USB接口
首先看一看 USB 的接口，當你看到這些接口時，你應該知道，哦，那是 USB 接口。不然學完了USB，USB 接口都不認識那就很尷尬了。
看到這些接口是不是很熟悉？常用的接口有 Type A 接口，這個接口一般直接插在電腦上的，Type B 接口比較少見，目前比較常見的是 Mini-B、Micro-B接口，前者在 MP3 之類的設備中比較常見，當然在我們工程師中的調試器中也經常使用，后者多用于手機等設備，不過目前大部分手機接口用 Type-C接口代替了：
這種接口可以正反插，并且能提供比其它接口更大的電流，速度更快，所以今天可以看到越來越多的設備開始支持 Type-C了。我們可以看看這些接口內部的引腳分布情況（不包含 Type-C 接口，這個接口引腳很多）：
第四引腳在某些接口中可能沒有，其他引腳都是存在的。Vbus 和 GND 兩個硬件用于供電，提供恒定的 4.4 ~5.25 V電源（當 USB 為設備提供 5.25 V 電源時，數據線工作在 3.3 V），當設備使用總線供電時，將由這兩根引腳提供所需電源，當然總線提供的電流比較有限，所以如果說總線不足以提供足夠的電源，那么就需要使用外部供電。
D-、D+兩個引腳用于數據傳輸，類似串口的Tx、Rx數據線，不同的是，USB采用差分方式傳輸，使用雙絞線，并且在線上傳輸的數據編碼遠比串口的復雜，這個將在下節介紹。
這里需要注意一下線的顏色，一般的廠家生產USB數據線時會按照標準來生產，但是有些廠家卻不一定，紅色不一定是電源，黑色不一定就是地，使用的時候需要注意確認。標準的USB數據線外部一般會有屏蔽線包裹，防止外部干擾，但是有些廠家偷工減料，可能并沒有屏蔽線，甚至連D-、D+數據線都沒有，只提供電源線。
（圖片來源于網絡，外層白色包裹為屏蔽線）因為采用差分傳輸，并且只有兩個引腳，所以總線為半雙工傳輸，即同一時刻只能發送或接收。同時 USB 采用一主多從模式，即USB網絡中只有一個主機，其他都是從機，也就是設備。
USB 歷史版本
USB經過多年的發展，經歷了多個版本，初始版本 1.0，于1996年完成，支持低速（LS）模式（1.5Mb/s）和全速（FS）模式（12Mb/s）。USB1.1規范于 1998 年面世，改進了 1.0，但速度上沒有改變。USB2.0 在2000 年問世，增加了新的速度模式，即高速（HS）模式，最高支持 480 Mb/s。USB3.0在2008年發布，傳輸速率 5Gb/s。這些版本保持向后兼容的特性，即USB3.0的主機接口可以接入 USB 1.0、2.0 的設備，但是受到設備本身的速度影響，所以最終的速度由低版本速度決定。
通過數據（D+或D-）線上的上拉電阻的位置，主機可以識別低速設備和全速設備，而高速設備會在之后移除上拉電阻。
在 STM32F103 中，支持 USB 2.0接口 ，但是只支持全速模式下的2.0，即最大速度只有 12 Mb/s，換算到字節的話，只有 1.5 MB/s，除去USB本身的協議開銷的話（類似串口中的起始位、結束位開銷，但USB比這個復雜的多），最大有效數據帶寬差不多在1.2 MB/s（我們接下來要學習的就是全速模式）。
所以不要認為 USB2.0 的接口一定支持高速模式。在 STM32F4 中，USB開始支持高速模式，并且支持 OTG，這個模式使得USB 設備既可以當做主機也可以當設備使用。現在的手機一般都支持 OTG，即通過一根轉接線，即可將U盤之類的設備插入手機中使用，所以當你的手機觸摸屏壞了，別著急，插上無線鼠標鍵盤套餐，照樣玩手機。當然這只是應急使用，真正來說，沒誰會隨身帶著鼠標鍵盤的。
HUB 與 USB 拓撲結構
除了常見的設備外，在 USB 網絡中，還有一種特殊的設備，即 HUB（集線器），這種設備只有一個作用，就是將一個 USB 接口分成多個 USB 接口（最多 7 個）使用，這樣即使你的電腦只有一個USB接口，通過 HUB，你也可以實現多個設備的連接。HUB對于用戶而言是透明的（即用戶在使用時不用特別去操作它），而為了實現這種透明，HUB所做的工作要比上述復雜的多。
上圖是USB連接圖，可以看到，通過 HUB，一個 USB 網絡中可以連接非常多的設備（最多 127 個，由 USB 設備7位地址決定），并且由于集線器的時間和電纜傳播的延遲，最多只能連接五個 HUB，在層次上表現為上圖的 7 層（在全速和高速設備中，最大線纜長度為 5 m，低速設備限制為 3 m）。
USB網絡中的所有設備（包括HUB）都有一個地址，范圍 0~127，地址 0 是所有設備在接入 USB 網絡時使用的默認地址，當設備完成枚舉后，即可擁有新的 USB設備地址，之后所有的通信都將采用新地址通信。也就是說， USB 設備的地址是動態的，類似網絡的IP地址。
USB 層次結構
下面再來看看 USB 層次結構：
在開發時，尤其是軟件開發，主要的關注對象是上面兩層，而底層的實現一般來說都是由硬件自動完成的，比如STM32就幫我們實現了這一層，我們只需要獲取底層的數據然后進行相應的處理即可。
