1、    usb通信方式研究    摘要：數(shù)據(jù)傳輸是計算機的主要功能之一。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞街饕譃椋河嬎銠C自身通過網(wǎng)絡(luò)資源的下載和計算機通過自身的端口與外圍設(shè)備間數(shù)據(jù)的傳遞與轉(zhuǎn)移。在計算機應(yīng)用技術(shù)中，計算機與外圍設(shè)備之間通信的端口種類豐富，其中，usb接口是最常用的通信接口。本文通過對計算機系統(tǒng)的組成以及計算機與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸方式的研究，分析usb通信方式。關(guān)鍵詞：usb接口 通信方式 數(shù)據(jù)存儲 計算機系統(tǒng)：tp311 ：a ：1007-9416（2016）10-0040-011 計算機系統(tǒng)的組成隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代的計算機在許多方面都對傳統(tǒng)的馮諾依曼計算

2、機結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，傳統(tǒng)的五大部件演變?yōu)槿齻€硬件子系統(tǒng)：處理器、存儲系統(tǒng)和輸入/輸出系統(tǒng)。2 usb概念及性能2.1 usb概念描述usb是universal serial bus的簡稱，其翻譯為通用串行總線，它是一種外設(shè)總線。usb概念可分為兩種。其一是作為計算機特有的接口，從主機到底層設(shè)備的硬件支持使usb作為計算機特有的接口成為可能；其二是作為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，主機系統(tǒng)和usb外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸需要usb來構(gòu)建自己的通信協(xié)議。2.2 usb性能描述usb作為使用最為普遍的計算機通信接口，具備低成本、熱插拔、單一的連接器類型、最多可通過網(wǎng)絡(luò)連接127個設(shè)備、低速和全速設(shè)備、獨立供電、錯誤檢測和

3、恢復(fù)、電源保護(hù)、支持四種類型的傳輸方式和保持向上的繼承性等一系列特性。3 usb系統(tǒng)結(jié)構(gòu)usb系統(tǒng)由3部分來描述：usb主機、usb設(shè)備和usb互連。3.1 usb主機任一usb系統(tǒng)中只有一個主機。主機由主控制器、usb系統(tǒng)軟件和客戶軟件等邏輯部件構(gòu)成。其中，主機控制器就是主機系統(tǒng)上的usb接口。3.2 usb設(shè)備集線器和功能是usb設(shè)備的兩大類。usb系統(tǒng)的附加連接點是由集線器提供的，它是在usb規(guī)格中特別定義出來的一種外圍設(shè)備，除具有擴(kuò)展連接點外，還負(fù)責(zé)中繼上/下游的信號，以及控制各個端口的電源管理；主機系統(tǒng)的附加性能主要是由功能所提供。3.3 usb互連usb互連指的是usb設(shè)備與主機的

4、通信方式和連接方式。其中，usb主機可以和多個usb設(shè)備進(jìn)行連接。4 usb通信方式usb的主要通信方式有控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和等時傳輸四種。4.1 控制傳輸4.1.1 控制傳輸?shù)膬纱蠊δ埽?）控制傳輸定義了usb規(guī)范的基本要求，主機可以借此來進(jìn)一步了解設(shè)備和配置設(shè)備；（2）控制傳輸提出了傳輸類別或廠商根據(jù)對其他任何目的定義請求。4.1.2 控制傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)控制傳輸主要有兩個或三個階段的定義結(jié)構(gòu)，其中包括設(shè)置、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。定義結(jié)構(gòu)中的每一個階段包含一筆或多筆事物。設(shè)置階段和狀態(tài)階段是每個控制傳輸都有的，但是，設(shè)置階段是可供選擇的。由于每個控制傳輸都需要在雙向傳輸信息，因此in和out地址

5、的端點要被控制傳輸信息管道同時使用。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)據(jù)階段時，在控制寫的傳輸過程中，其方向是由主機流向設(shè)備。在控制讀的傳輸中，其方向是由設(shè)備流向主機的。4.1.3 控制傳輸?shù)膫鬏斔俣戎鳈C控制器保留了部分帶寬給控制傳輸。在低俗和中速過程中保留值為10%；高速過程中保留值為20%。如果總線有未使用完的帶寬，控制傳輸可以使用多于保留的額度。4.2 中斷傳輸4.2.1 中斷傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)中斷傳輸適用于小批量的、點式的、非連續(xù)性的數(shù)據(jù)且必須在指定時間內(nèi)傳輸完成的數(shù)據(jù)上。它是低速設(shè)備可以傳輸數(shù)據(jù)的唯一方法。4.2.2 中斷傳輸?shù)膫鬏斔俣缺ＷC最大延遲是中斷傳輸?shù)囊淮筇攸c。中斷傳輸不保證數(shù)據(jù)的傳輸速度，但高速的中斷傳

6、輸非常快，可以達(dá)到24.576mbytes/s；中速的中斷傳輸可以達(dá)到800bytes/s；最大時延由存儲在設(shè)備內(nèi)的端點描述符指定。4.3 批量傳輸4.3.1 批量傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)批量傳輸是單向傳輸（所有的事務(wù)必須全部是輸入事務(wù)，或全部是輸出事務(wù)）、且含有一個或多個in或out事務(wù)的，它主要運用于對時間要求不嚴(yán)格的傳輸。批量傳輸具有在不阻塞總線的情況下可以傳輸大量數(shù)據(jù)的特點，因為它會讓其他傳輸類型先執(zhí)行，等待可以傳輸?shù)臅r間。在一個閑置的總線中，批量傳輸是最快的傳輸類型，且批量傳輸一般只使用在中速和高速設(shè)備中。4.3.2 批量傳輸?shù)膫鬏斔俾手鳈C控制器是批量傳輸可以完成的保證，但沒有給批量傳輸保證任何的

7、帶寬。控制傳輸在不同而傳輸速度中會得到不同的帶寬，余下的都給中斷或等時的傳輸使用。當(dāng)總線閑置時，批量傳輸可以使用任何形式的大部分帶寬，而且批量傳輸?shù)谋眍^很小，所以是最快的傳輸。4.4 等時傳輸4.4.1 等時傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)等時傳輸主要運用于數(shù)據(jù)必須以固定速率抵達(dá)或在指定時刻抵達(dá)、且可以容忍偶爾錯誤的串?dāng)?shù)據(jù)流上。等時傳輸具有保障大量數(shù)據(jù)可以順利地通過總線的特點，其中數(shù)據(jù)傳輸速率不一定要以固定速率來傳輸。與批量傳輸不同的是，一旦等時傳輸開始，主機保證可以在預(yù)期的時間內(nèi)來完成。4.4.2 等時傳輸?shù)膫鬏斔俾手兴俚牡葧r事務(wù)傳輸可以達(dá)到每個幀1023字節(jié)；高速等時事務(wù)可以傳輸?shù)矫總€幀1024字節(jié)。由于高速的等時不必在每個幀或微幀內(nèi)做一筆事務(wù)，所以用于比中速傳輸請求較小的帶寬。5 usb接口評價5.1 usb優(yōu)點usb接口具有容易使用、傳輸速度快、低價位、低功耗、可靠性、操作系統(tǒng)的支持、外圍設(shè)備的支持以及靈活性高的優(yōu)點。5.2 usb缺點usb接口具有缺乏對舊硬件的支持、缺乏點對點的通信能力、速度和距離均受到限制、受硬件的錯誤或故障的影響大以及協(xié)議的復(fù)雜性等缺點。參考文獻(xiàn)1蕭世文，宋延清.usb2.0硬件設(shè)計m.北京：清華大學(xué)出版社，2006.10.2胡曉軍，張愛