USB Hub也稱通用串行總線集線器是用來擴(kuò)展計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備。它可以將一個(gè)USB接口擴(kuò)展為多個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)連接多個(gè)USB設(shè)備的功能。

什么是USB Hub

USB Hub是一種設(shè)備，它具有一個(gè)上行口和多個(gè)下行口，上行口用于連接到主機(jī)USB接口，而下行口則用于連接其它設(shè)備，如U盤、移動(dòng)硬盤、攝像頭等。USB Hub的作用是將主機(jī)USB接口進(jìn)行擴(kuò)展，便于用戶連接更多的USB設(shè)備。

USB Hub工作原理

當(dāng)用戶將USB設(shè)備插入到Hub的一個(gè)空閑端口時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸流程如下：

用戶將USB設(shè)備插入Hub的端口，Hub檢測到設(shè)備插入并發(fā)送插入事件給主機(jī)，主機(jī)收到插入事件后，發(fā)送初始化命令給Hub，Hub根據(jù)設(shè)備的需求，向主機(jī)請(qǐng)求為該設(shè)備分配適當(dāng)?shù)碾娏εc速率，主機(jī)通過配置命令告知Hub分配的電力和速率，Hub向設(shè)備提供適當(dāng)?shù)碾娏?，并根?jù)配置信息設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率，設(shè)備與主機(jī)之間開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

USB Hub遵循USB規(guī)范的分層星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)USB設(shè)備連接到USB Hub的一個(gè)端口時(shí)，Hub會(huì)檢測到設(shè)備的連接，并與設(shè)備進(jìn)行枚舉過程。在這個(gè)過程中，Hub會(huì)向USB主機(jī)報(bào)告新設(shè)備的連接，并協(xié)助主機(jī)與新設(shè)備建立通信。

從電氣角度來看，USB Hub起到了信號(hào)增強(qiáng)和分發(fā)的作用，它從USB主機(jī)接收電源和數(shù)據(jù)信號(hào)，然后將電源信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆峙?，以確保連接到各個(gè)端口的USB設(shè)備都能獲得足夠的電力供應(yīng)。對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)，Hub將主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)USB設(shè)備，同時(shí)將USB設(shè)備返回的數(shù)據(jù)正確地傳輸回主機(jī)。    

USB Hub組成

USB Hub有Hub Repeater、Hub Controller、Transaction Translator三個(gè)部分組成。Hub Repeater主要作用是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這個(gè)Repeater是雙向的，即包括從上行到下行的轉(zhuǎn)發(fā)，也包括下行到上行的轉(zhuǎn)發(fā)。Hub Controller負(fù)責(zé)與Host通訊，完成與Host的交互、Hub的控制與管理。Transaction Translator主要負(fù)責(zé)從高速到全速/低速傳輸事務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，完成速度的匹配。

USB Hub原理框圖

USB Hub的應(yīng)用場景

家庭用戶場景：在家庭中，當(dāng)用戶的筆記本電腦或臺(tái)式電腦的USB接口不夠使用時(shí)，USB Hub可以用來連接多個(gè)USB設(shè)備，如同時(shí)連接移動(dòng)硬盤、U盤、藍(lán)牙適配器等。

小型辦公場景：在小型辦公室中，員工的電腦可能需要連接多個(gè)USB設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)等，USB Hub可以方便地?cái)U(kuò)展電腦的USB接口數(shù)量，以滿足基本的辦公設(shè)備連接需求。