目录
USB硬件基础
在了解LINUX的USB驱动之前，我们肯定是要了解相关硬件内容的，如下给出了三种常用的USB接口。
| 特性 | Type A (2.0) | Type A 3.0 | Type C |
|---|---|---|---|
| 接口形状 | 长方形，单向插入 | 与 Type A 2.0 相同 | 椭圆形，可双向插入 |
| 引脚数量 | 4 | 9 | 24 |
| 数据传输速率 | 高速模式最高 480 Mbps | 超高速模式最高 5 Gbps 或 10 Gbps (3.1) | 高达 40 Gbps (Thunderbolt 3/4) |
| 供电能力 | 5V，最大 500 mA（2.5W） | 5V，最大 900 mA（4.5W） | 支持 USB PD，最高 20V，5A（100W） |
| 兼容性 | 向下兼容 | 向下兼容 2.0 | 向下兼容 USB 2.0 和 3.x |
| 是否支持 OTG | 支持，但功能有限 | 支持，但功能有限 | 支持完整 OTG 功能 |
| 使用寿命 | 插拔约 1,500 次 | 插拔约 1,500 次 | 插拔约 10,000 次 |
| 多功能性 | 仅支持 USB 信号传输 | 仅支持 USB 信号传输 | 支持视频、音频、数据和供电多种协议 |
| 方向性 | 单向插入 | 单向插入 | 双向插入，方便使用 |
| 是否支持 Thunderbolt | 不支持 | 不支持 | 支持 Thunderbolt 3 和 4（部分设备） |
| 典型应用场景 | 鼠标、键盘、打印机、U盘等外设 | 高速存储设备、外接硬盘、摄像头等高速设备 | 智能手机、平板、笔记本充电和数据传输等 |
Type A引脚说明
USB 2.0 Type A 只有 4 个引脚，定义如下：
| 引脚编号 | 名称 | 描述 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | 电源正极 (+5V) | 提供设备电源 |
| 2 | D- | 差分数据负极 | 传输 USB 数据 |
| 3 | D+ | 差分数据正极 | 传输 USB 数据 |
| 4 | GND | 地（电源负极） | 提供电源回路 |
但是这个D+跟D-也跟我们常见的差分电压来判断正负不太一样，我们可以看下述内容。
你可以发现D+大于D-时，即为逻辑1，反之则为逻辑0，之前我们在485也说过，主要提高抗干扰能力了，差分电压的作用，至于逻辑电平如何规定，也都是人为遵守的协议了，我们熟知即可。
USB 硬件中，主机端的 D+ 和 D- 线通过 15kΩ 下拉电阻保持默认低电平，用于检测设备是否接入；设备端的 D+ 或 D- 线上接有 1.5kΩ 上拉电阻，用于将线路拉高，通知主机有新设备接入并指示设备的速度类型（D+ 上拉表示全速/高速设备，D- 上拉表示低速设备）。上拉与下拉电阻的配合实现了 USB 接入的自动检测和初步通信初始化。
Type A 3.0引脚说明
USB 3.0 Type A 在 USB 2.0 的基础上增加了 5 个引脚，共 9 个引脚，定义如下：
| 引脚编号 | 名称 | 描述 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | 电源正极 (+5V) | 提供设备电源 |
| 2 | D- | 差分数据负极 | USB 2.0 数据传输 |
| 3 | D+ | 差分数据正极 | USB 2.0 数据传输 |
| 4 | GND | 地（电源负极） | 提供电源回路 |
| 5 | StdA_SSRX- | 超高速接收负极（SuperSpeed RX -） | USB 3.0 数据接收 |
| 6 | StdA_SSRX+ | 超高速接收正极（SuperSpeed RX +） | USB 3.0 数据接收 |
| 7 | GND_DRAIN | 屏蔽接地 | 屏蔽和地回路 |
| 8 | StdA_SSTX- | 超高速发送负极（SuperSpeed TX -） | USB 3.0 数据发送 |
| 9 | StdA_SSTX+ | 超高速发送正极（SuperSpeed TX +） | USB 3.0 数据发送 |
注：USB 3.0 的引脚使其能够在 SuperSpeed 模式下实现高达 5 Gbps 的数据传输速率。
因此我们可以看到，这个USB3.0其实是一个全双工的协议，因为有TX也有RX而且还是差分，相比之前的USB更强了。
Type C引脚说明
USB Type C 拥有 24 个引脚，支持双向插入，定义如下：
| 引脚编号 | 名称 | 描述 | 功能 |
|---|---|---|---|
| A1 | GND | 接地 | 电源回路 |
| A2 | SSTXp1 | 超高速发送正极（通道 1） | USB 3.x 数据发送 |
| A3 | SSTXn1 | 超高速发送负极（通道 1） | USB 3.x 数据发送 |
| A4 | VBUS | 电源正极 | 提供电源 |
| A5 | CC1 | 配置通道 1 | 检测连接方向和电源管理 |
| A6 | D+ | 差分数据正极 | USB 2.0 数据传输 |
| A7 | D- | 差分数据负极 | USB 2.0 数据传输 |
| A8 | SBU1 | 辅助信号通道 1 | 支持音频、视频信号 |
| A9 | VBUS | 电源正极 | 提供电源 |
| A10 | SSRXn1 | 超高速接收负极（通道 1） | USB 3.x 数据接收 |
| A11 | SSRXp1 | 超高速接收正极（通道 1） | USB 3.x 数据接收 |
| A12 | GND | 接地 | 电源回路 |
| B1 | GND | 接地 | 电源回路 |
| B2 | SSRXp2 | 超高速接收正极（通道 2） | USB 3.x 数据接收 |
| B3 | SSRXn2 | 超高速接收负极（通道 2） | USB 3.x 数据接收 |
| B4 | VBUS | 电源正极 | 提供电源 |
| B5 | CC2 | 配置通道 2 | 检测连接方向和电源管理 |
| B6 | D+ | 差分数据正极 | USB 2.0 数据传输 |
| B7 | D- | 差分数据负极 | USB 2.0 数据传输 |
| B8 | SBU2 | 辅助信号通道 2 | 支持音频、视频信号 |
| B9 | VBUS | 电源正极 | 提供电源 |
| B10 | SSTXn2 | 超高速发送负极（通道 2） | USB 3.x 数据发送 |
| B11 | SSTXp2 | 超高速发送正极（通道 2） | USB 3.x 数据发送 |
| B12 | GND | 接地 | 电源回路 |
注：
- Type C 引脚支持多种协议（如 USB 2.0、3.x、Thunderbolt、DisplayPort 等）。
CC引脚用于检测插入方向并管理电源（USB PD）。
这里就是TYPE C的引脚了，可以看到，不管是正插，还是反插，你都可以进行通信的，对比之前的USB接口多出那么多引脚，主要是为了正反插以及增加一路传输协议通道，还有兼容USB2.0协议，比如DP之类的显示设备，C口引脚越多，只是功能上面兼容性的提升，并不是传输速率的提升。
USB驱动你一定需要知道的事
-
USB设备接入检测
- 现象：PC 右下角显示"发现 Android Phone"，弹出安装驱动程序的提示。
- 原因：
- PC 的 USB 口通过内部硬件机制（D+/D- 线路电平变化）检测到新设备的接入。
- USB 设备内置的上拉电阻（1.5KΩ）将 PC USB 口的 D+/D- 拉高，通知主机有设备接入。
-
接入后的初步识别
- 过程：
- PC 上的 USB 总线驱动程序负责与新接入的设备通信，询问设备类型。
- 设备通过标准协议返回自己的信息（设备描述符）。
- 结果：
- 即使没有安装具体的设备驱动程序，PC 的总线驱动程序也能初步识别设备（如显示“Android Phone”）。
- 过程：
-
设备驱动程序的加载
- 总线驱动程序：负责检测设备、识别设备类型、分配编号并为设备找到合适的驱动程序。
- 设备驱动程序：由用户安装或系统自动加载，用于支持设备的具体功能。
-
USB设备的识别过程
- 标准协议：
- 所有 USB 设备必须遵守 USB 规范。
- 当 PC 发送"你是什么"的请求时，设备需按照固定格式返回自己的描述符信息。
- 描述符内容：包括设备类型、制造商、产品 ID 等，用于分类和识别设备。
- 标准协议：
-
设备编号分配
- 默认编号：新接入的 USB 设备初始编号为 0，PC 通过编号 0 与设备通信。
- 分配新编号：总线驱动程序检测设备后，为其分配唯一的编号，用于后续通信。
-
多设备分辨
- 每个接入的 USB 设备都有唯一的编号（地址）。
- PC 通过发送包含设备编号的命令来与指定设备通信。
