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日志

新手学STM32-USB硬件电路

热度 1已有 780 次阅读2017-6-21 16:24 |个人分类:STM32| 硬件

 新手学STM32-USB硬件电路
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6/21/2017  BM

# 一、内容概要
1. 分别了解下USB2.0与USB3.0的区别
2. 简单记录下USB Type-C自己的学习心得

# 二、内容详述
## 1、USB接口

[图1]

看这个设计的电路原理图,做的还是挺好的。细节的考虑还是挺不错的。这个VCC供电采用了连接了一个肖特基二极管直接输出。

在两个数据通讯端口,则是先经过了两个电阻后再输出过去。
D+端口,通过了一个三极管提高输出带载能力,然后进行输入到D+端。具体这样设计干啥用,倒也不是很清楚,可能是为了方便数据的传输吧。

两个USB的外壳引脚SHL,则通过了一个RC电路接地。具体的讨论见下面。


1N5819,肖特基二极管,正向压降0.2V,正向平均可持续电流1A。

## 2、USB金属外壳接地
这个功能的说法,在百度上进行查找,看到有两种的版本,其一是说,这个是用作保护功能。另一种是说这个是用作提供电压参考。  

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关于USB金属外壳地和信号地如何连接的问题困扰着我,找了些资料发现大概有三种处理方法:
1. 直接将两种地隔离;
2. 两种地之间通过大电阻和电容连接;
3. 两种地直接短接;
主要是基于ESD和EMI考虑。

对于民用装置;直接连接就可以了。对于工业场合;一般最好通过75欧左右电阻连接。

在应用与测试装置中时,可以用电感加电容的方式接地,其中使用空心电感与电容并联的方式将两个地线进行连接。

目前的处理方式就是跨接2M电阻和高压瓷片。
电容自然是提供交流通路,电阻则是提供ESD能量的泄放路径,同时保证即时机箱带电时(220V)也不会有危险电流流过。
参考:(http://bbs.21dianyuan.com/thread-18933-1-1.html)

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当然还有一个版本是这样说的:

这个是为了保护两边的系统地没有直流电平差或者漏电才这样干的。原因是因为现在的计算机电源、插座、户内走线很多都不符合规范,按理说是可以直接接的,用电容是不得已的办法,其实不是商家为了简化,一个电容才值多少钱?贴片的不到1分,现在1分钱可以干啥?是因为没有想到这么恶劣的情况。国内实情就是这样,安规是一套,干的又是一套,电脑开关电源偷懒,插座少根地线,这些设计贵的东东的地方才有利可图,电容没有。

另外这里的接地是为了提供公共的电压参考,不是为了安全保护。
参考:(http://bbs.21ic.com/icview-297969-1-1.html)

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## 3、USB2.0与3.0

USB系列的接口分类,可以分为:TYPE-A,TYPE-B,MICRO-B以及MINI,再加上现在的有了一个TYPE-C。

[图2]


[图4]

### 1、对比TYPE-A/B与TYPE-C
在插口使用上:Type C支持正反插,而A/B只支持正插。
在输出能力上:Type C支持超高速率通信功能和功率输出。最大传输速率为10Gbit/s,最大输出功率达100W,最大电流到5A。而A/B:支持高速率通信功能和功率输出,最大传输速率为480Mbit/s,最大电流为1.8A。
在前景上,可以参考[图3]

[图3]


### 2、对比USB 2.0与3.0,3.1,USB PD
其中USB 3.1与2.0标准规范,主要是面向更轻薄,更纤细的设备,增强可用性。而USB PD应该是USB Power Delivery,用于给数码产品供电。
在对比USB 2.0与USB3.0的功能特性时。
USB 2.0: LS/FS/HS
USB 3.0: Gen1(5Gbps)/Gen2(10Gbps)
各种USB类型类型的比较。

[图6]

可能大部分人对于这两者的了解,还是关于这个的传输速率上面吧。

[图5]

## 4、USB TYPE-C  

这是目前最新的一种接口方式了,能够提供一个更高功率的供电,以及更快速率的传输速率。也许能够统一了各种接口。内容有点过多,就捡个大致先说说,以后等自己再用到的时候,再深入下。  

关于Type-C的接口说明。

[图7]

从这里可以看到,其实Type-C的各个端口,存在着一个是对称的特点。
下面稍微是对于各个端口进行一些描述:
 一共有24根线。其中  
电源线有:4VBUS,4GND  
高速连接线:2TX+,2TX-,2RX+,2RX-  
常规速度连接线:2D+,2D-  
组态线:CC1,CC2  
保留线:SBU1,SBU2  


# 三、总结
这一阵子,对这个USB的电路图的查看的过程,可以感觉到USB的变化,USB的进步,从而使得其功能越来越强大,越来越具有包容性了。


发表评论 评论 (1 个评论)

回复 eric_wang 2017-6-21 17:49
这个分享不错!

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