典型的USB連接器應用系統由USB主機、USB設備和USB線纜組成。

在USB總線體系中，外部設備一般統一為USB設備，主要完成特定的功能，如常用的U盤、移動硬盤、鼠標、鍵盤、游戲手柄等。

USB主機是系統的主人，負責USB通信過程中數據的控制和處理。

在USB連接器傳輸過程中，USB主機發送給USB設備的數據傳輸稱為下行(Down Stream)通信，由USB設備發送給USB主機的數據傳輸稱為上行(UpStream）通信。

類似以太網的分層結構設計，USB連接器的總線系統也有明確的分層結構。

即完整的USB應用系統可以分為功能層、設備層和總線接口層。

1.功能層。

功能層在USB連接器應用系統中主要負責USB主機和設備之間的數據傳輸，由USB設備的功能單元和相應的USB主機程序構成。

功能層規定了數據傳輸的類型，分為以下4種：控制傳輸（Control Transfer)、批量傳輸（Bulk Transfer)、中斷傳輸（Interrupt Transfer)、同步傳輸（IsochronousTransfer)。

2.設備層。

設備層在USB連接器系統中負責管理USB設備、分配USB設備的地址、獲取設備描述符等。設備層的工作需要驅動程序、USB設備和USB主機的支持。

在設備層中，USB驅動程序可以獲得該USB 設備的能力。

3.總線接口層。

總線接口層在USB連接器系統之中實現了USB數據傳輸的時序。

USB總線數據傳輸使用NRZI編碼，既反向非歸零編碼。

在USB連接器總線接口層中，USB控制器自動進行NRZI編碼或者解碼，完成數據傳輸過程。

總線接口層一般由USB接口硬件自動完成。