通用串行總線（USB）簡介

一.USB是什么
---- USB是通用串行總線(UniversalSerialBus) ，是一種支持即插即用的新型串行接口。也有人稱之為“菊鏈(daisy－chaining)”，是因為在一條“線纜”上有鏈接127 個設備的能力。USB要比標準串行口快得多，其數據傳輸率可達每秒4Mb～12Mb (而老式的串行口最多是每秒115Kb)。除了具有較高的傳輸率外，它還能給外圍設備提供支持。

---- 需要注意的是，這不是一種新的總線標準，而是電腦系統(tǒng)連接外圍設備(如鍵盤、鼠標、打印機等)的輸入/輸出接口標準。到現在為止，電腦系統(tǒng)連接外圍設備的接口還無統(tǒng)一的標準， 如鍵盤的插口是圓的、連接打印機要用9針或25針的并行接口、鼠標則要用9針或25針的串行接口。 USB能把這些不同的接口統(tǒng)一起來，僅用一個4針插頭作為標準插頭。通過這個標準插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設連接起來，并且不會損失帶寬。USB正在取代當前PC上的串口和并口。

二.USB的“起源”
---- 隨著電腦應用的拓展，PC機的外設越來越多，機箱后的插口也形形色色：并行口、串行口、鍵盤口、鼠標口、游戲手柄接口、音頻輸入輸出口、視頻輸出口……， PC機有限的I/O插槽無法滿足日益增加的外設需要；不具備專業(yè)知識的普通用戶難于選擇合適的資源和完成復雜的安裝工作。因此，簡化外設擴充方法, 使之方便易行便成為各個PC機廠家面臨的重大研究課題。 在這個背景下， Microsoft公司于1994年提出了即插即用(Plug&Play)方案，這種技術解決了用戶選擇資源的困難，由系統(tǒng)自動設置，但新外設的安裝仍然相當麻煩，而且外設擴充數量的問題也沒有解決。因此, 在1996年召開的面向PC機硬件技術工作者會議上，Compaq、 Intel和Microsoft三家廠商提出了設備插架(DeviceBay)概念。USB就是設備插架的一種規(guī)范。

三.USB的結構及傳輸方式
---- 1.USB的結構

---- USB規(guī)范將USB分為5個部分： 控制器、控制器驅動程序、USB芯片驅動程序、USB 設備以及針對不同USB設備的驅動程序。

---- (1)控制器：主要負責執(zhí)行由控制器驅動程序發(fā)出的命令；

---- (2)控制器驅動程序：在控制器與USB設備之間建立通信信道；

---- (3)USB芯片驅動程序：提供對USB的支持；

---- (4) USB設備：包括與PC相連的USB外圍設備，分為兩類：一類設備本身可再接其他USB外圍設備， 另一類設備本身不可再連接其他外圍設備；前者稱為USB集線器（USB HUB），后者稱為設備。 或者說，集線器帶有連接其他外圍設備的USB端口，而設備則是連接在計算機上用來完成特定功能并符合USB規(guī)范的設備單元，如鼠標、鍵盤等；

---- (5) 設備驅動程序：就是用來驅動USB設備的程序，通常由操作系統(tǒng)或USB設備制造商提供，如平常所說Modem驅動程序、打印機驅動程序等。

---- 2.USB的傳輸方式

---- 針對設備對系統(tǒng)資源需求的不同，在USB規(guī)范中規(guī)定了4種不同的數據傳輸方式：

---- (1)、 等時傳輸方式：該方式用來連接需要連續(xù)傳輸，且對數據的正確性要求不高而對時間極為敏感的外部設備，如麥克風、音箱以及電話等。等時傳輸方式以固定的傳輸速率，連續(xù)不斷地在主機與USB設備之間傳輸數據，在傳送數據發(fā)生錯誤時，USB 并不處理這些錯誤，而是繼續(xù)傳送新的數據；

---- (2) 、中斷傳輸方式：該方式傳送的數據量很小，但這些數據需要及時處理，以達到實時效果，此方式主要用在鍵盤、鼠標以及游戲手柄等外部設備上；

---- (3)、控制傳輸方式：該方式用來處理主機的USB設備的數據傳輸。包括設備控制指令、 設備狀態(tài)查詢及確認命令。當USB設備收到這些數據和命令后，將依據先進先出的原則按隊列方式處理到達的數據；

---- (4) 批傳輸方式。該方式用來傳輸要求正確無誤的數據。通常打印機、掃描儀和數碼相機以這種方式與主機連接。

---- 在這4種數據傳輸方式中，除等時傳輸方式外，其他3種方式在數據傳輸發(fā)生錯誤時，都會試圖重新發(fā)送數據以保證其準確性。 　

四.USB設備的的使用
---- 要使用USB設備，首先要求主板具有支持USB設備的功能，其次要求操作系統(tǒng)支持 USB設備。 目前生產的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組， 主板上也安裝有 USB接口插座。 Windows98內置了對USB的支持，如果使用Windows95，還需取得USB驅動程序
Usbsupp．Exe (在http: //www.microsoft.com/KB下載)才能使用主板提供的功能。在操作系統(tǒng)擁有了對USB設備的支持后，安裝USB設備以及相應的驅動程序， (新增加的外設可以直接與主機上的USB接口相連，一般主板上只提供兩個USB接口，如果 USB的設備多于兩個，那么就必須用USB的Hub了。目前在中國大陸地區(qū)銷售的所有型號的PAVILION HOME PC都具有2個USB接口供用戶使用。)，設備就可以正常工作了。

五.USB的優(yōu)勢
---- 在USB方式下， 所有的外設都在機箱外連接，連接外設不必再打開機箱；允許外設熱插拔，而不必關閉主機電源。USB采用“級聯(lián)”方式，即每個USB設備用一個USB 插頭連接到另一個外設的USB插座上，而其本身又提供一個USB插座供下一個USB外設連接用。通過這種類似菊花鏈式的連接，一個USB控制器可以連接多達127個外設，而每個外設間距離(線纜長度)可達5米。USB能智能識別USB鏈上外圍設備的插入或拆卸。

---- 它可使多個設備在一個端口上運行，速度也比現在的串行口或并行口快得多，而且其總的連線在理論上說可以無限延長。對PC來說，以上這些都是一些難得的優(yōu)點，因為不再需要PS/2端口、 MIDI/game端口等各種不同的端口了，還可以隨時隨地在各種設備上任意插撥。你可以在一個端口上運行鼠標、控制手柄、鍵盤以及其他輸入裝置(例如數碼相機)，而且，你也不必重新啟動系統(tǒng)去做這些工作?，F在USB設備正在快速增多，且由于操作系統(tǒng)已內置支持USB的功能，因而用戶現在就可以方便的使用。 顯然，USB為PC的外設擴充提供了一個很好的解決方案。

---- 目前USB技術的發(fā)展， 已經允許用戶在不使用網卡、HUB的情況下，直接通過USB 技術將幾部電腦連接起來組成小型局域網，用戶只需要給各部電腦起個名字就可以開始工作。這種網絡具備Ethernet網絡的各種優(yōu)點，同時少了Ethernet網絡的許多限制。假設一位用戶上班時使用移動電腦，回家時使用PC機，為實現數據傳輸，他可以通過采用USB技術的接口將兩部電腦連接起來交換資源， 其數據傳輸速度可達12Mbps，這是傳統(tǒng)串行口無法比擬的。而且用戶在組網的時候根本無須考慮DIP、IRQ等等問題。此類技術除支持兼容Ethernet的軟硬件外， 也支持標準的網絡通訊協(xié)議，包括IPX/SPX、NetBEUI和TCP/IP，這為通過USB技術組成的小局域網連接至大型網絡或Internet提供了條件。

---- 從成本上看， PC機的控制芯片組和操作系統(tǒng)中已經內建了USB功能，因此PC機在硬件和軟件的價格上不會增加。而由于減少了接口插卡和供電電源，使得外設的成本可以降低。 此外USB的“熱插拔”功能允許用戶十分方便地連接和拆卸外設，實現外設的共享。這也就降低了這些外設的使用成本。

---- 此外，USB還在以下幾個方面加強并簡化了用戶對PC外設的使用：

---- (1).可雙向傳輸資料，你可以得到從搖桿上傳回的強制回饋效果；

---- (2).是一種真正的即插即用設計——支持USB的產品只要將連接線接到電腦的USB插槽，電腦內部就會自動分配地址，不需用戶參照系統(tǒng)的硬件設定進行設置。它為PC機的即插即用提供了極大的發(fā)展空間，所以Windows 95 OSR2.1及Windows 98均支持USB。

---- (3).更高的帶寬。USB端口的傳輸速率高達12Mbps，與一個標準的串行端口相比，大約快出100倍，與一個標準的并行端口相比，也快出近10倍。換句話說，USB端口的傳輸速率快于當前PC平臺上任何其他類型的端口。這意味著用戶將會擁有足夠的帶寬供新的數字外設使用，例如音頻系統(tǒng)、數字照相機、虛擬現實眼鏡以及數據手套等。

---- (4) .內置的電源供給。USB可消除某些外設對體積較大的電源適配器的需求，因為它可識別一個設備所需的電力，并可自動把這一電力提供給這一設備(最高可達500 毫安)。

---- (5).提供了對電話的兩路數據支持。遠程通信設備需要兩路(異步)數據傳輸能力，而串、 并行或SCSI總線技術不支持這一能力。USB可支持異步以及等時數據傳輸，因此使用這一技術后，電話已可與PC集成，共享話音郵件及其他特性。

---- (6).高保真音頻。傳統(tǒng)上，PC的音頻信息可按兩種方式加以生成：一是CD－ROM，它可讀取一個壓縮光盤上的數據，然后產生一個模擬輸入；另一個是聲卡，它能夠對任何數字數據進行譯碼， 并可將譯碼后的數據轉換為一個模擬輸入。USB音頻信息的生成位于計算機之外， 從而不需要聲卡。USB上的音頻數據在到達PC之前依然是數字的， 模擬轉換發(fā)生于外設自身，而不是計算機之內。USB的這種設計減少了電子噪音干擾聲音質量的機會，從而使音頻系統(tǒng)具有更高的保真度。

---- (7) .更小的系統(tǒng)空間。由于USB端口與其他端口技術共享PC和移動的后面板，因此可減少外設對PC插槽的需求， 并可一次性替換掉標準的串、并行端口與PS2端口，從而可較大程度地減少計算機的系統(tǒng)空間。