USB簡介
來源:    發布時間: 2010-06-22 16:44   1213 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
USB,用于規范電腦與外部設備的連接和通訊。是應用在PC領域的接口技術。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的。現在usb已經不單單的局限于電腦器材,其他的比如電視機,攝像機,手機等也都有應用。

基本簡介

浙江十一选五遗漏 www.mrvxmy.com.cn   通用串行總線(英語:Universal Serial Bus,縮寫USB)是連接計算機系統與外部設備的一個串口總線標準,也是一種輸入輸出接口的技術規范,被廣泛應用于個人電腦和移動設備等信息通訊產品,并擴展至攝影器材、數字電視(機頂盒)、游戲機等其它相關領域。多媒體電腦剛問世時,外接式設備的傳輸界面各不相同,如打印機只能接LPT port、調制解調器只能接RS232、鼠標鍵盤只能接PS/2等。繁雜的界面系統,加上需安裝驅動程序并重啟才能使用的限制,都不免造成用戶的困擾。因此,創造出一個統一且支持熱插拔的外接式傳輸界面,便成為無可避免的趨勢。

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  通用串行總線(英語:Universal Serial Bus,縮寫USB)是連接計算機系統與外部設備的一個串口總線標準,也是一種輸入輸出接口的技術規范,被廣泛應用于個人電腦和移動設備等信息通訊產品,并擴展至攝影器材、數字電視(機頂盒)、游戲機等其它相關領域。

  多媒體電腦剛問世時,外接式設備的傳輸界面各不相同,如打印機只能接LPT port、調制解調器只能接RS232、鼠標鍵盤只能接PS/2等。繁雜的界面系統,加上需安裝驅動程序并重啟才能使用的限制,都不免造成用戶的困擾。因此,創造出一個統一且支持熱插拔的外接式傳輸界面,便成為無可避免的趨勢。

編輯本段主要特點

  隨著計算機硬件飛速發展,外圍設備日益增多,鍵盤、鼠標、調制解調器、打

  印機、掃描儀早已為人所共知,數碼相機、MP3隨身聽接踵而至,這么多的設備,如何接入個人計算機?USB就是基于這個目的產生的。USB是一個使計算機周邊設備連接標準化、單一化的接口,其規格是由Intel(英特爾)、NEC(日本電氣株式會社)、Compaq(康柏)、DEC(美國數字設備公司)、IBM(國際商業機器公司)、Microsoft(微軟)、Northern Telecom(北方電信公司)聯合制定的。

  USB1.1標準接口傳輸速率為12Mbps,但是一個USB設備最多只可以得到6Mbps的傳輸頻寬。因此若要外接光驅,至多能接六倍速光驅,無法再高。而若要即時播放MPEG-1的VCD影片,至少要1.5Mbps的傳輸頻寬,這點USB辦得到,但是要完成數據量大四倍的MPEG-2的DVD影片播放,USB可能就很吃力了,若再加上AC-3音頻數據,USB設備就很難實現即時播放了。

  一個USB接口理論上可以支持127個裝置,但是目前還無法達到這個數字。其實,對于一臺計算機,所接的周邊外設很少有超過10個的,因此這個數字是足夠我們使用的。

  USB還有一個顯著優點就是支持熱插拔,也就是說在開機的情況下,你也可以安全地連接或斷開USB設備,達到真正的即插即用。不過,并非所有的Windows系統都支持USB。目前,Windows系統中有許多不同的版本,在這些版本中,只有Windows98以上版本的系統對USB的支持較好,而其他的Windows版本并不能完整支持USB。例如Windows95的零售版是不支持USB的,只有后來與PC捆綁銷售的Windows95版本才支持USB。

  目前USB設備雖已被廣泛應用,比較普遍的是USB2.0接口,它的傳輸速度為480Mbps。用戶的需求,是促進科技發展的動力,廠商也同樣認識到了這個瓶頸。這時, COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS這7家廠商聯合制定了USB 2.0接口標準。USB 2.0將設備之間的數據傳輸速度增加到了480Mbps,比USB 1.1標準快40倍左右,速度的提高對于用戶的最大好處就是意味著用戶可以使用到更高效的外部設備,而且具有多種速度的周邊設備都可以被連接到USB 2.0的線路上,而且無需擔心數據傳輸時發生瓶頸效應。

  所以,如果你用USB 2.0的掃描儀,就完全不同了,掃一張4M的圖片只需0.1秒鐘左右的時間,一眨眼就過去了,效率大大提高。

  而且,USB2.0可以使用原來USB定義中同樣規格的電纜,接頭的規格也完全相同,在高速的前提下一樣保持了USB 1.1的優秀特色,并且,USB 2.0的設備不會和USB 1.X設備在共同使用的時候發生任何沖突。

  USB2.0兼容USB1.1,也就是說USB1.1設備可以和USB2.0設備通用,但是這時USB2.0設備只能工作在全速狀態下(12Mbit/s)。USB2.0有高速、全速和低速三種工作速度,高速是480Mbit/s,全速是12Mbit/s,低速是1.5Mbit/s。其中全速和低速是為兼容USB1.1和USB1.0而設計的,因此選購USB產品時不能只聽商家宣傳USB2.0,還要搞清楚是高速、全速還是低速設備。USB總線是一種單向總線,主控制器在PC機上,USB設備不能主動與PC機通信。為解決USB設備互通信問題,有關廠商又開發了USB OTG標準,允許嵌入式系統通過USB接口互相通信,從而甩掉了PC機。

  新USB2.0規范重新命名了USB標準將原先的USB 1.1改成了USB 2.0 Full Speed(全速版),同時將原有的USB 2.0改成了USB 2.0High-Speed(高速版),并同時公布了新的標識。不言而喻,高速版的USB 2.0速度當然超過全速版的USB 2.0。

  電腦USB端口可以提供最大電流為500mA。

基本特性

  1.USB的硬件結構

  USB采用四線電纜,其中兩根是用來傳送數據的串行通道,另兩根為下游(Downstream)設備提供電源,對于高速且需要高帶寬的外設,USB以全速12Mbps的傳輸數據;對于低速外設,USB則以1.5Mbps的傳輸速率來傳輸數據。USB總線會根據外設情況在兩種傳輸模式中自動地動態轉換。USB是基于令牌的總線。類似于令牌環網絡或FDDI基于令牌的總線。USB主控制器廣播令牌,總線上設備檢測令牌中的地址是否與自身相符,通過接收或發送數據給主機來響應。USB通過支持懸掛/恢復操作來管理USB總線電源。USB系統采用級聯星型拓撲,該拓撲由三個基本部分組成:主機(Host),集線器(Hub)和功能設備。

  主機,也稱為根,根結或根Hub,它做在主板上或作為適配卡安裝在計算機上,主機包含有主控制器和根集線器(Root Hub),控制著USB總線上的數據和控制信息的流動,每個USB系統只能有一個根集線器,它連接在主控制器上。

  集線器是USB結構中的特定成分,它提供叫做端口(Port)的點將設備連接到USB總線上,同時檢測連接在總線上的設備,并為這些設備提供電源管理,負責總線的故障檢測和恢復。集線可為總線提供能源,亦可為自身提供能源(從外部得到電源),自身提供能源的設備可插入總線提供能源的集線器中,但總線提供能源的設備不能插入自身提供能源的集線器或支持超過四個的下游端口中,如總線提供能源設備的需要超過100mA電源時,不能同總線提供電源的集線器連接。

  功能設備通過端口與總線連接。USB同時可做Hub使用。

  2.USB的軟件結構

  每個USB只有一個主機,它包括以下幾層:

  (1)USB總線接口

  USB總線接口處理電氣層與協議層的互連。從互連的角度來看,相似的總線接口由設備及主機同時給出,例如串行接口機(SIE)。USB總線接口由主控制器實現。

  (2)USB系統

  USB系統用主控制器管理主機與USB設備間的數據傳輸。它與主控制器間的接口依賴于主控制器的硬件定義。同時,USB系統也負責管理USB資源,例如帶寬和總線能量,這使客戶訪問USB成為可能。USB系統還有三個基本組件:

  主控制器驅動程序(HCD)這可把不同主控制器設備映射到USB系統中。HCD與USB之間的接口叫HCDI,特定的HCDI由支持不同主控制器的操作系統定義,通用主控制器驅動器(UHCD)處于軟結構的最底層,由它來管理和控制主控制器。UHCD實現了與USB主控制器通信和控制USB主控制器,并且它對系統軟件的其他部分是隱蔽的。系統軟件中的最高層通過UHCD的軟件接口與主控制器通信。

  USB驅動程序(USBD)它在UHCD驅動器之上,它提供驅動器級的接口,滿足現有設備驅動器設計的要求。USBD以I/O請求包(IRPs)的形式提供數據傳輸架構,它由通過特定管道(Pipe)傳輸數據的需求組成。此外,USBD使客戶端出現設備的一個抽象,以便于抽象和管理。作為抽象的一部分,USBD擁有缺省的管道。通過它可以訪問所有的USB設備以進行標準的USB控制。該缺省管道描述了一條USBD和USB設備間通信的邏輯通道。

  主機軟件 在某些操作系統中,沒有提供USB系統軟件。這些軟件本來是用于向設備驅動程序提供配置信息和裝載結構的。在這些操作系統中,設備驅動程序將應用提供的接口而不是直接訪問USBDI(USB驅動程序接口)結構。

 ?。?)USB客戶軟件

  它是位于軟件結構的最高層,負責處理特定USB設備驅動器??突С絳蠆忝枋鏊兄苯幼饔糜諫璞傅娜砑肟?。當設備被系統檢測到后,這些客戶程序將直接作用于外圍硬件。這個共享的特性將USB系統軟件置于客戶和它的設備之間,這就要根據USBD在客戶端形成的設備映像由客戶程序對它進行處理。

  主機各層有以下功能:

  檢測連接和移去的USB設備。

  管理主機和USB設備間的數據流。

  連接USB狀態和活動統計。

  控制主控制器和USB設備間的電氣接口,包括限量能量供應。

  HCD提供了主控制器的抽象和通過USB傳輸的數據的主控制器視角的一個抽象。USBD提供了USB設備的抽象和USBD客戶與USB功能間數據傳輸的一個抽象。USB系統促進客戶和功能間的數據傳輸,并作為USB設備的規范接口的一個控制點。USB系統提供緩沖區管理能力并允許數據傳輸同步于客戶和功能的需求。

  3.USB的數據流傳輸

  主控制器負責主機和USB設備間數據流的傳輸。這些傳輸數據被當作連續的比特流。每個設備提供了一個或多個可以與客戶程序通信的接口,每個接口由0個或多個管道組成,它們分別獨立地在客戶程序和設備的特定終端間傳輸數據。USBD為主機軟件的現實需求建立了接口和管道,當提出配置請求時,主控制器根據主機軟件提供的參數提供服務。

  USB支持四種基本的數據傳輸模式:控制傳輸,等時傳輸,中斷傳輸及數據塊傳輸。每種傳輸模式應用到具有相同名字的終端,則具有不同的性質。

  控制傳輸類型 支持外設與主機之間的控制,狀態,配置等信息的傳輸,為外設與主機之間提供一個控制通道。每種外設都支持控制傳輸類型,這樣主機與外設之間就可以傳送配置和命令/狀態信息。

  等時(lsochronous)傳輸類型 支持有周期性,有限的時延和帶寬且數據傳輸速率不變的外設與主機間的數據傳輸。該類型無差錯校驗,故不能保證正確的數據傳輸,支持像計算機-電話集成系統(CTI)和音頻系統與主機的數據傳輸。

  中斷傳輸類型 支持像游戲手柄,鼠標和鍵盤等輸入設備,這些設備與主機間數據傳輸量小,無周期性,但對響應時間敏感,要求馬上響應。

  數據塊(Bulk)傳輸類型 支持打印機,掃描儀,數碼相機等外設,這些外設與主機間傳輸的數據量大,USB在滿足帶寬的情況下才進行該類型的數據傳輸。

  USB采用分塊帶寬分配方案,若外設超過當前帶寬分配或潛在的要求,則不能進入該設備。同步和中斷傳輸類型的終端保留帶寬,并保證數據按一定的速率傳送。集中和控制終端按可用的最佳帶寬來傳輸傳輸數據。

編輯本段基本術語

  隨著各種數碼設備的大量普及,特別是MP3和數碼相機的普及,我們周圍的USB設備漸漸多了起來。然而這些設備雖然都是采用了USB接口,但是這些設備的數據線并不完全相同。這些數據線在連接PC的一端都是相同的,但是在連接設備端的時候,通常出于體積的考慮而采用了各種不同的接口。

  絕大部分數碼產品連接線的接頭除了連在PC上的都一樣,另外一頭也都是遵循著標準的規格。

  USB是一種統一的傳輸規范,但是接口有許多種,最常見的就是咱們電腦上用的那種扁平的,這叫做A型口,里面有4根連線,根據誰插接誰分為公母接口,一般線上帶的是公口,機器上帶的是母口。

USB A型公口

  右上面的圖片是最常見的USB A型公口

  常見Mini B型5Pin接口:

  接下來就是在數碼產品上最常見的接口了,由于數碼產品體積所限,所以通常用的是Mini B型接口,但是Mini B型接口也有許多種類。

Mini B型5Pin

  右面的圖為Mini B型5Pin接口示意圖

    這種接口可以說是目前最常見的一種接口了,這種接口由于防誤插性能出眾,體積也比較小巧,所以正在贏得越來越多的廠商青睞,現在這種接口廣泛出現在讀卡器、MP3、數碼相機以及移動硬盤上。

  下圖為:Sony F828上的Mini B型5Pin接口

  目前采用這種接口的設備目前有SONY相機、攝像機和MP3,Olympus相機和錄音筆,佳能相機和惠普的數碼相機等等,數量相當繁多。

  常見Mini B型4Pin接口:

  除了前面我們看到的最常見的Mini B型5Pin的接口以外,Mini B型還有很多種別的接口,其中的一些也比較常見。

Mini B型4Pin

  右圖為:Mini B型4Pin的接口

  下圖為:Mini B型4Pin的接口的轉接線纜

  這種接口常見于以下品牌的數碼產品:奧林巴斯的C系列和E系列,柯達的大部分數碼相機,三星的MP3產品(如Yepp),SONY的DSC系列,康柏的IPAQ系列產品……

  富士Mini B型4Pin Flat接口:

  Mini B型4Pin還有一種形式,那就是Mini B型4Pin Flat。顧名思義,這種接口比Mini B型4Pin要更加扁平,在設備中的應用也比較廣泛。

富士Mini B型4Pin Flat

  右圖為:Mini B型4Pin Flat接口

  這種接口和前面講腗INI B型4pin非常類似,但是這種接頭更為扁平,所占用的體積更小。

  這種接口常見于以下設備:富士的FinePix系列,卡西歐的QV系列相機,柯尼卡的產品。

  我們看到,富士的機器用這種接口的比較多,幾乎舊有的機型全是這種接口。不過值得注意的是,富士在最新的S5000和S7000上已經放棄了這種接口,改投Mini B 5Pin的陣營。

  尼康獨有,Mini B型8Pin接口:

  Mini B型除了前面的4Pin和5Pin的,還有一種就是8Pin的了,這種接頭在其他設備上出現的幾率就非常少了,通常出現在數碼相機上。Mini B型的接口也有3種,一種是普通型的,一種是Round(圓)型的,還有一種是2×4布局的扁平接口。

MINI B型8Pin

  右圖為:Mini B型8Pin的接口

  這種接口適用的設備,據筆者所知目前只有Nikon Coolpix 775一個款型的產品使用這種接口。

Mini B型8Pin Round

  左圖為:Mini B型8Pin Round接口

  這種接口和前面的普通型比起來,就是將原來的D型接頭改成了圓形接頭,并且為了防止誤插在一邊設計了一個凸起。

  這種接頭可以見于一些Nikon的數碼相機,CoolPix系列比較多見。雖然Nikon一直堅持用這種接口,但是在一些較新的機型中,例如D100和CP2000也都采用了普及度最高的Mini B型5Pin接口。

  差點兒就普及,8Pin 2×4接口:

  除了我們前面見過的Mini B型5Pin的接口,我想大家一定還對下面這種接口非常熟悉,這種接口也曾經相當的普及。

Mini B型8Pin 2×4

  圖為:Mini B型8Pin 2×4接口

  這種接口也是一種比較常見的接口了,例如我們熟悉的iRiver的著名的MP3系列,其中號稱“鐵三角”的180TC,以及該系列的很多其他產品采用的均是這種接口。這種接口的應用范圍也還算是廣,不過從iRiver自3XX系列全面換成Mini B型5Pin的接口后,這種規格明顯沒有Mini B型5Pin搶眼了。

  對應部分圖片:

  Micro USB

  Micro USB是USB 2.0標準的一個便攜版本,比目前部分手機使用的Mini USB接口更小,Micro-USB是Mini-USB的下一代規格,由USB標準化組織美國USB Implementers Forum(USB-IF)于2007年1月4日制定完成。

編輯本段發展歷程

USB1.1

  USB 最初是由英特爾與微軟公司倡導發起,其最大的特點是支持熱插拔和即插即用。當設備插入時,主機偵測 此設備并加載所需的驅動程式,因此使用遠比 PCI 和 ISA 總線方便。 USB規格第一次是于1995年,由Intel、IBM、Compaq、Microsoft、NEC、Digital、North Telecom等七家公司組成的USBIF(USB Implement Forum)共同提出,USBIF于1996年1月正式提出USB1.0規格,頻寬為12Mbps.不過因為當時支持USB的周邊裝置少的可憐,所以主機板商不太把USB Port直接設計在主機板上。 USB外接裝置的流行與需求。1998年9月,USBIF提出USB1.1規范來修正USB1.0,主要修正了技術上的小細節,但傳輸的的頻寬不變,仍為12Mbps。USB1.1向下兼容于USB1.0,因此對于一般使用者而言,并感受不到USB1.1與USB1.0的規范差異。 USB1.1的最高傳輸速率為12Mbps,即目前USB2.0標準中的"Full-Speed USB",一些廠商將其產品標為"USB2.0 Full-Speed "。注意不要將"全速(Full-Speed )"誤解為"高速(High-Speed)",真正的USB2.0 High-Speed最高傳輸速率是480Mbps。

USB 2.0

  USB是英文Universal Serial Bus的縮寫,中文含義是“通用串行總線”。它是一種應用在計算機領域的新型接口技術。早在1995年,就已經有個人電腦帶有USB接口了,但由于缺乏軟件及硬件設備的支持,這些個人電腦的USB接口都閑置未用。1998年后,隨著微軟在Windows 98中內置了對USB接口的支持???,加上USB設備的日漸增多,USB接口才逐步走進了實用階段。

  這幾年,隨著大量支持USB的個人電腦的普及,USB逐步成為個人電腦的標準接口已經是大勢所趨。在主機端,最新推出的個人電腦幾乎100%支持USB;而在外設端,使用USB接口的設備也與日俱增,例如數碼相機、掃描儀、游戲桿、磁帶和軟驅、圖像設備、打印機、鍵盤、鼠標等等。

  USB設備之所以會被大量應用,主要具有以下優點:

  1、可以熱插拔。這就讓用戶在使用外接設備時,不需要重復“關機將并口或串口電纜接上再開機”這樣的動作,而是直接在電腦工作時,就可以將USB電纜插上使用。

  2、攜帶方便。USB設備大多以“小、輕、薄”見長,對用戶來說,同樣20G的硬盤,USB硬盤比IDE硬盤要輕一半的重量,在想要隨身攜帶大量數據時,當然USB硬盤會是首要之選了。

  3、標準統一。大家常見的是IDE接口的硬盤,串口的鼠標鍵盤,并口的打印機掃描儀,可是有了USB之后,這些應用外設統統可以用同樣的標準與個人電腦連接,這時就有了USB硬盤、USB鼠標、USB打印機等等。

  4、可以連接多個設備。USB在個人電腦上往往具有多個接口,可以同時連接幾個設備,如果接上一個有四個端口的USB HUB時,就可以再連上;四個USB設備,以此類推,盡可以連下去,將你家的設備都同時連在一臺個人電腦上而不會有任何問題(注:最高可連接至127個設備)。但是,為什么又出現了USB2.0呢?它與USB1.1又有何區別?請別急,下面就會談到了。

USB2.0規范使用

  注意:本文所說的Mbps乃是“兆位每秒”,并不是我們日常用的“兆字節每秒”。一字節等于八位。

  這里有必要先說清楚一下USB2.0規范的由來。USB2.0技術規范是有由Compaq、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC、Philips共同制定發布的,把外設數據傳輸速度提高到了480Mbps,是USB 1.1設備的40倍!但按照原定計劃新的USB 2.0標準只是準備把這個標準定在240Mbps,后來,經過努力將它提高到了480Mbps。

  由于當時制訂的標準有了變化,USB規范就產生了三種速度選擇:480Mbps、12Mbps、1.5Mbps。而2003年6月份,當USB2.0標準開始逐漸深入人心之后,USB協會重新命名了USB的規格和標準,也許當時USB協會的舉措只是為了更好的統一標準而不至于混亂,但也許USB協會沒想到這個標準給閃存盤和MP3市場造成一個混亂的局面。

  重新命名了USB標準將原先的USB 1.1改成了USB 2.0 Full Speed(全速版),同時將原有的USB 2.0改成了USB 2.0 High-Speed(高速版),并同時公布了新的標識。不言而喻,高速版的USB 2.0速度當然超過全速版的USB 2.0。

  目前USB設備雖已被廣泛應用,但比較普遍的卻是USB1.1接口,它的傳輸速度僅為12Mbps。舉個例子說,當你用USB1.1的掃描儀掃一張大小為40M的圖片,需要半分鐘之久。這樣的速度,讓用戶覺得非常不方便,如果有好幾張圖片要掃的話,就得要有很好的耐心來等待了。

  用戶的需求,是促進科技發展的動力,廠商也同樣認識到了這個瓶頸。這時, COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS這7家廠商聯合制定了USB 2.0接口標準。USB 2.0將設備之間的數據傳輸速度增加到了480Mbps,比USB 1.1標準快四十倍左右,速度的提高對于用戶的最大好處就是意味著用戶可以使用到更高效的外部設備,而且具有多種速度的周邊設備都可以被連接到USB 2.0的線路上,而且無需擔心數據傳輸時發生瓶頸效應。

  所以,如果你用USB 2.0的掃描儀,就完全不同了,掃一張40M的圖片只需半秒鐘左右的時間,一眨眼就過去了,效率大大提高。

  不言而喻,現在市面上不少閃存盤和MP3采用的USB 2.0,其實就是原來USB1.1的,被USB協會命名為Full Speed的USB2.0版本。速度上只有12Mbps,與高速版的480Mbps有很大的差距。

  而且,USB2.0可以使用原來USB定義中同樣規格的電纜,接頭的規格也完全相同,在高速的前提下一樣保持了USB 1.1的優秀特色,并且,USB 2.0的設備不會和USB 1.X設備在共同使用的時候發生任何沖突。

  USB 2.0 支持的操作系統:

  Microsoft Windows 8【RT版可能不兼容】

  Microsoft Windows 7

  Microsoft Windows Server 2008

  Microsoft Windows vista

  Microsoft Windows Server 2003

  Microsoft WindowsXP(所有版本)

  Microsoft Windows 2000(確保已安裝最新的服務包)

  Microsoft Windows 98SE

  Microsoft Windows Me

  要啟用 USB 2.0:

  1。系統重啟(或加電)。

  2。在 POST(加電自檢)過程中按“F2”,進入系統 BIOS 設置程序。

  3。使用箭頭鍵(向左和向右)選擇“高級”菜單。

  4。選擇“USB 配置”并按 <Enter>;。

  5。啟用“高速 USB”。

  6。按“F10”保存并退出 BIOS 設置程序。( 高速 USB 2.0 控制器現在已經啟用,在下一次正常啟動周期中,操作系統應該檢測到新硬件。

USB 3.0 簡介

  英特爾公司(Intel)和業界領先的公司一起攜手組建了USB 3.0推廣組,旨在開發速度超過當今10倍的超高效USB互聯技術。該技術是由英特爾,以及惠普(HP)、NEC、NXP半導體以及德州儀器(Texas Instruments)等公司共同開發的,應用領域包括個人計算機、消費及移動類產品的快速同步即時傳輸。隨著數字媒體的日益普及以及傳輸文件的不斷增大——甚至超過25GB,快速同步即時傳輸已經成為必要的性能需求。

  USB 3.0 具有后向兼容標準,并兼具傳統USB技術的易用性和即插即用功能。該技術的目標是推出比目前連接水平快10倍以上的產品,采用與有線USB相同的架構。除對USB 3.0規格進行優化以實現更低的能耗和更高的協議效率之外,USB 3.0 的端口和線纜能夠實現向后兼容,以及支持未來的光纖傳輸。

  “從邏輯上說USB 3.0將成為下一代最普及的個人電腦有線互聯方式”,英特爾技術戰略師Jeff Ravencraft說道,“數字時代需要高速的性能和可靠的互聯來實現日常生活中龐大數據量的傳輸。USB 3.0可以很好地應對這一挑戰,并繼續提供用戶已習慣并繼續期待的USB易用性體驗?!?

  英特爾公司成立USB 3.0推廣組之初就希望USB設計學會(USB-IF)可以作為USB 3.0規格的行業協會。完整的USB 3.0規格有望于2008年上半年推出,USB 3.0初步將采用離散硅的形式。

  USB 3.0推廣組,包括惠普、英特爾、NEC、NXP半導體以及德州儀器,致力于?;ひ延蠻SB設備驅動器基礎設施和投資、USB的外觀以及方便使用的特性,同時繼續發揚USB這種卓越技術的功能。

  “我們對USB 2.0以及無線USB技術的支持彰顯了惠普致力于為客戶提供可靠的外圍設備互聯方式”,惠普公司負責打印成像與消費市場部門(Consumer Inkjet Solutions)的副總裁Phil Schultz說,“現在借助USB 3.0,我們將為客戶創造打印機、數碼相機及其他外圍設備與個人電腦互聯的更佳體驗?!?

  “英特爾在兩代USB技術的開發和采用方面均走于行業前列,USB現在已經成為最受歡迎的計算和手持電子設備外圍接口”,英特爾高級副總裁兼數字企業事業部總經理帕特·基辛格(Patrick Gelsinger)表示,“由于市場發展支持客戶對龐大數據進行存儲和傳輸的需求,我們希望開發出第三代USB技術,可以利用現有的USB界面并對其進行優化來滿足這些需求?!?

  “自首次安裝有線USB以來,NEC一直都是USB技術的支持者”,NEC電子SoC系統部門總經理Katsuhiko Itagaki說道,“現在是時候進一步發展這個業已成功的互聯接口以滿足市場對龐大數據傳輸速度的更高需求,從而盡量縮短用戶等待的時間?!?

  “NXP很高興與其它頂級公司攜手推進世界領先的互聯技術來滿足下一代外圍設備的需求”,NXP半導體商業互聯娛樂(Business Line Connected Entertainment)戰略和業務發展部總監Pierre-Yves Couteau說,“作為USB半導體解決方案的領先提供商,NXP致力于推動超高速USB的標準化和應用?!?

  “隨著高速USB在個人計算、消費電子以及移動等各種細分市場內的普及,我們預計USB 3.0將迅速取代USB2.0端口成為高帶寬應用領域的事實標準”,德州儀器Worldwide ASIC副總裁Greg Hantak表示,“德州儀器非常興奮USB 3.0的卓越性能將進一步拓展USB的應用領域并為用戶帶來更佳的體驗?!?

  關于USB 設計學會 (Universal Serial Bus Implementers Forum)

  非盈利組織USB設計論壇(USB-IF)成立的宗旨是為USB技術的發展和普及提供支持。通過其標識和認證項目,USB-IF為高質量、兼容性USB設備的開發提供協助,USB-IF還大力宣傳USB的優勢以及經其認證的產品的質量。

USB 3.0標準正式完成并發布

  由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、ST-NXP等業界巨頭組成的USB 3.0 Promoter Group今天宣布,該組織負責制定的新一代USB 3.0標準已經正式完成并公開發布。新規范提供了十倍于USB 2.0的傳輸速度和更高的節能效率,可廣泛用于PC外圍設備和消費電子產品。

  制定完成的USB 3.0標準已經移交給該規范的管理組織USB Implementers Forum(簡稱USB-IF)。該組織將與硬件廠商合作,共同開發支持USB 3.0標準的新硬件,不過實際產品上市還要等一段時間。

  第一版USB 1.0是在1996年出現的,速度只有1.5Mbps;兩年后升級為USB 1.1,速度也大大提升到12Mbps,至今在部分舊設備上還能看到這種標準的接口;2000年4月,目前廣泛使用的USB 2.0推出,速度達到了480Mbps,是USB 1.1的四十倍;如今八個半年頭過去了,USB 2.0的速度早已經無法滿足應用需要,USB 3.0也就應運而生,最大傳輸帶寬高達5.0Gbps,也就是625MB/s,同時在使用A型的接口時向下兼容。

  IEEE組織最近也批準了新規范IEEE1394-2008,不過新版FireWire的傳輸速度只有3.2Gb/s,相當于USB 3.0的60%多一點。難怪蘋果等業界廠商普遍對該技術失去了興趣。

  USB 2.0基于半雙工二線制總線,只能提供單向數據流傳輸,而USB 3.0采用了對偶單純形四線制差分信號線,故而支持雙向并發數據流傳輸,這也是新規范速度猛增的關鍵原因。

  除此之外,USB 3.0還引入了新的電源管理機制,支持待機、休眠和暫停等狀態。

  測量儀器大廠泰克(Tektronix)在上個月第一家宣布了用于USB 3.0的測試工具,可以幫助開發人員驗證新規范與硬件設計之間的兼容性。

  USB 3.0在實際設備應用中將被稱為“USB SuperSpeed”,順應此前的USB 1.1 FullSpeed和USB 2.0 HighSpeed。預計支持新規范的商用控制器將在2009年下半年面世,消費級產品則有望在2010年上市。

  USB 3.0標識圖USB 3.0雙總線架構圖

  通信層和電源管理特性

  Standard-A型接口尺寸圖

  Standard-A型公口、母口實物模擬圖

  Standard-B型接口尺寸圖

  Micro微型接口尺寸圖

  線纜結構圖

  線纜截面接頭示意圖

  USB 3.0標準接口與線纜樣品

編輯本段其他資料

  從1994年11月11日發表了USB V0.7版本以后,USB版本經歷了多年的發展,到現在已經發展為3.0版本,成為目前電腦中的標準擴展接口。目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0,各USB版本間能很好的兼容。USB用一個4針(USB3.0標準為9針)插頭作為標準插頭,采用菊花鏈形式可以把所有的外設連接起來,最多可以連接 127個外部設備,并且不會損失帶寬。USB需要主機硬件、操作系統和外設三個方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組,主板上也安裝有USB接口插座,而且除了背板的插座之外,主板上還預留有USB插針,可以通過連線接到機箱前面作為前置USB接口以方便使用(注意,在接線時要仔細閱讀主板說明書并按圖連接,千萬不可接錯而使設備損壞)。而且USB接口還可以通過專門的USB連機線實現雙機互連,并可以通過Hub擴展出更多的接口。USB具有傳輸速度快(USB1.1是12Mbps,USB2.0是480Mbps,USB3.0是5 Gbps),使用方便,支持熱插拔,連接靈活,獨立供電等優點,可以連接鼠標、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機、手機、數碼相機、移動硬盤、外置光軟驅、USB網卡、ADSL Modem、Cable Modem等,幾乎所有的外部設備。

  USB接口可用于連接多達127個外設,如鼠標、調制解調器和鍵盤等。USB自從1996年推出后,已成功替代串口和并口,并成為當今個人電腦和大量智能設備的必配的接口之一。

  USB各版本區別版本最大傳輸速率速率稱號最大輸出電流協議推出時間:

  USB1.0:1.5Mbps(192KB/s)低速(Low-Speed)500mA……1996年1月

  USB1.1:12Mbps(1.5MB/s)全速(Full-Speed)500mA……1998年9月

  USB2.0:480Mbps(60MB/s)高速(High-Speed)500mA……2000年4月

  USB3.0:5Gbps(640MB/s)超速(Super-Speed)900mA……2008年11月

USB vs IEEE1394

  一、USB與IEEE1394的相同點主要有哪些?

  兩者都是一種通用外接設備接口。

  兩者都可以快速傳輸大量數據。

  兩者都能連接多個不同設備。

  兩者都支持熱插撥。

  兩者都可以不用外部電源。

  二、USB與IEEE1394的不同點有哪些?

  兩者的傳輸速率不同。USB最高的速度可達5Gb/s,但由于USB3.0尚未普及,目前主流的USB2.0只有480Mb/s,并且速度不穩定;相比之下,IEEE1394目前的速度雖然只有800Mb/s,但較為穩定,故在數碼相機等高速設備中還保留了IEEE1394接口,但也開始采用USB接口了。

  兩者的結構不同。USB在連接時必須至少有一臺電腦,并且必須需要HUB來實現互連,整個網絡中最多可連接127臺設備。IEEE1394并不需要電腦來控制所有設備,也不需要HUB,IEEE1394可以用網橋連接多個IEEE1394網絡,也就是說在用IEEE1394實現了63臺IEEE1394設備之后也可以用網橋將其他的IEEE1394網絡連接起來,達到無限制連接。

  兩者的智能化不同。IEEE1394網絡可以在其設備進行增減時自動重設網絡。USB是以HUB來判斷連接設備的增減了。

  兩者的應用程度不同。現在USB已經被廣泛應用于各個方面,幾乎每臺PC主板都設置了USB接口,USB2.0也會進一步加大USB應用的范圍。IEEE1394現在只被應用于音頻、視頻等多媒體方面。

USB的擴展應用及發展趨勢

前置USB接口

  前置USB接口是位于機箱前面板上的USB擴展接口。目前,使用USB接口的各種外部設備越來越多,例如移動硬盤、閃存盤、數碼相機等等,但在使用這些設備(特別是經常使用的移動存儲設備)時每次都要鉆到機箱后面去使用主板板載USB接口顯然是不方便的。前置USB接口在這方面就給用戶提供了很好的易用性。目前,前置USB接口幾乎已經成為機箱的標準配置,沒有前置USB接口的機箱已經非常少見了。

  前置USB接口要使用機箱所附帶的USB連接線連接到主板上所相應的前置USB插針(一般是8針、9針或10針,兩個USB成對,其中每個USB使用4針傳輸信號和供電)上才能使用。在連接前置USB接口時一定要事先仔細閱讀主板說明書和機箱說明書中與其相關的內容,千萬不可將連線接錯,不然會造成USB設備或主板的損壞。

  另外,由于USB2.0接口輸出電壓為5V,輸出電流為500mA。使用前置USB接口時要注意前置USB接口供電不足的問題,在使用耗電較大的USB設備時,要使用外接電源或直接使用機箱后部的主板板載USB接口,以避免USB設備不能正常使用或被損壞。

USB口硬盤盒

  目前的主流,其最大優點是使用方便,支持熱插拔和即插即用。USB有兩種標準:一種是USB1.1接口,其傳輸速度只有12Mbps,一種是USB2.0接口,其傳輸速度高達480Mbps。目前的主板上的USB都支持USB1.1,但USB 2.0只有較新的主板才能支持,購買時根據個人情況選擇產品,雖然USB2.0向下兼容USB1.1,但支持USB2.0接口的移動硬盤盒比USB1.1的要貴一些。

無線USB

  USB開發者論壇的主席兼英特爾公司的技術策略官Jeff Ravencraft表示,無線USB技術將幫助用戶在使用個人電腦連接打印機、數碼相機、音樂播放器和外置磁盤驅動器等設備時,從紛繁復雜的電纜連線中解放出來。無線USB標準的數據傳輸速率與目前的有線USB 2.0標準是一樣的,均為每秒480M,兩者的區別在于無線USB要求在個人電腦或外設中裝備無線收發裝置以代替電纜連線。

  在英特爾開發者論壇舉辦的前夕,Ravencraft稱,首先采用這一標準的將是外置磁盤驅動器、數碼相機和打印機。而越來越多的產品將在今年第三季度開始推向市場。

  為了使無線USB標準得以實用,必須改善這一技術的一些不足。USB標準小組宣布了無線聯盟規范,以確保只有經過認證才能讓電腦和外設通過無線USB連接起來。

  Ravencraft補充,一直以來USB標準已經廣泛的用于將數碼相機、掃描儀、手機、PDA、DVD刻錄機和其他設備與個人電腦的連接。而無線聯盟規范則詳細規定了個人電腦和外設如何通過無線USB進行連接,一臺電腦最多可以同時連接127個外設。

  無線聯盟規范規定了兩種建立連接的方法。第一種方法是電腦和外設先用電纜連接起來,然后再建立無線連接以供以后使用。第二種方法是外設可以提供一串數字,用戶在建立連接的時候輸入到電腦里面。

  無線USB采用超寬帶技術進行通信。目前無線局域網的802.11g協議采用位于2.4GHz附近的一小段頻帶進行通信,而超寬帶技術則采用從3.1GHz到10.6GHz的頻帶進行通信。超寬帶的信號水平足夠低,因此對于其他無線通信技術來說,超寬帶信號的影響類似于噪聲。

  無線網絡目前廣泛使用的技術是IEEE的802.11標準,也就是英特爾所推動的Wi-Fi。這一技術廣泛的使用在筆記本電腦上,甚至部分尼康公司和佳能公司的數碼相機也采用這一技術。而無線USB技術則是一個完全不同的技術,由于這一技術實現上相對簡單同時功耗只有802.11的一半,因此不少廠商都更愿意采用無線USB技術。

  Ravencraft表示,在高端的手機和數碼相機上采用802.11技術,關鍵是要解決電池壽命問題。而廠商們發現超寬帶技術是解決這一問題的最好的辦法。

  在距離電腦10英尺范圍內,無線USB設備的傳輸速率將保持每秒480M。如果在30英尺范圍內,傳輸速率將下降到每秒110M。然而隨著技術的發展,無線USB的傳輸速率將會超過每秒1G甚至更快。

  目前超寬帶技術不僅可以用于無線USB連接中,還可以在藍牙和IEEE的1394火線連接甚至WiNet短距離連接中使用。

USB On-The-Go補充標準

  USB On-The-Go Supplement 1.0:2001年12月發布。USB On-The-Go Supplement 1.0a:2003年6月發布,即當前版本。

  USB OTG是USB On-The-Go的縮寫,是近年發展起來的技術,2001年12月18日由USB Implementers Forum公布,主要應用于各種不同的設備或移動設備間的聯接,進行數據交換。特別是PDA、移動電話、消費類設備。改變如數碼照相機、攝像機、打印機等設備間多種不同制式連接器,多達7種制式的存儲卡間數據交換的不便。

  USB技術的發展,使得PC和周邊設備能夠通過簡單方式、適度的制造成本將各種數據傳輸速度的設備連接在一起,上述我們提到應用,都可以通過USB總線,作為PC的周邊,在PC的控制下進行數據交換。但這種方便的交換方式,一旦離開了PC,各設備間無法利用USB口進行操作,因為沒有一個從設備能夠充當PC一樣的Host。

  On-The-Go,即OTG技術就是實現在沒有Host的情況下,實現從設備間的數據傳送。例如數碼相機直接連接到打印機上,通過OTG技術,連接兩臺設備見的USB口,將拍出的相片立即打印出來;也可以將數碼照相機中的數據,通過OTG發送到USB接口的移動硬盤上,野外操作就沒有必要攜帶價格昂貴的存儲卡,或者背一個便攜電腦。

  在OTG產品中,增加了一些新的特性:

  * 新的標準,適用于設計小巧的連接器和電纜;

  * 在傳統的周邊設備上,增加了Host能力,適應點到點的連接;

  * 這種能力可以在兩個設備間動態地切換;

  * 低的功耗,保證USB可以在電池供電情況下工作

  使用OTG后,不影響原設備和PC的連接,但使得在市場上已有超過10億個USB接口的設備,也能通過OTG互聯。

  [1-3]

USB常用芯片

低速 IC,傳輸速率1.5MBit/S

  EM78M612: 16PIN,18PIN,20PIN,24PIN,112 BYTE RAM,2K ROM帶有A/D,EEPROM,PWM功能,有EP0和EP1兩個端點。

  EM78M611: 20PIN,24PIN,40PIN,44PIN(QFP),144BYTE RAM,6K ROM,A/D,EEPROM,PWM功能,有EP0,EP1,EP2三個端點。

全速 IC:傳輸速率12MBit/S

  EM78M680:20PIN,24PIN,40PIN,44PIN(QFP),271 BYTE RAM,6K ROM,A/D,EEPROM,PWM功能,有5個端點。

  全速 IC:傳輸數率12MBIT/S

  EM77F900: 100PIN;1.3K RAM,16K FLASH,48MHz (1 clocks/cycle);帶A/D,PWM,SPI,USB HUB,BB等功能,有4個端點.

  USB控制芯片:CY7C68013,CH375,CP2102,TL16C750等

  高速IC:傳輸速度480Mbit/s

  USB控制芯片:FT2232H,cy7c68013等

USB接口定義

  標準 USB 接口標準 USB 連接器觸點

觸點 功能(主機) 功能(設備)
1 VBUS (4.75-5.25 V) VBUS (4.4-5.25 V)
2 D- D-
3 D+ D+
4 接地 接地

  USB 信號使用分別標記為 D+ 和 D- 的雙絞線傳輸,它們各自使用 半雙工的差分信號并協同工作,以抵消長導線的電磁干擾。

  USB1.1 和USB2.0

  USB1.1是目前較為普遍的USB規范,其高速方式的傳輸速率為12Mbps,低速方式的傳輸速率為1.5Mbps(b是Bit的意思),1MB/s(兆字節/秒)=8MBPS(兆位/秒),12Mbps=1.5MB/s。目前,大部分MP3為此類接口類型。

  USB2.0規范是由USB1.1規范演變而來的。它的傳輸速率達到了480Mbps,折算為MB為60MB/s,足以滿足大多數外設的速率要求。USB 2.0中的“增強主機控制器接口”(EHCI)定義了一個與USB 1.1相兼容的架構。它可以用USB 2.0的驅動程序驅動USB 1.1設備。也就是說,所有支持USB 1.1的設備都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必擔心兼容性問題,而且像USB 線、插頭等等附件也都可以直接使用。

  使用USB為打印機應用帶來的變化則是速度的大幅度提升,USB接口提供了12Mbps的連接速度,相比并口速度提高達到10倍以上,在這個速度之下 打印文件傳輸時間大大縮減。USB 2.0標準進一步將接口速度提高到480Mbps,是普通USB速度的20倍,更大幅度降低了打印文件的傳輸時間。

  USB是一種常用的pc接口,他只有4根線,兩根電源兩根信號,故信號是串行傳輸的,usb接口也稱為串行口,usb2.0的速度可以達到480Mbps??梢月愀髦止ひ島兔裼瞇枰?。

  USB接口的輸出電壓和電流是:+5V 500mA 實際上有誤差,最大不能超過+/-0.2V 也就是4.8-5.2V 。

  USB接口的4根線一般是下面這樣分配的:黑線:gnd 紅線:vcc 綠線:data+ 白線:data-

  需要注意的是千萬不要把正負極弄反了,否則會燒掉usb設備或者電腦的南橋芯片

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  USB接口定義 顏色

  一般的排列方式是:紅白綠黑從左到右

  定義:

  紅色-USB電源: 標有-VCC、Power、5V、5VSB字樣

  綠色-USB數據線:(正)-DATA+、USBD+、PD+、USBDT+

  白色-USB數據線:(負)-DATA-、USBD-、PD-、USBDT+

  黑色-地線:GND、Ground

USB的結構及工作原理

  1.USB的結構框架(如右圖)

  

  PC主板上的那兩個插口,就是root hub。root hub是一個USB系統的總控制端口。它既可以直接接外設,也可以通過hub控制更多的外設。 USB hub結構類似通常的網絡集線器,有一個upper link和很多子端口,每個子端口可以接一個外設,也可以再通過一個hub接入更多外設,直到所有外設加起來到127為止。

  2.USB的加載過程

  當USB設備接入hub或root hub后,主機控制器和主機軟件(host controller & host software)能自動偵測到設備的接入。然后host software讀取一系列的數據用于確認設備特征,如vendor ID, product ID, interface工作方式,電源消耗量等參數。之后主機分配給外設一個單獨的地址。地址是動態分配的,各次可能不同。在分配完地址之后對設備進行初始化,初始化完成以后就可以對設備進行IO操作了

USB的適用范圍

  其實除了像顯卡這種需要極高數據量和一些實時性要求特別高的控制設備,幾乎所有的PC外設都可以移植到USB上來。而事實上國外幾乎已經做到了這一點。我想對于國內的開發者來說,在鼠標、鍵盤等產品上就不必去和國外競爭了。但即使這樣,USB的PC外設仍然有大得不可限量的發展空間。我歸納了以下幾個大類供開發者參考: 1). 傳統PC外設,象鼠標、鍵盤、音箱、游戲桿、掃描儀、打印機等。 2). 基于PC的通信設備,如Modem, ISDN等 3). 端口轉接器,如USB-->232, USB-->LPT等,以適應原來的設備。 4). 具有中國特色的設備,象漢字輸入筆那樣的東西。 5). 工業領域。[1]    

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