usb接口原理

1、由于多媒體技術的發(fā)展對外設與主機之間的數(shù)據(jù)傳輸率有了更高的需求，因此，USB總線技術應運而生。USB（UniversalSerialBus)，翻譯為中文就是通用串行總線，是由Conpaq，DEC，IBM，Inter，Microsoft，NEC和NthenTelecom等公司為簡化PC與外設之間的互連而共同研究開發(fā)的一種免費的標準化連接器，它支持各種PC與外設之間的連接，還可實現(xiàn)數(shù)字多媒體集成。USB接口的主要特點是：即插即用，可熱插拔。

2、USB連接器將各種各樣的外設IO端口合而為一，使之可熱插拔，具有自動配置能力，用戶只要簡單地將外設插入到PC以外的總線中，PC就能自動識別和配置USB設備。而且?guī)捀?，增加外設時無需在PC內(nèi)添加接口卡，多個USB集線器可相互傳送數(shù)據(jù)，使PC可以用全新的方式控制外設。USB可以自動檢測和安裝外設，實現(xiàn)真正的即插即用。而USB的另一個顯著特點是支持“熱”插拔，即不需要關機斷電，也可以在正運行的電腦上插入或拔除一個USB設備。隨著時間的推移

3、，USB將成為PC的標準配置。基于USB的外設將逐漸增多，現(xiàn)在滿足USB要求的外設有：調(diào)制解調(diào)器，鍵盤，鼠標，光驅(qū)，游戲手柄，軟驅(qū)，掃描儀等，而非獨立性IO連接的外設將逐漸減少。即主機控制式外設減少，智能控制控制外設增多。USB總線標準由1.1版升級到2.0版后，傳輸率由12Mbps增加到了240Mbps，更換介質(zhì)后連接距離由原來的5米增加到近百米。基于這點，USB也可以做生產(chǎn)ISDN以及基于視頻的產(chǎn)品。如數(shù)據(jù)手套的數(shù)字化儀提供數(shù)據(jù)接口

4、。USB總線結(jié)構(gòu)簡單，信號定義僅由2條電源線，2條信號線組成?；咎匦?.USB的硬件結(jié)構(gòu)USB采用四線電纜，其中兩根是用來傳送數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游（Downstream)設備提供電源，對于高速且需要高帶寬的外設，USB以全速12Mbps的傳輸數(shù)據(jù)；對于低速外設，USB則以1.5Mbps的傳輸速率來傳輸數(shù)據(jù)。USB總線會根據(jù)外設情況在兩種傳輸模式中自動地動態(tài)轉(zhuǎn)換。USB是基于令牌的總線。類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡或FDDI基于令牌的總線。

5、USB主控制器廣播令牌，總線上設備檢測令牌中的地址是否與自身相符，通過接收或發(fā)送數(shù)據(jù)給主機來響應。USB通過支持懸掛恢復操作來管理USB總線電源。USB系統(tǒng)采用級聯(lián)星型拓撲，該拓撲由三個基本部分組成：主機（Host)，集線器（Hub)和功能設備。主機，也稱為根，根結(jié)或根Hub，它做在主板上或作為適配卡安裝在計算機上，主機包含有主控制器和根集線器（RootHub)，控制著USB總線上的數(shù)據(jù)和控制信息的流動，每個USB系統(tǒng)只能有一個根集線器

6、，它連接在主控制器上。集線器是USB結(jié)構(gòu)中的特定成分，它提供叫做端口（Pt)的點將設備連接到USB總線上，同時檢測連接在總線上的設備，并為這些設備提供電源管理，負責總線的故障檢測和恢復。集線可為總線提供能源，亦可為自身提供能源（從外部得到電源），自身提供能源的設備可插入總線提供能源的集線器中，但總接作用于外圍硬件。這個共享的特性將USB系統(tǒng)軟件置于客戶和它的設備之間，這就要根據(jù)USBD在客戶端形成的設備映像由客戶程序?qū)λM行處理。主機各

7、層有以下功能：檢測連接和移去的USB設備。管理主機和USB設備間的數(shù)據(jù)流。連接USB狀態(tài)和活動統(tǒng)計?？刂浦骺刂破骱蚒SB設備間的電氣接口，包括限量能量供應。HCD提供了主控制器的抽象和通過USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的主控制器視角的一個抽象。USBD提供了USB設備的抽象和USBD客戶與USB功能間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€抽象。USB系統(tǒng)促進客戶和功能間的數(shù)據(jù)傳輸，并作為USB設備的規(guī)范接口的一個控制點。USB系統(tǒng)提供緩沖區(qū)管理能力并允許數(shù)據(jù)傳輸同步于客戶和

8、功能的需求。3.USB的數(shù)據(jù)流傳輸主控制器負責主機和USB設備間數(shù)據(jù)流的傳輸。這些傳輸數(shù)據(jù)被當作連續(xù)的比特流。每個設備提供了一個或多個可以與客戶程序通信的接口，每個接口由0個或多個管道組成，它們分別獨立地在客戶程序和設備的特定終端間傳輸數(shù)據(jù)。USBD為主機軟件的現(xiàn)實需求建立了接口和管道，當提出配置請求時，主控制器根據(jù)主機軟件提供的參數(shù)提供服務。USB支持四種基本的數(shù)據(jù)傳輸模式：控制傳輸，等時傳輸，中斷傳輸及數(shù)據(jù)塊傳輸。每種傳輸模式應用到

9、具有相同名字的終端，則具有不同的性質(zhì)?？刂苽鬏旑愋椭С滞庠O與主機之間的控制，狀態(tài)，配置等信息的傳輸，為外設與主機之間提供一個控制通道。每種外設都支持控制傳輸類型，這樣主機與外設之間就可以傳送配置和命令狀態(tài)信息。等時（lsochronous)傳輸類型支持有周期性，有限的時延和帶寬且數(shù)據(jù)傳輸速率不變的外設與主機間的數(shù)據(jù)傳輸。該類型無差錯校驗，故不能保證正確的數(shù)據(jù)傳輸，支持像計算機－電話集成系統(tǒng)（CTI）和音頻系統(tǒng)與主機的數(shù)據(jù)傳輸。中斷傳輸類