USB接口介紹（上）

起因

Intel公司開發(fā)的通用串行總線架構(gòu)(USB)的目的主要基于以下三方面考慮：

(一)計(jì)算機(jī)與電話之間的連接

(二)易用性

(三)端口擴(kuò)充

簡(jiǎn)介

USB最初是由英特爾與微軟公司倡導(dǎo)發(fā)起，其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔（Hot plug）和即插即用(Plug&Play)。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)枚舉（enumerate）此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動(dòng)程序，因此使用遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。

USB速度比平行埠并聯(lián)總線（Parellel Bus，例如EPP、LPT）與串聯(lián)埠總線（Serial Port，例如RS-232）等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線快上許多。原標(biāo)準(zhǔn)中USB 1.1 的最大傳輸帶寬為 12Mbps，USB 2.0 的最大傳輸帶寬為 480Mbps。

USB的設(shè)計(jì)為非對(duì)稱式的，它由一個(gè)主機(jī)（host）控制器和若干通過hub設(shè)備以樹形連接的設(shè)備組成。一個(gè)控制器下最多可以有5級(jí)hub，包括Hub在內(nèi)，最多可以連接127個(gè)設(shè)備，而一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)有多個(gè)控制器。和SPI-SCSI等標(biāo)準(zhǔn)不同，USB hub不需要終結(jié)器。

到2005年顯示器和高清晰度數(shù)字視頻外設(shè)是僅有的USB未能染指的外設(shè)類別，因?yàn)樗麄冃枰叩膫鬏斔俾省?/p>

現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中將UBS統(tǒng)一為USB2.0,分為：

• High-speed，傳輸速率25Mbps～400Mbps(最大480Mbps)；
• Full-speed ，傳輸速率500Kbps～10Mbps(最大12Mbps）；
• Low-speed，傳輸速率10Kbps～100Kbps(最大1.5Mbps）

標(biāo)準(zhǔn)

USBImplementers Forum (USBIF)負(fù)責(zé)USB標(biāo)準(zhǔn)制訂，其成員包括蘋果電腦、惠普、NEC、Microsoft和Intel。

USBIF于2001年底公布了2.0規(guī)范，之前還有0.9、1.0、和1.1，他們都是完全向后兼容的。On-The-Go Supplement to the USB 2.0 Specification的當(dāng)前版本是1.0a。

USB的連接器分為A、B兩種，分別用于主機(jī)和設(shè)備；其各自的小型化的連接器是Mini-A和Mini-B，另外還有Mini-AB的插口。

歷史

USB

• USB 1.0 FDR: 1995年11月釋出,同一年蘋果公司發(fā)布IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)，就是著名的火線接口.
• USB 1.0: 1996年1月釋出。
• USB 1.1: 1998年9月釋出。
• USB 2.0: 2000年4月釋出。這一標(biāo)準(zhǔn)的主要特性就是高速（理論值480Mbps）。這是當(dāng)前版本。
• USB 2.0: 2002年12月修訂。加入三個(gè)不同速度標(biāo)準(zhǔn), 允許所有USB2.0兼容所有標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備包括1.1和1.0。這使得標(biāo)準(zhǔn)能夠向后兼容，但是增加了不察看標(biāo)記來計(jì)算設(shè)備吞吐量的難度。

USB On-The-Go Supplement

• USB On-The-Go Supplement 1.0: 2001年12月發(fā)布
• USB On-The-Go Supplement 1.0a: 2003年6月發(fā)布，即當(dāng)前版本

技術(shù)指標(biāo)

目前USB支持3種數(shù)據(jù)信號(hào)速率，USB設(shè)備應(yīng)該在其外殼或者有時(shí)是自身上正確標(biāo)明其使用的速率。USB-IF進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證并為通過兼容測(cè)試并支付許可費(fèi)用的設(shè)備提供基本速率（低速和全速）和高速的特殊商標(biāo)許可。

• 1.5Mbit/s(183KByte/s) 的低速速率，主要用于人機(jī)接口設(shè)備（Human Interface Devices ，HID）例如鍵盤、鼠標(biāo)、游戲桿。
• 12 Mbit/s (1.4MByte/s)的全速速率，在USB 2.0之前是曾經(jīng)是最高速率，后起的更高速率的高速接口應(yīng)該兼容全速速率。多個(gè)全速設(shè)備間可以按照先到先得法則劃分帶寬；使用多個(gè)等時(shí)設(shè)備時(shí)會(huì)超過帶寬上限也并不罕見。所有的USB Hub支持全速速率。
• 480 Mbit/s (57 MByte/s)的高速速率。 并非所有的USB 2.0設(shè)備都是高速的。高速設(shè)備插入全速hub時(shí)應(yīng)該與全速兼容。而高速hub具有所謂Transaction Translator(事務(wù)翻譯器)功能，能夠隔離全速、低速設(shè)備與高速之間數(shù)據(jù)流，但是不會(huì)影響供電和串聯(lián)深度。

機(jī)械和電氣標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)USB接口

USB標(biāo)準(zhǔn)A、 B插頭及其觸點(diǎn)(未按比例繪制)

USB信號(hào)使用分別標(biāo)記為D+和D-的雙絞線傳輸，它們各自使用半雙工差分信號(hào)并協(xié)同工作，以抵消長(zhǎng)導(dǎo)線的電磁干擾，

Mini USB接口