usb(universal serial bus)接**術於2023年正式誕生後經過多年的發展已經成為現在電子產品普遍使用的一種通訊介面。被廣泛應用於各種裝置之中，大到個人電腦，小到手機手環等產品都離不開它的身影。
在多年的發展中，usb協議不斷改進，從最開始的1.1標準發展到目前已經推出的3.2標準。usb介面在硬體結構上也發展出了許多種類，如圖1.1所示。隨著usb標準的發展，usb傳輸資料的速度也極大地增加，當然usb介面的引腳數也增加不少，協議難度也比原來更加複雜。
圖1.1 常見usb介面型別
在眾多usb介面協議中目前使用最多的使usb2.0 a型、usb3.0/3.1 a型、usb3.0/3.1 c型介面協議，其傳輸速率如圖2.1所示。
圖2.1 常用usb介面速度
usb協議是向下相容是，usb3.0及以上標準用於傳輸大量資料，如u盤、行動硬碟、外接顯示卡等資料量很大並且對時間要求非常高的地方。usb2.0目前使用範圍是最廣的，滑鼠鍵盤於電腦之間的連線，低速u盤等。在不需要傳輸特別大資料時幾乎都是採用usb2.0協議，usb1.0和usb1.1已經由usb2.0完全替代。由於usb2.0介面是最簡單的介面，也是我們目前主要使用的介面，所以下面主要討論與usb2.0有關的硬體相關部分。
usb2.0介面有多種規範，其中a型介面最為常見，具有4個引腳，分別是vcc、data+(d+)、data-(d-)和gnd，如圖3.1.1所示。線纜顏色分別為紅、白、綠、黑，如圖3.1.2所示。
圖3.1.1 usb a型介面物理規範
圖3.1.2 usb訊號線纜顏色
usb採用差分訊號傳輸資料，具有較強的抗干擾能力，能夠有效抑制傳輸過程中的共模干擾。usb2.0具有兩根資料線d+和d-， 如圖3.1.3所示。usb訊號分為j態、k態和se0態，詳見表3.1.1.
圖3.1.3 usb訊號線
表3.1.1 usb低速和高速訊號狀態
低速和全速模式下差分訊號的範圍如下所示，usb接收器的差分訊號輸入範圍是0.8-2.5(v)，輸出訊號的交叉點範圍應在1.3-2.0(v).
usb高速模式時能夠達到480mbps的資料傳輸能力，此時需要使用新的指標來判斷訊號的狀態，訊號直流標準見表3.1.2.
表3.1.2 usb高速模式訊號直流標準
對於高速數碼訊號質量判斷一般使用眼圖來判斷，對於高速模式的usb訊號要求，官方給出了響應的眼圖模板，其測試條件如圖3.1.4和圖3.1.5所示。在usb主裝置傳送引腳測、主裝置聯結器、從裝置聯結器聯結器、從裝置接受引腳處測量，示波器探頭阻抗為50ohm。
圖3.1.4 usb高速模式下眼圖測試點
圖3.1.5 usb高速模式眼圖測試條件
tp2和tp3之間沒有線纜連線時傳送端的眼圖模板如圖3.1.6所示。
圖3.1.6 無線纜連線時傳送端聯結器處眼圖模板
圖3.1.7 有線纜連線時傳送端聯結器處眼圖模板
tp2和tp3之間沒有線纜連線時接受端聯結器處眼圖模板如圖3.1.8.
圖3.1.8 無線纜連線時接收端聯結器處眼圖模板
圖3.1.9 有線纜連線時接收端聯結器處眼圖模板
傳送器引腳處眼圖模板如圖3.1.10所示。
圖3.1.10 傳送器引腳處眼圖模板
接收器引腳處眼圖模板如圖3.1.11所示。
圖3.1.11 接收器引腳處眼圖模板
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