1 簡(jiǎn)介

USB是通用串行總線(xiàn)（Universal Serial Bus），其主要的特點(diǎn)是高速、靈活。USB的發(fā)展歷史可追溯到1996年，隨著時(shí)間的推移，USB的速率逐漸提高，現(xiàn)在USB 3.1最高的速率可達(dá) 10Gbps 。具體的發(fā)展歷程見(jiàn)下表：

2 USB設(shè)計(jì)說(shuō)明

• USB是如何識(shí)別主機(jī)還是從機(jī)？

USB電路是有主從之分的，那么在物理層又是如何實(shí)現(xiàn)的。USB連接器上有一個(gè)USB_ID的引腳。 對(duì)于Host設(shè)備，USB_ID引腳拉低 ；對(duì) 應(yīng)Device設(shè)備，USB_ID引腳置高或者懸空 。

• 如何實(shí)現(xiàn)高速模式與低速模式？

USB2.0的工作模式由高速模式和低速模式兩種。當(dāng)USB為Host時(shí)，D+、D-上分別接一個(gè)15K的下拉電阻，這樣可以使得在沒(méi)有設(shè)備插入的時(shí)候，D+、D-上始終保持低電平；當(dāng)USB為Host時(shí)，D+和D-那么如何設(shè)計(jì)高速模式和低速模式，詳情配置見(jiàn)下：

• 高速模式 ：D+被拉高，D-保持不變。
• 低速模式 ：D-被拉高，D+保持不變。
• 如何識(shí)別是USB2.0還是USB3.0？

插入電纜后等效電路可以看成一個(gè)RC回路，而RC回路有一個(gè)重要特性，就是時(shí)間常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是R和C乘積，也是影響充放電特性。

可以看出，插入和拔除電纜，將Vo充電到特定的電壓，則插入電纜后，充電需要的時(shí)長(zhǎng)增加了。電腦的USB 3.0主機(jī)就是根據(jù)這個(gè)特性探測(cè)到U盤(pán)是支持超速特性的，否則插入電纜前后如果充電到電壓VO沒(méi)有時(shí)間變化的話(huà)，電腦就認(rèn)為是高速ü盤(pán)，而不是超速U盤(pán)了。

3 USB電路設(shè)計(jì)

• USB連接器

USB2.0內(nèi)部塑料是白色；USB3.0內(nèi)部塑料是藍(lán)色。

• USB2.0電路
  USB2.0包含了一組差分信號(hào)、一組電源信號(hào)（5V電源+GND，通常需要連接電源開(kāi)關(guān)）

• 共模電感L2 ：濾除共模干擾。
• TVS管D1、D2、D3 ：防止靜電損壞板卡上的電子器件。
• 濾波電容C1、C2 ：給干擾提供一個(gè)低阻抗的路徑。
• USB3.0電路
  USB3.0信號(hào)包含 一組低速差分信號(hào) 、 兩組高速差分信號(hào) 、 一組電源信號(hào) （5V電源+GND，通常需要連接電源開(kāi)關(guān)），詳情見(jiàn)下：

• 電源開(kāi)關(guān)電路

USB的電源設(shè)計(jì)也是十分講究的，USB 2.0采用5V電源供電，電流為600mA，該電源需要使用電源開(kāi)關(guān)與板載的5V隔離開(kāi)，此處我們選用的電源開(kāi)關(guān)是TPS2065CDGN具體電路見(jiàn)下：

該型號(hào)是高電平使能，我們可以直接將Control Sinnal 連接到Fault Signal。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，F(xiàn)ault Signal拉低，芯片失能，芯片輸出關(guān)閉。

3 USB HUB電路設(shè)計(jì)

此處介紹兩種USB HUB相關(guān)電路，分別是RTS5489-GR和RTS5411S-GRT。需要電路的同學(xué)可隨時(shí)私聊我。

• RTS5489-GR HUB電路設(shè)計(jì)
• RTS5489-GR核心部分

RTS5489-GR有一個(gè)USB3.0上行接口、四個(gè)USB3.0下行接口，配置使用I2C接口。

• 電源部分
  供電采用3.3V，其它所需電源軌可通過(guò)內(nèi)部LDO轉(zhuǎn)換得到。

• 自檢電路

• 晶振電路

• 配置電路

• Flash電路
  這部分電路可以不使用，具體得看需求。

• RTS5411S-GRT HUB電路設(shè)計(jì)
• RTS5489-GR核心部分
  RTS5489-GR有一個(gè)USB3.0上行接口、四個(gè)USB3.0下行接口，配置使用I2C接口。
  
• 電源部分

• 自檢電路

• 晶振電路

• 配置電路