3.2 USB通用串行总线接口教学.ppt

§3.2 USB通用串行总线接口 一、USB简介 二、USB的性能特点与基本特性 USB的物理接口和电气特性、USB系统组成及拓扑结构 三、USB的传输方式 四、USB接口芯片 1)、传输速度快 ——USB低速1.5Mbps 低速的USB支持低速设备，例如，调制解调器、键盘、 鼠标、优盘、硬盘、光驱、网卡、扫描仪、数码相机 等； ——USB全速12Mbps， USB全速的数据传输用于大范围的多媒体设备。 ——USB 2.0高速数据传输速度可以高达480Mbps 3)、通用连接器 　　USB用一种通用的连接器可以连接多种类型的外设，其外型为4针插头。 4)、无须外接电源 数据线供电 　——由USB总线提供电源到外部设备，USB能提供+5V/500mA的电源，供低功耗USB设备如USB键盘、USB鼠标、优盘等作电源使用；高功耗的USB设备,如扫描仪等仍需自带电源； ——USB还采用APM（Advanced Power Management）技术，可以有效地节省电源功耗。如果3ms没有总线活动的话，USB会自动进入挂起状态。 进入挂起状态的设备消耗的电流不超过500uA。 5)、扩充外设能力强 　　USB采用星形层式结构和Hub技术，允许一个USB主控机可以连接多达127个外设，用户不用担心要连接的设备数目会受到限制。两个外设间的距离可达5米，扩充方便。　 Ⅱ、电气特性 Ⅲ、电源 USB系统可以通过USB线缆为其外设提供不高于+5V、500mA的总线电源。 完全依靠USB线缆来提供电源的器件被称为总线驱动器件(Bus-powered device), 自带电源的器件则被称为自驱动外设(Self-powered device)。 当一个外设初次连接时，器件的配置和分类并不使用外设自带的电源，而是通过USB线缆提供的电源来使外设处于Powered状态。 Ⅳ、电源管理系统 设备挂起(Suspend) 在外设长时间(3.0ms以上)处于非使用状态时，USB系统自动将该设备挂起(Suspend)， 当一台USB外设处于挂起状态时，USB总线通过USB线缆为该设备仅仅提供500μA以下的电流，并把该外设所占用的USB带宽分配给其它的USB外设。 唤醒(Resume) 当外设处于挂起状态时，必须先通过主机使该设备“唤醒” ，然后才可以执行USB操作。 USB总线系统中的设备可以分为三个类型 USB主机（ USB主控制器/根集线器(USB Host) ）：只能有一个，管理USB系统，每秒产生一帧数据；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。 USB 集线器（HUB）：类似于网络集线器，完成USB设备的添加（扩展）、删除和电源管理等 USB总线设备（USB功能外设） 组成金字塔型结构，最多可连接7层，127台设备 Ⅵ、USB系统软件组成 主控制器驱动程序 在主控制器与USB设备之间建立通信通道，负责最底层的驱动任务，控制和管理硬件底层，负责将USB事物发送给USB主控制器芯片，最终将串行数据发送到电缆上。 设备驱动程序 驱动USB设备的程序，由操作系统或USB设备制造商提供 USB芯片驱动程序 　在设备设置时读取描述寄存器以获取USB设备的特征，并根据这些特征，在请求发送时组织数据传输。 四、USB接口芯片 常用的USB接口方法有两种： 采用专用的USB接口器件； 只处理ＵＳＢ通信，必须被一个外部微处理器所控制。 如：Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的PDIUSBD11（D１２）、NetChip公司的NET2888，NS公司的USBN9603/9604 选用内部集成USB接口的单片机。 INTEL的8X930系列，CYPRESS公司的EZ-USB， MOTOROLA公司的MC68HC908JB8系列等 4.1 USB专用接口芯片PDIUSBD12 特性： 符合通用串行总线 USB 1.1 版规范 高性能 USB 接口器件， 集成了 SIE FIFO 存储器 收发器以及电压调整器 可与任何外部微控制器/微处理实现高速并行接口 2M 字节/秒 完全自治的直接内存存取 DMA 操作 集成 320 字节多结构 FIFO 存储器 主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输 在批量模式和同步模式下均可实现 1M 字节/秒的数据传输速率 具有良好 EMI 特性的总线供电能力 在挂起时可控制 LazyClock 输出 可通过软件控制与 USB 的连接 采用 GoodLink 技术的连接指示器,在通讯时使 LED 闪烁 可编程的时钟频率输出 符合 ACPI OnNOW 和 USB 电源管理的要求 内部上电复位和低电压复位电路