關於機械特性就不在這裡詳細描述了，這裡列出幾個重要的知識點。

USB電纜：標準的USB電纜包括一對用於電源分配的20~28AWG規格的線對和一對28AWG規格的雙絞線，並具有遮蔽和完整的保護層。

高速（480 Mb / s）和全速（12 Mb / s）要求使用帶有兩根電源導線和雙絞線訊號導線的遮蔽電纜。

低速（1.5 Mb / s）建議，但不要求使用帶雙絞線訊號導線的電纜。
聯結器設計為熱插拔。 插頭上的USB圖示提供觸覺反饋使其易於獲得正確的方向。

因為電器特性和功能有關係，這裡就需要學習一下了。

全速驅動器的特性（12Mb/s）

通過具有差分特性的遮蔽雙絞線電纜實現全速USB連線阻抗（Z0）為90Ω±15％，共模阻抗（ZCM）為30Ω±30％，最大單向延遲（TFSCBL）為26 ns，最大長度5m。當全速驅動器不是高速收發器的一部分時，每個驅動器（ZDRV）的阻抗必須在28Ω和44Ω之間。資料訊號上升和下降時間必須在4ns和20ns之間，平穩的上升或下降。

如果使用CMOS驅動器阻抗一般應由一個阻抗小於該阻抗值的CMOS驅動器，以及起補償平衡作用的一系列離散電阻來實現。

下圖給出了一個例項，使用完全兩個相同的CMOS緩衝器，CMOS緩衝器的輸出阻抗在3Ω到15Ω之間，導線的等效電阻在28Ω到44Ω之間。

低速驅動器的特性（1.5Mb/s）

低速裝置必須在插頭端帶有帶A系列聯結器的固定電纜 的組合電纜和裝置必須具有不低於200 pF且不超過450 pF的單端電容在D +或D-線上。低速電纜的傳播延遲（TLSCBL）必須小於18 ns。 這是為了確保在訊號上升/下降的前半部分發生反射，這允許電纜近似為a集總電容。

高速驅動器的特性（480Mb/s）

通過具有差分特性的遮蔽雙絞線電纜實現高速USB連線阻抗（Z0）為90Ω±15％，共模阻抗（ZCM）為30Ω±30％，最大單向延遲26 ns（TFSCBL）。 D +和D-電路板走線在收發器及其相關的電路之間執行聯結器還應具有90Ω的標稱差分阻抗，並且它們可以一起新增額外的收發器之間有4 ns的延遲。 高速驅動器的差分輸出阻抗要求為90Ω±10％。當D +或D-線被驅動為高電平時，VHSOH（驅動高速模式高電平輸出電壓對GND負載精度為45Ω的資料線必須為400 mV±10％。在一條未被驅動的線上由於收發器未傳送或由於相反的線路被驅動為高電平，因此VHSOL（在帶有45Ω負載的資料線上驅動的高速模式低電平輸出電壓）必須為0 V±10 mV。
注意：除非另有說明，否則所有電壓測量都應相對於本地電路進行地面。
注意：此規範要求高速執行的收發器以全速或低速執行模式必須具有45Ω±10％的驅動器阻抗（ZHSDRV）。建議驅動器阻抗為在收發器內匹配到5Ω以內。對於不支援高速的上游面向收發器模式下，驅動器輸出阻抗（ZDRV）必須在28Ω至44Ω的範圍內。在面向下游的埠上，必須將RPD電阻（15kΩ±5％）從D +和D-連線到地。當高速收發器轉換到高速模式時，通過實現高速空閒狀態在鏈路的每端使用低速/全速驅動器驅動SE0（以便提供所需的終端），並通過斷開面向上遊的收發器中的D +上拉電阻器。在優選實施例中，收發器僅在傳送高速訊號時啟用其高速電流驅動器。然而，這是一個潛在的設計挑戰，因為訊號幅度和時序規範即使在資料包中的第一個符號也必須滿足。作為一種效率較低的替代方案，收發器可能會導致它高速電流源在高速模式下持續工作。當收發器不是在發射時，電流可以被引導到裝置地而不是通過電流轉向開關用於資料信令。在示例電路中，將電流轉向接地是通過實現的設定HS_Drive_Enable為低。在CMOS實現中，驅動器阻抗通常將通過驅動器的組合來實現固有輸出阻抗和RS。為了最佳地控制ZHSDRV並使寄生效應最小化，優選的是驅動器阻抗最小化（低於5Ω），45Ω的平衡應由RS提供零件。
當在高速模式下工作的收發器發射時，發射電流被匯入D +或D-資料線。通過將電流引導到D +線來確定J，將其引導到D-線。當每條資料線端接45Ω電阻到器件地時，有效負載電阻每側為22.5Ω。因此，驅動電流所指向的線路上升到17.78 ma *22.5Ω或400 mV（標稱值）。另一條線保持在器件接地電壓。當電流被指示時在相反的線上，這些電壓是相反的。

驅動器的用法

面向上游的功能埠必須使用以下三種驅動程式配置中的一種且僅一種：
1.低速 - 僅限低速驅動
2.全速 - 僅限全速驅動
3.全速/高速 - 組合全速和高速驅動器。

面向上游的USB2.0集線器埠必須使用全速/高速驅動程式（面上主機）。一個高速的驅動器，既可以以高速，也可以以低速或全速傳輸資料。

面向下游的埠必須支援低速，全速和高速信令，並且必須能夠以三種相關資料速率中的每一種傳輸資料。

將全速/高速裝置連線到USB 2.0之前的集線器或高速禁用的集線器埠時，需要將其設定為全速裝置。

當全速/高速裝置連線到不高速禁用的USB 2.0集線器時，它必須以高速信令和資料速率執行。（優先使用最大速率）

下圖是一個USB2.0主機下可以接的裝置示意圖

全速和低速器件的區別在於電纜下游端的上拉電阻的位置：

• 全速器件端接，如圖7-20所示，D +線上有上拉電阻。
• 低速器件端接如圖7-21所示，D-線上有上拉電阻。
• 下游埠上的下拉端接器是15kΩ±5％接地的電阻。

如圖7-20和圖7-21所示

主機通過裝置在D+或D-上的1.5K上拉來檢測裝置的連線和斷開事件，並由此判別裝置的速度。
裝置連上主機時(連線)
當主機檢測到某一個數據線電平拉高並保持了一段時間，就認為有裝置連上來了。

假如是低速裝置連線上，則D-資料線被拉高。

假如是全速或高速裝置，則D+資料線被拉高。

沒有裝置連上主機時(斷開)
D+和D-資料線上主機端的的下拉電阻起作用，使得二者都在低電平；

同樣地，當資料線上的低電平狀態持續一段時間了，就被主機認為是斷開狀態

高速復位和檢測機制遵循低速/全速的行為模型。

復位完成後，鏈路必須以適當的信令模式執行（低速，全速或高速，由前面的使用規則控制），埠狀態暫存器中的速度指示位將正確報告這種模式。軟體只需要在復位完成通知後啟動復位斷言並讀取埠狀態暫存器。
高速裝置最初作為全速裝置連線。這意味著對於具有高速能力的上游埠，RPU（1.5kΩ±5％）必須通過D +連線到3.3 V電源（和全速一樣）。
在初始連線之後，具有高速能力的收發器在復位期間參與低階協議，以建立高速鏈路並在適當的埠狀態暫存器中指示高速操作。

下圖是我一塊STM32開發板上的USB裝置的原理圖，從圖上可以猜測該USB是一個全速的USB埠（因為主CPU控72M，所以不可能是高速）

供電

配電
每個USB段通過電纜提供有限的電量。主機供電，供直接連線的USB裝置使用。此外，任何USB裝置都可能有自己的電源。
完全依賴電纜供電的USB裝置稱為匯流排供電裝置。相反，具有替代電源的那些被稱為自供電裝置。集線器還為其連線的USB裝置供電。該架構允許在某些拓撲約束內使用匯流排供電的集線器。
電源管理
USB主機可以具有獨立於USB的電源管理系統。 USB系統軟體與主機的電源管理系統互動，以處理系統電源事件，如暫停或恢復。此外，USB裝置通常實現額外的電源管理功能，允許它們由系統軟體進行電源管理。
USB的配電和電源管理功能使其可以設計為功率敏感系統，如基於電池的膝上型電腦。

通過引入單位負載的概念，可以簡化不同裝置類別的電源和接收器要求。一個單位負載定義為100 mA。

• 根埠集線器：直接連線到USB主控制器。集線器電源來自與主機控制器相同的源。從外部獲得工作電源（AC或DC）的系統必須為每個埠提供至少五個單元負載。這種埠稱為高功率埠。電池供電系統可提供一個或五個單位負載。只能提供一個單位負載的埠稱為低功率埠。
• 匯流排供電的集線器：從集線器上游埠上的VBUS為任何內部功能和下游埠抽取所有電源。匯流排供電的集線器在上電時最多可以吸收一個單元負載，在配置後可以吸收五個單元負載。
• 自供電集線器：內部功能和下游埠的電源不是來自VBUS。但是，集線器的USB介面可以從其上游埠上的VBUS吸取一個單元負載，以允許介面在集線器的其餘部分斷電時起作用。從外部獲取工作電源的集線器（來自USB）必須為每個埠提供五個單元負載。電池供電的集線器可以為每個埠提供一個或五個單元負載。
• 低功耗匯流排供電功能：這些裝置的所有電源均來自VBUS。他們可以隨時抽取不超過一個單位負荷。
• 大功率匯流排供電功能：這些裝置的所有電源均來自VBUS。它們在上電時必須承受不超過一個單位負載，並且在配置後可以最多抽取五個單位負載。
• 自供電功能：可以從VBUS吸取一個單位負載，以便在功能的其餘部分斷電時使USB介面正常工作。所有其他電源均來自外部（USB）電源。