USB總線是目前最為成功，應(yīng)用最為廣泛的外設(shè)接口。隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展，電子產(chǎn)品、手持設(shè)備、超大容量的高清視頻設(shè)備以及千萬像素的數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備的需求越來越高，USB接口規(guī)范也需要相應(yīng)地進(jìn)行不斷地更新和升級。USB3.0的最高理論速度達(dá)到了5Gbit/s,向需要更大電力支持的設(shè)備提供更好的支持和電力供應(yīng)，它在USB2.0的基礎(chǔ)上增加了新的電源管理功能，采用全雙工數(shù)據(jù)通信，提供更快的傳輸速度，并且向下兼容USB2.0和USB1.1設(shè)備。USB體系主要包括三個部分：主機(jī)，設(shè)備和物理連接。主機(jī)通常是PC或者主機(jī)控制器；設(shè)備是指常用的U盤、帶USB的攝像頭、相機(jī)等設(shè)備；物理連接就是通常用的傳輸線，在USB3.0系統(tǒng)中，采用了對偶單純形四線制差分信號線，因此可以支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸，這也是USB3.0相比于USB2.0設(shè)備速度提升的關(guān)鍵因素。
HUB是USB系統(tǒng)中的重要組成部分，且能夠應(yīng)用在大多數(shù)操作系統(tǒng)，它是建立主機(jī)與USB設(shè)備之間的橋梁。作為一類特殊的USB設(shè)備，可以同時將一個接口轉(zhuǎn)換為多個接口，為用戶提供了效率和便捷。
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USB3.0 HUB的簡介
1.1 USB3.0 HUB的基本組成
根據(jù)最新USB3.0的協(xié)議規(guī)定，USB3.0 HUB主要由Super Speed HUB,Vbus Control Logic,USB2.0 HUB以及上下行端口組成。由于USB3.0是向下兼容的，所以它有完整的USB2.0 HUB設(shè)計(jì)，而Super Speed HUB部分就是USB3.0 HUB區(qū)別于USB2.0 HUB的主要部分。USB3.0 HUB基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 USB3.0 HUB的基本結(jié)構(gòu)
1.2 USB3.0集線器的功能
USB3.0 HUB是USB系統(tǒng)中的重要部分，它的基本功能如下：
1）基本連接功能。
2）電源管理功能。USB3.0能夠提供900mA的電源，這樣就可以給那些連接USB3.0的設(shè)備更快更好地完成充電。由于新的接口提供了額外的兩條線，900mA的電力支持能夠驅(qū)動無線適配器，這樣在900mA的高電力支持下可以擺脫靠線纜連接的必要性。在大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，空閑的設(shè)備可以自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)，給正在傳輸?shù)脑O(shè)備提供更好更快的性能支持。
3）設(shè)備連接和斷開檢測。
4）總線的錯誤檢測和恢復(fù)。
5）HUB3.0的自動掛起和恢復(fù)功能。
6）向下兼容，下行端口同時支持高/低/全速設(shè)備。
2. Super Speed HUB的設(shè)計(jì)
USB3.0 HUB是一種便攜的低成本的USB3.0擴(kuò)展接口，它的下行端口面向USB設(shè)備，上行端口面向PC主機(jī)或者嵌入式主機(jī)控制器，速度由上行端口的主機(jī)來決定，同時它在下行端口給設(shè)備提供連接和斷開的檢測，根據(jù)USB3.0最新協(xié)議規(guī)范，要實(shí)現(xiàn)上節(jié)所述各項(xiàng)功能設(shè)計(jì)。Super Speed HUB的整體構(gòu)架如圖2所示，包括SIE、控制、處理轉(zhuǎn)換、中繼、路由、AES加解密等部分。
