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USB電纜的4根線在USB中有固定不變的數(shù)字編號(hào)以及不同的顏色。這為電纜線的識(shí)別和使用提供了方便。下表列出了這些數(shù)字和顏色規(guī)定。這些數(shù)字與PCB尺寸中標(biāo)注的編號(hào)也是一致的。
USB設(shè)備和Hub采用2種供電模式，即自供電(Self Powered)和總線供電(BusPowered)。所謂自供電,是指該USB設(shè)備或Hub能夠自己提供電源，而無需從VBus上提取電流，這樣做的好處是該設(shè)備在工作時(shí)功率不必受USB協(xié)議的限制，可以根據(jù)自身電源的能力任意提取電流；但局限性也是顯而易見的，該設(shè)備必須帶有額外的電源設(shè)備，增加了體積和成本。而總線供電模式則為耗電量小的設(shè)備提供了一種方便的連接方式，能夠完全從USB總線的VBus獲得所需的電流，但是這樣的設(shè)備運(yùn)行時(shí)所耗的功率受到USB協(xié)議的限制，不能無限制地從總線上取得電流。USB硬件電路的電源線路時(shí)需要十分小心，無論是總線供電還是自供電的USB設(shè)備或Hub，都只能從VBus獲得電流，而不能向VBus提供電流。
USB供電的工作狀態(tài)也被分為2種，即正常工作(Normal)狀態(tài)和掛起(Suspend)狀態(tài)。如果總線供電設(shè)備在3ms內(nèi)沒有總線操作，即USB總線處于空閑狀態(tài)的話，該設(shè)備就需要自動(dòng)進(jìn)入掛起狀態(tài)。這時(shí)從總線上提取的電流必須小于500μA。在設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)后,可以通過喚醒(Resume)操作來恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。喚醒操作既可以由主機(jī)發(fā)送喚醒或復(fù)位信號(hào)來觸發(fā)，也可以由設(shè)備自行通過遠(yuǎn)程喚醒來實(shí)現(xiàn)。處于掛起狀態(tài)的設(shè)備通過發(fā)送信號(hào)給主機(jī)，使得主機(jī)恢復(fù)處理其USB事務(wù)。這種遠(yuǎn)程喚醒方式是所有USB事務(wù)中，惟一能夠由設(shè)備發(fā)起的事務(wù)。
即插即用：
即插即用技術(shù)包含2個(gè)技術(shù)層面，即熱插拔和自動(dòng)識(shí)別配置。熱插拔的關(guān)鍵技術(shù)在于電路接插件插、拔期間強(qiáng)電流的處理。即插即用另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)層面就是系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別。也就是說，主機(jī)系統(tǒng)在沒有人工干預(yù)的情況下，能夠自動(dòng)檢測(cè)到設(shè)備的接入并能自動(dòng)配置該設(shè)備,也能夠自動(dòng)檢測(cè)到設(shè)備的拔出，從而釋放系統(tǒng)資源。USB主要是通過在信號(hào)線上的一些特殊處理來實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)。在USB的4線電纜中傳輸信號(hào)的是D+和D-這一對(duì)差模信號(hào)線，該線上使用的是+3.3V的電平，而VBus是+5V。
由上圖可以看到，USB主機(jī)或Hub的下行端口的差模信號(hào)線D+和D-上均連接有一個(gè)下拉電阻，即圖中所示的R1，其阻值為15kΩ。R1一端連接到D+或D-，另一端接地。這樣，當(dāng)該端口沒有連接任何USB設(shè)備時(shí)，D+和D-信號(hào)線上的電平都恒為0。另一方面，看到設(shè)備端的D+和D-信號(hào)線的其中一根線上連接有上拉電阻，即R2，其阻值為1.5kΩ。這里，需要特別注意的是，對(duì)于全速設(shè)備，這個(gè)上拉電阻R2是連接在D+信號(hào)線上的；而對(duì)于低速設(shè)備，R2則是連接在D-信號(hào)線上的。這也是USB主機(jī)識(shí)別設(shè)備速度的一個(gè)重要指標(biāo)。這個(gè)上拉電阻一端連接在信號(hào)線上,另一端連接+3.3V。
前面已經(jīng)分析，USB主機(jī)和Hub的下行端口處于斷開狀態(tài)時(shí)，其D+和D-信號(hào)線電平將恒定為0。當(dāng)USB設(shè)備連接到USB主機(jī)或Hub下行端口的一瞬間，USB設(shè)備端信號(hào)線上的上拉電阻將通過USB電纜線與USB主機(jī)或Hub端的下拉電阻組成分壓器,這樣會(huì)造成USB主機(jī)或Hub端信號(hào)線電平的上沖，這一過程如下所示。
由于全速設(shè)備的上拉電阻是連接在D+信號(hào)線上的，因此，當(dāng)該設(shè)備接入時(shí)，USB主機(jī)或Hub的D+線將有一個(gè)從0電平到+3.3V的上沖過程。與此同時(shí)，D-信號(hào)線仍將維持電平0不變。這樣當(dāng)USB主機(jī)或Hub不斷檢測(cè)其信號(hào)線狀態(tài)時(shí)，就能檢測(cè)到這個(gè)上沖過程，當(dāng)這個(gè)上沖過程的有效段(如圖所示)持續(xù)2.5μs以上的時(shí)間，USB主機(jī)可認(rèn)定有一全速USB設(shè)備接入。同理，低速設(shè)備也有這樣一個(gè)原理相同的接入過程，不同的是，發(fā)生電平上沖的是D-信號(hào)線，而D+信號(hào)線則基本維持0電平不變，這一點(diǎn)，與全速設(shè)備剛好相反。此外，USB協(xié)議2.0中定義了高速設(shè)備,其設(shè)備端的信號(hào)線機(jī)制與全速設(shè)備一樣，也是將D+信號(hào)線用1.5kΩ的電阻上拉至+3.3V。然后，USB設(shè)備將通過一套更加復(fù)雜的方式來通知主機(jī)自己的速度模式。
需要強(qiáng)調(diào)的是，在各種速度模式下，上拉電平+3.3V，一般需要通過VBus轉(zhuǎn)換而來，或者是受VBus的控制。這樣做的目的是，一方面使USB設(shè)備在沒有接入到USB主機(jī)或Hub之前，其信號(hào)線沒有電平上拉。另一方面，更重要的是，當(dāng)設(shè)備連接到主機(jī)或Hub，并處于被枚舉的過程中時(shí)，有一個(gè)主機(jī)復(fù)位(Reset)設(shè)備的步驟。所謂復(fù)位,對(duì)于主機(jī)來說，包括兩個(gè)行為，一是設(shè)備斷開連接(與設(shè)備拔出相似，主機(jī)或Hub信號(hào)線上出現(xiàn)電平回落)，二是重新檢測(cè)到設(shè)備接入。這兩個(gè)過程都是要在設(shè)備實(shí)際沒有拔出的情況下完成，那么，當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)的方法就是由主機(jī)來控制這個(gè)+3.3V的上拉電平。功能比較強(qiáng)的USB設(shè)備接口芯片,一般都提供這個(gè)+3.3V的上拉電平,當(dāng)其接收到主機(jī)的復(fù)位命令后，就會(huì)自動(dòng)切斷這個(gè)電平，從而順利實(shí)現(xiàn)復(fù)位。另外一種實(shí)現(xiàn)的方法，就是直接將VBus用電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)為+3.3V。這樣，當(dāng)主機(jī)發(fā)送復(fù)位命令后，+3.3V也會(huì)隨著VBus一起被切斷。
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