嵌入式系統(tǒng)USB接口設(shè)計(jì)

引言
1.1研究背景
???? USB(UniversalSerialBus),即“通用器串行總線”, 它是一種應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)。
????? USB是由Compaq、Inter、Microsoft、NEC等幾家著名公司共同提出的用于外部設(shè)備接到主機(jī)的外部總線結(jié)構(gòu)。它同時(shí)又是一種通信協(xié)議,采用基于令牌的主機(jī)查詢方式完成主機(jī)(Host)與USB器件之間的數(shù)據(jù)傳送,由于任何數(shù)據(jù)傳送的主動(dòng)權(quán)都在主機(jī)一側(cè),這就將整個(gè)外設(shè)系統(tǒng)最復(fù)雜的部分交給了主機(jī),從而簡(jiǎn)化了USB外設(shè)的結(jié)構(gòu),降低了生和設(shè)計(jì)成本。同時(shí),USB器件是在微控制器的控制下完成USB協(xié)議的,因此它作為一種智能接口支持器件的“熱插拔”。此外,為了降低USB系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送的誤碼率,USB還引入了諸如PID檢錯(cuò)、CRC校驗(yàn)、流量控制以及自動(dòng)重發(fā)等功能,使得USB系統(tǒng)非常健壯(其誤碼率低于10-10)。
????? 早在1995年，就已經(jīng)有PC機(jī)帶有USB接口了，但由于缺乏軟件及硬件設(shè)備的支持，這些PC機(jī)的USB接口都閑置未用。1998年后，隨著微軟在Windows 98中內(nèi)置了對(duì)USB接口的支持模塊，加上USB設(shè)備的日漸增多，USB接口才逐步走進(jìn)了實(shí)用階段。這幾年，隨著大量支持USB的個(gè)人電腦的普及，USB逐步成為PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口已經(jīng)是大勢(shì)所趨。在主機(jī)(host)端，最新推出的PC機(jī)幾乎100%支持USB；而在外設(shè)(device)端，使用USB接口的設(shè)備也與日俱增，例如數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、游戲桿、磁帶和軟驅(qū)、圖像設(shè)備、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)等等。
USB設(shè)備之所以會(huì)被大量應(yīng)用，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、可以熱插拔。這就讓用戶在使用外接設(shè)備時(shí)，不需要重復(fù)“關(guān)機(jī)——將并口或串口電纜接上——再開(kāi)機(jī)”這樣的動(dòng)作，而是直接在PC開(kāi)機(jī)時(shí)，就可以將USB電纜插上使用。
2、攜帶方便。USB設(shè)備大多以“小、輕、薄”見(jiàn)長(zhǎng)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，同樣20G的硬盤，USB硬盤比IDE硬盤要輕一半的重量，在想要隨身攜帶大量數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)然USB硬盤會(huì)是首要之選了。
3、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。大家常見(jiàn)的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標(biāo)鍵盤，并口的打印機(jī)掃描儀，可是有了USB之后，這些應(yīng)用外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以用同樣的標(biāo)準(zhǔn)與PC連接，這時(shí)就有了USB硬盤、USB鼠標(biāo)、USB打印機(jī)，等等。
4、可以連接多個(gè)設(shè)備。USB在PC上往往具有多個(gè)接口，可以同時(shí)連接幾個(gè)設(shè)備，如果接上一個(gè)有4個(gè)端口的USB HUB時(shí)，就可以再連上4個(gè)USB設(shè)備，以此類推，盡可以連下去，將你家的設(shè)備都同時(shí)連在一臺(tái)PC上而不會(huì)有任何問(wèn)題(注：最高可連接至127個(gè)設(shè)備)。