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  • USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB的电气特性USB连接器包含四条线:2条用于电源供电(VBUS和GND),2条用于USB数据传输(D+和D-)。VBUS提供5V电源,电流可达500mA。D+和D-为双向信号线,信号传...

    USB简介

    USB是英文Universal Serial BUS(通用串行总线)的缩写,是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯,是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

    USB的电气特性

    USB连接器包含四条线:2条用于电源供电(VBUS和GND),2条用于USB数据传输(D+和D-)。VBUS提供5V电源,电流可达500mA。D+和D-为双向信号线,信号传输速率为12Mbps(每位83ns)。D+和D-信号电平为3.3V

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    USB的特点

    1)USB为所有的USB外设提供了单一的易于使用的标准的连接类型。这样一来就简化了USB 外设的设计,实现了单一的数据通用接口。USB的端口具有很灵活的扩展性,一个USB端口串接上一个USBHub就可以扩展为多个USB端口。整个的USB的系统只有一个端口和一个中断节省了系统资源。

    2) USB支持热插拔(hot plug)和PNP(Plug-and-Play),也就是说在不关闭PC 的情况下可 以安全的插上和断开USB设备。

    3)USB在设备供电方面提供了灵活性。直接连接到Hub,或者是连接到Host的设备可以通过USB,也可以通过电池或者其它的电力设备来供电,或使用两种供电方式的组合并且支持节约能源的挂机和唤醒模式。

    5)USB传输速率适应各种不同类型的外设,提供全速12Mbps的速率和低速1.5Mbps的速率, USB2.0还支持480Mbps的高速传输速率。(现在usb3.0了,usb1.1不再考虑)

    6)为了适应各种不同类型外围设备的要求,USB提供了四种不同的数据传输类型:控制传输,Bulk数据传输,中断数据传输和同步数据传输,同步数据传输可为音频和视频等实时设备的实时数据传输提供固定带宽。

    USB四种的传输方式:控制(Control)传输

    控制传输是双向传输数据,主要进行查询配置和给USB设备发送通用的命令。控制传输方式可以包括8,16,32和64字节的数据,这依赖于设备和传输速度。控制传输典型地用在主计算机和USB外设端点之间的传输。同步(isochronous)传输

    同步传输提供了确定的带宽和间隔时间,它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输,或者用于要求恒定的数据传输率的即时应用中,例如执行即时通话的网络电话,应用时使用同步传输模式是很好的选择。中断(interrupt)传输

    中断方式传输主要用于定时查询设备是否有中断数据要传输。设备的端点模式器的结构决定了它的查询频率从1到255ms之间。这种传输方式典型的应用在少量的分散的不可预测数据的传输,键盘、操纵杆和鼠标就属于这一类型。批量(bulk)传输

    主要应用在数据大量传输,而传输和接受数据上又没有带宽和间隔时间要求。打印机和扫描仪属于这种类型。

    USB的拓朴结构

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    1) USB的网络协议中每个USB的系统有且只有一个host它负责管理整个USB系统,包括USB Device的连接与删除、与USB Device的通信、总路线的控制等等

    2) Host端有一个Root Hub,可提供一个或多个USB下行端口,每个端口可以连接一个USB Hub或一个USB Device

    3) USB Hub是用于USB端口扩展的,即USB Hub可以将一个USB端口扩展为多个端口。 上图中的每个Func(Function)就是一个USB Device,如USB键盘、USB鼠标、USB MODEM、USB硬盘等等

    4) Compound Device是指带一个Hub和一个或多个不可删除的USB Device的复合设备

    5) 一个USB系统可连接多达127个Function

    USB 的设备类型(device class)

    虽然USB设备都会表现USB的一些基本的特征,但是USB的设备还是可以分成多个不同类型。同类型的设备可以拥有一些共同的行为特征和工作协议从而使设备的驱动程序的书写变得简单一些。下表中就给出一些基本的USB的设备类型分类

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    引用:

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  • 串行接口 (Serial Interface) 是指数据位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。...

    串行接口的定义

    串行接口简称串口,也称串行通信接口或串行通讯接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。

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    串行接口的划分标准

    同步串行接口(英文:SynchronousSerialInterface,SSI)是一种常用的工业用通信接口。

    异步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片,通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 TTL电平是3.3V的,而RS232是负逻辑电平,它定义+5~+12V为低电平,而-12~-5V为高电平,MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口,EL806有TTL接口。

    串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。

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    串行接口和并行接口有什么区别

    串行接口,简称串口,也就是COM接口,是采用串行通信协议的扩展接口。串口的出现是在1980年前后,数据传输率是115kbps~230kbps,串口一般用来连接鼠标和外置Modem以及老式摄像头和写字板等设备,目前部分新主板已开始取消该接口。

    并行接口,简称并口,也就是LPT接口,是采用并行通信协议的扩展接口。并口的数据传输率比串口快8倍,标准并口的数据传输率为1Mbps,一般用来连接打印机、扫描仪等。所以并口又被称为打印口。

    另外,串口和并口都能通过直接电缆连接的方式实现双机互连,在此方式下数据只能低速传输。微型计算机主机与外部设备的连接,基本上使用了两类接口;串行接口与并行接口。 并行接口是指数据的各位同时进行传送,其特点是传输速度快,但当传输距离较远、位数又多时,导致了通信线路复杂且成本提高。串行通信是指数据一位位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信,并可以利用电话线,从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。 串行通信本身又分为异步通信与同步通信两种。 串行通信线路上传送的是数字信号,表示传送数字信号能力的指标为数据速率(Data Rate),其单位为bps(bit persecond),即每秒钟传送的二进制位数。 串行接口标准: 目前普遍采用的一种串行接口标准是RS-232-C标准。RS-232-C接口标准采用25个引脚的连接器(D型插座)。RS-232-C规定有25根连线。

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    usb是串行接口吗

    串行接口、并行接口是按照数据传输方式来划分的,串行接口是一大类接口。USB、RS232、SATA、PS/2、RS485等等,这些都属于串行接口;但一般情况下,如果没有特殊说明而只是说“串口”的话,通常特指RS232接口。

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  • 该器件采用SPI接口方式,相对于传统的并行接口方式,大大减少了芯片引脚,且其工作速率仍可达到26 MHz。本文介绍了使用MAX3420作为USB控制器,并通过SPI接口进行数据换。  1 MAX3420简介  MAX3420是Maxim公司推出...
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  • 描述并行通信传输中有多个数据位,同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过 对应的数据线传送...串行数据传输时,数据是位地在通信线上传输的,先由具有几位总线的计算机内的发送设备,将几位并行数...

    描述

    并行通信传输中有多个数据位,同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过 对应的数据线传送给接收设备,还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据,不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。计算 机内的总线结构就是并行通信的例子。这种方法的优点是传输速度快,处理简单。

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    串行数据传输时,数据是一位一位地在通信线上传输的,先由具有几位总线的计算机内的发送设备,将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式,再逐位经传输线到达接收站的设备中,并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式,以供接收方使用。串行数据传输的速度要比并行传输慢得多,但对于覆盖面极其广 阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。

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    串行数据通信的方向性结构有三种,即单工、半双工和全双工。

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    串行传输和并行传输的区别:

    从技术发展的情况来看,串行传输方式大有彻底取代并行传输方式的势头,USB取代IEEE 1284,SATA取代PATA,PCI Express取代PCI……从原理来看,并行传输方式其实优于串行传输方式。通俗地讲,并行传输的通路犹如一条多车道的宽阔大道,而串行传输则是仅能允 许一辆汽车通过的乡间公路。以古老而又典型的标准并行口(Standard Parallel Port)和串行口(俗称COM口)为例,并行接口有8根数据线,数据传输率高;而串行接口只有1根数据线,数据传输速度低。在串行口传送1位的时间内, 并行口可以传送一个字节。当并行口完成单词“advanced”的传送任务时,串行口中仅传送了这个单词的首字母“a”。

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    USB接口中既没有握手信号,也没有时钟信号,它是怎样进行通信的呢?

    我们已经知道,传统的串行口、并行口通过握手信号进行通信,这些接口通常通过握手信号来联络主机和外设。我们也已经知道,通信双方可以同步或异步两种方式进行通信,两者最大的区别是,同步通信接口中有时钟信号线。

    USB接口应用很广。可是,USB接口中既没有握手信号,也没有时钟信号,它是怎样在主机与外设之间建立联系的呢?又是如何交换数据的呢?为了深入理解USB接口的通信过程,先介绍USB的硬件和软件结构。

    从物理结构上,USB系统是一个星形结构。USB系统包含三类硬件设备: USB主机(USB HOST)、 USB设备(USB DEVICE)和USB集线器(USB HUB)。USB总线上的物理连接是一个分层的星形拓扑,处于每个星形拓扑中央的是HUB集线器,在主机与HUB之间,HUB与HUB之间,HUB与设备之间都是点对点的连接。

    图1 USB拓扑结构

    USB HOST对USB系统进行管理、每毫秒产生一帧数据、发送配置请求对USB设备进行配置、管理和恢复总线上的错误。 USB HUB用于设备扩展连接,所有USB DEVICE都连接在USB HUB的端口上。USB DEVICE接收USB总线上的所有数据包,通过数据包的地址域来判断是不是发给自己的数据包:若地址不符,则简单地丢弃该数据包;若地址相符,则通过响应USB HOST的数据包与USB HOST进行数据传输。

    从逻辑结构上看,每个USB逻辑设备都直接与USB HOST进行数据传输。与传统接口以硬件手段实现握手的方法不同,USB接口使用“软握手”方法。

    USB 的软握手机制是透过三个层次的驱动程序实现的,在这中间起到关键作用的是设备驱动程序,该程序在主机与设备之间建立起至少一个管道。管道有两种类型:流管道和消息管道。其中有一个最重要的消息管道是“缺省控制管道”,这个管道在设备一加电的时候就存在了,它提供设备的配置和状态等信息。主机与设备之间的联络就是通过消息管道实现的。

    图2 USB软件结构

    协议栈驱动程序的主要作用是将设备与相应的设备驱动程序连接起来。因为USB支持的设备很多,而每个具体的设备都有自己对应的设备驱动程序。对于某一具体设备来说,使用哪个驱动来管理,就要由协议栈驱动程序通过读取设备描述符进行挑选。选择好驱动程序之后,协议栈驱动程序还要给USB设备分配地址。

    管道建立起来之后,数据的传输控制则由USB接口驱动程序负责完成了。在这里,主机占有绝对主导权,设备只能是“听命令行事”。设备发生事件时通过消息管道报告给主机,主机伺机向设备发送命令,开通流管道,发送或接收数据包。主机与设备之间以数据数据包的形式进行传送,显然这与网络上数据传输的方式相同,是一种异步数据传输模式。

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