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USB基础知识 吉林大学通信工程学院 王世刚 随着计算机微处理器芯片性能的飞速发展,计算机逐渐在各种领域承担起各种各样的复杂任务,伴随着这种广泛应用,随之而来的问题就是计算机本身软硬件资源的严重不足。 软件方面包括操作系统对中断以及,I/O口的分配,硬件方面则是用户必须面对如何使用有限的主板插槽来合理地接口必要的适配器,而且最大的不便就是在每一次插入或拔除板卡时,都不得不重复执行关闭机器、插入板卡、启动机器、安装驱动、进行调试等一系列繁杂的步骤。 有没有一种简单易行的接口既能够最大限度地节省计算机的软硬件资源,又能方便使用呢? 答案是肯定的,就是USB接口。 USB快速的发展过程 1.萌芽 Philips与数字设备公司(Digital Equipment Corporation)借鉴IIC synchronics bus的优点,联合制定出了Access.bus规范。 思路是让计算机的低速外围设备,如键盘、鼠标等,以简单的线缆插入式的连接方法来进行低速(10Obit/S)的工作。 它将各种设备进行分类,如键盘、指示设备、文字设备、显示设备等。 Access.bus USB的基础, 与主机的连接只4条线： 电源线 地线 一条数据线(Data Wire) 一条脉冲线(Clock Wire) 同时,它使用了开放收集器(Open-cellector)驱动,这就形成了USB的发展雏形。 2.成长 1996年1月,在Compaq、Intel、Microsoft、NEC等4家公司的联合努力下,USB1.0的白皮书问世了,这是USB发展史上具有里程碑意义的一页。 经过近两年的完善与修改工作,一个完整的、可行的USB1.1规范于1998年9月完成。至此,许多开发商己经可以依据USB1.1规范内容来进行相关产品的开发了 令人欣喜的是,这4家公司同意任何人都可免费使用USB1.1的白皮书版本。这与其他组织开发的标准相比无疑是一个明智的创举,也正是基于此,使得USB产品的开发在短暂的时间内获得了迅猛的发展。 USB规范的发展历程如表1·1 3.对抗性的竞争促进了其发展 没有竞争就没有发展,USB在诞生之初,便面对着许多已趋成熟的计算机接口的挑战,这就要求它必须具有明显的优势,并不断完善,才可能被用户所接受。 USB及其他常用接口 IEEE-1394接口与USB一样,其设计的最初目的便是方便微机用户简捷地连接外围设备到主机上,因此,在目前很多微型计算机上也携带有IEEE-1394接口。 正是由于1394在速度上的优势,才使得制定USB标准的7家公司(Compaq、Intel、Microsoft、NEC、Hewlett-Packard、Lucent、Philips)又转入高速USB版本的开发,以对抗1394接口。 在USB2.0推出之时,IEEE-1394也推出了相应的IEEE-1394.b标准,将速率提高到了3.2Gbit/s。 在这样的竞争下,USB接口仍然需要向前不断发展。许多新生事物在其产生之初都有不尽完善之处,USB也一样,所以,USB2.0仍然在不断推出其修订手册 必威体育精装版的补丁发布于2002年4月 USB的优势 真正的即插即用 1.自动地检测与设置 然而现在有了USB接口,只需要将配有USB接口的外设插入相应的计算机机箱上的接口,剩下的事情便完全由其和主机完成。 Windows 98及其以上版本中才会支持USB接口。Windows 2000中加入了对USB接口的支持,必威体育精装版的Windows XP是基于Windows 2000的,所以也支持USB。 2.通用的接口 USB在诞生之初,便以尽可能方便用户使用为目的。因此,其接口的通用性必然是其特点之一。由于越来越多的用户对USB的认可,使得许多计算机设备制造商都在其产品中加入了对USB接口的支持。因此,在市场上可以方便地得到有USB接口的键盘、鼠标、光驱、硬盘、摄像头等一系列的外围设备。 3.系统资源的节省 由于不同的外设可以使用同一个USB接口,因此,操作系统不需为每种设备都配置不同的中断和I/0口,从而最大限度地节省了计算机系统资源。 4.简易的电缆 基于Access-bus的构想,USB同样只使用4根线缆便完成了其繁重的数据传输。它们分别是电源线(+5V)、地线、两条差分的数据线（D+、D-）,这就使得我们所接触的USB接头相当小巧 单独的一条USB线可支持的传输距离,利用集线器,可达30m。 5.不需要单独电源 由于USB接口中携带了电源线和地线,因此,它可直接从主机的接口或集线器上得到电源的供给。 在中等电源供应的条件下,它完全可以满足设备的需求。 速度的提升 传输速率 在对USB1.1版本的长期实践与改进基础上推出了USB2.0,它在数