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细说usb
加入时间:2003年9月2日 显示次数:8240
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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 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 早获益,也是获益 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 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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