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细说USB
  一、USB的定义
  USB是英文Universal Serial Bus的缩写,中文含义是“通用串行总线”。USB不是一种新的总线标准,而是应用在PC领域的新型接口技术,随着微软在Windows98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB逐步走进了实用阶段。
  USB用一个4针插头作为标准插头,采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来,并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组,主板上也安装有USB接口插座。
  USB规范中将USB分为五个部分:控制器、控制器驱动程序、USB芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB设备的客户驱动程序。
  ·控制器(Host Controller) 主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。
  ·控制器驱动程序(Host Controller Driver) 在控制器与USB设备之间建立通信信道。
  ·USB芯片驱动程序(USB Driver) 提供对USB的支持。
  ·USB设备(USB Device) 包括与PC相连的USB外围设备,分为两类,一类设备本身可再接其它USB外围设备,另一类设备本身不可再连接其它外围设备,前者称为集线器(Hub),后者称为设备(Funct ion)。或者说,集线器带有连接其它外围设备的USB端口,而设备则是连接在计算机上用来完成特定功能并符合USB规范的设备单元。
  ·设备驱动程序(Client Driver Software) 就是用来驱动USB设备的程序,通常由操作系统或USB设备制造商提供。
  针对设备对系统资源需求的不同,在USB规范中规定了四种不同的数据传输方式:
  ·等时传输方式(Isochronous) 该方式用来联接需要连续传输数据、且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备,如麦克风、喇叭以及电话等。等时传输方式以固定的传输速率,连续不断地在主机与USB设备之间传输数据。在传送数据发生错误时,USB并不处理这些错误,而是继续传送新的数据。
  ·中断传输方式(Interrupt) 该方式传送的数据量很小,但这些数据需要及时处理,以达到实时效果,此方式主要用在键盘、鼠标以及操纵杆等设备上。
  ·控制传输方式(Control) 该方式用来处理主机到USB设备的数据传输。包括设备控制指令、设备状态查询及确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后,将依据先进先出的原则处理到达的数据。
  ·批传输方式(Bulk) 该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数字相机以这种方式与主机连接。
  二、USB的特点
  1.使用方便
  使用USB接口可以连接多个不同的设备,而过去的串口和并口只能接一个设备,因此从一个设备转而使用另一个设备时不得不关机,拆下这个,安上那个,开机再使用,USB则为用户省去了这些麻烦,除了可以把多个设备串接在一起之外,USB还支持热插拔。
  在软件方面,USB设计的驱动程序和应用软件可以自动启动,无需用户做更多的操作,这同样为用户带来极大的方便。
  USB设备也不涉及IRQ冲突问题。USB口单独使用自己的保留中断,不会同其它设备争用PC机有限的资源,同样为用户省去了硬件配置的烦恼。
  2.速度快
  速度快是USB技术的突出特点之一。USB接口的最高传输率可达每秒12Mb,比串口快了整整100倍,比并口快十几倍。
  3.连接灵活
  USB接口支持多个不同设备的连接,一个USB口理论上可以连接127个USB设备,连接的方式也十分灵活,既可以使用串行连接,也可以使用中枢转接头(Hub),把多个设备连接在一起,再同PC机的USB口相接。在USB方式下,所有的外设都在机箱外连接,连接外设不必再打开机箱;USB可智能识别USB链上外围设备的插入或拆卸,为PC的外设扩充提供了一个很好的解决方案。
  4.独立供电
  USB接口提供了内置电源。能向低压设备提供5伏的电源,因此新的设备就不需要专门的交流电源了,从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。
  5.支持多媒体
  USB提供了对电话的两路数据支持。USB可支持异步以及等时数据传输,可使电话与PC集成,共享语音邮件及其它特性。USB还具有高保真音频。由于USB音频信息生成于计算机外,因而减小了电子噪音对声音的干扰,从而使音频系统具有更高的保真度。
  三、USB存在的问题
  尽管在理论上,USB可以实现高达127个设备的串联,但是在实际应用中,也许串联3到4个设备就可能导致一些设备失效。而且,大多数USB产品中,只有键盘是有一个输入口、一个输出口的设备,其它的则只有一个输入口,根本无法再连接下一个USB设备,所以当前的USB应用中,必需使用Hub来连接多个USB设备。
  另一个问题出在USB的电源上。尽管USB本身可以提供500mA的电力,但遇到高电耗的设备,就会导致供电不足。解决这个问题的办法仍然是使用Hub。因此,配置一个包括键盘、数码相机(摄像机)和扫描仪在内的USB系统,用户还要额外花费七八百元人民币来购买Hub。另外一个变通的方法,就是串接两个USB设备,对其它的USB设备进行热插拨,不过这种方法虽然省了钱,但却费了事儿。
  四、USB的应用
  到目前为止,USB已经在包括扫描仪、数码相机、数码摄像机、音频系统、显示器、输入设备等在内的多种外设上得到应用。
  扫描仪和数码相机、数码摄像机是从USB中最早获益,也是获益最多的产品。使用USB扫描仪的用户只需放好要扫描的图文,按一下扫描仪的按钮,屏幕上会自动弹出扫描仪驱动软件和图像处理软件,并实时视扫描的过程。
  USB数码相机、摄像机和扫描仪类似,也是“一触即发”的,但它们更得益于USB的高速数据传输能力,使大容量的图像在短时间内即可完成。
  USB在音频系统的应用,其代表产品是微软推出的Microsoft Digital Sound System 8.0(微软数字声音系统8.0)。使用这个系统,可以把数字音频信号传送到音箱,不再需要声卡进行数模转换,音质也较以前有一定的提升。
  不过,目前的USB音频系统还无法实现音频CD(AudioCD)的播放,因此喜欢听CD的朋友还不得不使用声卡传送CD信号到音箱中去。实际上,USB技术在输入设备上的应用是最成功的。USB键盘、鼠标器以及游戏杆都表现得极为稳定,很少出现问题。早在1997年,市场上就已经出现了具备USB接口的显示器,为PC机提供附加的USB接口。这主要是因为大多数的PC机外设都是桌面设备,同显示器连接要比同主机连接更方便、简单。




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