细说USB 曾弘毅 2000年 第30期 #1　　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。 #1　　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。 #1　　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。 #1　　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。