1.USB简介
USB，是英文 Universal Serial BUS （通用串行总线）的缩写，其中文简称“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在 PC 领域的接口技术。USB 接口支持设备的即插即用和热插拔功能。 USB 是在 1994 年底由英特尔、康柏、 IBM、Microsoft 等多家公司联合提出的。
2.USB的特点
(1) 简化计算机与外围设备的连接；
(2) 即插即用 PnP（Plug and Play）(在计算机运行过程中随意地接入，并且立刻就能正常投入工作)，支持热插拔(在系统不重启,不断电的情况下可以更换设备)；
(3) 传输速度快，在 USB1.0 和 USB1.1 版本中，只支持 1.5Mb/s 的低速模式和 12Mb/s 的全速模式。在 USB2.0 中，又加入了速度更快 480Mb/s 的高速模式，USB3.0 协议高速模式达 5Gb/s。
3.USB的缺点
(1) 传输距离短；
(2) 开发、调试难度大。
4.USB接口定义
标准 USB 共四根线组成,除 VCC/GND 外，另外为 D+（DP，Data Positive），D-（DM，Data Minus）； 这两根数据线采用的是差分电压的方式进行数据传输的。在 USB 主机上， D+ 和 D- 都是接了 15K 的电阻到地的，所以在没有设备接入的时候， D+、 D- 均是低电平。而在 USB 设备中，如果是高速设备，则会在 D+上接一个 1.5K 的电阻到 VCC，而如果是低速设备，则会在 D-上接一个 1.5K 的电阻到 VCC。这样当设备接入主机的时候，主机就可以判断是否有设备接入，并能判断设备是高速设备还是低速设备。
5.USB描述符的作用
USB 只是一个总线，只提供一个数据通路而已。USB 总线驱动程序并不知道一个设备具体如何操作，有哪些行为。具体的一个设备实现什么功能，要由设备自己来决定。那么USB主机是如何知道一个设备的功能以及行为呢？这就要通过描述符来实现了。描述符中记录了设备的类型、厂商ID和产品ID（通常依靠它们来加载对应的驱动程序）、断点情况、版本号等众多信息。
USB 2.0 协议定义的标准描述符有：
- 设备描述符(Device Descriptor)
- 配置描述符(Configuration Descriptor)
- 接口描述符(Interface Descriptor)
- 端点描述符(Endpoint Descriptor)
- 字符串描述符(String Descriptor)
- Device Qualifier Descriptor
- Other Speed Configuration Descriptor
- 还有一些特殊描述符、厂商自定义描述符等。
（1）设备描述符主要记录的信息有：设备所使用的USB版本号、设备类型、端点0的最大包大小、厂商ID（VID）和产品ID（PID）、设备版本号、厂商字符串索引、产品字符串索引、设备序列号索引、可能的配置数等。
（2）配置描述符主要记录的信息有：配置所包含的接口数、配置的编号、供电方式、是否支持远程唤醒、电流需求量等。
（3）接口描述符主要记录的信息有：接口的编号、接口的端点数、接口所使用的类、子类、协议等。
（4）端点描述符主要记录的信息有：端点号及方向、端点的传输类型、最大包长度、查寻时间间隔等。
（5）字符串描述符主要是提供一些方便人们阅读的信息，它不是必需的。
6.USB四种传输类型
- 控制传输(Control Transfers)：非周期性，突发，用于命令和状态的传输
- 大容量数据传输(Bulk Transfers)：非周期性，突发，大容量数据的通信，数据可以占用任意带宽，并容忍延迟
- 同步传输(Isochronous Transfers)：周期性，持续性的传输，用于传输与时效相关的信息，并且在数据中保存时间戳的信息。
- 中断传输(Interrupt Transfers)：周期性，低频率，允许有限延迟的通信。
7.USB设备枚举
USB主机在检测到USB设备插入后，就要对设备进行枚举了。什么是枚举呢？枚举就是从设备读取各种描述符信息，这样主机就可以根据这些信息来加载合适的驱动程序，从而知道设备是什么样的设备，如何进行通信等。
8.当设备连上以后
9.USB拓扑结构
- USB总线基于分层的星状拓扑结构
- 以Hub为中心，连接周围设备
- 总线上最多可连接127个设备
- Hub串联数量最多5个
- 线缆长度最长5米
9.USB数据传输过程
首先由USB主控制器发出命令和数据，通过根集线器，再通过下面的集线器（如果有）发给USB设备；设备对接收到的数据进行处理后，返回一些信息或者数据，它首先到达其上一层的集线器，上层的集线器再交给更上层的集线器，一直到USB主控制器为止；最终，USB主控制器将数据交给计算机的CPU处理。在标注的PC上，USB主控制器是挂接在PCI总线上的。在Windows中,由各种USB功能驱动程序负责产生和管理USB功能设备(FDO)。这就是我们最终所看到的实际设备。我们的应用程序可以通过Windows提供的一些API函数来访问USB设备,例如 CreateFile()，ReadFile()等。