USB2.0 信號分析技巧

　　USB有熱插拔的特性，當USB裝置插入主機時，主機會偵測到，并且軟件會對其作規劃，即插即用。USB的連接線供應裝置電源，可提供DC +5V的電壓，電流供應約100mA~500mA。USB的連接線共有四條，其中兩條是電源與地線，另兩條是訊號線，分別是D+與D-。一般情況兩條線的訊號是相反的，若其中一條的訊號為High，則另一條的訊號就為Low。如此的差動訊號能提升訊號抗噪聲抗干擾的能力，USB就是利用D+ D-兩條訊號線的差動訊號，來達成高速傳輸的目的。

　　USB主機端在沒有裝置連接時，D+ D-上會有一個1.5K奧姆的電阻接地，確保這兩條線是在接地狀態?？芍С种?27個地址，也就是說，一個USB系統最多支持127個裝置，主機會周期性的探詢每個集線器以便得知裝置的連接狀態。以USB2.0而言，分為低速、全速及高速三個模式。低速傳輸率為 1.5Mb/s ，全速為 12Mb/s，高速為480Mb/s。高速模式時，每個bit的寬度約2.08ns。

　　USB包簡介

　　包是組成USB傳輸的最小單位。一個Transaction通常由三個包組成，但依傳輸型態而定，一個Transaction可能包含一個、兩個、三個包。

　　Token 包 ：每個Transaction以Token 包做起始，Token 包定義裝置、Endpoint數量，傳輸的方向。其中SOF (Start Of Frame) Token包含目前的frame數，而且會廣播 (broad­cast) 給所有的full-speed裝置知道。SOF也是唯一一個不指定目標的Token。Token Packet 長度固定為4個Byte。

　　Data 包 ：Data包包含處理此動作的數據，一個Transaction中，Data包最大的資料量為1023個Bytes，高速模式時可達1024個Bytes以上，其中Data0及Data1是兩個基本的數據包，這些數據包都是接續在Address之后，且Data0及Data1采取交互出現方式以達到同步與除錯的效果;另外在USB2.0當中更增加了Data2及MData數據包，用于執行高速的實時傳輸(Isochronous Transfers)。

　　Handshake包：除了實時型傳輸(Isochronous)之外，所有的傳輸都保證數據的傳遞正確。Hand­shake包響應資料是否正確的被收到。若執行處理動作中發生錯誤，此處理動作將重新執行。

　　包格式

　　包是執行所有處理動作的機制。圖2是USB包的基本格式。包緊跟在同步序列(Synchronization sequence，SYNC) 之后，使USB裝置能跟包中的位速率同步。包的類型由一個包 ID來定義。包ID之后是隨著包Type而定義的信息，如Address或Data。最后，每個包以一個CRC (Cyclic Redundancy Check)做結尾。CRC是用來確認數據是否正確的傳輸。每個包始使用EOP (End Of Paekct) 狀態來做辨識。

　　同步序列

　　圖3是同步序列的波形。同步序列由八個bit組成，數值是二進制的00000001，依照NRZI編碼原理，數據0代表訊號要轉換，所以前七個0之中的每個Bit都會在相對應的Bit時間中轉換，作用就好像提供了一組可用來同步的Clock。