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USB接口技术基础知识总汇

   日期:2012-04-20    

什么是USB

USB是英文Universal Serial Bus的缩写,中文含义是“通用串行总线”。它是一种应用在PC领域的新型接口技术。早在1995年,就已经有PC机带有USB接口了,但由于缺乏软件及 硬件设备的支持,这些PC机的USB接口都闲置未用。1998年后,随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB接口才逐步走进了实用阶段。

这几年,随着大量支持USB的个人电脑的普及,USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。在主机(host)端,最新推出的PC机几乎 100%支持USB;而在外设(device)端,使用USB接口的设备也与日俱增,例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键 盘、鼠标等等。

 
USB的优点

1、可以热插拔。这就让用户在使用外接设备时,不需要重复“关机à将并口或串口电缆接上à再开机”这样的动作,而是直接在PC开机时,就可以将USB电缆插上使用。

2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长,对用户来说,同样20G的硬盘,USB硬盘比IDE硬盘要轻一半的重量,在想要随身携带大量数据时,当然USB硬盘会是首要之选了。

3、标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘,串口的鼠标键盘,并口的打印机扫描仪,可是有了USB之后,这些应用外设统统可以用同样的标准与PC连接,这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机,等等。

4、可以连接多个设备。USB在PC上往往具有多个接口,可以同时连接几个设备,如果接上一个有4个端口的USB HUB时,就可以再连上4个USB设备,以此类推,尽可以连下去,将你家的设备都同时连在一台PC上而不会有任何问题(注:最高可连接至127个设备)。

 
USB 2.0简介

目前USB设备虽已被广泛应用,但比较普遍的却是USB1.1接口,它的传输速度仅为12Mbps。举个例子说,当你用USB1.1的扫描仪扫一张 大小为40M的图片,需要4分钟之久。 这样的速度,让用户觉得非常不方便,如果有好几张图片要扫的话,就得要有很好的耐心来等待了。

用户的需求,是促进科技发展的动力,厂商也同样认识到了这个瓶颈。这时, COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB 2.0接口标准。USB 2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps,比USB 1.1标准快40倍左右,速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备,而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB 2.0的线路上,而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。

所以,如果你用USB 2.0的扫描仪,就完全不同了,扫一张40M的图片只需半分钟左右的时间,一眨眼就过去了,效率大大提高。

而且,USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的电缆,接头的规格也完全相同,在高速的前提下一样保持了USB 1.1的优秀特色,并且,USB 2.0的设备不会和USB 1.X设备在共同使用的时候发生任何冲突。

另外,在软件方面,Windows是完整的支持USB 1.X,对于USB 2.0,系统可以认出,而且能够正常工作,但是USB 2.0并不能充分发挥其性能优势,系统检测到USB 2.0的设备后,会提示说你的USB设备需要优化。现在还没有完全支持USB 2.0的WINDOWS系统,而LINUX、MACOS、BEOS到是走到了前面,都有了相关的软件支持或者系统程序包。不过可以肯定的是,当带有USB 2.0规格的产品出现的时候,Windows会非常快的跟上的。现在WINDOWS XP已经会完全支持USB 2.0设备,不过当系统主板一但支持USB 2.0的时候微软将会很快推出USB 2.0的补丁。所以我们可以说,由于得到INTEL和微软的支持,USB2.0标准已成为下一代周边设备接口的重要趋势。

什么是USB

USB是英文Universal Serial Bus的缩写,中文含义是“通用串行总线”。它是一种应用在PC领域的新型接口技术。早在1995年,就已经有PC机带有USB接口了,但由于缺乏软件及 硬件设备的支持,这些PC机的USB接口都闲置未用。1998年后,随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块,加上USB设备的日渐增多,USB接口才逐步走进了实用阶段。

这几年,随着大量支持USB的个人电脑的普及,USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。在主机(host)端,最新推出的PC机几乎 100%支持USB;而在外设(device)端,使用USB接口的设备也与日俱增,例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键 盘、鼠标等等。

 
USB的优点

1、可以热插拔。这就让用户在使用外接设备时,不需要重复“关机à将并口或串口电缆接上à再开机”这样的动作,而是直接在PC开机时,就可以将USB电缆插上使用。

2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长,对用户来说,同样20G的硬盘,USB硬盘比IDE硬盘要轻一半的重量,在想要随身携带大量数据时,当然USB硬盘会是首要之选了。

3、标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘,串口的鼠标键盘,并口的打印机扫描仪,可是有了USB之后,这些应用外设统统可以用同样的标准与PC连接,这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机,等等。

4、可以连接多个设备。USB在PC上往往具有多个接口,可以同时连接几个设备,如果接上一个有4个端口的USB HUB时,就可以再连上4个USB设备,以此类推,尽可以连下去,将你家的设备都同时连在一台PC上而不会有任何问题(注:最高可连接至127个设备)。

 
USB 2.0简介

目前USB设备虽已被广泛应用,但比较普遍的却是USB1.1接口,它的传输速度仅为12Mbps。举个例子说,当你用USB1.1的扫描仪扫一张 大小为40M的图片,需要4分钟之久。 这样的速度,让用户觉得非常不方便,如果有好几张图片要扫的话,就得要有很好的耐心来等待了。

用户的需求,是促进科技发展的动力,厂商也同样认识到了这个瓶颈。这时, COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB 2.0接口标准。USB 2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps,比USB 1.1标准快40倍左右,速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备,而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB 2.0的线路上,而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。

所以,如果你用USB 2.0的扫描仪,就完全不同了,扫一张40M的图片只需半分钟左右的时间,一眨眼就过去了,效率大大提高。

而且,USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的电缆,接头的规格也完全相同,在高速的前提下一样保持了USB 1.1的优秀特色,并且,USB 2.0的设备不会和USB 1.X设备在共同使用的时候发生任何冲突。

另外,在软件方面,Windows是完整的支持USB 1.X,对于USB 2.0,系统可以认出,而且能够正常工作,但是USB 2.0并不能充分发挥其性能优势,系统检测到USB 2.0的设备后,会提示说你的USB设备需要优化。现在还没有完全支持USB 2.0的WINDOWS系统,而LINUX、MACOS、BEOS到是走到了前面,都有了相关的软件支持或者系统程序包。不过可以肯定的是,当带有USB 2.0规格的产品出现的时候,Windows会非常快的跟上的。现在WINDOWS XP已经会完全支持USB 2.0设备,不过当系统主板一但支持USB 2.0的时候微软将会很快推出USB 2.0的补丁。所以我们可以说,由于得到INTEL和微软的支持,USB2.0标准已成为下一代周边设备接口的重要趋势。

USB-OTG

在Intel的大力推广下,USB接口的普及程度已相当广泛,如今几乎已经成为了数码设备的标准接口,小到U盘、MP3,大到数码相机、打印 机,USB接口的身影几乎无处不在。但是在以前的USB世界中,PC是不可或缺的主宰者,因为离开了PC,数码设备之间便失去了一座连接的桥梁。而随着技 术的发展,新推出的数码相机和打印机使用了一种被称为PictBridge的技术来实现直接连接和打印,PC的特权地位被逐渐剥夺,但美中不足的是 PictBridge只能够实现数码相机到打印机的连接,无法实现全部数码设备的直接连接。好在作为Pict- Bridge技术的延伸,USB Implementers Forum公布了USB-OTG(英文USB On-The-Go的缩写)技术,应用于在彻底脱离PC的情况下实现各种数码设备间的数据传送。凭借这一技术,我们可以把数码相机直接连接到打印机上打印 照片,还可以进行数码相机和U盘或移动硬盘的直接连接,实现照片的移动或拷贝操作,而这一切则完全不需要PC的参与。


USB-OTG实际上是USB Implementers Forum组织对于传统USB接口的一个追加协议,最新版本的USB-OTG便是直接建立在USB 2.0基础之上的。它修改了USB接口的针脚定义和接口外形,使得厂商可以根据需要将各种数码设备定义为“主机端”、“设备端”或具有双重身份的角色,这 样数码设备便可以适时地变换身份,从而实现彼此之间的直接连接。

 

提到USB-OTG产品,我们就不得不提到总部位于美国加利福尼亚的TransDimension公司,作为一家提供USB整体解决方案的提供商, 它在USB嵌入式应用领域中处于领导者地位。凭借在USB Implementers Forum中的重要地位以及高通、摩托罗拉、NEC、佳能等众多知名客户,TransDimension一直致力于推动USB业界规范及产品的发展。其不 久前通过USB Implementers Forum认证的第二代USB-OTG产品与第一代产品相比,控制器在节省芯片资源以及降低功耗方面均得到了进一步改进,从而推动了USB-OTG产品的 发展。从TransDimension公司的Roadmap来看,从USB到USB-OTG需要一个过渡时期,为区别出“主机端”和“设备端”的不同接 口,USB-OTG对不同身份接口的颜色进行了定义:“主机端”接口为白色,“设备端”接口为黑色,具有双重身份的接口为灰色,这样,不同用途的接口便可 以轻易识别出来。

需要指出的是,虽然USB接口在数码设备中的普及率是最高的,但是USB-OTG也并非为实现数码设备直连的惟一解决方案,例如拥有众多家电厂商支 持的IEEE 1394、802.11b无线网络、蓝牙和红外传输等技术也可用于数码设备之间的连接。但是IEEE 1394的应用领域较窄,只是在AV产品中较普及,而后三个无线传输技术的带宽又过低,速度与最新的USB 2.0出身的USB-OTG技术相差甚远,因此目前来看TransDimension所倡导的USB-OTG技术前景更为乐观。

WUSB-无线USB

  什么是无线USB(WUSB)?WUSB是2004 英特尔春季技术峰会提出的一个全新无线传输标准。Intel公司的技术部门经理,WUSB技术白皮书的制订者Rafael Kolic曾这样介绍这项技术,以及WUSB产品的优良表现和良好的移动性。

总观:无线的USB(WUSB)

  首先,我们来想像一下,如果一个家庭的所有装置,比如:打印机,扫描机,外接硬盘和数码相机等等,都将没有任何的电线直接连接到你电脑上。再来 想像一下,如果整个的家庭娱乐中心的所有附件都将不需要一根电线就能够连接。或者,我们再想像一下,如果数码照片不需要电线就可以接到照片打印机上,这该 是多么方便、多么美好的事情。然而,这些只是无线USB (WUSB) 良好连接性的几个小侧面,因为最新的技术发展将会给各种设备带来更大的便捷和移动性(包括市区和郊区)。

  目前,USB技术已经成为PC间普遍流行的技术标准,而且也逐渐被用到消费电子,移动终端中。现在,WUSB这个高速有效的连接接口的诞生是为了消去电缆的负担,以加强USB所不具有的功能。

无线USB促进联盟(Wireless USB Promoter Group)

  2004年春季Intel技术峰会(美国)上,无线USB促进联盟宣布成立。这个联盟包括7家有相当实力的业界巨擎:Agere Systems,惠普,英特尔,微软,NEC,飞利浦半导体和韩国三星。这个联盟的每个成员都被授权可以制订WUSB的详细规格。在详细规格上,已经达成 共识的是每秒480Mb的传输速率,这一规格和有线的USB 2.0设备间高速传输规格维持一致。从这方面来看, WUSB技术在很多方面都可以从比较成熟的高速USB上移植过来。

  另外,WUSB技术在技术规格的制订上,也会依靠MBOA联盟和WiMedia联盟。这是两个开放的技术联盟,将会使WSUB技术在网络环境中,个人在多媒体设备间的无线交流的连通性和协同性加强。

 

在Intel的大力推广下,USB接口的普及程度已相当广泛,如今几乎已经成为了数码设备的标准接口,小到U盘、MP3,大到数码相机、打印 机,USB接口的身影几乎无处不在。但是在以前的USB世界中,PC是不可或缺的主宰者,因为离开了PC,数码设备之间便失去了一座连接的桥梁。而随着技 术的发展,新推出的数码相机和打印机使用了一种被称为PictBridge的技术来实现直接连接和打印,PC的特权地位被逐渐剥夺,但美中不足的是 PictBridge只能够实现数码相机到打印机的连接,无法实现全部数码设备的直接连接。好在作为Pict- Bridge技术的延伸,USB Implementers Forum公布了USB-OTG(英文USB On-The-Go的缩写)技术,应用于在彻底脱离PC的情况下实现各种数码设备间的数据传送。凭借这一技术,我们可以把数码相机直接连接到打印机上打印 照片,还可以进行数码相机和U盘或移动硬盘的直接连接,实现照片的移动或拷贝操作,而这一切则完全不需要PC的参与。


USB-OTG实际上是USB Implementers Forum组织对于传统USB接口的一个追加协议,最新版本的USB-OTG便是直接建立在USB 2.0基础之上的。它修改了USB接口的针脚定义和接口外形,使得厂商可以根据需要将各种数码设备定义为“主机端”、“设备端”或具有双重身份的角色,这 样数码设备便可以适时地变换身份,从而实现彼此之间的直接连接。

 

提到USB-OTG产品,我们就不得不提到总部位于美国加利福尼亚的TransDimension公司,作为一家提供USB整体解决方案的提供商, 它在USB嵌入式应用领域中处于领导者地位。凭借在USB Implementers Forum中的重要地位以及高通、摩托罗拉、NEC、佳能等众多知名客户,TransDimension一直致力于推动USB业界规范及产品的发展。其不 久前通过USB Implementers Forum认证的第二代USB-OTG产品与第一代产品相比,控制器在节省芯片资源以及降低功耗方面均得到了进一步改进,从而推动了USB-OTG产品的 发展。从TransDimension公司的Roadmap来看,从USB到USB-OTG需要一个过渡时期,为区别出“主机端”和“设备端”的不同接 口,USB-OTG对不同身份接口的颜色进行了定义:“主机端”接口为白色,“设备端”接口为黑色,具有双重身份的接口为灰色,这样,不同用途的接口便可 以轻易识别出来。

需要指出的是,虽然USB接口在数码设备中的普及率是最高的,但是USB-OTG也并非为实现数码设备直连的惟一解决方案,例如拥有众多家电厂商支 持的IEEE 1394、802.11b无线网络、蓝牙和红外传输等技术也可用于数码设备之间的连接。但是IEEE 1394的应用领域较窄,只是在AV产品中较普及,而后三个无线传输技术的带宽又过低,速度与最新的USB 2.0出身的USB-OTG技术相差甚远,因此目前来看TransDimension所倡导的USB-OTG技术前景更为乐观。

WUSB-无线USB

  什么是无线USB(WUSB)?WUSB是2004 英特尔春季技术峰会提出的一个全新无线传输标准。Intel公司的技术部门经理,WUSB技术白皮书的制订者Rafael Kolic曾这样介绍这项技术,以及WUSB产品的优良表现和良好的移动性。

总观:无线的USB(WUSB)

  首先,我们来想像一下,如果一个家庭的所有装置,比如:打印机,扫描机,外接硬盘和数码相机等等,都将没有任何的电线直接连接到你电脑上。再来 想像一下,如果整个的家庭娱乐中心的所有附件都将不需要一根电线就能够连接。或者,我们再想像一下,如果数码照片不需要电线就可以接到照片打印机上,这该 是多么方便、多么美好的事情。然而,这些只是无线USB (WUSB) 良好连接性的几个小侧面,因为最新的技术发展将会给各种设备带来更大的便捷和移动性(包括市区和郊区)。

  目前,USB技术已经成为PC间普遍流行的技术标准,而且也逐渐被用到消费电子,移动终端中。现在,WUSB这个高速有效的连接接口的诞生是为了消去电缆的负担,以加强USB所不具有的功能。

无线USB促进联盟(Wireless USB Promoter Group)

  2004年春季Intel技术峰会(美国)上,无线USB促进联盟宣布成立。这个联盟包括7家有相当实力的业界巨擎:Agere Systems,惠普,英特尔,微软,NEC,飞利浦半导体和韩国三星。这个联盟的每个成员都被授权可以制订WUSB的详细规格。在详细规格上,已经达成 共识的是每秒480Mb的传输速率,这一规格和有线的USB 2.0设备间高速传输规格维持一致。从这方面来看, WUSB技术在很多方面都可以从比较成熟的高速USB上移植过来。

  另外,WUSB技术在技术规格的制订上,也会依靠MBOA联盟和WiMedia联盟。这是两个开放的技术联盟,将会使WSUB技术在网络环境中,个人在多媒体设备间的无线交流的连通性和协同性加强

 
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