《電子技術(shù)應(yīng)用》
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你知道嗎?USB端口的工作原理(二)
摘要: 如今出售的大部分計算機(jī)都會提供一到兩個USB插孔。但是市場上需要用USB連接的設(shè)備很多,計算機(jī)上的插孔很快就會被用光了。
Abstract:
Key words :

如今出售的大部分計算機(jī)都會提供一到兩個USB插孔。但是市場上需要用USB連接的設(shè)備很多,計算機(jī)上的插孔很快就會被用光了。

比如在一臺計算機(jī)上,有一部打印機(jī)、一臺掃描儀、一個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和一個U盤連接。但這臺計算機(jī)上只有一個USB接口。很明顯,現(xiàn)在的問題是“應(yīng)該如何將這些設(shè)備都連接到計算機(jī)上”?

USB Hub

解決問題的簡單辦法就是增加一個USB集線器(USB Hub)。USB標(biāo)準(zhǔn)可支持多達(dá)127臺設(shè)備,USB集線器也屬于該標(biāo)準(zhǔn)的一部分。

典型的USB四口集線器可插入4個“A”接頭

集線器通常具有4個新端口,也可能更多。您需要將集線器插入計算機(jī),然后將設(shè)備(或其他集線器)插入集線器。通過將集線器串連在一起,您可以在一臺計算機(jī)上建立數(shù)十個可用的USB端口。

集線器有的帶電源,也有些不帶電源。正如您將在下一頁所看到的那樣,USB標(biāo)準(zhǔn)允許設(shè)備從它們的USB連接中獲取電能。顯而易見,打印機(jī)或掃描儀這樣的高功率設(shè)備將配有自己的電源,而像鼠標(biāo)和數(shù)碼相機(jī)這樣的低功率設(shè)備則會靠總線供電,以簡化自身的構(gòu)造。這些電能(5伏電壓可提供高達(dá)500毫安的電流)都來自計算機(jī)。如果您擁有許多自已供電的設(shè)備(如打印機(jī)和掃描儀),那么就不需要為集線器提供電源了——由于任何連接到該集線器的設(shè)備都不再需要額外電源,因而計算機(jī)自身便足以滿足集線器的需要了。反之,如果您有許多像鼠標(biāo)和攝像機(jī)之類本身不提供電源的設(shè)備,則可能需要一個有電源的集線器。集線器配有自己的變壓器,它會為總線提供電源,以使設(shè)備不會加重計算機(jī)供電的負(fù)擔(dān)。

USB工作過程

啟動主機(jī)后,它會查詢所有與總線相連的設(shè)備,并為每個設(shè)備分配一個地址。這個過程稱為列舉(enumeration)——在將設(shè)備連接到總線時,主機(jī)也會列舉它們。此外,主機(jī)還會查出每臺設(shè)備要執(zhí)行的數(shù)據(jù)傳輸類型。

  •   中斷——鼠標(biāo)或鍵盤等設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)非常少,它們會選擇中斷模式。
     
  •   批量——打印機(jī)等設(shè)備接收的數(shù)據(jù)包含在一個大的數(shù)據(jù)包中,它們會使用批量傳輸模式。這種模式會將大塊數(shù)據(jù)發(fā)送到打印機(jī)(塊的大小為64個字節(jié)),并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證,以確保它們的正確性。
     
  •   同步——流式設(shè)備(如揚(yáng)聲器)都使用同步模式。在這種模式下,設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)是實時傳輸?shù)?,其間沒有數(shù)據(jù)糾正過程。

此外,主機(jī)還可以通過控制數(shù)據(jù)包發(fā)送命令或查詢參數(shù)。

列舉設(shè)備時,主機(jī)會一直跟蹤所有同步和中斷設(shè)備所請求的總帶寬情況。如果總帶寬為480Mbps,這些設(shè)備最多可占用90%的帶寬。在用完這部分帶寬后,主機(jī)就會拒絕訪問任何其他同步或中斷設(shè)備,控制數(shù)據(jù)包和用于批量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包將使用剩下的帶寬(至少有10%)。

通用串行總線會將可用帶寬分成多個幀,而主機(jī)則控制著這些幀。每個幀包含1,500個字節(jié)的數(shù)據(jù),每隔一毫秒就會啟動一個新幀。在形成幀的過程中,將為同步和中斷設(shè)備分配一個槽,以便保證它們得到所需要的帶寬。批量和控制傳輸將使用剩下的空間來傳輸數(shù)據(jù)。

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