usb接口原理

1、由于多媒體技術(shù)的發(fā)展對(duì)外設(shè)與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸率有了更高的需求，因此，USB總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)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(jiǎn)化PC與外設(shè)之間的互連而共同研究開(kāi)發(fā)的一種免費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)化連接器，它支持各種PC與外設(shè)之間的連接，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)字多媒體集成。USB接口的主要特點(diǎn)是：即插即用，可熱插拔。

2、USB連接器將各種各樣的外設(shè)IO端口合而為一，使之可熱插拔，具有自動(dòng)配置能力，用戶只要簡(jiǎn)單地將外設(shè)插入到PC以外的總線中，PC就能自動(dòng)識(shí)別和配置USB設(shè)備。而且?guī)捀?，增加外設(shè)時(shí)無(wú)需在PC內(nèi)添加接口卡，多個(gè)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(shè)。USB可以自動(dòng)檢測(cè)和安裝外設(shè)，實(shí)現(xiàn)真正的即插即用。而USB的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是支持“熱”插拔，即不需要關(guān)機(jī)斷電，也可以在正運(yùn)行的電腦上插入或拔除一個(gè)USB設(shè)備。隨著時(shí)間的推移

3、，USB將成為PC的標(biāo)準(zhǔn)配置?；赨SB的外設(shè)將逐漸增多，現(xiàn)在滿足USB要求的外設(shè)有：調(diào)制解調(diào)器，鍵盤，鼠標(biāo)，光驅(qū)，游戲手柄，軟驅(qū)，掃描儀等，而非獨(dú)立性IO連接的外設(shè)將逐漸減少。即主機(jī)控制式外設(shè)減少，智能控制控制外設(shè)增多。USB總線標(biāo)準(zhǔn)由1.1版升級(jí)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(lái)的5米增加到近百米?；谶@點(diǎn)，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(jiǎn)單，信號(hào)定義僅由2條電源線，2條信號(hào)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(lái)傳送數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游（Downstream)設(shè)備提供電源，對(duì)于高速且需要高帶寬的外設(shè)，USB以全速12Mbps的傳輸數(shù)據(jù)；對(duì)于低速外設(shè)，USB則以1.5Mbps的傳輸速率來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。USB總線會(huì)根據(jù)外設(shè)情況在兩種傳輸模式中自動(dòng)地動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。USB是基于令牌的總線。類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)或FDDI基于令牌的總線。

5、USB主控制器廣播令牌，總線上設(shè)備檢測(cè)令牌中的地址是否與自身相符，通過(guò)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)來(lái)響應(yīng)。USB通過(guò)支持懸掛恢復(fù)操作來(lái)管理USB總線電源。USB系統(tǒng)采用級(jí)聯(lián)星型拓?fù)洌撏負(fù)溆扇齻€(gè)基本部分組成：主機(jī)（Host)，集線器（Hub)和功能設(shè)備。主機(jī)，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(jì)算機(jī)上，主機(jī)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(dòng)，每個(gè)USB系統(tǒng)只能有一個(gè)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(diǎn)將設(shè)備連接到USB總線上，同時(shí)檢測(cè)連接在總線上的設(shè)備，并為這些設(shè)備提供電源管理，負(fù)責(zé)總線的故障檢測(cè)和恢復(fù)。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(shè)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(gè)共享的特性將USB系統(tǒng)軟件置于客戶和它的設(shè)備之間，這就要根據(jù)USBD在客戶端形成的設(shè)備映像由客戶程序?qū)λM(jìn)行處理。主機(jī)各

7、層有以下功能：檢測(cè)連接和移去的USB設(shè)備。管理主機(jī)和USB設(shè)備間的數(shù)據(jù)流。連接USB狀態(tài)和活動(dòng)統(tǒng)計(jì)?？刂浦骺刂破骱蚒SB設(shè)備間的電氣接口，包括限量能量供應(yīng)。HCD提供了主控制器的抽象和通過(guò)USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的主控制器視角的一個(gè)抽象。USBD提供了USB設(shè)備的抽象和USBD客戶與USB功能間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)抽象。USB系統(tǒng)促進(jìn)客戶和功能間的數(shù)據(jù)傳輸，并作為USB設(shè)備的規(guī)范接口的一個(gè)控制點(diǎn)。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(fù)責(zé)主機(jī)和USB設(shè)備間數(shù)據(jù)流的傳輸。這些傳輸數(shù)據(jù)被當(dāng)作連續(xù)的比特流。每個(gè)設(shè)備提供了一個(gè)或多個(gè)可以與客戶程序通信的接口，每個(gè)接口由0個(gè)或多個(gè)管道組成，它們分別獨(dú)立地在客戶程序和設(shè)備的特定終端間傳輸數(shù)據(jù)。USBD為主機(jī)軟件的現(xiàn)實(shí)需求建立了接口和管道，當(dāng)提出配置請(qǐng)求時(shí)，主控制器根據(jù)主機(jī)軟件提供的參數(shù)提供服務(wù)。USB支持四種基本的數(shù)據(jù)傳輸模式：控制傳輸，等時(shí)傳輸，中斷傳輸及數(shù)據(jù)塊傳輸。每種傳輸模式應(yīng)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(shè)與主機(jī)之間的控制，狀態(tài)，配置等信息的傳輸，為外設(shè)與主機(jī)之間提供一個(gè)控制通道。每種外設(shè)都支持控制傳輸類型，這樣主機(jī)與外設(shè)之間就可以傳送配置和命令狀態(tài)信息。等時(shí)（lsochronous)傳輸類型支持有周期性，有限的時(shí)延和帶寬且數(shù)據(jù)傳輸速率不變的外設(shè)與主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。該類型無(wú)差錯(cuò)校驗(yàn)，故不能保證正確的數(shù)據(jù)傳輸，支持像計(jì)算機(jī)－電話集成系統(tǒng)（CTI）和音頻系統(tǒng)與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。中斷傳輸類