USB總線介紹及應(yīng)用
?USB(Universal Serial Bus)是1995年Microsoft、Compaq、IBM等公司聯(lián)合制定的一種新的PC串行通信協(xié)議。USB協(xié)議出臺后得到各PC廠商、芯片制造商和PC外設(shè)廠商的廣泛支持。USB本身也處于不斷的發(fā)展和完善中，從當初的0.7、0.8到現(xiàn)在廣泛采用的1.0、1.1版本到即將被采用的2.0版本。USB外設(shè)在國外以驚人的速度發(fā)展，迄今為止，各種USB的外設(shè)已經(jīng)有上千種。那么，USB為什么如此受親睞呢？這要從它自身所具有的很多優(yōu)點談起。
1. PC為什么急需USB
??? 隨著PC的廣泛應(yīng)用，其外設(shè)也越來越多，打印機、鼠標、掃描儀、游戲桿、音箱...。每個外設(shè)都需要通過一個接口與PC相連。外設(shè)多了，PC的接口自然也就不夠用了。在很多特定的應(yīng)用場合，如工業(yè)數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，常常用采集板卡來完成工作，而每一個板卡自然會占用一個PC插槽。PC插槽就那么幾個，要是采集點多了怎么辦呢？ PC外設(shè)安裝過程中比較麻煩的另一件事情是在加減設(shè)備時，必須關(guān)掉電源，加減設(shè)備完成之后再從新啟動機器。對于板卡式的外設(shè)就更加麻煩了，您不得不打開機箱，弄得滿頭大汗，一不小心，汗水滴到主板上，機器就死翹翹了。我就碰到過這樣的事情。
??? USB的出現(xiàn)就能夠為您完全解決掉上面提到的這些尷尬，每臺PC通過USB端口最多可以接127個外設(shè)！把您所有的東西全接上來吧，沒問題！還有，USB完全是PNP的，在您第一次安裝完成以后，加減設(shè)備只需要拔出或插上USB插頭就一切OK了，不必理會機器是開還是關(guān)，就這么簡單。
??? 可不要因為慢得象蝸牛的232而使你聯(lián)想到串行就代表慢。USB有快速和慢速工作方式，傳輸速率分別為12Mbps和1.5Mbps，比232快了不知道多少倍。
2. USB的結(jié)構(gòu)框架
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??? d1 d2?? d3 h1 ??????????????????? h2 ??? d4????????? d5 ????? d6
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??? 上圖顯示了USB的拓撲結(jié)構(gòu)。
??? PC主板上的那兩個插口，就是root hub。root hub是一個USB系統(tǒng)的總控制端口。它既可以直接接外設(shè)，也可以通過hub控制更多的外設(shè)。 USB hub結(jié)構(gòu)類似通常的網(wǎng)絡(luò)集線器，有一個upper link和很多子端口，每個子端口可以接一個外設(shè)，也可以再通過一個hub接入更多外設(shè)，直到所有外設(shè)加起來到127為止。
3. USB設(shè)備的加載過程
??? 當USB設(shè)備接入hub或root hub后，主機控制器和主機軟件(host controller & hos
t software)能自動偵測到設(shè)備的接入。然后host software讀取一系列的數(shù)據(jù)用于確認
設(shè)備特征，如vendor ID, product ID, interface工作方式，電源消耗量等參數(shù)。之后
主機分配給外設(shè)一個單獨的地址。地址是動態(tài)分配的，各次可能不同。在分配完地址之后對設(shè)備進行初始化，初始化完成以后就可以對設(shè)備進行IO操作了。
4. USB的適用范圍
??? 其實除了象顯卡這種需要極高數(shù)據(jù)量和一些實時性要求特別高的控制設(shè)備，幾乎所有的PC外設(shè)都可以移植到USB上來。而事實上國外幾乎已經(jīng)做到了這一點。我想對于國內(nèi)的開發(fā)者來說，在鼠標、鍵盤等產(chǎn)品上就不必去和國外競爭了。但即使這樣，USB的PC外設(shè)仍然有大得不可限量的發(fā)展空間。我歸納了以下幾個大類供開發(fā)者參考：
1. 傳統(tǒng)PC外設(shè)，象鼠標、鍵盤、音箱、游戲桿、掃描儀、打印機等。
2. 基于PC的通信設(shè)備，如Modem, ISDN等
3. 端口轉(zhuǎn)接器，如USB-->232, USB-->LPT等，以適應(yīng)原來的設(shè)備。
4. 具有中國特色的設(shè)備，象漢字輸入筆那樣的東西。
5. 工業(yè)領(lǐng)域。USB在這個領(lǐng)域產(chǎn)生的影響是驚人的，我將另外專門寫關(guān)于這方面的文章。