詳細了解一下USB技術(shù)

2013-07-29 09:28 作者：ly 瀏覽量：

通用串行總線（Universal Serial Bus）是用于將適用USB的外圍設(shè)備連接到主機的外部總線結(jié)構(gòu)，其主要是用在中速和低速的外設(shè)。USB是由COMPAQ、DIGITAL、IBM、INTEL、MICROSOFT、NEC以及Northern Telecom七家公司共同開發(fā)的一種新的外設(shè)連接技術(shù).這一技術(shù)將最終解決對串行設(shè)備和并行設(shè)備如何與計算機相連的爭論，大大簡化計算機與外設(shè)的連接過程。USB是通過PCI總線和PC的內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。USB同時又是一種通信協(xié)議，他支持主系統(tǒng)(host)和USB的外圍設(shè)備(device)之間的數(shù)據(jù)傳送。

USB的優(yōu)點有以下幾條：

1.USB為所有的USB外設(shè)提供了單一的、易于操作的標(biāo)準的連接類型。這樣一來就簡化了USB外設(shè)的設(shè)計，同時也簡化了用戶在判斷哪個插頭對應(yīng)哪個插槽時的任務(wù)，實現(xiàn)了單一的數(shù)據(jù)通用接口。

2.USB排除了各個設(shè)備象鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和打印機設(shè)備對去系統(tǒng)資源的需求，因而減少了硬件的復(fù)雜性和對端口的占用，整個的USB的系統(tǒng)只有一個端口和一個中斷，節(jié)省了系統(tǒng)資源。

3.USB支持熱插拔(hot plug)，也就是說在不關(guān)PC的情況下可以安全的插上和斷開USB設(shè)備，動態(tài)的加載驅(qū)動程序。其他普通的外圍連接標(biāo)準，如SCSI設(shè)備等必須在關(guān)掉主機的情況下才能增加或移走外圍設(shè)備。

4.USB支持PNP。當(dāng)插入USB設(shè)備的時候，計算機系統(tǒng)檢測該外設(shè)并且通過自動的加載相關(guān)的驅(qū)動程序來對該設(shè)備進行配置，并使其正常工作。

5.USB在設(shè)備供電方面提供了靈活性。USB直接連接到Hub或者是連接到Host的設(shè)備可以通過USB電纜供電，也可以通過電池或者其它的電力設(shè)備來供電，或使用兩種供電方式的組合.并且支持節(jié)約能源的掛機和喚醒模式。

6.USB提供全速12Mbps的速率和低速1.5Mbps的速率來適應(yīng)各種不同類型的外設(shè)。

7.針對不能處理突然發(fā)生的非連續(xù)傳送的設(shè)備，如音頻和視頻設(shè)備，USB可以保證其固定帶寬。

8.為了適應(yīng)各種不同類型外圍設(shè)備的要求，USB提供了四種不同的數(shù)據(jù)傳送類型。

9.USB使得多個外圍設(shè)備可以跟主機通信。

USB的目的:1,使用方便 2,可以提供實時的數(shù)據(jù)給PC 3,端口的靈活擴展性

USB標(biāo)準可以www.usb.org/developer中找到，并且你還可以在該站點找到另外的一個USB的測試工具:usbcomp.exe,它包含一個usbcheck的工具可以檢測到設(shè)備是否一些USB的高層次的要求。同時它還有一個usbcheck的工具可以檢測HID(human interface device)的設(shè)備。而Win98還有一個"Ignore hubs"(Memphis only)的檢測窗口。在W2K DDK中包含的一個USBView的工具可以看出系統(tǒng)中所有的USB總線以及USB總線上的所有的設(shè)備。

USB的基本特性

每一個設(shè)備(device)會有一個或者多個的邏輯連接點在里面,每個連接點叫endpoint.每個endpoint有四種數(shù)據(jù)傳送方式:控制(Control)方式傳送;同步(isochronous)方式傳送;中斷(interrupt)方式傳送;大量(bulk)傳送.但是所有的endpoint0都被用來傳送配置和控制信息。

在host和設(shè)備的endpoint之間的連接叫作管道“pipe",endpoint0叫做缺省(default pipe)。

對于同樣性質(zhì)的一組的endpoint的組合叫做接口(interface),如果一個設(shè)備包含不止一個的接口就可以稱之為復(fù)合設(shè)備(composite device)。

同樣的道理,對于同樣的類型的接口的組合可以稱之為“配置"(configuration)。但是每次只能有一個配置是可用的,而一旦該配置激活,里面的接口和endpoint就都同時可以使用。

host從設(shè)備發(fā)過來的描述字(descriptors)中來判斷用的是哪個配置,哪個接口等等,而這些的描述字通常是在endpoint0中傳送。

傳輸方式

在USB的數(shù)據(jù)傳送的方式下,有四種的傳輸方式:控制(Control)同步(isochronous)中斷(interrupt)大量(bulk)。如果你是從硬件開始來設(shè)計整個的系統(tǒng),你還要正確選擇傳送的方式,而作為一個驅(qū)動程序的書寫者,就只需要弄清楚他是采用的什么工作方式就行了。

通常所有的傳送方式下的主動權(quán)都在PC邊,也就是host邊。

·控制(Control)方式傳送：控制傳送是雙向傳送，數(shù)據(jù)量通常較小。USB系統(tǒng)軟件用來主要進行查詢、配置和給USB設(shè)備發(fā)送通用的命令。控制傳送方式可以包括8、16、32和64字節(jié)的數(shù)據(jù)，這依賴于設(shè)備和傳輸速度。控制傳輸?shù)湫偷赜迷谥饔嬎銠C和USB外設(shè)之間的端點(Endpoint)0之間的傳輸，但是指定供應(yīng)商的控制傳輸可能用到其它的端點。

·同步(isochronous)方式傳送：同步傳輸提供了確定的帶寬和間隔時間（latency)。它被用于時間嚴格并具有較強容錯性的流數(shù)據(jù)傳輸，或者用于要求恒定的數(shù)據(jù)傳送率的即時應(yīng)用中。例如執(zhí)行即時通話的網(wǎng)絡(luò)電話應(yīng)用時，使用同步傳輸模式是很好的選擇。同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的最大傳送次數(shù)。對于同步傳送來說，即時的數(shù)據(jù)傳遞比完美的精度和數(shù)據(jù)的完整性更重要一些。

·中斷(interrupt)方式傳送：中斷方式傳輸主要用于定時查詢設(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳送。設(shè)備的端點模式器的結(jié)構(gòu)決定了它的查詢頻率，從1到255ms之間。這種傳輸方式典型的應(yīng)用在少量的分散的、不可預(yù)測數(shù)據(jù)的傳輸。鍵盤、操縱桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型。中斷方式傳送是單向的并且對于host來說只有輸入的方式。

·大量(bulk)傳送：主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)大量傳送傳送和接受數(shù)據(jù)上，同時又沒有帶寬和間隔時間要求的情況下，要求保證傳輸。打印機和掃描儀屬于這種類型。這種類型的設(shè)備適合于傳輸非常慢和大量被延遲的傳輸，可以等到所有其它類型的數(shù)據(jù)的傳送完成之后再傳送和接收數(shù)據(jù)。

還有很多有關(guān)USB的接口規(guī)范，以及低層的硬件接口編程，內(nèi)容是非常煩雜，這里就略過，在這里只是想大家在理論的層面上對USB有一個認識，所以文章難度相對較高，適合對這方面感興趣的高手瀏覽。 

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