USB的发展应用

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摘 要 usb （Universal Serial Bus通用序列总线）主要是用来连接计算机与装置之间的总线，其随插即用的功能，使其不须经过繁复的安装程序便可任意将装置连结、配置、使用及移除。而由于USB的即插即用性，使得支持USB的装置包括鼠标、键盘、喇叭、调制解调器、扫描机等各种不同的产品逐年增加，时至今日，USB接口已成为自COM port（串行端口）以后，计算机上最成功的连接接口。

关键词 通用串行总线 计算机 装置 即插即用

中图分类号：TP3 文献标识码：A

0 引言

随着信息网络化的发展，经常需要将各种设备与主机相连，传统的外设与主机的通讯接口一般是基于PCI总线、ISA总线或者是RS-232串行总线。而通用串行总线（Universal Serial Bus，简称USB）与以前的RS-232、ISA、PCI和并行接口等相比，USB通用串行总线具有通用、高速、热拔插、即插即用、使计算机与外部设备连接十分方便的优点。

1 USB的发展简介

最初USB是由COMPAQ、DIGITALEQUIPMENT、IBM、INTEL、MICROSOFT、NEC以及NORTHERNTELECOM七家公司共同开发的一种新的外设连接技术。开发通用串行总线架构的目的主要基于计算机与电话之间的连接、易用性、端口扩充三方面考虑。到现在USB已经经历了USB1.0、USB1.1、USB2.0、USB3.0等一系列规范和标准。从最初1.0的1.5Mbps传输频宽到2.0的480Mbps传输频宽。而英特尔公司（Intel）和业界领先的公司一起携手组建了USB 3.0推广组，旨在开发速度超过当今10倍的超高效USB互联技术。该技术是由英特尔，以及惠普（HP）、NEC、NXP半导体以及德州仪器（Texas Instruments）等公司共同开发的，最大传输带宽高达5.0Gbps，应用领域包括个人计算机、消费及移动类产品的快速同步即时传输。随着数字媒体的日益普及以及传输文件的不断增大，甚至超过25GB，快速同步即时传输已经成为必要的性能需求。

2 USB传输的优势

USB支持各种PC与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成，现在生产的PC几乎都配备了USB接口，很多操作系统都增加了对USB的支持，USB总线具有以下优势：

（1）设备安装和配置容易。USB设备支持即插即用，安装USB设备不必再打开机箱，加减已安装过的设备，完全不用关闭计算机，所有USB设备支持热拔插，系统对其进行自动配置，不再占用中断资源或者DMA资源，彻底抛弃了过去的跳线和拔码开关设置。USB为接缆和连接头提供了单一模型，解决了外设越来越多造成的插槽紧张问题。

（2）接口数目多。每个USB主机通过USB集线器，可以同时挂接最多127个设备，有效地解决了多点数据采集系统FO口不够用的问题。

（3）数据传输速度t比一般串行总线（如RS232，RS485等）快。USBI.1标准的接口最快可以达到12MbPs，可以满足绝大多数多点数据采集系统的要求，如键盘、鼠标、Medem、游戏手柄以及摄像头等设备的要求。在PC主机和采集系统都具备支持USB2.0标准的接口芯片时，最快可以达到48OMbPs，可以满足高速数据采集的要求。

（4）有总线电源保护。系统连续3ms没有总线活动，USB自动进入挂起状态。

（5）性价比的优势。具有廉价的电缆和连接头，并以低廉的价格提供传输速率为1.SMb/s的子通道，将外设和主机硬件进行了最优化的集成，促进了低价格外设的发展。

（6）支持四种传输模式。这四种传输模式分别为：中断传输、批量传输、同步传输和控制传输。

3 USB传输的应用

3.1 USB接口的应用现状

USB目前有以下常规应用：（1）前置接口，前置USB接口是位于机箱前面板上的USB扩展接口。使用USB接口可连接各种外部设备。（2）网卡，USB网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。（3）硬盘盒，当前的主流，其最大优点是使用方便，支持热插拔和即插即用。

3.2 USB传输的应用发展方向

无线USB，USB开发者论坛的主席兼英特尔公司的技术策略官Jeff Ravencraft表示，无线USB技术将帮助用户在使用个人电脑连接打印机、数码相机、音乐播放器和外置磁盘驱动器等设备时，从纷繁复杂的电缆连线中解放出来。无线USB标准的数据传输速率与当前的有线USB 2.0标准是一样的，均为每秒480M，两者的区别在于无线USB要求在个人电脑或外设中装备无线收发装置以代替电缆连线。

随着USB应用领域的逐渐扩大，人们希望USB能应用在各种计算机领域中，尤其是在移动数据交换等没有PC的领域当中。USB的应用拓扑结构中位于核心地位的是主机，任何一次USB数据传输都必须由主机来发起和控制。所有的USB设备都只能通过主机来互相传输数据。因此“如何实现USB的点对点通信”这个问题开始进入了USB开发者的下一步计划中，于是USB主机的嵌入式应用成了USB领域新的兴奋点。