通用串行总线(Universal Serial Bus USB),是一种快速、灵活的总线接口。与其它通信接口比较,USB接口的最大特点是易于使用,这也是USB的主要设计目标。作为一种高速总线接口,USB适用于多种设备,如数码相机、MP3播放机、高速数据采集设备等。易于使用还表现在USB接口支持热插拔,并且所有的配置过程都由系统自动完成,无需用户干预。USB接口支持1.5Mb/s(低速)、12Mb/s(全速)和高达480Mb/s(USB 2.0规范)的数据传输速率,扣除用于总线状态、控制和错误监测等的数据传输,USB的最大理论传输速率仍达1.2Mb/s或9.6Mb/s,远高于一般的串行总线接口。USB接口芯片价格低廉,一个支持USB 1.1 规范的USB接口芯片价格大多在人民币(2004年)15~30元之间,这也大大促进USB设备的开发与应用。
1.3 USB 器件的选择本文来自辣.文~论^文·网原文请找腾讯3249-114
在进行一个USB设备开发之前,首先要根据具体使用要求选择合适的USB控制器。目前,市场上供应的USB控制器主要有两种:带USB接口的单片机(MCU)或纯粹的USB接口芯片。带USB接口的单片机从应用上又可以分成两类,一类是从底层设计专用于USB控制的单片机另一类是增加了USB接口的普通单片机,如Cypress公司的EZ-USB(基于8051),选择这类USB控制器的最大好处在于开发者对系统结构和指令集非常熟悉,开发工具简单,但对于简单或低成本系统。但价格因素也是在实际选择过程中需要考虑的因素。纯粹的USB 接口芯片仅处理USB通信,必须有一个外部微处理器来进行协议处理和数据交换。典型产品有Philips公司的PDIUSBD11(I2C接口)、PDIUSBD12(并行接口),NS公司的USBN9603/9604(并行接口),NetChip公司的NET2888 等。USB接口芯片的主要特点是价格便宜、接口方便、可靠性高,尤其适合于产品的改型设计(硬件上仅需对并行总线和中断进行改动,软件则需要增加微处理器的USB中断处理和数据交换程序、PC机的USB接口通信程序,无需对原有产品系统结构作很大的改动)。
1.4 Mass Storage协议与FAT16文件系统
USB组织定义了海量存储设备类(Mass Storage Class)的规范,这个类规范包括四个独立的子类规范,即:1. USB Mass Storage Class Control/Bulk/Interrupt (CBI) Transport 2. USBMass Storage Class Bulk-Only Transport 3. USB Mass Storage Class ATA Command Block 4.USB Mass Storage Class UFI Command Specification。前两个子规范定义了数据/命令/状态在USB上的传输方法。Bulk- Only传输规范仅仅使用Bulk端点传送数据/命令/状态,CBI传输规范则使用Control/Bulk/Interrupt三种类型的端点进行数据/命令/状态传送。后两个子规范则定义了存储介质的操作命令。ATA命令规范用于硬盘,UFI命令规范是针对USB移动存储
论文网http://www.751com.cn/ 。Microsoft Windows中提供对Mass Storage协议的支持,因此USB移动设备只需要遵循Mass Storage协议来组织数据和处理命令,即可实现与PC机交换数据。而Flash的存储单元组织形式采用FAT16文件系统,这样,就可以直接在Windows的浏览器中通过可移动磁盘来交换数据了,Windows负责对FAT16文件系统的管理,USB设备不需要干预FAT16文件系统操作的具体细节。
第二章 USB总线结构
2.1 总线拓扑结
USB总线的物理连接是一种有层次性的星型结构,集线器(HUB)是每个星型结构的中心。PC机就是主机和根HUB,用户可以将外设或附加的HUB与之相连,这些附加的HUB可以连接另外的外设以及下层HUB。USB支持最多5个HUB层以及127个外设。从下图描述了总线的这种物理拓扑结构。
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