USB接口
首先看一下USB接口。如果你看一下这些接口，你会发现，哦，这是一个USB接口。不然学了USB连USB接口都不认识，你会很尴尬的。
这些接口是不是看起来很眼熟？常用的接口有Type A 接口，通常直接连接电脑，但Type B 接口现在更常见于MP3 等设备中。后者主要用在手机等设备上，不过现在大部分手机接口已经被Type-C接口取代。
预计现在越来越多的设备将开始支持Type-C，因为该接口可以正向和反向插入，并且可以提供比其他接口更高的电流和更快的速度。可以看到这些接口内部管脚的分布（Type-C接口除外，其管脚较多）。
第四个引脚在某些接口上可能不可用，但其他引脚都存在。 Vbus 和GND 是用于供电的两个硬件，提供4.4 至5.25 V 的恒定电源（如果USB 为设备提供5.25 V 电源，如果设备使用总线电源，则工作电压为3.3 V）。两个引脚提供所需的电源。当然，总线提供的电流比较有限，所以如果总线不能提供足够的功率，就必须使用外部电源。
D-和D+这两个引脚用于数据传输，类似于串口的Tx和Rx数据线。不同之处在于USB采用差分传输，使用双绞线，在线上传输的数据编码要复杂得多。它比串行端口更复杂。这将在下一节中解释。
现在您需要注意电缆的颜色。厂家通常会按照标准来制作USB数据线，但红色不一定代表电源，黑色也不一定代表接地。使用前请仔细检查。标准USB 数据线通常缠绕有屏蔽线，以防止外部干扰，但有些制造商仅提供没有屏蔽线的电源线，甚至提供D- 或D+ 数据线。
（图片来自网络，外面的白色封装是屏蔽线）由于采用差分传输，只有两个引脚，因此总线只能半双工传输，即只能同时发送或接收。同时USB采用主/多从模式。即USB网络中只有一台主机，其他主机都是从机，或者说设备。
USB 版本历史
经过多年的发展，USB经历了多个版本，最初的1.0版本于1996年完成，支持低速（LS）模式（1.5Mb/s）和全速（FS）模式（12Mb/s）。 USB 1.1规范于1998年发布，在1.0的基础上进行了改进，但速度保持不变。 USB2.0于2000年推出，增加了一种新的速度模式，即高速（HS）模式，最高支持480 Mb/s。 USB3.0于2008年发布，传输速度为5Gb/s。这些版本保持向后兼容性。这意味着USB 3.0主机接口可以连接USB 1.0和2.0设备，但它受到设备本身速度的影响，因此最终速度由较低版本的速度决定。
主机可以通过数据（D+或D-）线上上拉电阻的位置来区分低速和全速设备。更快的设备稍后会去掉上拉电阻。
STM32F103支持USB 2.0接口，但在全速模式下仅支持2.0。这意味着最大速度仅为1.5 MB/s（以字节为单位）。去掉USB本身的协议开销（类似于串口的起始位和结束位开销，但USB要复杂得多），最大有效数据带宽约为1.2 MB/s（此时Learning为全速模式） ）。
因此，不要认为USB2.0接口需要支持高速模式。有了STM32F4，USB开始支持高速模式并支持OTG。此模式允许USB 设备既用作主机又用作设备。现代手机普遍支持OTG。这意味着您不必担心手机的触摸屏是否损坏，因为您可以通过适配器电缆将USB 闪存驱动器等设备插入手机并使用。无线鼠标和键盘套件还允许您在手机上玩游戏。当然，这是为了紧急情况。事实是，没有人随身携带鼠标和键盘。
HUB 和USB 拓扑
除了常见设备之外，USB 网络还包括称为集线器(HUB) 的专用设备。该设备只有一个功能：将USB接口拆分为多个USB接口（最多7个）。你的电脑只有一个USB接口，但你也可以通过HUB连接多个设备。尽管HUB对于用户来说是透明的（也就是说，不需要用户交互来使用它），但是HUB为实现这种透明性而执行的工作比上面描述的要复杂得多。
上图是USB连接图。可以看到大量的设备（由USB设备的7位地址决定）可以通过HUB连接到USB网络。由于集线器时间和电缆传播延迟，您最多只能连接5 个集线器。这些在上图中按层次表示为7 层（全速和高速设备的最大电缆长度为5 m）。 （对于较慢的设备，限制为3 m）。
USB 网络中的所有设备（包括集线器）的地址范围为0 到127。地址0 是所有设备连接到USB 网络时使用的默认地址。设备枚举完成后，您将拥有一个新的USB 设备。如果指定地址，则所有后续通信都将使用新地址。这意味着USB 设备地址是动态的，就像网络IP 地址一样。
USB层次结构
让我们看一下USB的层次结构。
在开发过程中，尤其是软件开发中，重点主要集中在最上面两层，底层的实现通常由硬件自动完成。例如，使用STM32，您只需要检索底层数据。我们将对其进行相应处理。
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