USB2.0 和 USB3.0 枚举对比
USB2.0 和 USB3.0 的枚举流程整体类似，但在速度协商、总线结构、设备描述符、端点配置、供电能力等方面存在本质区别。下面我们分阶段详细对比 USB2.0 和 USB3.0 枚举的异同点。
🌐 总览对比表
| 项目 | USB2.0 | USB3.0 |
|---|---|---|
| 接口类型 | D+/D- 差分线 | D+/D-（USB 2.0） + SSTX/SSRX（USB 3.0 超速通道） |
| 最大速率 | High-Speed：480 Mbps | SuperSpeed：5 Gbps |
| 枚举开始时速率 | 全部以 低速/全速/高速 开始 | 以 USB2.0 协议开始，然后进行 USB3.0 协议握手 |
| 设备识别 | 通过上拉 D+（全速/高速） | 通过 USB 2.0 检测 D+/D-，然后 SuperSpeed 通过 RxTerm |
| 描述符结构 | 标准 Device/Configuration/Interface/Endpoint | 增加 BOS、Device Capability、SuperSpeed Endpoint |
| 供电能力 | 默认最大 500mA | 默认最大 900mA（初始阶段仍为 USB2.0 的 100mA） |
| 枚举后传输速率 | USB2.0 支持 low/full/high-speed | 若支持，则升级到 SuperSpeed |
| 多端点支持 | 最多 16 个 IN/OUT 端点 | 最多 32 个端点，支持 Streams |
🧩 枚举流程对比详解
1. 物理连接与上电检测
| 阶段 | USB2.0 | USB3.0 |
|---|---|---|
| 电缆连接 | 主机检测 D+/D- 上拉，判断为 USB 设备 | 主机检测 D+/D-（2.0） 和 RxTerm（SuperSpeed Rx 检测终端电阻） |
| 上电 | 默认提供 100mA 电流 | 同上，但可后续协商至 900mA |
2. Reset & Speed Negotiation
-
USB2.0：
- 主机对 D+/D- 拉低 10ms，产生 Reset 信号
- 设备响应 Chirp K-J-K-J… 协议，升级为 High-Speed
-
USB3.0：
- 同样使用 USB2.0 Reset
- 然后进行 Link Training and Status State Machine (LTSSM) 操作，建立 SuperSpeed 连接（8b10b 编码）
3. 基础描述符读取流程（控制传输）
两者都通过 EP0 端点（控制端点）传输：
- 获取
Device Descriptor - 设置设备地址（SET_ADDRESS）
- 获取
Configuration Descriptor - 设置配置（SET_CONFIGURATION）
| 区别点 | USB2.0 | USB3.0 |
|---|---|---|
| 描述符版本字段 bcdUSB | 0x0200 | 0x0300 |
| 增加 BOS 描述符 | ❌ | ✅，包含设备功能，如 USB2.0扩展、SuperSpeed、容器ID等 |
| SuperSpeed 端点描述符 | ❌ | ✅，包含 burst size, streams 等字段 |
4. BOS（Binary Object Store）描述符（USB3.0 新增）
- **作用：**让主机知道设备支持哪些 USB3.0 新功能（比如：LPM、SuperSpeed、USB2.0扩展）
- **结构：**包含一个 BOS Header + 一个或多个 Device Capability 描述符
5. 配置与功能确认
USB3.0 设备可能通过 BOS 描述符告知主机其 SuperSpeed 能力，主机会根据支持情况：
- 保持在 USB2.0 模式（兼容）
- 或切换到 USB3.0 模式
📌 示例流程对比（简化版）
USB2.0 枚举流程：
- 设备插入，上拉 D+，主机检测
- 主机发出 Reset 信号
- 若设备支持 High-Speed，则 Chirp 信号协商
- 主机发送 GET_DESCRIPTOR(Device)
- 设置地址
- 读取更多描述符（Configuration）
- 设置配置
- 完成，设备进入工作状态
USB3.0 枚举流程：
- 设备插入，上拉 D+，主机检测为 USB2.0 设备
- 同时通过 RxTerm 检测 SSTX 接线，确认支持 USB3.0
- 主机发出 Reset 信号
- USB3.0 进行 Link Training 建立 SuperSpeed 连接（LTSSM）
- 主机读取 Device Descriptor（包含 bcdUSB = 0x0300）
- 读取 BOS 描述符
- 设置地址
- 读取 Configuration 和 SuperSpeed Endpoint 描述符
- 设置配置
- 升级到 SuperSpeed 模式，完成枚举
🎯 重点区别总结
| 项目 | USB2.0 | USB3.0 |
|---|---|---|
| 初始化过程 | 全程 USB2.0 协议 | 初始 USB2.0，后升级为 USB3.0 |
| 支持描述符 | 标准 + Class 描述符 | 增加 BOS、Device Capability、SuperSpeed Endpoint |
| 通信端口 | EP0 | EP0 + Streams |
| 功耗管理 | 基本供电管理 | 增加 LPM（Link Power Management）能力 |
| 传输方式 | 控制、中断、批量、等时 | 同上，但支持 Streams（批量的改进） |
如你在设计 USB3.0 设备（如你提到的深度相机 + DTOF 激光雷达系统），需特别关注：
- BOS 描述符的正确编写
- SuperSpeed Endpoint 属性设置（Burst、Streams）
- LTSSM 状态机初始化
- 多接口/多配置支持
需要我给你画个图来展示 USB3.0 枚举流程图吗？还是要示例代码（如 FunctionFS + USB3.0 描述符）？