通用串行总线（USB）简介

一.USB是什么
---- USB是通用串行总线(UniversalSerialBus) ，是一种支持即插即用的新型串行接口。也有人称之为“菊链(daisy－chaining)”，是因为在一条“线缆”上有链接127 个设备的能力。USB要比标准串行口快得多，其数据传输率可达每秒4Mb～12Mb (而老式的串行口最多是每秒115Kb)。除了具有较高的传输率外，它还能给外围设备提供支持。

---- 需要注意的是，这不是一种新的总线标准，而是电脑系统连接外围设备(如键盘、鼠标、打印机等)的输入/输出接口标准。到现在为止，电脑系统连接外围设备的接口还无统一的标准， 如键盘的插口是圆的、连接打印机要用9针或25针的并行接口、鼠标则要用9针或25针的串行接口。 USB能把这些不同的接口统一起来，仅用一个4针插头作为标准插头。通过这个标准插头，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正在取代当前PC上的串口和并口。

二.USB的“起源”
---- 随着电脑应用的拓展，PC机的外设越来越多，机箱后的插口也形形色色：并行口、串行口、键盘口、鼠标口、游戏手柄接口、音频输入输出口、视频输出口……， PC机有限的I/O插槽无法满足日益增加的外设需要；不具备专业知识的普通用户难于选择合适的资源和完成复杂的安装工作。因此，简化外设扩充方法, 使之方便易行便成为各个PC机厂家面临的重大研究课题。 在这个背景下， Microsoft公司于1994年提出了即插即用(Plug&Play)方案，这种技术解决了用户选择资源的困难，由系统自动设置，但新外设的安装仍然相当麻烦，而且外设扩充数量的问题也没有解决。因此, 在1996年召开的面向PC机硬件技术工作者会议上，Compaq、 Intel和Microsoft三家厂商提出了设备插架(DeviceBay)概念。USB就是设备插架的一种规范。

三.USB的结构及传输方式
---- 1.USB的结构

---- USB规范将USB分为5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设备的驱动程序。

---- (1)控制器：主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令；

---- (2)控制器驱动程序：在控制器与USB设备之间建立通信信道；

---- (3)USB芯片驱动程序：提供对USB的支持；

---- (4) USB设备：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他USB外围设备， 另一类设备本身不可再连接其他外围设备；前者称为USB集线器（USB HUB），后者称为设备。 或者说，集线器带有连接其他外围设备的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，如鼠标、键盘等；

---- (5) 设备驱动程序：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，如平常所说Modem驱动程序、打印机驱动程序等。

---- 2.USB的传输方式

---- 针对设备对系统资源需求的不同，在USB规范中规定了4种不同的数据传输方式：

---- (1)、 等时传输方式：该方式用来连接需要连续传输，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、音箱以及电话等。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；

---- (2) 、中断传输方式：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、鼠标以及游戏手柄等外部设备上；

---- (3)、控制传输方式：该方式用来处理主机的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按队列方式处理到达的数据；

---- (4) 批传输方式。该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数码相机以这种方式与主机连接。

---- 在这4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他3种方式在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准确性。 　

四.USB设备的的使用
---- 要使用USB设备，首先要求主板具有支持USB设备的功能，其次要求操作系统支持 USB设备。 目前生产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。 Windows98内置了对USB的支持，如果使用Windows95，还需取得USB驱动程序
Usbsupp．Exe (在http: //www.microsoft.com/KB下载)才能使用主板提供的功能。在操作系统拥有了对USB设备的支持后，安装USB设备以及相应的驱动程序， (新增加的外设可以直接与主机上的USB接口相连，一般主板上只提供两个USB接口，如果 USB的设备多于两个，那么就必须用USB的Hub了。目前在中国大陆地区销售的所有型号的PAVILION HOME PC都具有2个USB接口供用户使用。)，设备就可以正常工作了。

五.USB的优势
---- 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；允许外设热插拔，而不必关闭主机电源。USB采用“级联”方式，即每个USB设备用一个USB 插头连接到另一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接用。通过这种类似菊花链式的连接，一个USB控制器可以连接多达127个外设，而每个外设间距离(线缆长度)可达5米。USB能智能识别USB链上外围设备的插入或拆卸。

---- 它可使多个设备在一个端口上运行，速度也比现在的串行口或并行口快得多，而且其总的连线在理论上说可以无限延长。对PC来说，以上这些都是一些难得的优点，因为不再需要PS/2端口、 MIDI/game端口等各种不同的端口了，还可以随时随地在各种设备上任意插拨。你可以在一个端口上运行鼠标、控制手柄、键盘以及其他输入装置(例如数码相机)，而且，你也不必重新启动系统去做这些工作。现在USB设备正在快速增多，且由于操作系统已内置支持USB的功能，因而用户现在就可以方便的使用。 显然，USB为PC的外设扩充提供了一个很好的解决方案。

---- 目前USB技术的发展， 已经允许用户在不使用网卡、HUB的情况下，直接通过USB 技术将几部电脑连接起来组成小型局域网，用户只需要给各部电脑起个名字就可以开始工作。这种网络具备Ethernet网络的各种优点，同时少了Ethernet网络的许多限制。假设一位用户上班时使用移动电脑，回家时使用PC机，为实现数据传输，他可以通过采用USB技术的接口将两部电脑连接起来交换资源， 其数据传输速度可达12Mbps，这是传统串行口无法比拟的。而且用户在组网的时候根本无须考虑DIP、IRQ等等问题。此类技术除支持兼容Ethernet的软硬件外， 也支持标准的网络通讯协议，包括IPX/SPX、NetBEUI和TCP/IP，这为通过USB技术组成的小局域网连接至大型网络或Internet提供了条件。

---- 从成本上看， PC机的控制芯片组和操作系统中已经内建了USB功能，因此PC机在硬件和软件的价格上不会增加。而由于减少了接口插卡和供电电源，使得外设的成本可以降低。 此外USB的“热插拔”功能允许用户十分方便地连接和拆卸外设，实现外设的共享。这也就降低了这些外设的使用成本。

---- 此外，USB还在以下几个方面加强并简化了用户对PC外设的使用：

---- (1).可双向传输资料，你可以得到从摇杆上传回的强制回馈效果；

---- (2).是一种真正的即插即用设计——支持USB的产品只要将连接线接到电脑的USB插槽，电脑内部就会自动分配地址，不需用户参照系统的硬件设定进行设置。它为PC机的即插即用提供了极大的发展空间，所以Windows 95 OSR2.1及Windows 98均支持USB。

---- (3).更高的带宽。USB端口的传输速率高达12Mbps，与一个标准的串行端口相比，大约快出100倍，与一个标准的并行端口相比，也快出近10倍。换句话说，USB端口的传输速率快于当前PC平台上任何其他类型的端口。这意味着用户将会拥有足够的带宽供新的数字外设使用，例如音频系统、数字照相机、虚拟现实眼镜以及数据手套等。

---- (4) .内置的电源供给。USB可消除某些外设对体积较大的电源适配器的需求，因为它可识别一个设备所需的电力，并可自动把这一电力提供给这一设备(最高可达500 毫安)。

---- (5).提供了对电话的两路数据支持。远程通信设备需要两路(异步)数据传输能力，而串、 并行或SCSI总线技术不支持这一能力。USB可支持异步以及等时数据传输，因此使用这一技术后，电话已可与PC集成，共享话音邮件及其他特性。

---- (6).高保真音频。传统上，PC的音频信息可按两种方式加以生成：一是CD－ROM，它可读取一个压缩光盘上的数据，然后产生一个模拟输入；另一个是声卡，它能够对任何数字数据进行译码， 并可将译码后的数据转换为一个模拟输入。USB音频信息的生成位于计算机之外， 从而不需要声卡。USB上的音频数据在到达PC之前依然是数字的， 模拟转换发生于外设自身，而不是计算机之内。USB的这种设计减少了电子噪音干扰声音质量的机会，从而使音频系统具有更高的保真度。

---- (7) .更小的系统空间。由于USB端口与其他端口技术共享PC和移动的后面板，因此可减少外设对PC插槽的需求， 并可一次性替换掉标准的串、并行端口与PS2端口，从而可较大程度地减少计算机的系统空间。