机箱外的即插即用USB

Author: 郭治兴 Date: 1998年第13期 33版

　　近年来，计算机外部设备的数量和种类越来越多，为了上网你需要买一只调制解调器；为了把中意的照片放在自己的主页上，你需要购买一台扫描仪或数字相机；为了把电脑上的精美图片打印出来，你更需要购买一台彩色打印机。而当你兴致勃勃地买回这些设备时，才发现计算机里面的电缆乱如麻，且背面一大堆并行口、串行口、键盘口、鼠标口、游戏口、音频输入输出口、视频输入输出口。为了把这些设备连上去，这一任务变成了对你的技巧和耐心的测试，你要翻看一本一本的说明书，了解这个设备要插入哪个接口才对。也许更不幸的是计算机里面已经没有空闲位置供你使用了。面对这种情况，我们确实需要一个比较好的方法来改变这种状况。
　　有了USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）规范，一切都简单了。USB把即插即用的功能从计算机内部移到了计算机的外部，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，四脚的USB接口（^133301a^）可以插入多达127台不同种类的USB设备，每次插上或拨下USB设备不再需要重新配置系统和重新引导，这一切是不是简单多了。
#1　　1.USB的特性
　　USB是由7家世界领先的计算机及通讯产业厂商（Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC、Northern Telecom）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1.5Mbps和12Mbps两种，一个USB端口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、游戏杆、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。
　　USB的主要特征如下：
　　·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。
　　·多用途　在USB规范中，外设通过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。
　　·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。
#1　　2. USB的结构
　　USB规范中将USB分为五个部分：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设备的客户驱动程序。
　　·控制器（Host Controller）　主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。
　　·控制器驱动程序（Host Controller Driver）　在控制器与USB设备之间建立通信信道。
　　·USB芯片驱动程序（USB Driver）　提供对USB的支持。
　　·USB设备（USB Device）　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它USB外围设备，另一类设备本身不可再连接其它外围设备，前者称为集线器（Hub），后者称为设备（Function）。或者说，集线器带有连接其它外围设备的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。
　　·设备驱动程序（Client Driver Software）　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。
#1　　3.USB的传输方式
　　针对设备对系统资源需求的不同，在USB规范中规定了四种不同的数据传输方式：
　　·等时传输方式（Isochronous）　该方式用来联接需要连续传输数据，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、嗽叭以及电话等。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。
　　·中断传输方式（Interrupt）　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、鼠标以及操纵杆等设备上。
　　·控制传输方式（Control）　该方式用来处理主机到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处理到达的数据。
　　·批（Bulk）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、扫描仪和数字相机以这种方式与主机联接。
　　在这四种数据传输方式中，除等时方式外，其它三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。
#1　　4.使用USB设备
　　使用USB时，新增加的外设可以直接与系统单元上的端口相连，或者与集线器相连。每个集线器提供七个USB设备的插口，你可以将其它的集线器插入与系统相连的集线器中，这样你的计算机就有了13个插口，允许最多插入21个集线器，系统就有了能连接127个不同设备的插口。
　　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（在微软主页上可下载）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。