如何实现高速模式与低速模式？

USB2.0的工作模式由高速模式和低速模式两种。当USB为Host时，D+、D-上分别接一个15K的下拉电阻，这样可以使得在没有设备插入的时候，D+、D-上始终保持低电平；当USB为Host时，D+和D-那么如何设计高速模式和低速模式，详情配置见下：

• 高速模式 ：D+被拉高，D-保持不变。
• 低速模式 ：D-被拉高，D+保持不变。
• 如何识别是USB2.0还是USB3.0？

插入电缆后等效威廉希尔官方网站 可以看成一个RC回路，而RC回路有一个重要特性，就是时间常数，这个常数就是R和C乘积，也是影响充放电特性。

可以看出，插入和拔除电缆，将Vo充电到特定的电压，则插入电缆后，充电需要的时长增加了。电脑的USB 3.0主机就是根据这个特性探测到U盘是支持超速特性的，否则插入电缆前后如果充电到电压VO没有时间变化的话，电脑就认为是高速ü盘，而不是超速U盘了。

3 USB威廉希尔官方网站 设计

• USB连接器

USB2.0内部塑料是白色；USB3.0内部塑料是蓝色。

• USB2.0威廉希尔官方网站
  USB2.0包含了一组差分信号、一组电源信号（5V电源+GND，通常需要连接电源开关）

• 共模电感L2 ：滤除共模干扰。
• TVS管D1、D2、D3 ：防止静电损坏板卡上的电子器件。
• 滤波电容C1、C2 ：给干扰提供一个低阻抗的路径。
• USB3.0威廉希尔官方网站
  USB3.0信号包含 一组低速差分信号 、 两组高速差分信号 、 一组电源信号 （5V电源+GND，通常需要连接电源开关），详情见下：

• 电源开关威廉希尔官方网站

USB的电源设计也是十分讲究的，USB 2.0采用5V电源供电，电流为600mA，该电源需要使用电源开关与板载的5V隔离开，此处我们选用的电源开关是TPS2065CDGN具体威廉希尔官方网站 见下：

该型号是高电平使能，我们可以直接将Control Sinnal 连接到Fault Signal。当电流过大时，Fault Signal拉低，芯片失能，芯片输出关闭。

3 USB HUB威廉希尔官方网站 设计

此处介绍两种USB HUB相关威廉希尔官方网站 ，分别是RTS5489-GR和RTS5411S-GRT。需要威廉希尔官方网站 的同学可随时私聊我。

• RTS5489-GR HUB威廉希尔官方网站 设计
• RTS5489-GR核心部分

RTS5489-GR有一个USB3.0上行接口、四个USB3.0下行接口，配置使用I2C接口。

• 电源部分
  供电采用3.3V，其它所需电源轨可通过内部LDO转换得到。

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  这部分威廉希尔官方网站 可以不使用，具体得看需求。

• RTS5411S-GRT HUB威廉希尔官方网站 设计
• RTS5489-GR核心部分
  RTS5489-GR有一个USB3.0上行接口、四个USB3.0下行接口，配置使用I2C接口。
  
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