USB接口研究与硬件电路设计

引 言 　　USB的英文全称为Universal Serial Bus,中文含义是通用串行总线，它是一种快速的，双向的，同步传输的廉价的并可以进行热拔插的串行接口。USB接口使用方便，它可以连接多个不同的设备，而过去的串口和并口只能接一个设备。速度快是USB技术的突出特点之一。全速USB接口的最高传输率可达12Mb/s,比串口快了整整100倍，而执行USB2.0标准的高速USB接口速率更是达到了480Mb/s.这使得高分辨率、真彩色的大容量图象的实时传送成为可能。USB接口支持多个不同设备的串列连接，一个USB接口理论上可以连接127个USB设备。连接方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也 【USB接口详解】 USB（Universal Serial Bus）是通用串行总线的缩写，它是一种高效、双向、同步传输的接口，支持热插拔，并且价格低廉。USB接口的出现极大地提高了设备与计算机之间的数据传输速度，使得过去需要专用接口的设备如打印机、扫描仪、摄像头等能够更方便地与电脑连接。 USB接口的最大传输速率是其关键特性之一。全速USB接口可达到12Mb/s的传输率，相比于传统的串口（115kb/s），其速度提升了约100倍。而USB2.0标准的高速接口更是将速度提升至480Mb/s，这对于高分辨率图像和视频的实时传输至关重要。USB接口的灵活性也体现在它可以连接多个设备，理论上限是127个设备，并可以通过集线器（Hub）扩展连接数量，使得管理多个USB设备变得轻松。 USB接口的工作模式有两种：普通模式和DMA（直接存储器存取）模式。普通模式下，数据传输由CPU控制；而在DMA模式下，数据可以直接在设备和内存之间传输，无需CPU介入，这大大提高了数据传输的效率，尤其适合高速、实时的数据流处理，如视频信号传输。然而，市面上很多USB接口电路板只支持普通模式，不支持DMA，这限制了它们在某些高速应用中的使用。 针对这一问题，有设计者尝试使用51单片机结合如PHILIPS公司的PDIUSBD12这类带有并行总线的USB接口芯片，来设计支持DMA模式的USB接口电路，以便应用于如CCD数字摄像机等需要高速传输的场景。 【USB概述】 USB接口的广泛采用得益于它的诸多优点。USB接口简化了设备连接过程，用户无需打开计算机机箱即可连接设备，且支持设备的热插拔，即在电脑运行状态下也能安全添加或移除设备。USB接口具有内置电源，可以为部分设备提供电力，减少了额外的电源需求。此外，USB接口的连接方式灵活多样，通过Hub可以方便地扩展设备数量。USB接口的成本效益高，降低了设备与电脑连接的成本。 随着USB标准从1.1版升级到2.0版，传输速率从12Mbps跃升至480Mbps，进一步推动了其在ISDN、视频产品等领域的应用。USB总线结构简单，仅由2条电源线和2条信号线组成，降低了硬件复杂性。 【USB系统构成】 USB系统主要由三部分组成：USB互联、USB设备和USB主机。USB互联描述了设备如何与主机连接并通信，包括总线拓扑结构（如树状结构）、层间关系（协议栈的分层处理）以及数据流模型。USB设备是连接到总线上的物理装置，而USB主机则是系统的核心，负责管理设备、分配资源和处理数据传输。 总结起来，USB接口的研究与硬件电路设计涉及了接口的速度、连接性、工作模式以及系统架构等多个方面，这些知识点对于理解和设计USB相关产品至关重要。随着技术的不断进步，USB接口将继续发挥其在数据传输和设备连接中的核心作用，为我们的日常生活和工作带来更多便利。