科學研究USB技術簡介馬莉'劉洪錦?(1、無錫市民防局通信站2、江南計算技術研究所)摘要:通用串行 總線Universal Serial Bus(USB)是連接外部設備的一個串口總線標準,是應用在PC領域的新型接口技術。USB通過PCI總線和PC的內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。USB還是-種通信協(xié)議,支持主機系統(tǒng)和USB外圍設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。本文簡單介紹了USB接口和協(xié)議方面的知識關鍵詞: USB; CSW; HCD; USBD1.基本特性●可以自動檢測下行端口外設的連接和摘除，并向主機報告;USB采用四線電纜，兩根是傳遞數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游設備提支持低速外設和高速外設的同時連接。供電源。USB系統(tǒng)采用多層星狀拓撲,由主機、集線器和功能設備三部分組USB功能器件是為主機系統(tǒng)提供某種功能的USB器件,如- -個USB IS-成。從目前技術來看,USB可以連接任何PC外部設備，包括鍵盤、鼠標、DN的調(diào)制解調(diào)器、- -只USB接口的數(shù)字攝像機等。它必須保持和USB協(xié)議MODEM.游戲桿、音箱、掃描儀、數(shù)碼相機、打印機等。完全兼容，并可以回應標準的USB操作。同樣,用于表明自己身份的“BIOS"USB能得到廣泛支持和快速普及,是因為它有以下特點:系統(tǒng)對于USB外設也是必不可少的，這在USB外設上被稱為協(xié)議層。在物理， 優(yōu)點機制_上, USB外設由四部分構成:1)使用方便●用于實現(xiàn)和USB協(xié)議兼容的SIE部分:USB接口可以連接多個不同設備,支持熱拔插和即插即用:在軟件方●用于存儲器件特征字.存儲實現(xiàn)外設特殊功能程序及廠家信息的協(xié)面，為USB設計的驅(qū)動程序和應用軟件能自動配置,無需用戶設定。議層(ROM);2)速度加快用于實現(xiàn)外設功能的傳感器及對數(shù)據(jù)進行簡單處理的DSP部分:USB1.1的最大傳輸帶寬為12Mbps,USB2.0的最大傳輸帶寬為●將外設連接到主機或USB HUB的接口部分。480Mbps, USB 3.0更從480Mbps提升到4.8Gbps以上，是傳統(tǒng)USB2.0接 口的USB的連接,指一種USB器件和USB主機進行通信的方法。包括:10倍?！窨偩€拓撲:即外設和主機連接的模式;3)連接靈活●各層之間關系:即組成USB系統(tǒng)各部分在完成特定的USB任務時，USB能串行連接,也能用中樞轉(zhuǎn)接頭把多個設備連在一起， 再同PC機各自之間的分工與合作;的USB口相接?！駭?shù)據(jù)流動模式:即USB總線數(shù)據(jù)傳輸方式;4)獨立供電●USB的“分時復用”USB提供的是一種共享連接方式, 為了進行數(shù)USB接口能向低壓設備提供5V電源,降低設備成本的同時提高了性價據(jù)同步傳輸，USB對數(shù)據(jù)傳輸和處理必須采用分時處理機制。比3. USB傳輸過程●缺點:USB通信有兩類:用于原始配置、用于應用中。1)缺少對老硬件設備的支持;在配置通信中,主機通知設備,使它準備好交換數(shù)據(jù)。通常配置通信發(fā)2)距離限制，USB3.0傳輸距離被限制在3米。生在上電或連接時主機檢測到外設的時候。3)USB文件中部分概念抽象,協(xié)議較復雜:應用通信出現(xiàn)在主機的應用程序與一個檢測到的外設交換數(shù)據(jù)的時4)理論上,USB可與127個設備串聯(lián),但實際應用中,串聯(lián)3到4個設備就候，通過應用通信實現(xiàn)設備的目的。.可能導致一些設備失效。多數(shù)USB產(chǎn)品只有一個輸入口，無法連到下一個總線.上的每次數(shù)據(jù)傳輸使用下列四種類型之一:控制、中斷、批量或同USB設備。雖然USB本身可提供500mA的電流,但若碰到高電耗設備，會導步。每個傳輸由事務組成,每個事務由包組成，每個包包含了信息.所有事務致供電不足。均以一個設備終端開始，或以- -個終端為目的地，終點是一-個可以存儲多個2. USB系統(tǒng)劃分字節(jié)的緩沖器。規(guī)范定義一個設備的終端為“一個USB設備的一個唯一的可USB系統(tǒng)分三部分: USB主機. USB器件和USB的連接。尋址部分,用來作為主機和設備之間通信流的信息源或接收器"。終端定義USB主機是USB系統(tǒng)的核心，- -個USB系統(tǒng)僅有一個主機。主機系統(tǒng)包為IN和OUT.含用于和USB外設進行通信的USB主機控制器和用于連接的USB接口4.信號編碼(SIE), 它是USB系統(tǒng)軟件和USB客戶軟件的載體。USB總線以差模 驅(qū)動方式進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)包發(fā)送前，USB協(xié)議規(guī)定USB主機軟件系統(tǒng)分為三部分:用NRZI編碼方式對數(shù)據(jù)進行編碼。NRZI編碼協(xié)議采用逢“1”保持,逢“0”跳1)客戶軟件部分(CSW),在邏輯和外設的功能部件部分進行數(shù)據(jù)交換:變原則,NRZI解碼則用相反操作。為保證數(shù)據(jù)流中有足夠的信號變化,USB2)USB系統(tǒng)軟件部分(HCDD),在邏輯和實際中作為HCD和USBD之間協(xié)議規(guī)定了加填充位的原則，即如果信號流中連續(xù)出現(xiàn)六位以上數(shù)據(jù)“1",的接口則每隔六位必須插入-個“0”,然后才進入NRZI編碼。3)USB. 主機控制器軟件部分(HCD和USBD),用于對外設和主機的所有5.小結USB有關部分的控制和管理，包括外設的SIE部分、USB數(shù)據(jù)發(fā)送接收器部本文較詳細介紹了USB系統(tǒng)的軟硬件構成及其數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它把人分及外設的協(xié)議層等。們從繁雜的連線不同的接口標準和惱人的中斷沖突中解放出來。USB 2.0USB器件可以分為兩種:即USB HUB和USB功能器件。協(xié)議的推出,對USB技術的發(fā)展起到了推波助瀾的作用。USB3.0超快的傳USB HUB在硬件上由兩部分組成: HUB應答器和HUB控制器。HUB應輸速度,使USB的技術優(yōu)勢將更加明顯?！龃鹌骰貞鳈C對USB外設的設置, HUB控制器是提供主機到HUB之間數(shù)據(jù)參考文獻傳輸?shù)奈锢頇C制。作為USB總線的擴展部件, USB HUB必須滿足的條件:[I]Jan Axelson著陳逸等譯;《USB大全) ;中國電力出版社●為自己和其它外設的連接提供可打展的下行和上行端口;([]ivt,《全面認識USB技術的精髓) ;微型計算機●支持USB總線的電源管理機制;[3]《USB (Universal Serial Bus)》;電子愛好者●支持總線傳輸失敗的檢測和恢復:中國煤化工MHCNMHG