USB硬件设计和热拔插原理

USB引脚接线定义

对于四线制的USB，即USB1.0、USB1.1和USB2.0，USB硬件接口有4根接线，如下图。

USB 信号是差分信号，信号线为D+, D-。

在USB host 端， D+，D- 各接一个15kohm 的下拉电阻，

而在USB device端，这时就有高速低速设备的区别了。usb1.0, 1.1,2.0协议中都有定义高低速设备以满足不同情况的需求，这些在硬件上的区别就是：高速设备：d+ 接一个1.5kohm的上拉电阻，d-不接;低速设备则相反。

低速USB设备硬件设计原理

低速设备端在D-上集成1.5K上拉电阻。

全速、高速USB设备硬件设计原理

全速、高速设备端在D+上集成1.5K上拉电阻。

USB设备插入检测和速度检测

主机通过设备在D+或者D-上的1.5K上拉电阻来检测设备的连接和断开时间，并由此判别设备的速度。主机先把高速设备检测为全速设备，然后通过“Chirp序列”的总线握手机制来识别高速和全速设备。

当主机检测到某一个数据线电平拉高保持了一段时间，就认为有设备连接上来了，主机必须在合适的时间对总线状态进行采样判断设备的速度，判别具体是低速还是全速。如下图。

低速设备连接检测时序图

全速设备连接检测时序图

设备断开时序图

没有设备连接时或者设备断开时，主机端D+、D-数据线上的下拉电阻起作用，使得二者都在低电平;当低电平持续一段时间就会被主机认为是断开状态。如下图。

审核编辑：汤梓红