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新型接口USB

西安交通大学流体机械研究所

张义云

　　USB接口技术标准起初是由Intel、康柏、IBM、微软等七家电脑公司共同于1995年制定的，当时称USB 0.9标准，现在发展到USB1.1，即将推出的最新版本USB 2.0标准。目前一般是采用USB1.1标准。在USB刚推出时，并没有立即受到重用，PC机中USB接口只是摆设而已，事实上，1997年才有真正符合标准的USB设备出现，随着支持USB标准的Windows98的出现和USB设备数量的快速增加，USB才在近年逐渐流行起来。

一、传统借口与USB接口简介

　　计算机与外部设备(简称外设)的连接需要通过某种接口来完成，大家所熟悉的接口有串行通讯(简称串口)口如COM1/COM2等，并行接口(简称并口，也可称打印接口)如LPT1，串行总线接口如PS2等，但这些接口的速度都较慢，新型的USB（Universal Serial Bus）通用串行总线接口，是一种高速接口，目前速度可达1M/s，以后将大10M/s。

通讯所需的电缆较少(最少为3根)，通讯距离较远(>20m)，一次传送一个位Bit(8Bit=1Byte字节)，速度较慢。

通讯所需的电缆较多(最少为15根)，通讯距离较短(<5m)，一次传送一个字节, 速度较快。

通讯所需的电缆较少(4根)，一根电源线，一根地线，两根线传输数据，传送速度较很快，通讯距离较短(<5m)。端口是一个大约 7mm*1mm 的插孔，设备端的接口为正方形(其中两个角带倒角，以免插错)

二、传统接口的缺点

1. 接口类型不一致

　　如COM口和并口因接口不同不能通用；

　　传统接口的速度均不能满足高速度的需求；

3. 接口数量有限

　　一般是两串一并；如果同时要用两台打印机，是不可能的。

三、USB接口优点

1. 接口类型一致

　　现在全部统一到USB接口上；USB技术是当今PC 98规范中的关键之一。

　　目前速度达1M/s，将来可达10M/s；可以满足多媒体的需求，如数字视频摄像头等设备。

3. 接口数量无限　　

　　一般主板上有两个USB；只有两个USB，为什么说是无限的呢？因为USB接口是可以串接(级联)使用的，即每个USB设备用一个USB 插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接用。即一个设备上如果有USB接口，那其它USB设备接到此口上和接到主机的USB接口上是一样的。USB可连接127个周边设备，所以说是“无限的”。

4. 提供外设电源　

　　对于一些耗电较小的外设，可以直接从USB接口上取得电源，则外设不需要另外供电，简化外设，使用方便；如果什么外设都需要单独的供电设备，使用多麻烦。

5. 具有即插即用的功能

6. 具有热插拔功能 USB外设可以带电插拔功能。

7. 接口可以在机箱前面，接插外设方便

　　尽管普通兼容机的两个USB接口在机箱后面，但可以通过带USB接口的外设而变成前面，如显示器、键盘和USB Hub等。

四、USB的结构及传输方式

　USB规范将USB分为5个部分：控制器、控制器驱动程序、USB芯片驱动程序、USB 设备以及针对不同USB设备的驱动程序。

　　主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。

2) 控制器驱动程序。

　　在控制器与USB设备之间建立通信信道。

3) USB芯片驱动程序。

　　提供对USB的支持。

　　包括与PC相连的USB外围设备，分为两类：一类设备本身可再接其他USB外围设备，另一类设备本身不可再连接其他外围设备；前者称为集线器，后者称为设备。或者说，集线器带有连接其他外围设备的USB端口，而设备则是连接在计算机上用来完成特定功能并符合USB规范的设备单元，如鼠标、键盘等。

5) 设备驱动程序。

　　就是用来驱动USB设备的程序，通常由操作系统或USB设备制造商提供，如平常所说Modem驱动程序、打印机驱动程序等。

2.USB的传输方式

　　针对设备对系统资源需求的不同，在USB规范中规定了4种不同的数据传输方式：

1) 等时传输方式。

　　该方式用来连接需要连续传输，且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备，如麦克风、音箱以及电话等。等时传输方式以固定的传输速率，连续不断地在主机与USB设备之间传输数据，在传送数据发生错误时，USB 并不处理这些错误，而是继续传送新的数据。

2) 中断传输方式。

　　该方式传送的数据量很小，但这些数据需要及时处理，以达到实时效果，此方式主要用在键盘、鼠标以及游戏手柄等外部设备上。

3) 控制传输方式。

　　该方式用来处理主机的USB设备的数据传输。包括设备控制指令、设备状态查询及确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后，将依据先进先出的原则按队列方式处理到达的数据。

4) 批传输方式。

　　该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数码相机以这种方式与主机连接。

　　在这4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他3种方式在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准确性。

　　USB接口的出现，解决多种接口规格并存的现象，统一外设连接的规格，同时USB还具备了即插即用(Plug&Play)与热插拔(Hot Plug)的功能，可以大幅增加周边设备串接，增加使用数量。

　　Windows 98操作系统中集成了对包括键盘，鼠标，外接硬盘等在内的多种外设的USB驱动程序。随着计算机功能的不断完善和外设价格不断下降，可使用的外设越来越多，USB口可连接多个设备的优势也开始显示出其优越性。在不久的将来，您也会使用USB设备。USB接口的缺点是USB外设的价格相对要贵一些。不过会慢慢便宜下来，如并口ZIP软驱为1400元，后来USB ZIP软驱为1400元，现在USB ZIP软驱为1000元左右。您最有可能使用USB外设依次为USB打印机、USB ZIP软驱、USB Modem、USB鼠标键盘、USB光驱等。

　　目前USB技术的发展，已经允许用户在不使用网卡、HUB的情况下，直接通过USB 连接器将两部电脑连接起来，实现数据传送。