USB2.0和USB3.0识别方式

news2025/1/12 1:48:29

一. USB2.0识别方式

USB2.0向下兼容USB1.0和USB1.1，分为低速、全速和高速三种模式。

1. 全速和低速识别

根据规范，全速和低速通过设备端的上拉电阻进行区分。当设备插入HUB或上电时，有上拉电阻的那根数据线就会被拉高，HUB根据D+/D-的电平判断所挂载的是全速设备还是低速设备。

图1 全速/低速USB设备的连接

2. 高速USB的识别

USB全速、低速识别很简单，但USB2.0高速设备无法仅依靠数据线上拉电阻位置就能识别。

高速设备初始是以一个全速设备的身份出现，即和全速设备一样，D+线上有一个1.5K的上拉电阻。USB2.0的HUB先把它当做一个全速设备，然后HUB和设备通过一系列握手信号确认双方的身份。当然，对速度的检测是双向的。高速HUB需要检测所挂上来的设备是高速、全速还是低速，高速设备也需要检测所连上的HUB是USB2.0还是USB1.X的。如果双方都是高速，就切换到高速模式工作，否则，还以全速模式工作。

图2 高速USB的协商过程

HUB检测到有设备插入或上电时，向主机通报，主机发送Set_Port_Feature请求让HUB复位插入的设备。HUB通过驱动数据线到复位状态SE0，D+/D-均为低电平，并持续至少10ms。

高速设备看到复位信号后，通过内部的电流源向D-线持续灌大小为17.78mA电流。因为此时高速设备的1.5k上拉电阻还未撤销，在HUB端，全速/低速驱动器形成一个阻抗为45Ω的终端电阻，两电阻并联后仍是45Ω左右的阻抗，所以在HUB端看到一个约45Ω*17.78Ma=800mV的电压，这就是Chirp K信号。该信号持续时间1~7ms。

在HUB端，虽然下达了复位信号，并一直驱动着SE0，但USB2.0的高速接收器一直在检测Chirp K信号。如果没有Chirp K信号看到，就继续复位操作，直到复位结束，之后在全速模式下操作。如果只是一个全速HUB，不支持高速操作，那么该HUB不理会设备发送的Chirp K信号，之后设备也不会切换到高速模式。

设备发送的Chirp K信号结束后100us内，HUB必须开始回复一连串的KJKJKJ…系列，向设备表明这是一个USB2.0的HUB。这里的KJ序列是连续的，中间不能间断，而且每个K或者J的持续时间在40~60us。KJ序列停止后的100~500us内结束复位操作。HUB发送Chirp KJ序列的方式和设备一样。

设备检测到6个HUB发出的Chirp信号（3对KJ序列）后，必须在500us内切换到高速模式。切换动作包括：

断开1.5K的上拉电阻
连接D+/D-的高速终端电阻，实际上就是全速/低速差分驱动器
进入默认的高速状态

执行动作1）和2）后，USB信号线上看到的现象就发生变化了：HUB发出的Chirp KJ序列幅值降到了原先的一半，400mv。这是因为设备端挂载新的终端电阻后，配上原先HUB端的终端电阻，并联后的阻抗是22.5Ω。以后高速操作的信号幅值就是400mv，而不像全速/低速那样的3V。至此，高速设备与USB2.0 HUB握手完毕，进行后续的高速通信。