由于多媒体技术的发展对外设与主机之间的
数据传输率有了更高的需求,因此,usb总线技术应运而生。usb(universal serial bus),翻译为中文就是通用串行总线,是由conpaq,dec,ibm,inter,microsoft,nec和northen telecom等公司为简化pc与外设之间的互连而共同研究开发的一种免费的标准化
连接器,它支持各种pc与外设之间的连接,还可实现
数字多媒体集成。
usb接口的主要特点是:即插即用,可热插拔。usb连接器将各种各样的外设i/o端口合而为一,使之可热插拔,具有自动配置能力,用户只要简单地将外设插入到pc以外的总线中,pc就能自动识别和配置usb设备。而且带宽更大,增加外设时无需在pc内添加接口卡,多个usb集线器可相互传送数据,使pc可以用全新的方式控制外设。usb可以自动检测和安装外设,实现真正的即插即用。而usb的另一个显着特点是支持“热”插拔,即不需要关机断电,也可以在正运行的电脑上插入或拔除一个usb设备。随着时间的推移,usb将成为pc的标准配置。基于usb的外设将逐渐增多,满足usb要求的外设有:调制解调器,键盘,鼠标,光驱,游戏手柄,软驱,扫描仪等,而非独立性i/o连接的外设将逐渐减少。即主机控制式外设减少,智能控制控制外设增多。usb总线标准由1.1版升级到2.0版后,传输率由12mbps增加到了240mbps,更换介质后连接距离由原来的5米增加到近百米。基于这点,usb也可以做生产isdn以及基于视频的产品。如数据手套的数字化仪提供数据接口。usb总线结构简单,信号定义仅由2条电源线,2条信号线组成。
usb采用四线电缆,其中两根是用来传送数据的串行通道,另两根为下游(downstream)设备提供电源,对于高速且需要高带宽的外设,usb以全速12mbps的传输数据;对于低速外设,usb则以1.5mbps的传输速率来传输数据。usb总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。usb是基于令牌的总线。类似于令牌环网络或fddi基于令牌的总线。usb主控制器广播令牌,总线上设备检测令牌中的地址是否与自身相符,通过接收或发送数据给主机来响应。usb通过支持悬挂/恢复操作来管理usb总线电源。usb系统采用级联星型拓扑,该拓扑由三个基本部分组成:主机(host),集线器(hub)和功能设备。
每个usb只有一个主机,它包括以下几层: (1)usb总线接口 usb总线接口处理电气层与协议层的互连。从互连的角度来看,相似的总线接口由设备及主机同时给出,例如串行接口机(sie)。usb总线接口由主控制器实现。 (2)usb系统 usb系统用主控制器管理主机与usb设备间的数据传输。它与主控制器间的接口依赖于主控制器的硬件定义。同时,usb系统也负责管理usb资源,例如带宽和总线能量,这使客户访问usb成为可能。usb系统还有三个基本组件: 主控制器驱动程序(hcd)这可把不同主控制器设备映射到usb系统中。hcd与usb之间的接口叫hcdi,特定的hcdi由支持不同主控制器的操作系统定义,通用主控制器驱动器(uhcd)处于软结构的最底层,由它来管理和控制主控制器。uhcd实现了与usb主控制器通信和控制usb主控制器,并且它对系统软件的其他部分是隐蔽的。系统软件中的最高层通过uhcd的软件接口与主控制器通信。 usb驱动程序(usbd)它在uhcd驱动器之上,它提供驱动器级的接口,满足现有设备驱动器设计的要求。usbd以i/o请求包(irps)的形式提供数据传输架构,它由通过特定管道(pipe)传输数据的需求组成。此外,usbd使客户端出现设备的一个抽象,以便于抽象和管理。作为抽象的一部分,usbd拥有缺省的管道。通过它可以访问所有的usb设备以进行标准的usb控制。该缺省管道描述了一条usbd和usb设备间通信的逻辑通道。 主机软件 在某些操作系统中,没有提供usb系统软件。这些软件本来是用于向设备驱动程序提供配置信息和装载结构的。在这些操作系统中,设备驱动程序将应用提供的接口而不是直接访问usbdi(usb驱动程序接口)结构。