USB技术简介

科学研究USB技术简介马莉'刘洪锦?(1、无锡市民防局通信站2、江南计算技术研究所)摘要:通用串行 总线Universal Serial Bus(USB)是连接外部设备的一个串口总线标准,是应用在PC领域的新型接口技术。USB通过PCI总线和PC的内部系统数据线连接，实现数据传输。USB还是-种通信协议,支持主机系统和USB外围设备之间的数据传输。本文简单介绍了USB接口和协议方面的知识关键词: USB; CSW; HCD; USBD1.基本特性●可以自动检测下行端口外设的连接和摘除，并向主机报告;USB采用四线电缆，两根是传递数据的串行通道，另两根为下游设备提支持低速外设和高速外设的同时连接。供电源。USB系统采用多层星状拓扑,由主机、集线器和功能设备三部分组USB功能器件是为主机系统提供某种功能的USB器件,如- -个USB IS-成。从目前技术来看,USB可以连接任何PC外部设备，包括键盘、鼠标、DN的调制解调器、- -只USB接口的数字摄像机等。它必须保持和USB协议MODEM.游戏杆、音箱、扫描仪、数码相机、打印机等。完全兼容，并可以回应标准的USB操作。同样,用于表明自己身份的“BIOS"USB能得到广泛支持和快速普及,是因为它有以下特点:系统对于USB外设也是必不可少的，这在USB外设上被称为协议层。在物理， 优点机制_上, USB外设由四部分构成:1)使用方便●用于实现和USB协议兼容的SIE部分:USB接口可以连接多个不同设备,支持热拔插和即插即用:在软件方●用于存储器件特征字.存储实现外设特殊功能程序及厂家信息的协面，为USB设计的驱动程序和应用软件能自动配置,无需用户设定。议层(ROM);2)速度加快用于实现外设功能的传感器及对数据进行简单处理的DSP部分:USB1.1的最大传输带宽为12Mbps,USB2.0的最大传输带宽为●将外设连接到主机或USB HUB的接口部分。480Mbps, USB 3.0更从480Mbps提升到4.8Gbps以上，是传统USB2.0接 口的USB的连接,指一种USB器件和USB主机进行通信的方法。包括:10倍。●总线拓扑:即外设和主机连接的模式;3)连接灵活●各层之间关系:即组成USB系统各部分在完成特定的USB任务时，USB能串行连接,也能用中枢转接头把多个设备连在一起， 再同PC机各自之间的分工与合作;的USB口相接。●数据流动模式:即USB总线数据传输方式;4)独立供电●USB的“分时复用”USB提供的是一种共享连接方式, 为了进行数USB接口能向低压设备提供5V电源,降低设备成本的同时提高了性价据同步传输，USB对数据传输和处理必须采用分时处理机制。比3. USB传输过程●缺点:USB通信有两类:用于原始配置、用于应用中。1)缺少对老硬件设备的支持;在配置通信中,主机通知设备,使它准备好交换数据。通常配置通信发2)距离限制，USB3.0传输距离被限制在3米。生在上电或连接时主机检测到外设的时候。3)USB文件中部分概念抽象,协议较复杂:应用通信出现在主机的应用程序与一个检测到的外设交换数据的时4)理论上,USB可与127个设备串联,但实际应用中,串联3到4个设备就候，通过应用通信实现设备的目的。.可能导致一些设备失效。多数USB产品只有一个输入口，无法连到下一个总线.上的每次数据传输使用下列四种类型之一:控制、中断、批量或同USB设备。虽然USB本身可提供500mA的电流,但若碰到高电耗设备，会导步。每个传输由事务组成,每个事务由包组成，每个包包含了信息.所有事务致供电不足。均以一个设备终端开始，或以- -个终端为目的地，终点是一-个可以存储多个2. USB系统划分字节的缓冲器。规范定义一个设备的终端为“一个USB设备的一个唯一的可USB系统分三部分: USB主机. USB器件和USB的连接。寻址部分,用来作为主机和设备之间通信流的信息源或接收器"。终端定义USB主机是USB系统的核心，- -个USB系统仅有一个主机。主机系统包为IN和OUT.含用于和USB外设进行通信的USB主机控制器和用于连接的USB接口4.信号编码(SIE), 它是USB系统软件和USB客户软件的载体。USB总线以差模 驱动方式进行数据传输。数据包发送前，USB协议规定USB主机软件系统分为三部分:用NRZI编码方式对数据进行编码。NRZI编码协议采用逢“1”保持,逢“0”跳1)客户软件部分(CSW),在逻辑和外设的功能部件部分进行数据交换:变原则,NRZI解码则用相反操作。为保证数据流中有足够的信号变化,USB2)USB系统软件部分(HCDD),在逻辑和实际中作为HCD和USBD之间协议规定了加填充位的原则，即如果信号流中连续出现六位以上数据“1",的接口则每隔六位必须插入-个“0”,然后才进入NRZI编码。3)USB. 主机控制器软件部分(HCD和USBD),用于对外设和主机的所有5.小结USB有关部分的控制和管理，包括外设的SIE部分、USB数据发送接收器部本文较详细介绍了USB系统的软硬件构成及其数据传输协议，它把人分及外设的协议层等。们从繁杂的连线不同的接口标准和恼人的中断冲突中解放出来。USB 2.0USB器件可以分为两种:即USB HUB和USB功能器件。协议的推出,对USB技术的发展起到了推波助澜的作用。USB3.0超快的传USB HUB在硬件上由两部分组成: HUB应答器和HUB控制器。HUB应输速度,使USB的技术优势将更加明显。■答器回应主机对USB外设的设置, HUB控制器是提供主机到HUB之间数据参考文献传输的物理机制。作为USB总线的扩展部件, USB HUB必须满足的条件:[I]Jan Axelson著陈逸等译;《USB大全) ;中国电力出版社●为自己和其它外设的连接提供可打展的下行和上行端口;([]ivt,《全面认识USB技术的精髓) ;微型计算机●支持USB总线的电源管理机制;[3]《USB (Universal Serial Bus)》;电子爱好者●支持总线传输失败的检测和恢复:中国煤化工MHCNMHG