USB（Universal Serial Bus）是通用串行總線的縮寫，它是連接計算機系統與外部設備的一種串口總線標準，也是一種輸入輸出接口的技術規范，被廣泛地應用于個人電腦和移動設備等信息通訊產品，并擴展至攝影器材、數字電視（機頂盒）、游戲機等其它相關領域。多媒體電腦剛問世時，外接式設備的傳輸接口各不相同，如打印機只能接LPT、調制解調器只能接RS232、鼠標鍵盤只能接PS/2等。繁雜的接口系統，加上必須安裝驅動程序并重啟才能使用的限制，都會造成用戶的困擾。因此，創造出一個統一且支持易插拔的外接式傳輸接口，便成為無可避免的趨勢，USB應運而生。最新一代的USB是USB4，傳輸速度為40Gbit/s。物理接頭USB Type-A、Type-B接頭分正反面，新型USB Type-C接頭不分正反，目前已經大規模用在手機設備上.1996年 USB 1.0 速度只有1.5Mb/s——1998年 USB 1.1版本傳輸速率（兩種模式）：低速（Low Speed）1.5Mbps全速(Full Speed)12Mbps——2000年4月 USB 2.0版本USB 2.0兼容所有USB 1.0外部設備及電纜線等，傳輸速率達480Mbps（高速High Speed 系列）。——2008年11月 USB 3.0版本 最大傳輸速率高達5.0Gb/s，也就是625MB/s ——Super Speed引入了新的電源管理機制，支持待機、休眠和暫停等狀態
2）全速/低速USB總線設備連接方法全速設備：D+上接1.5k上拉電阻；低速設備：D-上接1.5k上拉電阻；
3）電氣特性收發器：對地電源電壓為4.75~5.25V，設備吸入的最大電流值為500mA ，D+、 D-上不加電壓。USB設備：高速在D+上加3.0~3.6V電壓, 低速反之。D+、D-線電氣特性： 無驅動：高速VD+ ＞ 2.7V, VD-＜0.8V, 低速反之； 有驅動：高速VD+ ＞ 2.0V, VD-＜2.0V, 低速反之。 D+、D-線信號特性： 高電平：VD+ － VD-＞200mV，VD+ ＞2.0V ； 低電平：VD- － VD+ ＞200mV，VD- ＞2.0V 。 D+、D-線數據特性：NRZI（不歸零反向碼） 邏輯0：D+、D-線上電平高、低間跳變； 邏輯1：D+、D-線上電平不變。
USB總線系統中的設備可以分為三個類型： USB主機（ USB主控制器/根集線器(USB Host)）：只能有一個，管理USB系統，每秒產生一幀數據；發送配置請求對USB設備進行配置操作，對總線上的錯誤進行管理和恢復。 USB 集線器（USB HUB）：類似于網絡集線器，完成USB設備的添加（擴展）、刪除和電源管理等。 USB總線設備（USB功能外設 USB function）。傳輸協議
我們定義這樣幾個狀態：假設D+,D-分別表示usb信號線的電平信號。那么對于usb full speed function(high speed ,low speed是不同的),我們定義差分數據線上可能出現的四個狀態：Data J state:D+=1，D-=0；Data K state:D+=0，D-=1；SE0：D+=D-=0;SE1：D+=D-=1數字串構成域，域再構成包，包是USB系統中信息傳輸的基本單元，所有數據都是經過打包后在總線上傳輸的。 USB包由五部分組成，即同步字段（SYNC）、包標識符字段（PID）、數據字段、循環冗余校驗字段（CRC）和包結尾字段（EOP），包的基本格式如下： SYNC（8或32 bits） PID（8 bits） DATA（0-1023bytes） CRC(5或6bits ) EOP（2 bit）域（字段）由若干位組成(多少位由具體的域決定)，域可分為七個類型： 同步域(SYNC)由8位/32位組成，作為每個數據包的前導，用來產生同步作用，使USB設備與總線的包傳輸率同步，它的數值固定為000000001。 作用：① 通知USB串行接口引擎數據要開始傳輸；② 同步主機和設備之間的時鐘。格式：Full/low-speed為8位，high-speed為32位。① 全速/低速設備的同步域為00000001；② 高速設備的同步域為31個0，后面跟1個1；注意：這是對發送端的要求，接收端在解碼時，0的個數可以少于這個數。 包標識符PID是用來標識一個包的類型。PID共有8位，目前USB協議僅使用4位(PID0~PID3)，另外4位(PID4~PID7)是PID0~PID3的取反，用來校驗PID。傳輸的順序為PID0,PID1,PID2,PID3,...,PID7。包的類型包括令牌包(token packet, PID1~0為01)、數據包(data packet, PID1~0為11)、握手包(handshake packet, PID1~0為10)、特殊包(special packet, PID1~0為00)：
在USB包中，數據字段可以包含設備地址、端點號、幀序列號以及數據等內容。它僅存于DATA數據包中，根據不同的傳輸類型，擁有不同的字節大小，從0到1023字節（同步傳輸）。在總線傳輸中，總是先傳輸字節的最低位，最后傳輸字節的最高位。 （1）ADDR設備地址數據域： ADDR數據域由7位組成，可用來尋址多達127個外圍設備。 （2）ENDP端點數據域： ENDP數據域由4位組成，通過這4個位最多可尋址出32個端點。這個ENDP數據域僅用在IN、OUT與SETUP令牌信息包中。對于慢速設備可支持端點0以及端點1作為中斷傳輸模式，而全速設備則可以擁有16個輸入端點（IN）與16個輸出端點（OUT）共32個端點。 （3）Frame Number： 當USB令牌包的PID為SOF時，其數據字段必須為11位的幀序列號。幀序列號由主機產生，且每個數據幀自動+1，最大數值為0x7FF。當幀序列號達到最大數時將自動從0開始循環現在的USB已經可以當成萬能接口了，跟其他接口轉換也相對比較容易，所以具體的通信流程不做贅述了。
小結：
1.之前做過USB攝像頭(3T硬盤損壞，導致項目資料丟失，不然可以將原理圖，代碼，工作流程介紹展開)，現在只能建議兄弟們做好阻抗匹配，USB線最好是帶屏蔽的，或者將DP,DM,GND絞在一起也能緩解信號干擾和衰減。
2.USB2.0的速度理論最高是480M，一般的跑到300M就差不多，再高基本很難達到了。
3.一般SOC和MCU是要加PHY芯片的，不過現在多數已經集成了，不需要加PHY芯片了。
4.USB3.0的發送和接收是可以互換的，兄弟們搞反了也沒事，估計應該沒有兄弟會去關注這點，USB也是分主從的，理論上是接127個設備。