USB接口是我們(men)HW設計(ji)中使(shi)用(yong)的比較多的一(yi)個(ge)電(dian)路模塊，特(te)別(bie)是在醫療(liao)電(dian)子(zi)(zi)，商業電(dian)子(zi)(zi)電(dian)路中使(shi)用(yong)的比較多，以下我們(men)來(lai)分享(xiang)下USB接口和相對應的電(dian)路設計(ji)。

USB接(jie)口理論認識(shi)：

USB（Universal Serial Bus）通用串行總線，USB接口現在大致可以分為USB2.0,USB3.0,USB4(需要注意的是它的正式書寫名字不包含空格也沒有小數點，即不是USB 4，也不是USB4.0。USB4規范使用雙鏈路通道，傳輸帶寬達到40Gbps，接口類型為雙向USB-C)。其中我們(men)現(xian)在大部分(fen)使用(yong)的還是USB2.0和USB 3.2 Gen 1(前(qian)稱為(wei)USB 3.0，后來重(zhong)新命名為(wei)USB 3.1 Gen 1，最(zui)終被稱為(wei)USB 3.2 Gen 1。)USB 3.2 Gen 2前稱為USB 3.1，后改名為USB 3.2 Gen 2。與Gen 1相比，Gen 2在速度上有所提升。最大傳輸速度：10 Gbps，是Gen 1速度的兩倍，稱為SuperSpeed+。兼容性：向下兼容USB 3.2 Gen 1和USB 2.0。接下來我們來詳細介紹下USB2.0和USB3.0在硬件電路設計上的區分和使用。

USB硬件電路設計(ji)：

i)USB2.0包含了一組差分(fen)信號(hao)、一組電源信號（5V電源+GND），4線。

一般而言，上圖的(de)電(dian)路(lu)設(she)計已(yi)經可以實現USB數據(ju)的(de)正常傳(chuan)輸了。但一般如果(guo)考慮(lv)EMC方面(mian)的(de)話(hua)，最好在靠近USB插(cha)座端的(de)地方加上共(gong)模電感(gan)，防止(zhi)板(ban)子內部的(de)高頻(pin)干擾通(tong)過USB線輻射到(dao)外面，對其他的(de)(de)模塊和(he)設備(bei)造(zao)成(cheng)電磁干擾。D+、D-以差分方式布(bu)線，并通(tong)過連續的(de)(de)參考平面層(ceng)，保(bao)證阻抗(kang)的(de)(de)一(yi)致性，信號線(xian)的差分阻抗Z=90Ω±15%。

另外，稍微提一(yi)句USB_OTG（On-The-Go）允許設(she)備(bei)在主機和外設(she)角(jiao)色間切換，通過(guo)ID引腳的(de)狀(zhuang)態(tai)確定設(she)備(bei)角(jiao)色。ID pin——當設(she)備(bei)(bei)檢(jian)測到USB_ID信號(hao)為(wei)低時(shi)，該設(she)備(bei)(bei)應(ying)作為(wei)Host（主機，也稱(cheng)A設(she)備(bei)(bei)）用。當設(she)備(bei)(bei)檢(jian)測到USB_ID信號(hao)為(wei)高時(shi)，該設(she)備(bei)(bei)作為(wei)Slave(外(wai)設(she)，也稱(cheng)B設(she)備(bei)(bei)）用。

ii）USB3.0包含(han)了一(yi)組2.0數(shu)據(ju)差分(fen)(fen)信號(hao)(hao)（D-、D+）、一(yi)組電(dian)(dian)源(yuan)信號(hao)(hao)（5V電(dian)(dian)源(yuan)、GND電(dian)(dian)源(yuan)地(di)）、二組3.0數(shu)據(ju)差分(fen)(fen)信號(hao)(hao)（RX-、RX+、TX-、TX+）、GND信號(hao)(hao)地(di)，9線(xian)。

USB3.0由(you)于(yu)采用(yong)的全雙工通(tong)信(xin)(xin)模式（USB2.0 采(cai)用半雙工通(tong)信(xin)(xin)模式），數(shu)據可以(yi)同時進行發送和(he)接(jie)收(shou)，充分利(li)用了(le)傳輸帶寬，數(shu)據傳輸速率（5Gbps/10 Gbps）。

DM/DP差(cha)(cha)分(fen)對信(xin)號線(xian)與USB2.0的連(lian)接(jie)方式(shi)一(yi)樣，只要(yao)一(yi)對一(yi)直接(jie)連(lian)接(jie)就可(ke)以(yi)。信(xin)號線(xian)的差(cha)(cha)分(fen)阻抗Z=90Ω±10%。另(ling)外提醒下USB3.0在選型ESD防護二(er)極(ji)管(guan)的時候要注意ESD寄生電容(rong)要小(xiao)（0.5pf左右）。

RX-、RX+、TX-、TX+差分對屬于高速serdes差分對，速度5Gbps/10 Gbps。需要在TX端放置100nF隔(ge)直電(dian)容（協議(yi)中規定是75nf-200nf），RX端(duan)無需放置。host端(duan)和(he)device端(duan)的偏置直流電壓值不一(yi)樣，AC耦合電容起到隔直流作用，也可以更好(hao)的預制共(gong)模噪聲。

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