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1、USB基礎知識吉林大學通信工程學院王世剛隨著計算機微處理器芯片性能的飛速發(fā)展,計算機逐漸在各種領域承擔起各種各樣的復雜任務,伴隨著這種廣泛應用,隨之而來的問題就是計算機本身軟硬件資源的嚴重不足。軟件方面包括操作系統(tǒng)對中斷以及,I/O口的分配,硬件方面則是用戶必須面對如何使用有限的主板插槽來合理地接口必要的適配器,而且最大的不便就是在每一次插入或拔除板卡時,都不得不重復執(zhí)行關閉機器、插入板卡、啟動機器、安裝驅動、進行調試等一系列繁雜的步驟。有沒有一種簡單易行的接口既能夠最大限度地節(jié)省計算機的軟硬件資源,又能方便使用呢?答案是肯定的,就是U
2、SB接口。USB快速的發(fā)展過程1.萌芽Philips與數字設備公司(DigitalEquipmentCorporation)借鑒IICsynchronicsbus的優(yōu)點,聯(lián)合制定出了Access.bus規(guī)范。思路是讓計算機的低速外圍設備,如鍵盤、鼠標等,以簡單的線纜插入式的連接方法來進行低速(10Obit/S)的工作。它將各種設備進行分類,如鍵盤、指示設備、文字設備、顯示設備等。Access.busUSB的基礎,與主機的連接只4條線：電源線地線一條數據線(DataWire)一條脈沖線(ClockWire)同時,它使用了開放收集器(Ope
3、n-cellector)驅動,這就形成了USB的發(fā)展雛形。2.成長1996年1月,在Compaq、Intel、Microsoft、NEC等4家公司的聯(lián)合努力下,USB1.0的白皮書問世了,這是USB發(fā)展史上具有里程碑意義的一頁。經過近兩年的完善與修改工作,一個完整的、可行的USB1.1規(guī)范于1998年9月完成。至此,許多開發(fā)商己經可以依據USB1.1規(guī)范內容來進行相關產品的開發(fā)了令人欣喜的是,這4家公司同意任何人都可免費使用USB1.1的白皮書版本。這與其他組織開發(fā)的標準相比無疑是一個明智的創(chuàng)舉,也正是基于此,使得USB產品的開發(fā)在短暫
4、的時間內獲得了迅猛的發(fā)展。USB規(guī)范的發(fā)展歷程如表1·13.對抗性的競爭促進了其發(fā)展沒有競爭就沒有發(fā)展,USB在誕生之初,便面對著許多已趨成熟的計算機接口的挑戰(zhàn),這就要求它必須具有明顯的優(yōu)勢,并不斷完善,才可能被用戶所接受。USB及其他常用接口IEEE-1394接口與USB一樣,其設計的最初目的便是方便微機用戶簡捷地連接外圍設備到主機上,因此,在目前很多微型計算機上也攜帶有IEEE-1394接口。正是由于1394在速度上的優(yōu)勢,才使得制定USB標準的7家公司(Compaq、Intel、Microsoft、NEC、Hewlett-Pack
5、ard、Lucent、Philips)又轉入高速USB版本的開發(fā),以對抗1394接口。在USB2.0推出之時,IEEE-1394也推出了相應的IEEE-1394.b標準,將速率提高到了3.2Gbit/s。在這樣的競爭下,USB接口仍然需要向前不斷發(fā)展。許多新生事物在其產生之初都有不盡完善之處,USB也一樣,所以,USB2.0仍然在不斷推出其修訂手冊最新的補丁發(fā)布于2002年4月USB的優(yōu)勢真正的即插即用1.自動地檢測與設置然而現在有了USB接口,只需要將配有USB接口的外設插入相應的計算機機箱上的接口,剩下的事情便完全由其和主機完成。W
6、indows98及其以上版本中才會支持USB接口。Windows2000中加入了對USB接口的支持,最新的WindowsXP是基于Windows2000的,所以也支持USB。2.通用的接口USB在誕生之初,便以盡可能方便用戶使用為目的。因此,其接口的通用性必然是其特點之一。由于越來越多的用戶對USB的認可,使得許多計算機設備制造商都在其產品中加入了對USB接口的支持。因此,在市場上可以方便地得到有USB接口的鍵盤、鼠標、光驅、硬盤、攝像頭等一系列的外圍設備。3.系統(tǒng)資源的節(jié)省由于不同的外設可以使用同一個USB接口,因此,操作系統(tǒng)不需為每
7、種設備都配置不同的中斷和I/0口,從而最大限度地節(jié)省了計算機系統(tǒng)資源。4.簡易的電纜基于Access-bus的構想,USB同樣只使用4根線纜便完成了其繁重的數據傳輸。它們分別是電源線(+5V)、地線、兩條差分的數據線（D+、D-）,這就使得我們所接觸的USB接頭相當小巧單獨的一條USB線可支持的傳輸距離,利用集線器,可達30m。5.不需要單獨電源由于USB接口中攜帶了電源線和地線,因此,它可直接從主機的接口或集線器上得到電源的供給。在中等電源供應的條件下,它完全可以滿足設備的需求。速度的提升傳輸速率在對USB1.1版本的長期實踐與改進基
8、礎上推出了USB2.0,它在數據傳輸速率上有了一個飛躍,已經達到了480Mbit/s的理論速率。在USB體系中,總共有3種數據傳輸速率:低速(Low-Speed)：1.5Mbit/s全速(FullSpeed
