一、USB的诞生背景

在USB未诞生之前，各种设备要连接到计算机上，都需要通过各自不同各类的接口。如键盘、鼠标使用PS / 2接口；打、复印机使用DB-25并行端口；串口使用DE-9串行端口。而且以上接口大多不可热插拨，每次添加设备都需要重启计算机。一种易于使用、低成本、高传输速率、灵活协议、支持扩展的新总线诞生了，他就是USB——通用串行总线（Universal Serial Bus）。

二、USB标准的发展演变史

USB 传输协议的制定组织是 USB-IF，成员有英特尔、微软、惠普、苹果等。从 1996 年的第一代 USB 1.0 开始到现在最新的 USB4，中间迭代了很多版本，也经历过多次改名。其标准主要包括以下几个版本，而本文的内容也是基于USB2.0的标准编写的。

1.USB1.0

2.USB2.0

3.USB3.0

4.USB3.1

5.USB3.2

6.USB4

三、USB的系统结构

USB系统分为两部分——USB主机、USB设备，当然还有他们之间的连接。结构如下图:

USB总线拓扑结构示意图如下：

USB2.0标准设备共分为两类：USB2.0全速设备（FULL SPEED）和USB2.0高速设备（HIGH SPEED），两者区别如下：

1.度：全速最高支持12Mbps、高速最高支持480Mbps；

2.上拉电阻：USB2.0标准为区分全速和高速设备，协议规定分别在D+和D-上接一个1.5K的上拉电阻。其中，全速设备上拉电阻位于D+、高速设备位于D-；

3.USB主机与从机建立连接的过程（枚举）如下：

（1）设备插入（通过上拉电阻确定设备接入，且区分是全速设备还是高速设备）

（2）主机供电

（3）初始化设备

（4）获取设备描述符

（5）再复位

（6）分配地址（以下操作使用新的设备地址）

（7）再次获取设备描述符

（8）获取配置描述符

（9）获取字符串描述符

（10）根据上面获取的配置，配置设备

（11）配置完成即可开始通信

转换为以下更通俗易懂的过程：当设备连上后；

主机：你是啥设备啊？

设备：0x12 0x01 0x00 0x02……设备描述符。

主机：你都有些什么配置（功能）啊？

设备：0x09 0x02……配置描述符（包括接口描述符、端点描述符、功能描述符等）

（主机通过上一步所读取配置描述符，了解设备如上功能所使用的接口和端点）

主机：你有几个接口啊？

设备：0x09 0x04 0x00……接口描述符。

主机：每个接口都用哪些端点啊？

设备：0x07 0x05 0x82……端点描述符

主机：我知道啦，那我们开始传输数据吧。

设备：好的。

至此，整个连接过程建立完成，主机设备间可以开始通信。

注意：USB连接以及通信过程中，所有通信发起者都是USB主机，设备只能被动响应。

4.枚举过程中各种描述符

各种描述符之间的关系图：

（1）设备描述符

（2）配置描述符

（3）接口描述符

（4）端点描述符

（5）字符串描述符

注：以上图片参考来自网络