通用序列匯流排USB

2021-06-16 16:53:42 字數 2389 閱讀 6914

usb

(universal serial bus)的中文含義是通用序列匯流排,它是一種新型的外設介面標準。usb以intel公司為主,並有compaq、ibm、dec以及nec等公司共同開發,於2023年11月制定了第乙個草案,2023年2月公布了usb1.0版本,目前,已發展到2.0版本。2023年,微軟在windows97中開始外掛程式模組形式提供對usb的支援,2023年後,隨著在 windows 98中內建了對usb介面的支援模組,加上usb裝置日益增多,usb逐漸流行起來。

1. usb傳輸型別

usb傳輸型別,實質是usb資料流型別,這是乙個問題的兩個方面。首先,從管理usb系統軟體的角度來描述usb資料流型別的作用,然後,再討論相應的傳輸型別的特點。

usb資料流型別:usb支援控制訊號流、塊資料流、中斷資料流、實時資料流等4種資料型別。控制訊號流的作用是:當usb裝置加入系統時,usb系統軟體與裝置之間建立起控制訊號流來傳送控制訊號,這種資料不允許出錯或丟失。塊資料流通常用於傳送大量資料。中斷資料流是用於傳輸少量隨機輸入訊號的,它包括事件通知訊號、輸入字元或座標等,它們應該以不低於usb裝置所期望的速率進行傳輸。實時資料流用於傳輸連線的固定速率的資料,它所需的頻寬與所傳輸資料的取樣率有關。因為實時數要求固定速率和低延時,usb系統專門對此進行了特殊設計,盡量保持低誤位元速率和較大的緩衝區。

與usb資料流型別對應,usb有4種基本的傳輸型別,它們是:

(1) 控制傳輸

控制(control)傳輸是雙向的,它的傳輸有2~3個階段:setup階段,data階段(可有可無)和status階段。在setup階段,主機送命令給裝置;在data階段,傳輸的是setup階段所設定的資料;status階段,裝置返回握手訊號給主機。

usb協議規定每乙個usb裝置必須要用端點0來完成控制傳送,它用在當usb裝置第一次被usb主機檢測到時和usb主機交換資訊。提供裝置配置、對外設設定、傳送狀態這類雙向通訊。傳輸過程中若發生錯誤,則需重傳。

control傳輸主要是作配置裝置用的,也可以作裝置的其他特殊用途。例如,對數字相機裝置,可以傳送暫停、繼續、停止等控制訊號。

(2) 批傳輸

批(bulk)傳輸可以是單向,也可心是雙向。它用於傳送大批資料,這種資料的時間性不強,但要確保資料的正確性。在包的傳輸過程中,出現錯誤,則重傳。其典型的應用是掃瞄器,印表機,靜態輸入。

(3) 中斷傳輸

中斷(interrupt)傳輸是單向,且僅輸入到主機,它用於不固定的、少量的資料傳送。當裝置需要主機動性為其服務時,向主機傳送此類資訊以通知主機,像鍵盤、滑鼠之類的輸入裝置採用這種方式。usb的中斷是polling(查詢)型別。主機要頻繁地請求端點輸入。usb裝置在滿速情況下,其端點polling週期為1~255ms;對於低速成情況,polling週期為10~255ms。因此,最快的polling頻率是1khz。在資訊的傳輸過程中,如果出現錯誤,則需將在下乙個polling中重傳。

(4) 等時傳輸

2. usb的主要特點

(1) 用一種聯結器型別連線多種外設

usb對連線裝置沒有任何種類的限制,僅提出了準則和頻寬上界。usb統一的4針插頭,取代了機箱後種類繁多的串/並口插頭,實現了將計算機常規i/o裝置、多**裝置(部分)、通訊裝置(**、網路)以及家用電器統一為一種介面的願望。

(2) 用乙個介面連線大量的外設

usb採用星形層式結構和hub技術,允許乙個usb主控機可以連線多達127個外設,使用者不用擔心要連線的裝置數目會受到限制。兩個外設間的距離(電纜長度)可達5m,擴充套件靈活。

(3) 連線簡單快速

usb能自動識別usb系統中裝置的接入或移走,真正做到即插即用;usb支援機箱外的熱插拔連線,裝置連到usb時,不必開啟機箱,也不必關閉主機電源。

(4) 匯流排提供電源

一般的串列埠/並口裝置都需要自備專門的供電電源,而usb能提供+5v,500ma的電源,供低功耗裝置(如鍵盤、滑鼠和modem等)作電源使用,免除了這些裝置必須自帶電源的麻煩。同時,usb採用apm(advanced power management)技術,使系統能源得到節省。

(5) 速度加快了

usb裝置有兩種速度,高速(全速)為12mb/s,低速是1.5mb/s。這意味著usb的最高傳輸率比普通的串列埠快了100倍,比普通並口也快了十多倍。

usb也存在一些問題,例如,儘管理論上,usb可允許多層連線127個裝置,但實際應用中,連線到3到4個裝置就可能導致一些裝置失效;又如,usb雖可以提供500ma的電流,但一遇到高功能的裝置,就會導致供電不足等。

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