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簡而言之，USB
理解USB標準開始新的USB接口可能會讓人望而生畏。和USB 2.0規(guī)范在650頁的篇幅上，人們很容易因為標準的篇幅而被推遲。這只是一長串USB相關標準的開始。有USB類標準例如HID類規(guī)范，它詳細說明了HID（人機界面設備）類下的設備（鍵盤、鼠標等）的常見操作——只有另外97頁。如果您正在設計一個USB主機，那么您有三個主機控制器接口標準可供選擇。這些都沒有在usb2.0規(guī)范中詳細說明。
好消息是你甚至不需要費心去閱讀整個USB標準。有些章節(jié)是由市場營銷精心編寫的，有些章節(jié)針對的是通常由USB控制器IC負責的較低鏈路層，還有一些章節(jié)針對主機和集線器開發(fā)人員。通過一個小的章節(jié)讓我們簡單的介紹一下USB的各個章節(jié)。
章節(jié) | 姓名 | 說明 | 頁 |
1 | 介紹 | 包括USB的動機和范圍。本章最重要的信息是參考通用串行總線設備類規(guī)范。不用讀這一章。 | two |
2 | 術語和縮略語 | 這一章不言自明，對任何標準來說都是必要的。 | eight |
3 | 背景 | 指定USB的目標是即插即用和對最終用戶的簡單性(不是開發(fā)人員)。通過直接從市場營銷部獲得的功能列表介紹低速、全速和高速范圍。也不需要讀這一章。 | four |
4 | 體系結構概述 | 這是你可以開始閱讀的地方。本章提供USB系統(tǒng)的基本概述，包括拓撲結構、數據速率、數據流類型、基本電氣規(guī)格等。 | ten |
5 | USB數據流模型 | 本章開始討論數據如何在通用串行總線上流動。它引入了端點和管道等術語，然后將本章的大部分時間用于每種數據流類型（控制、中斷、同步和批量）。雖然了解每種傳輸類型及其屬性很重要，但對于第一個讀者來說這有點沉重。 | sixty |
6 | 機械的 | 本章詳細介紹了USB的兩個標準接口。這里的重要信息是，a型連接器面向下游，B型連接器面向上游。因此，不可能將電纜插入兩個上游端口。所有可拆卸電纜必須是全速/高速電纜，而任何低速電纜必須硬接線到設備。除了快速查看連接器，您可以跳過本章，除非您打算制造USB連接器和/或電纜。PCB設計人員可以在本章中找到標準封裝。 | thirty-three |
7 | 電氣 | 本章介紹低電平電信號，包括線路阻抗、上升/下降時間、驅動器/接收器規(guī)格和位級編碼、位填充等。本章更重要的部分是通過使用電阻器來對數據線和總線供電設備與自供電設備進行偏差的設備速度識別。除非你是在硅水平設計USB收發(fā)器，否則你可以翻閱本章。好的USB設備數據表將詳細說明總線阻抗匹配所需的總線終端電阻值。 | seventy-five |
8 | 協(xié)議層 | 現在我們開始進入協(xié)議層。本章描述了字節(jié)級的USB數據包，包括sync、pid、address、endpoint、CRC字段。一旦掌握了這一點，它就進入下一個協(xié)議層，即USB包。大多數開發(fā)人員仍然看不到這些較低的協(xié)議層，因為他們的USB設備IC負責這一點。然而，了解狀態(tài)報告和握手是值得的。 | forty-five |
9 | USB設備框架 | 這是整個規(guī)范中使用頻率最高的一章，也是我唯一一個費心打印和裝訂的章節(jié)。這詳細說明了總線枚舉和請求代碼（set address，get descriptor等），它們構成了USB程序員和設計人員將看到的最常見的協(xié)議層。本章必須詳細閱讀。 | thirty-six |
10 | USB主機硬件和軟件 | 本章涉及與主辦國有關的問題。這包括幀和微幀生成、主機控制器要求、軟件機制和通用串行總線驅動程序模型。除非您正在設計主機，否則可以跳過本章。 | twenty-three |
11 | Hub規(guī)格 | 詳細介紹USB集線器的工作原理，包括集線器配置、分割事務、集線器類的標準描述符等。除非您正在設計集線器，否則您可以跳過本章。 | one hundred and forty-three |
所以現在我們可以開始閱讀標準中與我們需要相關的部分。如果您為USB外設開發(fā)驅動程序（軟件），那么您可能只需要閱讀章節(jié)，
4-建筑概述
5-USB數據流模型
9-USB設備框架，以及
10-USB主機硬件和軟件。
另一方面，外圍硬件（電子）設計師可能只需要閱讀章節(jié)，
4-建筑概述
5-USB數據流模型
6-機械，以及
7-電氣
現在讓我們面對現實，（1）我們大多數人都是來開發(fā)USB外設的，（2）讀一個標準很常見，但仍然不知道如何實現一個設備。因此在接下來的7章中，我們將重點介紹開發(fā)USB設備所需的相關部分。這使您能夠掌握USB及其問題，從而進一步研究特定于您的應用程序的問題。
USB1.1標準在高速傳輸到USB2.0之前已經足夠復雜了。為了幫助理解USB背后的基本原理，我們省略了許多高速設備特有的領域。
介紹通用串行總線USB版本1.1支持兩種速度，一種是12Mbits/s的全速模式，另一種是1.5Mbits/s的低速模式。1.5Mbits/s模式速度較慢，不易受電磁干擾影響，因此降低了鐵氧體磁珠和優(yōu)質元件的成本。例如，晶體可以用更便宜的諧振器代替。USB2.0在主流臺式機上還沒有見到曙光，它已經把****注提高到480Mbits/s。480Mbits/s被稱為高速模式，是與Firewire串行總線競爭的一種手段。
USB速度
高速-480Mbits/s
全速-12Mbits/s
低速-1.5Mbits/s
通用串行總線由主機控制。每個總線只能有一個主機。規(guī)范本身不支持任何形式的多主控排列。但是隨動規(guī)范作為usb2.0的一個附加標準，它引入了一個主機協(xié)商協(xié)議，允許兩個設備協(xié)商主機的角色。這是針對并僅限于單點對點連接，例如移動電話和個人事務管理器，而不是多個集線器、多設備桌面配置。USB主機負責處理所有事務和調度帶寬?？梢允褂没诹钆频膮f(xié)議通過各種事務方法發(fā)送數據。
在我看來，USB的總線拓撲結構有一定的局限性。USB的初衷之一是減少電腦背面的布線量。蘋果的人會說，這個想法來自蘋果桌面總線，在那里鍵盤、鼠標和其他一些外圍設備可以通過一根電纜連接在一起（菊花鏈）。
然而，USB使用分層星形拓撲結構，與10BaseT以太網相似。這就要求在某處使用集線器，這增加了更大的開銷，桌面上有更多的盒子和更多的電纜。不過，這并不像看上去那么糟糕。許多設備都集成了USB集線器。例如，您的鍵盤可能包含一個連接到您的計算機的集線器。鼠標和其他設備（如數碼相機）可以輕松地插入鍵盤背面。監(jiān)視器只是一長串通常有內置集線器的外圍設備。
這種分層的星形拓撲結構，而不是簡單地將設備串接在一起有一些好處。首先，可以監(jiān)控每個設備的電源，如果發(fā)生過電流情況，甚至可以在不中斷其他USB設備的情況下關閉電源。高速、全速和低速設備都可以支持，集線器過濾掉高速和全速事務，這樣低速設備就不會接收到它們。
在任何一個給定的時間，最多可以將127個設備連接到任何一個USB總線。需要更多設備嗎只需添加另一個端口/主機。雖然大多數早期的USB主機都有兩個端口，但大多數制造商認為這是一種限制，并開始引入4端口和5端口主機卡以及硬盤等的內部端口。早期的主機有一個USB控制器，因此兩個端口共享相同的可用USB帶寬。隨著帶寬需求的增長，我們開始看到帶有兩個或更多控制器的多端口卡允許單獨的通道。
USB主機控制器有自己的規(guī)格。對于USB1.1，有兩種主機控制器接口規(guī)格， 通用主機控制器接口由Intel開發(fā)，它將更多的負擔放在軟件（Microsoft）上，并允許更便宜的硬件和開放式主機控制器接口由康柏公司、微軟公司和國家半導體公司共同開發(fā)，它將更多的負擔放在硬件（英特爾）上，并使軟件變得更簡單。典型的硬件/軟件工程師關系。
隨著usb2.0的引入，需要一個新的主機控制器接口規(guī)范來描述特定于usb2.0的寄存器級細節(jié)。這個增強型主機接口出生了。重要的貢獻者包括Intel、Compaq、NEC、Lucent和Microsoft，因此希望它們能夠聯(lián)合起來，為我們提供一個接口標準，從而只有一個新的驅動程序可以在我們的操作系統(tǒng)中實現。是時候了。
USB顧名思義就是串行總線。它使用4根屏蔽線，其中2根為電源（5v和GND）。其余兩個是雙絞線差分數據信號。它使用NRZI（Non-Return to Zero Invert）編碼方案發(fā)送帶有同步字段的數據，以同步主機和接收器的時鐘。
USB支持plug'n'plug與動態(tài)可加載和不可加載的驅動程序。用戶只需將設備插入總線即可。主機將檢測到這個添加，詢問新插入的設備，并在沙漏閃爍的時間內加載相應的驅動程序，前提是為您的設備安裝了驅動程序。最終用戶不必擔心終止，諸如irq和端口地址之類的術語，或者重新啟動計算機。一旦用戶完成，他們可以簡單地將電纜拔出，主機將檢測到它的缺失并自動卸載驅動程序。
使用PID/VID（產品ID/供應商ID）組合加載相應的驅動程序。VID是由USB實現者的論壇以一定的成本提供的，這被視為USB的另一個癥結。有關費用的最新信息，請訪問USB實施者網站
其他標準組織為非商業(yè)活動提供額外的視頻，如教學、研究或玩弄（業(yè)余愛好者）。USB實現者論壇還沒有提供這項服務。在這些情況下，您可能希望使用分配給開發(fā)系統(tǒng)制造商的一個。例如，大多數芯片制造商將有一個VID/PID組合，您可以使用您的芯片，這是眾所周知的不存在的商業(yè)設備。其他芯片制造商甚至可以賣給你一個PID，與他們的視頻一起用于你的商業(yè)設備。
USB的另一個更顯著的特點是它的傳輸模式。USB支持控制、中斷、批量和同步傳輸。稍后我們將討論其他傳輸模式，Isochronous允許設備在保證延遲的情況下保留一定數量的帶寬。這是音頻或視頻應用程序的理想選擇，在這些應用程序中，擁塞可能會導致數據或幀的丟失。每種傳輸模式在錯誤檢測和恢復、保證的延遲和帶寬等方面為設計者提供了權衡。
