2. USB物理层与电气特性：USB 2.0/3.0差分信号、D+/D-线、上拉电阻、设备速度检测机制

USB物理层定义了数据在总线上的传输方式，包括信号编码、电平标准、连接器引脚定义以及设备识别机制。对于嵌入式Host驱动开发者而言，理解D+/D-差分信号的工作方式、上拉电阻的配置以及速度检测流程，是正确初始化EHCI控制器和枚举设备的前提。

2.1 USB 2.0 物理层：差分信号与D+/D-线

USB 2.0使用一对双绞线（D+和D-）进行半双工差分信号传输。差分信号通过两条线上的电压差来表示逻辑状态，具有抗共模干扰能力强、信号完整性好的优点。

2.2 上拉电阻与设备速度检测机制

USB 2.0协议通过设备端在D+或D-线上连接的上拉电阻来向Host报告其速度能力。Host在检测到总线空闲状态（SE0）结束后，通过采样D+/D-线的电平状态来判断设备速度。

2.3 USB 3.0 物理层变化：新增差分对

USB 3.0（SuperSpeed）在保留USB 2.0 D+/D-线的基础上，新增了独立的超高速差分传输对（SSTX+/- 和 SSRX+/-），实现了全双工通信。物理层编码也从NRZI改为8b/10b编码，速率提升至5 Gbps。

2.4 嵌入式Host驱动中的物理层操作要点

在嵌入式Linux系统中，EHCI驱动通过操作Host控制器寄存器来完成物理层的初始化和设备速度检测。以下是关键操作步骤：

1. 端口复位（Port Reset）： 设置PORTSC.Port Reset位（位[8]），持续至少10 ms后清除，触发设备重新枚举。
2. 读取端口状态： 读取PORTSC寄存器，解析Line Status位（位[11:10]）获取D+/D-电平。
3. 速度判定： 根据Line Status值设置PortSpeed位域（位[29:28]），驱动据此选择对应的调度帧（微帧）参数。
4. 使能端口： 设置Port Enable位（位[2]），允许端口进行数据传输。

/* 读取端口状态寄存器 */
uint32_t portsc = ehci_readl(hcd->regs + PORTSC_BASE + (port * 4));

/* 解析Line Status (位[11:10]) */
uint8_t line_status = (portsc >> 10) & 0x03;

/* 速度判定 */
switch (line_status) {
case 0x01: /* D+高 = 全速/高速 */
    if (portsc & PORTSC_HSPEED) /* 位[27] 高速使能标志 */
        speed = USB_SPEED_HIGH;
    else
        speed = USB_SPEED_FULL;
    break;
case 0x02: /* D-高 = 低速 */
    speed = USB_SPEED_LOW;
    break;
default:   /* SE0 或 无效状态 */
    speed = USB_SPEED_UNKNOWN;
    break;
}

2.5 常见电气故障与调试方法