1 簡介

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

2 USB設計說明

• USB是如何識別主機還是從機？

USB電路是有主從之分的，那么在物理層又是如何實現的。USB連接器上有一個USB_ID的引腳。 對于Host設備，USB_ID引腳拉低 ；對 應Device設備，USB_ID引腳置高或者懸空 。

• 如何實現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USB為Host時，D+、D-上分別接一個15K的下拉電阻，這樣可以使得在沒有設備插入的時候，D+、D-上始終保持低電平；當USB為Host時，D+和D-那么如何設計高速模式和低速模式，詳情配置見下：

• 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。
• 如何識別是USB2.0還是USB3.0？

插入電纜后等效電路可以看成一個RC回路，而RC回路有一個重要特性，就是時間常數，這個常數就是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，充電需要的時長增加了。電腦的USB 3.0主機就是根據這個特性探測到U盤是支持超速特性的，否則插入電纜前后如果充電到電壓VO沒有時間變化的話，電腦就認為是高速ü盤，而不是超速U盤了。

3 USB電路設計

• USB連接器

USB2.0內部塑料是白色；USB3.0內部塑料是藍色。

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

• 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 ：給干擾提供一個低阻抗的路徑。
• USB3.0電路
  USB3.0信號包含 一組低速差分信號 、 兩組高速差分信號 、 一組電源信號 （5V電源+GND，通常需要連接電源開關），詳情見下：

• 電源開關電路

USB的電源設計也是十分講究的，USB 2.0采用5V電源供電，電流為600mA，該電源需要使用電源開關與板載的5V隔離開，此處我們選用的電源開關是TPS2065CDGN具體電路見下：

該型號是高電平使能，我們可以直接將Control Sinnal 連接到Fault Signal。當電流過大時，Fault Signal拉低，芯片失能，芯片輸出關閉。

3 USB HUB電路設計

此處介紹兩種USB HUB相關電路，分別是RTS5489-GR和RTS5411S-GRT。需要電路的同學可隨時私聊我。

• RTS5489-GR HUB電路設計
• RTS5489-GR核心部分

RTS5489-GR有一個USB3.0上行接口、四個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內部LDO轉換得到。

• 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電路設計
• RTS5489-GR核心部分
  RTS5489-GR有一個USB3.0上行接口、四個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