| 出版日期：1999-06-17 总期号：832 本年期号：42 |
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usb为即插即用奠基
李彦丰 现在早已不是主机只连显示器和键盘的时代了，pc机的外设多如牛毛。机箱后插口形形色色：并行口、串行口、键盘口、鼠标口、游戏手柄接口、音频输入输出口、视频输出口。更不幸的是，游戏手柄、modem、手写笔都是用串口进行通讯的，而串口只有两个，这真是考验技巧和耐心的时候了。由此产生了通用串行总线usb（universal serial bus）规范，把即插即用的功能从计算机内部移到了计算机外部，把大小不一、形状各异的各种接口做了统一的规定，能够用一种尺寸去适应所有的连接设备，4脚的usb接口可以连接多达127种不同类别的usb设备，每次插上或拔下usb设备不再需要重新配置系统和重新引导。windows 98直接支持usb。 usb技术 1．usb的传输速率 usb是由7家世界领先的计算机及通信产业厂商（compaq、dec、ibm、intel、microsoft、nec、nortel）共同制定的一种通用外部设备总线规范，主要应用在中低速外部设备上，它提供的传输速度有低速1．5mbps和全速12mbps两种，一个usb端口可同时支持全速和低速的设备访问。 低速的usb带宽（1．5mbps）支持低速设备，例如显示器、isdn电话、调制解调器、键盘、鼠标、游戏手柄、扫描仪、打印机、光驱、磁带机、软驱等。全速的usb带宽（12mbps）将支持大范围的多媒体和电话设备等。 2．usb的主要特征 （1）真正即插即用和热插拔功能 usb设备不仅具有即插即用的功能，并且可以在不重新启动计算机的情况下安装或卸载，系统可以自动检测外设的变化和外部设备对系统资源的需求，并自动为设备分配这些资源。对于用户而言，免去了设置跳线、dma、irq以及i／o等繁琐手续。 （2）支持多外设同时连接 在usb规范中，外设通用集线器呈树状接至一个端口上，一台微机可连接127台不同种类的设备，对目前pc的需求来讲，如此多的外设已绰绰有余。由于它制定了统一的接口，提高了设备之间的兼容性，从而大大提高了pc机的灵活性。 （3）降低设备成本 usb总线作为一种开放式标准，使厂商可以大规模生产，便于降低成本。设备接口的统一性，也使得计算机外部设备设计和生产厂商不需要再设计额外的安装界面，从而降低了设备成本，使用户从总体上降低了拥有和使用计算机的成本。 3．usb的结构 usb规范中将usb分为5个部分：控制器、控制器驱动程序、usb芯片驱动程序、usb设备以及针对不同usb设备的驱动程序。 （1）控制器 主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。 （2）控制器驱动程序 在控制器与usb设备之间建立通信信道。 （3）usb芯片驱动程序 提供对usb的支持。 （4）usb设备 包括与pc相连的usb外围设备，分为两类：一类设备本身可再接其他usb外围设备，另一类设备本身不可再连接其他外围设备；前者称为集线器，后者称为设备。或者说，集线器带有连接其他外围设备的usb端口，而设备则是连接在计算机上用来完成特定功能并符合usb规范的设备单元，如鼠标、键盘等。 （5）设备驱动程序 就是用来驱动usb设备的程序，通常由操作系统或usb设备制造商提供，如平常所说modem驱动程序、打印机驱动程序等。 4．usb的传输方式 针对设备对系统资源需求的不同，在usb规范中规定了4种不同的数据传输方式： （1）等时传输方式 该方式用来连接需要连续传输，且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备，如麦克风、音箱以及电话等。等时传输方式以固定的传输速率，连续不断地在主机与usb设备之间传输数据，在传送数据发生错误时，usb并不处理这些错误，而是继续传送新的数据。 （2）中断传输方式 该方式传送的数据量很小，但这些数据需要及时处理，以达到实时效果，此方式主要用在键盘、鼠标以及游戏手柄等外部设备上。 （3）控制传输方式 该方式用来处理主机的usb设备的数据传输。包括设备控制指令、设备状态查询及确认命令。当usb设备收到这些数据和命令后，将依据先进先出的原则按队列方式处理到达的数据。 （4）批传输方式 该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数码相机以这种方式与主机连接。 在这4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他3种方式在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准确性。 5．使用usb设备的要求 使用usb时，新增加的外设可以直接与主机上的usb接口相连，或者与集线器相连。一般主板上只提供两个usb接口，如果usb的设备多于两个，那么必须用usb的hub了。 要使用usb设备，首先要求主板具有支持usb设备的功能，其次要求操作系统支持usb设备。windows 98内置了对usb的支持，如果使用windows 95，还需取得usb驱动程序usbsupp．exe（http://www.microsoft.com／kb下载）才能使用主板提供的功能。在操作系统拥有了对usb设备的支持后，安装usb设备以及相应的驱动程序，设备就可以正常工作了。 usb产品 从1997年末intellx芯片的主板面市，在主板上就提供了usb端口，但在当时，支持usb的设备极少，直至现在可用的设备也并不是很多。预计usb在1999年下半年将开始逐渐成为外设的主流接口规范，将有支持usb的鼠标、键盘、游戏手柄、摄像机、modem、网卡、音箱、hub、数据传输电缆等。 比如，北京国立公司推出了usb数字有源音箱，该音箱内部具有数字解码功能，使音频信号的数模转换在音箱中完成，独立于pc机箱之外，避免了电磁杂码的干扰，提高了音频系统的信噪比，使音频更为清晰明亮。该音箱可以省掉声卡，节约了pc机的资源空间，其音频性能远高于声卡的音频效果。 深圳国傲通的lopstar 56k usb modem采用国际知名的rockwell双芯片制造，支持最新的itu－tv．90和k56flex标准，即插即用。即使在pc开机时也可把电缆插入usb端口，即时上网，拨号连接速度快，不掉线。这类modem无需复杂跳线和中断设置，支持全双工语音，无需外接电源，由usb口内供电，既快捷又方便，不仅适用于台式pc机，也是笔记本电脑比较好的选择。 good way industrial的usb产品有usb网卡、usb中继电缆、为imac和pc机分别设计的usbhub，还有usb到并口、usb到串口、usb到usb等方式的数据传输电缆。通过一条usb接口电缆、辅之以相应的软件，可以实现两台pc机之间对传数据，比以前用的串口或并口电缆，或者拆卸硬盘的方式方便多了。 philips公司也推出了usb接口规范的音箱、鼠标、键盘、摄像机和hub。 usb市场与发展 1998年9月，美国apple公司推出imac，其主机和显示器是结合在一起的，整个机身呈流线型。imac的键盘和鼠标都是usb接口的，imac最具震憾性的特点，除了外型，就是全面利用usb界面，原本连接键盘、鼠标的串口和scsi接口都已消失。 有的扫描仪制造商，计划将把epp接口的扫描仪替换为usb接口，甚至scsi接口的扫描仪也要替换。即使一台扫描仪同时配置两种端口，其成本也不过增加10美元，而这会给用户带来很大的方便。usb正在受着众多商家的关注，因为他们知道，让用户体验到真正的方便才是最重要的，而usb正合大家之意。 现在usb接口规范的外设市场还不是很大，原因是人们对usb的认识还不够多，许多人还不知道主板上那两个扁型口是做什么的，因为从来没有见过在上面连过什么东西。usb接口的设备价格也比传统接口外设高许多。但随着时间的推移，人们认识会逐步加深。usb的芯片的价格在逐步下降。一个鼠标usb芯片刚刚面市时单价要2～3美元，现在不过0．8美元一片了；philips usb音箱芯片也只有5美元。相信芯片的价格下降，会导致usb产品市场份额的提升。 intel 810芯片主板已经面市，我们见到了声卡、显卡和modem高度集成化的主机板，820芯片不久也会粉墨登场。以后的pc是否也会像imac一样，推行usb规范，甚至引起机箱面板的革命，我们还无法准确预见，但可以相信，不久的将来，也许会有许多usb接口的外设，真正即插即用的usb使人们可以更简单地应用pc。 |
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