昊明有态度|为什么短路的USB设备不会烧掉你的主板？顽皮的女儿似乎有着无穷无尽的精力

顽皮的女儿似乎有着无穷无尽的精力，这不，她又拿着一个小铁片，学我插U盘的样子，一边不停地折磨着我笔记本可怜的USB口，一边流着口水憨笑着。我被她的呆萌的样子逗笑了，多么简单而纯粹的快乐！老婆却冲过来，急匆匆的抱走了她，将她安顿到了一个“安全的”角落。这才过来兴师问罪：“你不但不帮忙带娃，看见她玩电不阻止还笑，有你这种爸爸吗！”作为一个资深宅男兼科普爱好者，这种侮辱不能忍：“USB口只有5V电压，科学证明低于19V的对身体没有影响。而且USB3.0最大才900mA的电流，没事。 ”一连串的数字似乎很有说服力，老婆张了张嘴，欲言又止。不一会，表情从怒其不争换成了关心体贴：“你新买的电脑，弄短路烧掉了就不好了，我是关心你。 ”我机智地脱离了战场，多年的斗争经验保护了我，没有杠精附体，自寻死路。但一个声音始终回荡在脑子里：“可惜不会， USB有Over-Current保护！”
很难想象一个没有USB接口的电脑会有消费者购买，尽管我们拥有大量USB设备，但似乎大多数人都不知道所有USB口都有过流保护，完全不必担心短路会烧掉主板。在古老的USB2.0Spec中就描述了USBHost和HUB必须具有OC（过流， Over-Current）保护：
Over-currentProtectionThehostandallself-poweredhubsmustimplementover-currentprotectionforsafetyreasons,andthehubmusthaveawaytodetecttheover-currentconditionandreportittotheUSBsoftware.
没有OC保护的USB口是不合格的，但标准语焉不详的“haveaway”究竟是什么way ，还是让人想一探究竟。今天我们就从占市场主流的Intel方案来看看过流保护是怎么做到的，再了解一下令人不安的著名USBKiller是如何击穿这层保护的。
过流保护的硬件基础
USB2.0的接口有好多种，但无论形状怎么样，核心的连线无非是一对差分信号D+/D- ，和一对电源线VBUS和地线：

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如果不加保护，直接短接VBUS和地线必然会产生大电流而烧掉接口甚至USB控制芯片。同时USB口暴露在外，也要防止静电放电(ESD ， ElectrostaticDischarge)产生的瞬时大电流击穿晶体管，这就要求所有USB主设备（Host）和HUB必须带有过流保护。这种要求被写入了USB2.0Spec ，从而所有主流USB主设备（如主板）都带有这种保护。但标准只定义了要求，却没有规定具体的实现方式，大家实现起来也千差万别。我们一起来看看Intel开源硬件Minnowboard是怎么做的，它的方案也广泛应用在几乎所有台式机、笔记本和服务器上。

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Intel的南桥PCH或者和其类似的SouthComplex中集成了USB控制器。其中无论USB2.0和3.0控制器，每个port都有一个单独的引脚，叫做OC# 。 Minnow的原理图是开源的，我们看看这个OC#Pin是怎么连接的：

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Minnow的Baytrail只有两个USB控制器，只有两个OC#Pin：USB_OC_00和USB_OC_11 ，电路图它们名字上面的横线表示OC引脚是低有效的。 OC引脚为低电平时，意味着告诉USB控制器，有什么东西让USB电流过载了。 OC信号分别从SOC_USB_HOST_OC0和SOC_USB_HOST_OC1连接过来。以SOC_USB_HOST_OC0为例，它又在哪里呢？

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它从一个叫做AP2172MPG的芯片上引出。这个芯片IN连着VBUS ， OUT连着USBVcc ，是不是猜出什么了？是的，这个芯片就是个过流保护芯片，而且是双路的，芯片spec很容易找到：