从零开始学USB（二、基础知识2）

1万 · 2019-7-9 09:17

1.USB相关的硬件
USB设备，从物理上的逻辑结构来说，包含了主机Host端和设备Device端。

其中，主机Host端，有对应的硬件的USB的主机控制器Host Controller，而设备端，连接的是对应的USB设备。

1.1. USB控制器类型：OHCI，UHCI，EHCI，xHCI
由于历史原因，导致USB的主机控制器，出现了多种不同的类型，即OHCI和UHCI，EHCI，和xHCI。

不论是那种USB主机控制器，简称主控，都是符合对应的USB的规范的，都是实现了对应的USB规范中所规定的USB主控所要的那些事情的。只不过是不同的USB主控的类型，有着不同的特点。

下面对这些不同类型的USB主控制器，进行简要的解释。

1万 · 2019-7-9 09:18

1.1.1. OHCI和UHCI
OHCI，Open Host Controller Interface，创立者是Compaq，Microsoft和National Semiconductor。

UHCI，Universal Host Controller Interface，创立者是Intel。

两者之间的相同点是：

不论是OHCI还是UHCI都是对应于USB 1.1的标准的，都是完全符合USB协议标准的。

区别在于：

只是各自的实现方式有些略微不同而已。当然对应的具体的性能，也略有差别，具体的差异，和实际的应用有关系。

但是本身OHCI和UHCI的区别在于：

虽然都是实现了USB1.1协议规范，但是在功能划分上，OHCI更多地把要做的事情，用硬件来实现，因此，实现OHCI的USB控制器的软件驱动的开发工作，相对要容易些，软件要做的事情，相对较少。

对应地，OHCI更多地应用在扩展卡，尤其是嵌入式领域中，常见的很多开发板中的USB的控制器，很多都是OHCI的。

而UHCI把更多的功能，留给了软件，相对来说，软件做的事情，即负担要重些。但是实现对应的UHCI的硬件的USB控制器，价格上，就相对便宜些。

对应地，UHCI更多地应用在PC机中的主板上的USB控制器。

1.1.1.1. 为何Intel设计的UHCI把更多的任务都留给软件实现？

对于两者的区别和实际的应用，自己分析，不难发现，其是有着内在的逻辑关系的。

因此，作为UHCI的创立者Intel，创立了UHCI，把更多的USB需要做的事情，留给了软件，这样就可以实现出相对教便宜的USB的主控制器了，可以用于PC端的CPU所对应的主板上，便宜的USB主控，当然相对市场来说，更容易多卖出去一点，有利于市场推广。

PC主板卖出的多了，自然对应的Intel的CPU，也会多卖点，Intel自然可以赚更多的钱了。

1.1.1.2. 为何嵌入式系统中的USB主控多用OHCI，而非UHCI？

而对应的Compaq，Microsoft和National Semiconductor所创立的OHCI，由于把更多的USB要做的事情，都用硬件实现了，这样对应的软件驱动所要做的事情，就少了，这样就有利于实现对应的OHCI的USB主控的驱动了，这点对于嵌入式系统来说，尤其重要，因为本身嵌入式系统就是资源有限，所以要尽量少的利用其他资源，比如CPU资源，去实现特点的功能，所以，倾向于采用对软件资源要求少的OHCI，而不是UHCI，否则用了UHCI的USB主控的话，需要实现对应的驱动，软件要做的事情太多，不利于在嵌入式系统这有限的资源环境下实现。

1.1.1.3. OHCI和UHCI技术细节上的区别

关于OHCI和UCHI在技术细节方面，更加详细的区别主要有这些：

单帧内的stage的个数
对于控制传输来说：

OHCI：在单个帧内，可以调度多个stage；
UHCI：在单个帧内，只调度一个stage。
单帧内的transaction的个数
对于最大数据包大小小于64字节的Bulk端点来说：

OHCI：单个帧内，可能会有多个transaction。
UHCI：单个帧内，不超过一个transaction；
轮询的频率
OHCI：即使端点描述符中，已经指定了最大延迟是255ms，但是OHCI主控还是会，至少每32ms就去轮询一次中断端点
UHCI：UHCI主控可以支持，但是不是必须要支持，更低频率地轮询

1万 · 2019-7-9 09:18

1.1.2. EHCI
EHCI，Enhanced Host Controller Interface。

简单说就是，EHCI定义了USB 2.0的主机控制器的规范，定义了USB 2.0的主控，需要包括哪些硬件实现，需要实现哪些功能，其也对应着对应的系统软件，所面对的是哪些接口。

EHCI对USB主控的定义，详细到了寄存器的级别了，即定义了你USB主控，都要实现哪些对应的功能和对应的寄存器有哪些，分别是何种功能等。然后对应的软件驱动人员，去写USB主控的驱动的时候，也就清楚有哪些可以利用的系统资源，如何去使用这些资源，读取，设置对应的寄存器，实现对应的功能了。

对应的EHCI规范，可以去Intel的官网找到

1万 · 2019-7-9 09:18

1.1.3. xHCI
xHCI，Extensible Host Controller Interface

同EHCI是针对USB 2.0类似，xHCI是针对的USB 3.0规范。也是定义了USB 3.0主控需要如何实现，需要包含哪些功能，也是提供了寄存器级别的定义。

对应的xHCI规范，可以去Intel的官网找到

1万 · 2019-7-9 09:19

1.1.4. OHCI，UHCI，EHCI，xHCI的区别和联系

针对上述的解释，对USB的不同类型的主机控制器，简要概括如下：

下表，不同USB控制器类型OHCI，UHCI，EHCI，xHCI的区别和联系

1万 · 2019-7-9 09:20

1.2. USB接口的引脚定义
USB接口的物理上的对应的引脚和对应含义等，可用下表概括：

下表为 USB 1.x/2.0的引脚定义

注：通常USB1.x/2.0里面的塑料是黑色或白色的。

1万 · 2019-7-9 09:20

下表为USB 3.0的引脚定义

注：USB3.0是向前兼容的，所以多出来的5根线是在里面母口的里面，通常塑料硬件是蓝色的。

1万 · 2019-7-9 09:20

1.3. USB的接口（connector）类型

由于USB的产生就是为了支持众多种应用的，而由于各种应用中，对于硬件接口的大小也有一些限制，比如有些小型设备或者移动式设备中，接口不能太大等，所以而设计出多种类型的接口，用于不同的应用。

在介绍插头和插座之前，先多解释一下，基本的叫法。

插头，plug，对应的也叫公口，即插别人的；

插座，receptacle，对应也叫做母口，即被插的；

对上述解释，想多了的，面壁去；没想多的，继续看技术介绍。

下面就来简单的介绍一下不同的USB接口类型，即各种不同的插头插座：

USB的接口类型，根据接口形状不同，主要可以分为三大类：

普通的硬件直接叫做Type
然后有小型版本的叫Mini迷你的
和更加小的，叫做Micro微小的
其中每一种大类中，又都可以分为两类

A类（Type A）
B类（Type B）
C类（Type C）

1万 · 2019-7-9 09:22

下面就用表格的形式，详细对比USB的各种接口，包括对应的插头和插座：

下表USB接口分类

1万 · 2019-8-6 12:53

非常感谢楼主分享

1万 · 2019-8-6 12:55

很好的资料分享

1万 · 2019-8-7 10:30

本帖最后由观海于 2019-8-7 10:32 编辑

图文并茂啊哈哈哈夸奖自己一下

从零开始学USB（二、基础知识2）

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