關(guān)鍵詞：通用串行總線 usb接口 外圍接口標準 一、usb接口背景

　　在早期的計算機系統(tǒng)上常用串口或并口連接外圍設(shè)備。每個接口都需要占用計算機的系統(tǒng)資源(如中斷，i/o地址，dma通道等)。無論是串口還是并口都是點對點的連接，一個接口僅支持一個設(shè)備。因此每添加一個新的設(shè)備，就需要添加一個isa/eisa 或pci卡來支持，同時系統(tǒng)需要重新啟動才能驅(qū)動新的設(shè)備。

　　usb總線是intel、dec、microsoft、ibm等公司聯(lián)合提出的一種新的串行總線標準，主要用于pc機與外圍設(shè)備的互聯(lián)。usb總線具有低成本、使用簡單、支持即插即用、易于擴展等特點，已被廣泛地用在pc機及嵌入式系統(tǒng)上。

二、usb總線優(yōu)缺點

1.優(yōu) 點

　�。�1）使用簡單

　　所用usb系統(tǒng)的接口一致，連線簡單。系統(tǒng)可對設(shè)備進行自動檢測和配置，支持熱插拔。新添加設(shè)備系統(tǒng)不需要重新啟動。

　�。�2）應(yīng)用范圍廣

　　usb系統(tǒng)數(shù)據(jù)報文附加信息少，帶寬利用率高，可同時支持同步傳輸和異步傳輸兩種傳輸方式。一個usb系統(tǒng)最多可支持127個物理設(shè)備。usb設(shè)備的帶寬可從幾kbps 到幾mbps (在usb2.0版本，最高可達幾百mbps)。一個usb系統(tǒng)可同時支持不同速率的設(shè)備，如低速的鍵盤、鼠標，全速的isdn、語音，高速的磁盤、圖像等(僅usb2.0版本支持高速設(shè)備)。

　　（3）較強的糾錯能力

　　usb系統(tǒng)可實時地管理設(shè)備插拔。在usb協(xié)議中包含了傳輸錯誤管理、錯誤恢復(fù)等功能，同時根據(jù)不同的傳輸類型來處理傳輸錯誤。

　�。�4）總線供電

　　usb總線可為連接在其上的設(shè)備提供5v電壓/100ma電流的供電，最大可提供500ma的電流。usb設(shè)備也可采用自供電方式。

　�。�5）低成本

　　usb接口電路簡單，易于實現(xiàn)，特別是低速設(shè)備。usb系統(tǒng)接口/電纜也比較簡單，成本比串口/并口低。

2.缺 點

　　usb技術(shù)還不是很成熟，特別是高速設(shè)備。市場上現(xiàn)有的usb設(shè)備價格都比較昂貴，但隨著usb技術(shù)的日益成熟，設(shè)備的不斷增加和廣泛應(yīng)用，其價格將會有所降低。

三、usb系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

　　一個usb系統(tǒng)包含三類硬件設(shè)備: usb主機(usb host)、 usb設(shè)備(usb device)、usb集線器(usb hub)，如圖1所示。

　�。�1）usb host

　　在一個usb系統(tǒng)中，當且僅當有一個usb host時，usb host有以下功能:

　　◇ 管理usb系統(tǒng)；

　　◇ 每毫秒產(chǎn)生一幀數(shù)據(jù)；

　　◇ 發(fā)送配置請求對usb設(shè)備進行配置操作；

　　◇ 對總線上的錯誤進行管理和恢復(fù)。

　�。�2）usb device

　　在一個usb系統(tǒng)中，usb device和usb hub總數(shù)不能超過127個。usb device接收usb總線上的所有數(shù)據(jù)包，通過數(shù)據(jù)包的地址域來判斷是不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包：若地址不符，則簡單地丟棄該數(shù)據(jù)包；若地址相符，則通過響應(yīng)usb host的數(shù)據(jù)包與usb host進行數(shù)據(jù)傳輸。

　�。�3）usb hub

　　usb hub用于設(shè)備擴展連接，所有usb device都連接在usb hub的端口上。一個usb host總與一個根hub (usb root hub)相連。usb hub為其每個端口提供100ma電流供設(shè)備使用。同時，usb hub可以通過端口的電氣變化診斷出設(shè)備的插拔操作，并通過響應(yīng)usb host的數(shù)據(jù)包把端口狀態(tài)匯報給usb host。一般來說，usb設(shè)備與usb hub間的連線長度不超過5m，usb系統(tǒng)的級聯(lián)不能超過5級（包括root hub）。 四、usb總線數(shù)據(jù)傳輸

　　usb總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖2所示。 　　從物理結(jié)構(gòu)上，usb系統(tǒng)是一個星形結(jié)構(gòu)；但在邏輯結(jié)構(gòu)上，每個usb邏輯設(shè)備都是直接與usb host相連進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)�。在usb總線上，每ms傳輸1幀數(shù)據(jù)。每幀數(shù)據(jù)可由多個數(shù)據(jù)包的傳輸過程組成。usb設(shè)備可根據(jù)數(shù)據(jù)包中的地址信息來判斷是否響應(yīng)該數(shù)據(jù)傳輸。在usb標準1.1版本中，規(guī)定了4種傳輸方式以適應(yīng)不同的傳輸需求：

　　（1）控制傳輸（control transfer）

　　控制傳輸發(fā)送設(shè)備請求信息，主要用于讀取設(shè)備配置信息及設(shè)備狀態(tài)、設(shè)置設(shè)備地址，設(shè)置設(shè)備屬性、發(fā)送控制命令等功能。全速設(shè)備每次控制傳輸?shù)淖畲笥行ж摵煽蔀?4個字節(jié)，而低速設(shè)備每次控制傳輸?shù)淖畲笥行ж摵蓛H為8個字節(jié)。

　�。�2）同步傳輸（isochronous transfer）

　　同步傳輸僅適用于全速/高速設(shè)備。同步傳輸每ms進行一次傳