สถาปัตยกรรมบัสของขั้วต่อ USB เป็นชั้น

ระบบแอปพลิเคชันตัวเชื่อมต่อ USB ทั่วไปประกอบด้วยโฮสต์ USB อุปกรณ์ USB และสาย USBในระบบบัส USB โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ภายนอกจะรวมเป็นหนึ่งเดียวเป็นอุปกรณ์ USB ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่เฉพาะอย่างครบถ้วน เช่น ดิสก์ U ที่ใช้กันทั่วไป ฮาร์ดดิสก์แบบพกพา เมาส์ แป้นพิมพ์ อุปกรณ์ควบคุมเกม ฯลฯ โฮสต์ USB เป็นมาสเตอร์ของระบบ และรับผิดชอบในการควบคุมและประมวลผลข้อมูลในกระบวนการสื่อสาร USBในระหว่างการส่งของตัวเชื่อมต่อ USB การส่งข้อมูลจากโฮสต์ USB ไปยังอุปกรณ์ USB เรียกว่าการสื่อสารแบบดาวน์สตรีม และการส่งข้อมูลจากอุปกรณ์ USB ไปยังโฮสต์ USB เรียกว่าการสื่อสารแบบสตรีมขึ้น

คล้ายกับการออกแบบโครงสร้างเป็นชั้นของอีเทอร์เน็ต ระบบบัสของขั้วต่อ USB ก็มีโครงสร้างเป็นชั้นที่ชัดเจนเช่นกันนั่นคือระบบแอ็พพลิเคชัน USB ที่สมบูรณ์สามารถแบ่งออกเป็นชั้นฟังก์ชัน ชั้นอุปกรณ์ และชั้นอินเทอร์เฟซบัส

1. ชั้นฟังก์ชันเลเยอร์ฟังก์ชันมีหน้าที่หลักในการรับส่งข้อมูลระหว่างโฮสต์ USB และอุปกรณ์ในระบบแอปพลิเคชันตัวเชื่อมต่อ USB ซึ่งประกอบด้วยหน่วยฟังก์ชันของอุปกรณ์ USB และโปรแกรมโฮสต์ USB ที่สอดคล้องกันเลเยอร์การทำงานให้การส่งข้อมูลสี่ประเภท ได้แก่ การถ่ายโอนการควบคุม การถ่ายโอนจำนวนมาก การถ่ายโอนการขัดจังหวะ และการถ่ายโอนแบบ Isochronous

2. ชั้นอุปกรณ์ในระบบตัวเชื่อมต่อ USB ชั้นอุปกรณ์มีหน้าที่จัดการอุปกรณ์ USB กำหนดที่อยู่ของอุปกรณ์ USB และรับคำอธิบายอุปกรณ์การทำงานของเลเยอร์อุปกรณ์ต้องการการสนับสนุนไดรเวอร์ อุปกรณ์ USB และโฮสต์ USBในชั้นอุปกรณ์ ไดรเวอร์ USB สามารถรับความสามารถของอุปกรณ์ USB ได้

3. ชั้นอินเตอร์เฟสบัสเลเยอร์อินเตอร์เฟสบัสรับรู้เวลาของการส่งข้อมูล USB ในระบบตัวเชื่อมต่อ USBการส่งข้อมูลบัส USB ใช้การเข้ารหัส NRZI ซึ่งเป็นการเข้ารหัสแบบไม่ย้อนกลับเป็นศูนย์ในเลเยอร์อินเตอร์เฟสบัสตัวเชื่อมต่อ USB คอนโทรลเลอร์ USB จะดำเนินการเข้ารหัสหรือถอดรหัส NRZI โดยอัตโนมัติเพื่อให้กระบวนการส่งข้อมูลเสร็จสมบูรณ์โดยปกติแล้วเลเยอร์อินเตอร์เฟสบัสจะเสร็จสมบูรณ์โดยอัตโนมัติโดยฮาร์ดแวร์อินเตอร์เฟส USB