原创 《删繁就简-单片机入门到精通》答读者USB接口不稳定问题

Q:
在做USB设备开发的时候经常遇到线太长不稳定常常断线，我怀疑是USB驱动能力不够，在你《删繁就简-单片机入门到精通》一书章节1.9.是专门讲接口驱动能力的，可是没有具体内容，是什么原因？

A:
1.
首先要解释一下，没有具体内容是因为出版社对此书有出版意向，他们要求网上的免费版本在内容上要少于正式出版的版本，所以我对书中部分章节进行了删减，请各位朋友见谅，如果有问题我们可以就具体问题相互进行探讨，另外我希望最后能在网上有更完善的版本出现，如果有这个可能肯定需要等待比较长的时间。
2.
你提到的USB问题，我认为是USB驱动能力不够的可能性比较大，不过应该不是电流驱动能力不够，而是因为线过长导致无法高速传送数据。
目前使用较多的USB是1.0和2.0两个版本，其中1.0又分为1.0(low speed)和1.1(full speed)两种，支持的最大速率为1.5Mbps和12Mbps，2.0的称为high speed，支持的最大速率为480Mbps。
注意这里说的是支持的最大速率，所以通讯时并不是一定按此速率，在一定范围之内都是允许的。
USB是向下兼容，也就是2.0的口可以接1.0的设备，但1.0的口不能接只能工作在2.0状态下的设备，又要注意这里是只能工作在2.0状态下，不是说所有的2.0的设备。
其实所有的USB设备都要求支持1.0的速率，目的是为了再插上的时候能够让主机识别出设备并加载驱动，所以在USB刚插上的一段时间，实际上和主机都是用1.0速率来建立连接，如果发现双方都支持更高的速率，就会自动转到更高的速率下工作。有时候把一个2.0的优盘或移动连到一个性能不好的电脑USB口，电脑会提示一个高速设备连到了低速设备，可能会对工作状态产生影响的提示，这个时候优盘和移动硬盘还是能工作，只是传输速度要慢许多。
USB的速度非常快，接口采用的是差分驱动方式，虽然这样可以抗共模干扰，但对外部连线有一定限制，另外对干扰也比较敏感。很容易理解，不管什么通讯方式，只要线一长，就会使所支持的最大速率下降。正是这个原因，对于一些要求工作在2.0状态下的设备，当与主机之间的连线过长时，就会出现通讯不稳定、时好时坏、容易断线的问题。
其实在日常生活中也都经常遇到这样的问题，象现在电脑机箱前后都有USB插孔，你会发现后面的插孔要比前面稳定，一些只能工作在2.0状态下的设备（比如某些USB仿真器），会出现前面连接无效，后面连接工作正常的情况，这就是电脑机箱前面的USB口需要通过一条线连到主板，加上机箱里面主板产生的电磁辐射，自然而然就没有后面稳定可靠。
对于这样的问题，解决办法只能是不要让连线过长，另外要使用性能比较好的线，你可以到电脑市场买价格不同的USB延长线，会发现便宜的就会出现速度慢、2.0不能工作的问题。有时候产品为了照顾电磁兼容，会在USB线上加磁环，这种处理方法也会对USB的高速性带来负面影响。
按照协议，规定USB主机的端口必须能提供500毫安的驱动电流，实际中可能有不少地方都没有达到这个标准，如果是功耗比较大的设备，需要采用另外供电的方式，象有的移动硬盘需要外置电源或双USB口供电，就是为了保证对其供电稳定。