usb3.0设计规范 _「知识分享」

USB 3.0和USB2.0的主要区别如下：

数据传输速度：USB 2.0 的理论最高传输速度为 480 Mbps，而 USB 3.0 的理论最高传输速度为 5 Gbps ，是 USB 2.0 的 10 倍。
电源传输：USB 2.0 接口提供最大500mA的电流供应，而 USB 3.0 接口过载额定电流与 USB 2.0 相同，最高功率为900mA，可以提供更高的电源输出。
硬件接口：USB 3.0 接口比 USB 2.0 的接口宽，它拥有多达九个连接针，比 USB 2.0 的四个连接针要多。
数据传输方式：USB 3.0 采用了全新的传输方式，代替了 USB 2.0 的 Bulk Transfer 。SuperSpeed USB 是集成了新的电子线路架构方案，以及更多的数据线路和差动信号来实现全双工的、同时发送和接收数据流的方式。

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USB3.0接口定义
FPGA/MCU一般使用USB的PHY芯片扩展USB接口，如下图所示：

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USB3.0的PHY芯片连接示意图
【usb3.0设计规范】USB 3.0 和 USB 2.0 的 PHY 芯片有很多种，以下是几种主流的 PHY 芯片（2023年）：

USB 3.0 PHY 芯片：TI TUSB1310A，Cypress CYUSB3014 ， Renesas Electronics uPD720202，ASMedia ASM1042，Intel DSL3510，OnSemi NCX3300 等。
USB 2.0 PHY 芯片：Cypress CY7C68013A，Microchip PIC18F4550，Renesas Electronics R5F212C7SNFP，Silicon Laboratories CP2102，Texas Instruments TUSB3200A 等。
一般来说， USB 3.0 PHY 芯片的价格在 1-5 美元之间，而 USB 2.0 PHY 芯片价格则在 0.5-2 美元之间。

USB3.0的PCB布局布线注意事项：
USB 3.0 的 PCB 布局走线需要注意以下几个方面：

差分线走线长度和匹配：USB 3.0 差分线需要匹配长度，一般要求相差不超过 5 mils，以保证数据传输的稳定性。差分线两线宽之间的距离应控制在 4-8 mils 之间，具体设计时应参考厂商提供的规范或设计指南。
信号分层：为了减少信号串扰和保障信号完整性，一般需要将 USB 3.0 的线分层布局，即将信号线与普通信号线、电源线和地线区分开来。
地线的布局：地线在 USB 3.0 中扮演重要的角色，需要布满整个 PCB 板，且尽量短，以提高信噪比和降低串扰。
EMI 滤波器的使用：USB 3.0 信号的带宽较大，为了减少 EMI 干扰，建议在 PCB 上加入 ESD 保护和 EMI 滤波器。

差分线走线长度和宽度的设置应根据具体的设计需求和信号传输速度来决定。在进行差分线走线设计时，可以参考 USB 3.0 的规范或者厂商提供的设计指南。通常情况下，最长的差分线约为 143 mm，它主要用于适配器、HUB 等设备上的远距离连接。

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USB3.0走线示意图

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USB2.0走线示意图