USB2.0 High Speed 握手略解

USB （Universal Serial Bus） 是一种支持热插拔的高速串行传输总线，它使用差分信号来传输数据，目前已经发布USB 4 协议规格，向下兼容USB 3.2 Gen 2、USB 3.2 Gen 1（USB 3.1） 和 USB 2.0。

USB 协议是 host 与 device 通过信号握手，来确认使用哪种速度来通信的。其中 SuperSpeed是通过码型来确认的，比较复杂；high-speed、full-speed 和 low-speed 是通过电平高低变化确认的，比较简单。通过了解 high-speed 握手波形，就可以举一反三了明白另外两个了。

USB 2.0 线材由 4条线组成，VBUS、D+、D- 和 GND。其中 D+、D- 是一对差分信号线，USB 2.0 的握手和数据传输都是依靠它的。具体线材要求可以查看 Specification 6.6 Cable Mechanical Configuration and Material Requirements。

下面是 high-speed 握手波形，在进入 high-speed握手前，会经过 full-speed握手前段。

before a段：≤100ms，device插入 host，得电（功率足够）后，需要在 100ms内将 D+/D- 拉至 VIH或以上，VIH为 2V。7.1.7.3 Connect and Disconnect Signaling ∆t2 (T SIGATT )

a-b段：≥100ms，当 host controller通过中断通知软件（USB协议栈）当前 D+已经上拉后，软件将等待 至少 100ms，确保电气和机械连接都是稳定的，此时 D+ 幅值为 3.3V。

b-c段：2.5μs~3ms，在 b点软件等待 100ms后将会下发 port reset，将 D+拉低，总线进入 SE0状态。

c-d段：1ms~7ms，device检测到 SE0后必须等待不小于3ms，不大于3.125ms后，将回复一个 Chirp K，已表示自己是一个 high-speed设备，Chirp K必须持续 1~7ms，该 Chirp K幅度为 800mV。

d-e段：≤100μs，host检测到 device回复的 Chirp K后，将准备发送 Chirp KJ KJ KJ序列。

e-f 段：host 将发送 Chirp KJ KJ KJ序列，每个Chirp K、Chirp J的持续时间为 40~60μs，如果 device在 1ms~2.5ms未检测到 Chirp KJ KJ KJ序列则会回到 full-speed Default state并等待复位结束。

f-g 段：50ms，device 检测到 Chirp KJ KJ KJ序列后，将会在 ≤500μs内将自身 D+上拉电阻（terminal 电阻）断开，进入 high-speed Default state，即 device变为 45Ω，信号幅值变为 400mV。Chirp KJ序列会持续 50ms，直到软件会下发 port reset，停止发送Chirp KJ序列，完成 high-speed的握手。

after g段：进入 high-speed DATA阶段，第一个 packet是 SOF。

详细信息：7.1.7.5 Reset Signaling、Table 7-13. Hub Event Timings (Continued)、Table 7-14. Device Event Timings