大家好！我是张飞实战电子蔡琰老师，今天给大家分享USB的拓扑结构。

我们经常使用USB，对USB多少了解呢？本篇文章我们一起来学习一下USB的拓扑结构和数据通信原理。

USB是一种主从结构的系统，主机叫做Host，从机叫做Device，通常所说的主机具有一个或者多个USB主控制器（Host controller）和跟集线器（root hub），主控制器主要负责数据处理，而跟集线器则提供一个连接主控制器和设备之间的接口和通路。另外，还有一类特殊的USB设备-USB集线器，我们也叫USB HUB，它可以对原有的USB口的数量上进行扩展，就可以获得更多的USB口。但是需要注意的是集线器只能扩展处更多的USB口，而不能扩展出更多的带宽，带宽是共享一个USB主控制器的。

USB HUB

通常，PC上有多个USB主控制器和多个USB口，每个主控制器下有一个跟集线器，跟集线器下面通常具有一个或者几个USB口，当你有多个不同的USB设备都需要较大的数据带宽时，可以考虑将他们分别接到不同的主控制器的跟集线器上，以避免带宽不足。

USB的数据交换只能发生在主机与设备之间，主机与主机之间，设备与设备之间不能直接互联和交换数据。为了在物理上区分主机和设备，使用了不同的插头和插座，所有的数据都由主机主动发起，而设备只是被动的负责应答，例如，在读数据时，USB先发出命令，设备收到该命令后，才返回数据。

USB OTG比普通的4线USB多了一条ID识别线，用来表明它是主机还是设备，它可以在主机和设备之间切换角色，这样就实现了设备与设备的链接，增大了USB的使用范围。但是需要注意的是依然没有脱离主从关系，两个设备之间必须要有一个作为主机，一个作为设备。

USB层次连接

塔顶作为USB主控制器和跟集线器，下面接USB集线器，USB集线器将一个USB口扩展为多个USB口，多个USB口又可以通过集线器扩展出更多的接口，但USB协议中对集线器的层数是有限制的，USB1.1规定最多4层，USB2.0规定最多6层，理论上一个USB主控制器最多接127个设备，这是因为协议规定每个USB设备具有一个7bit的地址（取值范围0-127）。

一个完美的数据传输过程如下：首先由USB主控制器发出命令和数据，通过跟集线器，再通过下面的集线器发给USB设备，设备对接收到的数据极性处理后，返回一些信息或者数据，它首先到达上一层的集线器，上层的集线器再交给更上层的集线器，一直到USB的主控制器，最终USB主控制器讲述CPU处理。

文中我们对USB的拓扑结构和数据通信过程做了一个详细的描述，你学到了吗？