通用串行總線的概述

　　通用串行總線總線的供應(yīng)商（UniversalSerialBus，USB），是一種用于將適用USB的外圍設(shè)備連接到主機(jī)的外部總線結(jié)構(gòu)，主要用在中速和低速的外設(shè)。通用串行總線同時(shí)又是一種通信協(xié)議，支持主機(jī)和USB的外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。通用串行總線支持每秒12兆比特的數(shù)據(jù)速度。

　　使用通用串行總線，新的設(shè)備可以被添加到你的計(jì)算機(jī)上，而不需要添加適配卡或者甚至是需要將計(jì)算機(jī)關(guān)閉。通用串行總線外圍總線標(biāo)準(zhǔn)是由康柏，IBM，DEC，Inter，微軟，NEC，以及北方電信開發(fā)的，還有所有的計(jì)算機(jī)和設(shè)備供應(yīng)商免費(fèi)提供的技術(shù)。

　　通用串行總線的傳輸方式

　　通用串行總線提供了四種傳輸方式，以適應(yīng)各種設(shè)備的需要。

　　1、控制傳輸方式：控制傳輸是雙向傳輸，數(shù)據(jù)量通常較小，主要用來進(jìn)行查詢、配置和給通用串行總線設(shè)備發(fā)送通用的命令。控制傳輸主要用在主計(jì)算機(jī)和通用串行總線外設(shè)中端點(diǎn)０之間。

　　2、等時(shí)傳輸方式：等時(shí)傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間。它被用于時(shí)間嚴(yán)格并具有較強(qiáng)容錯(cuò)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(shí)應(yīng)用中。例如進(jìn)行語音業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，使用等時(shí)傳輸方式是很好的選擇。

　　3、中斷傳輸方式：中斷方式傳送是單向的并且對(duì)于主機(jī)來說只有輸入的方式。中斷傳輸方式主要用于定時(shí)查詢?cè)O(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳送，該傳輸方式應(yīng)用在少量的、分散的、不可預(yù)測的數(shù)據(jù)傳輸。鍵盤、游戲桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型。

　　4、大量傳輸方式：主要應(yīng)用在沒有帶寬和間隔時(shí)間要求的大量數(shù)據(jù)的傳送和接收，它要求保證傳輸。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類型。

　　通用串行總線特點(diǎn)

　　通用串行總線最初是由英特爾與微軟公司倡導(dǎo)發(fā)起，其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔（Hotplug）和即插即用（Plug&Play）。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)枚舉（enumerate）此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動(dòng)程序，因此使用遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。

　　通用串行總線速度比平行埠并聯(lián)總線（ParellelBus，例如EPP、LPT）與串聯(lián)埠總線（SerialPort，例如RS-232）等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線快上許多。原標(biāo)準(zhǔn)中USB1.1的最大傳輸帶寬為12Mbps，USB2.0的最大傳輸帶寬為480Mbps。

　　通用串行總線的設(shè)計(jì)為非對(duì)稱式的，它由一個(gè)主機(jī)（host）控制器和若干通過hub設(shè)備以樹形連接的設(shè)備組成。一個(gè)控制器下最多可以有5級(jí)hub，包括Hub在內(nèi)，最多可以連接127個(gè)設(shè)備，而一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)有多個(gè)控制器。和SPI-SCSI等標(biāo)準(zhǔn)不同，USBhub不需要終結(jié)器。

　　通用串行總線可以連接的外設(shè)有鼠標(biāo)、鍵盤、gamepad、游戲桿、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、硬盤和網(wǎng)絡(luò)部件。對(duì)數(shù)碼相機(jī)這樣的多媒體外設(shè)USB已經(jīng)是缺省接口；由于大大簡化了與計(jì)算機(jī)的連接，USB也逐步取代并口成為打印機(jī)的主流連接方式。2004年已經(jīng)有超過1億臺(tái)USB設(shè)備；到2005年顯示器和高清晰度數(shù)字視頻外設(shè)是僅有的USB未能染指的外設(shè)類別，因?yàn)樗麄冃枰叩膫鬏斔俾省?/p>

　　通用串行總線的電氣特性

　　詳細(xì)的USB的電器特性的相關(guān)內(nèi)容是在USB規(guī)范。而在此，僅列出用戶所需注意的一些特性。如圖1所示，呈現(xiàn)了在全速設(shè)備與PC主機(jī)之間電氣特性的連接。除了Vcc（＋5V）與接地線外，需要特別注意的是D＋與D-的差動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線。首先，在連接至USB收發(fā)器之前必須先串接9O～44Ω的電阻。而后根據(jù)不同的USB設(shè)各的傳輸速度（全速或低速），改變?cè)谠O(shè)各端的提升電阻1．5×（1±5％）kΩ的位置。這個(gè)提升電阻，也可視為設(shè)各端電阻。對(duì)于全速設(shè)備（12Mbps），就將提升電阻接至D＋信號(hào)線與電源之間的位置。如果是低速設(shè)各（1．5Mbps），就將提升電阻接到D一信號(hào)線與電源之間的位置，如圖1．15所示。這個(gè)電壓源的范圍為3．0～3．6V。但對(duì)于USB2。0的高速傳輸，這個(gè)提升電阻被省略，改以自動(dòng)切換的方式。最后，D＋與D-兩條信號(hào)線在PC主機(jī)的根集線器或集線器端同時(shí)接上15kΩ的下拉電阻并連至接地端。用戶也可視這些下拉電阻為集線器端電阻。

　　整個(gè)PC主機(jī)與設(shè)備之間的電氣特性是如何操作的呢？首先，在設(shè)備未連接至PC主機(jī)的根集線器或集線器的連接端口時(shí)，D＋與D-兩條信號(hào)線因?yàn)橄吕娮璧年P(guān)系，幾乎都視為接地，但是若有一個(gè)設(shè)各剛連接上時(shí)，由于提升電阻（1．5kΩ）與下拉電阻（15kΩ）形成了一個(gè)分壓器；因此其中有一條數(shù)據(jù)信號(hào)線（D＋或D-）的電位將被提升至電壓Vdc的90％左右。此時(shí)，當(dāng)集線器檢測到其中的一條數(shù)據(jù)信號(hào)線趨近3Vcc，而另外一條仍維持接地狀態(tài)時(shí)就可確定有一設(shè)備已連接上。PC主機(jī)會(huì)不斷地每隔一般時(shí)間來查詢根集線器，檢查D＋與D一的電位變化，以了解設(shè)備的連接狀態(tài)