第五章通信原理及接口电路设计_智能仪表原理与设计.ppt

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-将并口或串口电缆接上-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。 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，许多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)。 优点 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，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。 如果用USB 2.0的扫描仪，扫一张40M的图片只需半分钟左右的时间 USB接口标准 USB1.1接口 目前USB设备虽已被广泛应用，但比较普遍的是USB1.1接口，它的传输速度仅为12Mbps。例如，当用USB1.1的扫描仪扫一张大小为40M的图片，需要4分钟之久。 USB2.0接口 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。 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。 现在WINDOWS XP已经完全支持USB 2.0设备。 USB2.0标准已成为下一代周边设备接口的重要趋势。 USB设备之间的联接线有4根：2根是电源（+5V）和地；另外两根是信号线（D+和D-）。 目前，已推出USB单片机，与通用单片机兼容, 内含USB收发器，用于计算机外设等智能设备。 USB连接的拓扑结构——星型拓扑结构 一个USB系统包含三类硬件设备: USB主机(USB HOST)、 USB设备(USB DEVICE)、USB集线器(USB HUB) ， 管理USB系统；每毫秒产生一帧数据；发送配置请求对USB设备进行配置操作；对总线上的错误进行管理和恢复 (1)USB?HOST 各类设备的功能 (2) USB?DEVICE 在一个USB系统中，USB?DEVICE和USB?HUB总数不能超过127个。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 (3) USB HUB USB?HUB用于设备扩展连接，所有USB?DEVICE都连接在USB?HUB的端口上。一个USB?HOST总与一个根HUB?(USB?ROOT?HUB)相连。USB?HUB为其每个端口提供100mA电流供设备使用。同时，USB?HUB可以通过端口的电气变化诊断出设备的插拔操作，并通过响应USB?HOST的数据包把端口状态汇报给USB?HOST。一般来说，USB设备与USB?HUB间的连线长度不超过5m，USB系统的级联不能超过5级（包括ROOT?HUB）。 USB星型拓扑结构 USB协议定义了在USB系统中主机与USB设备之间的连接和通信，其物理拓扑结构如图1所示。这种结构是星型的层层向上方式，也可以看成是一级与一级的级联方式。允许最多连接127个设备，最上层时USB主控器。由于USB不像其他总线一样采用存储转发技术，所以不会对下层的设备引起延迟。 USB系统的典型应用 对PC微机而言，USB系统中的主机就是一台带USB主控制器的PC机，USB主控制器由硬件、软件、微代码组成。在USB系统中只有一台USB主机，主机是主设备，它控制USB总线上所有的信息传送。根集线器与主机相连，下层就是USB集线器和功能设备。PC微机的USB拓扑结构中，USB设备具体连接方式如下图