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新型接口USB
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西安交通大学 流体机械研究所
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张义云
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USB接口技术标准起初是由Intel、康柏、IBM、微软等七家电脑公司共同于1995年制定的,当时称USB
0.9标准,现在发展到USB1.1,即将推出的最新版本USB 2.0标准。目前一般是采用USB1.1标准。 在USB刚推出时,并没有立即受到重用,PC机中USB接口只是摆设而已,事实上,1997年才有真正符合标准的USB设备出现,随着支持USB标准的Windows98的出现和USB设备数量的快速增加,USB才在近年逐渐流行起来。
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一、传统借口与USB接口简介
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计算机与外部设备(简称外设)的连接需要通过某种接口来完成,大家所熟悉的接口有串行通讯(简称串口)口如COM1/COM2等,并行接口(简称并口,也可称打印接口)如LPT1,串行总线接口如PS2等,但这些接口的速度都较慢,新型的USB(Universal
Serial Bus)通用串行总线接口,是一种高速接口,目前速度可达1M/s,以后将大10M/s。
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接口名称
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速度(大约)
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特 点
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COM1
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6k/s
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通讯所需的电缆较少(最少为3根),通讯距离较远(>20m),
一次传送一个位Bit(8Bit=1Byte字节), 速度较慢。
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PS2
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6k/s
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同上
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LPT1
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60k/s
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通讯所需的电缆较多(最少为15根),通讯距离较短(<5m),
一次传送一个字节, 速度较快。
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USB
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1M/s (以后10M/s) |
通讯所需的电缆较少(4根),一根电源线,一根地线,两根线传输数据,传送速度较很快,通讯距离较短(<5m)。端口是一个大约
7mm*1mm 的插孔,设备端的接口为正方形(其中两个角带倒角,以免插错)
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二、传统接口的缺点
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1. 接口类型不一致
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如COM口和并口因接口不同不能通用;
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2. 速度慢
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传统接口的速度均不能满足高速度的需求;
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3. 接口数量有限
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一般是两串一并;如果同时要用两台打印机,是不可能的。
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三、USB接口优点
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1. 接口类型一致
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现在全部统一到USB接口上;USB技术是当今PC 98规范中的关键之一。
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2. 速度快
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目前速度达1M/s,将来可达10M/s;可以满足多媒体的需求,如数字视频摄像头等设备。
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3. 接口数量无限
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一般主板上有两个USB;只有两个USB,为什么说是无限的呢?因为USB接口是可以串接(级联)使用的,即每个USB设备用一个USB
插头连接到一个外设的USB插座上, 而其本身又提供一个USB插座供下一个USB外设连接用。即一个设备上如果有USB接口,那其它USB设备接到此口上和接到主机的USB接口上是一样的。USB可连接127个周边设备,所以说是“无限的”。
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4. 提供外设电源
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对于一些耗电较小的外设,可以直接从USB接口上取得电源,则外设不需要另外供电,简化外设,使用方便;如果什么外设都需要单独的供电设备,使用多麻烦。
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5. 具有即插即用的功能
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6. 具有热插拔功能 USB外设可以带电插拔功能。
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7. 接口可以在机箱前面,接插外设方便
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尽管普通兼容机的两个USB接口在机箱后面,但可以通过带USB接口的外设而变成前面,如显示器、键盘和USB
Hub等。
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四、USB的结构及传输方式
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1.USB的结构
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USB规范将USB分为5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设备的驱动程序。
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1) 控制器。
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主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。
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2) 控制器驱动程序。
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在控制器与USB设备之间建立通信信道。
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3) USB芯片驱动程序。
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提供对USB的支持。
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4) USB设备。
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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他USB外围设备,
另一类设备本身不可再连接其他外围设备;前者称为集线器,后者称为设备。 或者说,集线器带有连接其他外围设备的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,如鼠标、键盘等。
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5) 设备驱动程序。
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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,如平常所说Modem驱动程序、打印机驱动程序等。
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2.USB的传输方式
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针对设备对系统资源需求的不同,在USB规范中规定了4种不同的数据传输方式:
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1) 等时传输方式。
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该方式用来连接需要连续传输,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、音箱以及电话等。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。
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2) 中断传输方式。
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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、鼠标以及游戏手柄等外部设备上。
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3) 控制传输方式。
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该方式用来处理主机的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按队列方式处理到达的数据。
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4) 批传输方式。
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该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数码相机以这种方式与主机连接。
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在这4种数据传输方式中,除等时传输方式外,其他3种方式在数据传输发生错误时,都会试图重新发送数据以保证其准确性。
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五、USB外设
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1. USB 鼠标.
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2. USB Modem. 网卡 | 3. USB键盘 | |
4. USB音箱
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5. MP3随身听 | 6. USB游戏杆 | |
7. USBZip软驱
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8. USB光驱 | 9. USB磁光盘驱动器(MO) | |
10. USB显示器
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11. USB扫描仪 | 12. USB打印机 | |
13. USB数码相机
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14. USB数码摄像头 | 15. USB接口的外置硬盘 | |
16. ISDN电话
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六、结束语
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USB接口的出现,解决多种接口规格并存的现象,统一外设连接的规格,同时USB还具备了即插即用(Plug&Play)与热插拔(Hot
Plug)的功能,可以大幅增加周边设备串接,增加使用数量。
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Windows 98操作系统中集成了对包括键盘,鼠标,外接硬盘等在内的多种外设的USB驱动程序。随着计算机功能的不断完善和外设价格不断下降,可使用的外设越来越多,USB口可连接多个设备的优势也开始显示出其优越性。在不久的将来,您也会使用USB设备。USB接口的缺点是USB外设的价格相对要贵一些。不过会慢慢便宜下来,如并口ZIP软驱为1400元,后来USB
ZIP软驱为1400元,现在USB ZIP软驱为1000元左右。您最有可能使用USB外设依次为USB打印机、USB ZIP软驱、USB Modem、USB鼠标键盘、USB光驱等。
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目前USB技术的发展, 已经允许用户在不使用网卡、HUB的情况下,直接通过USB 连接器将两部电脑连接起来,实现数据传送。
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