2.1 概述

USB（Universal Serial Bus，通用串行總線）是一種應(yīng)用在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新型接口技術(shù)，最早是由Compaq、Intel、Microsoft等多家公司與1994年11月共同提出的，其目的是用USB來(lái)取代PC現(xiàn)有的各種外圍接口，使外圍設(shè)備（簡(jiǎn)稱外設(shè)）的連接具有單一化、即插即用、熱插拔等特點(diǎn)。它的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了PC和外設(shè)的連接過(guò)程，使PC接口的擴(kuò)展變得更加容易。可以說(shuō)，USB是計(jì)算機(jī)外設(shè)連接技術(shù)的重大變革。

2.1.1 USB的特點(diǎn)

USB從傳統(tǒng)I/O模式的桎梏中解放出來(lái)，開(kāi)辟了一條外設(shè)與PC連接的新方法。與其他老式PC接口相比，USB具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）熱插拔。用戶可以把USB外設(shè)連接到一臺(tái)正在運(yùn)行的PC上，操作系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別，并且用戶可以立刻使用，而不需要重新啟動(dòng)PC。

（2）即插即用。

（3）共享式接口。通過(guò)USB集線器，一個(gè)USB主控制器最多可以連接126個(gè)外設(shè)。

（4）接口體積小巧。和其他老式PC接口相比，USB接口小且薄，更適合于外設(shè)體積的小型化。圖2-1是USB接口、RS-232接口和并行接口體積的對(duì)比圖。

（5）節(jié)省系統(tǒng)資源。對(duì)USB外設(shè)來(lái)說(shuō)，它需要的僅僅是USB系統(tǒng)為其分配一個(gè)唯一的地址，而這個(gè)地址只有USB子系統(tǒng)知道。

（6）靈活。USB支持3種類型的傳輸速率：1.5Mbps的低速傳輸、12Mbps的全速傳輸和480Mbps的高速傳輸，4種傳輸類型：塊傳輸、同步傳輸、中斷傳輸和控制傳輸。

（7）性能可靠。

（8）提供電源。

表2-1列出了USB的應(yīng)用范圍及特性。

（9）兼容性。USB規(guī)范有良好的向下兼容性，如USB 2.0的主控制器就能很好地兼容USB l.1的產(chǎn)品。

2.1.2 USB系統(tǒng)描述

一個(gè)USB系統(tǒng)包含三類硬件設(shè)備：USB HOST（USB主機(jī)）、USB DEVICE（USB設(shè)備）、USB HUB（USB集線器）。

USB HOST（USB主機(jī)），在一個(gè)USB系統(tǒng)中，僅有一個(gè)USB HOST，其功能是：管理USB系統(tǒng)；每毫秒產(chǎn)生一幀數(shù)據(jù)；發(fā)送配置請(qǐng)求對(duì)USB設(shè)備進(jìn)行配置操作；對(duì)總線上的錯(cuò)誤進(jìn)行管理和恢復(fù)。

USB DEVICE（USB設(shè)備）：USB DEVICE可接收USB總線上的所有數(shù)據(jù)包，通過(guò)數(shù)據(jù)包的地址域來(lái)判斷是不是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包；若地址不符，則簡(jiǎn)單地丟棄該數(shù)據(jù)包；若地址相符，則通過(guò)響應(yīng)USB HOST的數(shù)據(jù)包與USB HOST進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

USB HUB（USB集線器）：USB HUB用于設(shè)備擴(kuò)展連接，所有USB DEVICE都連接在USB HUB的端口上。一個(gè)USB HOST總與一個(gè)根HUB（USB ROOT HUB）相連。