【文章內(nèi)容簡介】 001年12月18日由USB Implementers Forum公布，主要應(yīng)用于各種不同的設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備間的聯(lián)接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。特別是PDA、移動(dòng)電話、消費(fèi)類設(shè)備。改變?nèi)鐢?shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備間多種不同制式連接器，多達(dá)7種制式的存儲卡間數(shù)據(jù)交換的不便。　　USB技術(shù)的發(fā)展，使得PC和周邊設(shè)備能夠通過簡單方式、適度的制造成本將各種數(shù)據(jù)傳輸速度的設(shè)備連接在一起，上述我們提到應(yīng)用，都可以通過USB總線，作為PC的周邊，在PC的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但這種方便的交換方式，一旦離開了PC，各設(shè)備間無法利用USB口進(jìn)行操作，因?yàn)闆]有一個(gè)從設(shè)備能夠充當(dāng)PC一樣的Host?！　nTheGo，即OTG技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)在沒有Host的情況下，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送。例如數(shù)碼相機(jī)直接連接到打印機(jī)上，通過OTG技術(shù)，連接兩臺設(shè)備見的USB口，將拍出的相片立即打印出來；也可以將數(shù)碼照相機(jī)中的數(shù)據(jù)，通過OTG發(fā)送到USB接口的移動(dòng)硬盤上，野外操作就沒有必要攜帶價(jià)格昂貴的存儲卡，或者背一個(gè)便攜電腦?！　≡贠TG產(chǎn)品中，增加了一些新的特性：　　* 新的標(biāo)準(zhǔn)，適用于設(shè)計(jì)小巧的連接器和電纜；　　* 在傳統(tǒng)的周邊設(shè)備上，增加了Host能力，適應(yīng)點(diǎn)到點(diǎn)的連接；　　* 這種能力可以在兩個(gè)設(shè)備間動(dòng)態(tài)地切換；　　* 低的功耗，保證USB可以在電池供電情況下工作　　使用OTG后，不影響原設(shè)備和PC的連接，但使得在市場上已有超過10億個(gè)USB接口的設(shè)備，也能通過OTG互聯(lián)。　　[1][2][3]【USB 簡介】　　英特爾公司（Intel）和業(yè)界領(lǐng)先的公司一起攜手組建了USB ，旨在開發(fā)速度超過當(dāng)今10倍的超高效USB互聯(lián)技術(shù)。該技術(shù)是由英特爾，以及惠普（HP）、NEC、NXP半導(dǎo)體以及德州儀器（Texas Instruments）等公司共同開發(fā)的，應(yīng)用領(lǐng)域包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、消費(fèi)及移動(dòng)類產(chǎn)品的快速同步即時(shí)傳輸。隨著數(shù)字媒體的日益普及以及傳輸文件的不斷增大——甚至超過25GB，快速同步即時(shí)傳輸已經(jīng)成為必要的性能需求。 　　USB 具有后向兼容標(biāo)準(zhǔn)，并兼具傳統(tǒng)USB技術(shù)的易用性和即插即用功能。該技術(shù)的目標(biāo)是推出比目前連接水平快10倍以上的產(chǎn)品，采用與有線USB相同的架構(gòu)。除對USB ，USB 的端口和線纜能夠?qū)崿F(xiàn)向后兼容，以及支持未來的光纖傳輸。 　　“從邏輯上說USB ”，英特爾技術(shù)戰(zhàn)略師Jeff Ravencraft說道，“數(shù)字時(shí)代需要高速的性能和可靠的互聯(lián)來實(shí)現(xiàn)日常生活中龐大數(shù)據(jù)量的傳輸。USB ，并繼續(xù)提供用戶已習(xí)慣并繼續(xù)期待的USB易用性體驗(yàn)。” 　　英特爾公司成立USB （USBIF）可以作為USB 。完整的USB ，USB 。 　　USB ，包括惠普、英特爾、NEC、NXP半導(dǎo)體以及德州儀器，致力于保護(hù)已有USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)器基礎(chǔ)設(shè)施和投資、USB的外觀以及方便使用的特性，同時(shí)繼續(xù)發(fā)揚(yáng)USB這種卓越技術(shù)的功能。 　　“我們對USB ”，惠普公司負(fù)責(zé)打印成像與消費(fèi)市場部門（Consumer Inkjet Solutions）的副總裁Phil Schultz說，“現(xiàn)在借助USB ，我們將為客戶創(chuàng)造打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及其他外圍設(shè)備與個(gè)人電腦互聯(lián)的更佳體驗(yàn)?！?　　“英特爾在兩代USB技術(shù)的開發(fā)和采用方面均走于行業(yè)前列，USB現(xiàn)在已經(jīng)成為最受歡迎的計(jì)算和手持電子設(shè)備外圍接口”，英特爾高級副總裁兼數(shù)字企業(yè)事業(yè)部總經(jīng)理帕特基辛格（Patrick Gelsinger）表示，“由于市場發(fā)展支持客戶對龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和傳輸?shù)男枨?，我們希望開發(fā)出第三代USB技術(shù)，可以利用現(xiàn)有的USB界面并對其進(jìn)行優(yōu)化來滿足這些需求?！?　　“自首次安裝有線USB以來，NEC一直都是USB技術(shù)的支持者”，NEC電子SoC系統(tǒng)部門總經(jīng)理Katsuhiko Itagaki說道，“現(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)一步發(fā)展這個(gè)業(yè)已成功的互聯(lián)接口以滿足市場對龐大數(shù)據(jù)傳輸速度的更高需求，從而盡量縮短用戶等待的時(shí)間?！?　　“NXP很高興與其它頂級公司攜手推進(jìn)世界領(lǐng)先的互聯(lián)技術(shù)來滿足下一代外圍設(shè)備的需求”，NXP半導(dǎo)體商業(yè)互聯(lián)娛樂（Business Line Connected Entertainment）戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)發(fā)展部總監(jiān)PierreYves Couteau說，“作為USB半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)先提供商，NXP致力于推動(dòng)超高速USB的標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用?！?　　“隨著高速USB在個(gè)人計(jì)算、消費(fèi)電子以及移動(dòng)等各種細(xì)分市場內(nèi)的普及，我們預(yù)計(jì)USB ”，德州儀器Worldwide ASIC副總裁Greg Hantak表示，“德州儀器非常興奮USB 。” 　　關(guān)于USB 設(shè)計(jì)學(xué)會 （Universal Serial Bus Implementers Forum） 　　非盈利組織USB設(shè)計(jì)論壇（USBIF）成立的宗旨是為USB技術(shù)的發(fā)展和普及提供支持。通過其標(biāo)識和認(rèn)證項(xiàng)目，USBIF為高質(zhì)量、兼容性USB設(shè)備的開發(fā)提供協(xié)助，USBIF還大力宣傳USB的優(yōu)勢以及經(jīng)其認(rèn)證的產(chǎn)品的質(zhì)量?！　SB 　　由Intel、微軟、惠普、德州儀器、NEC、STNXP等業(yè)界巨頭組成的USB Promoter Group今天宣布，該組織負(fù)責(zé)制定的新一代USB 。新規(guī)范提供了十倍于USB ，可廣泛用于PC外圍設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品。　　制定完成的USB Implementers Forum(簡稱USBIF)。該組織將與硬件廠商合作，共同開發(fā)支持USB ，不過實(shí)際產(chǎn)品上市還要等一段時(shí)間?！　〉谝话鎁SB ，；兩年后升級為USB ，速度也大大提升到12Mb/s，至今在部分舊設(shè)備上還能看到這種標(biāo)準(zhǔn)的接口；2000年4月，目前廣泛使用的USB ，速度達(dá)到了480Mb/s，是USB ；如今八個(gè)半年頭過去了，USB ，USB ，也就是625MB/s，同時(shí)在使用A型的接口時(shí)向下兼容?！　EEE組織最近也批準(zhǔn)了新規(guī)范IEEE13942008，相當(dāng)于USB ％多一點(diǎn)。難怪蘋果等業(yè)界廠商普遍對該技術(shù)失去了興趣?！　SB ，只能提供單向數(shù)據(jù)流傳輸，而USB ，故而支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸，這也是新規(guī)范速度猛增的關(guān)鍵原因?！　〕酥?，USB ，支持待機(jī)、休眠和暫停等狀態(tài)?！　y量儀器大廠泰克(Tektronix)在上個(gè)月第一家宣布了用于USB ，可以幫助開發(fā)人員驗(yàn)證新規(guī)范與硬件設(shè)計(jì)之間的兼容性?！　SB “USB SuperSpeed”，順應(yīng)此前的USB FullSpeed和USB HighSpeed。預(yù)計(jì)支持新規(guī)范的商用控制器將在2009年下半年面世，消費(fèi)級產(chǎn)品則有望在2010年上市。 USB的優(yōu)點(diǎn)USB通信有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：、易于使用的標(biāo)準(zhǔn)的連接類型。這樣一來就簡化了USB外設(shè)的設(shè)計(jì)，同時(shí)也簡化了用戶在判斷哪個(gè)插頭對應(yīng)哪個(gè)插槽時(shí)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了單一的數(shù)據(jù)通用接口。，節(jié)省了系統(tǒng)資源。(hot plug)和PNP(PlugandPlay)，也就是說在不關(guān)閉PC 的情況下可以安全的插上和斷開USB設(shè)備，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地檢測外設(shè)的插拔，并且動(dòng)態(tài)地加載驅(qū)動(dòng)程序。其他普通的外圍連接標(biāo)準(zhǔn)，如SCSI設(shè)備等必須在關(guān)掉主機(jī)的情況下才能插拔外圍設(shè)備。4. USB在設(shè)備供電方面提供了靈活性。USB直接連接到Hub或者是連接到Host的設(shè)備可以通過USB電纜供電，也可以通過電池或者其它的電力設(shè)備來供電，或使用兩種供電方式的組合，并且支持節(jié)約能源的掛機(jī)和喚醒模式。，USB提供了四種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型：控制傳輸Bulk數(shù)據(jù)、傳輸中斷數(shù)據(jù)傳輸和同步數(shù)據(jù)傳輸。同步數(shù)據(jù)傳輸可為音頻和視頻等實(shí)時(shí)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸提供固定帶寬。7. USB的端口具有很靈活的擴(kuò)展性，一個(gè)USB端口串接上一個(gè)USB Hub就可以擴(kuò)展為多個(gè)USB端口。USB有四種的傳輸方式：控制(Control)、同步(isochronous)、中斷(interrupt)、大量(bulk)。如果是從硬件開始來設(shè)計(jì)整個(gè)的系統(tǒng)那還要正確選擇傳輸?shù)姆绞?，而作為一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的書寫者就只需要弄清楚其采用的什么工作方式就行了。通常所有的傳輸方式下的主動(dòng)權(quán)都在PC邊。(Control)方式傳輸:控制傳輸是雙向傳輸,數(shù)據(jù)量通常較小。USB系統(tǒng)軟件用來主要進(jìn)行查詢、配置和給USB設(shè)備發(fā)送通用的命令。控制傳輸方式可以包括132和64字節(jié)的數(shù)據(jù)，這依賴于設(shè)備和傳輸速度?？刂苽鬏?shù)湫偷赜迷谥饔?jì)算機(jī)和USB外設(shè)之間的端點(diǎn)(Endpoint)0之間的傳輸，但是指定供應(yīng)商的控制傳輸能用到其它的端點(diǎn)。(isochronous)方式：傳輸同步傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間latency)。它被用于時(shí)間嚴(yán)格并具有較強(qiáng)容錯(cuò)性的流數(shù)據(jù)傳輸，或者用于要求恒定的數(shù)據(jù)傳輸率的即時(shí)應(yīng)用中。例如，執(zhí)行即時(shí)通話的網(wǎng)絡(luò)電話應(yīng)用時(shí)，使用同步傳輸模式是很好的選擇。同步數(shù)據(jù)要求確定的帶寬值和確定的最大傳輸次數(shù)。對于同步傳輸來說，即時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞比完美的精度和數(shù)據(jù)的完整性更重要一些。(interrupt)方式：傳輸中斷方式傳輸主要用于定時(shí)查詢設(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳輸，設(shè)備的端點(diǎn)模式器的結(jié)構(gòu)決定了它的查詢頻率，從1到255ms之間，這種傳輸方式典型的應(yīng)用在少量的分散的，不可預(yù)測數(shù)據(jù)的傳輸。鍵盤、操縱桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型。中斷方式傳輸是單向的并且對于host來說只有輸入的方式。(bulk)傳輸：主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)大量傳輸和接受數(shù)據(jù)上，同時(shí)又沒有帶寬和間隔時(shí)間要求的情況下，要求保證傳輸。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類型。這種類型的設(shè)備適合于傳輸非常慢和大量被延遲的傳輸，可以等到所有其它類型的數(shù)據(jù)的傳輸完成之后再傳輸和接收數(shù)據(jù)。USB將其有效的帶寬分成各個(gè)不同的幀(frame)，每幀通常是1ms時(shí)間長。每個(gè)設(shè)備每幀只能傳輸一個(gè)同步的傳輸包。在完成了系統(tǒng)的配置信息和連接之后，USB的host就對不同的傳輸點(diǎn)和傳輸方式做一個(gè)統(tǒng)籌安排，用來適應(yīng)整個(gè)的USB 的帶寬。通常情況下，同步方式和中斷方式的傳輸會占據(jù)整個(gè)帶寬的90%剩下的就安排給控制方式傳輸數(shù)據(jù)。 USB的總線協(xié)議 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 32 USB總線拓?fù)銾SB總線的物理連接是一種分層的菊花鏈結(jié)構(gòu)，集線器(hub)是每個(gè)星形結(jié)構(gòu)的中心。PC機(jī)就是主機(jī)和根Hub，用戶可以將外設(shè)或附加的Hub與之相連。這些附加的Hub可以連接另外的外設(shè)以及下層HubUSB。支持最多5個(gè)Hub層以及127個(gè)外設(shè)。圖32描述了USB的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從中可以看出每一段的連接都是點(diǎn)對點(diǎn)的。 USB的物理層USB的物理接口包括電氣特性和機(jī)械特性。USB通過一個(gè)四線電纜來傳輸信號與電源，如圖33所示。 圖33 USB電纜定義 其中，D+和D是一對差模的信號線，而VBus和GND則提供了+5V的電源，它可以給一些設(shè)備(包括Hub)供電，但也要有一定的條件限制。USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率：一種是12Mb的高速(fullspeed)模式。這兩種模式可以同時(shí)存在于一個(gè)USB系統(tǒng)中。而引入低速模式，主要是為了降低要求不高的設(shè)備的成本，比如鼠標(biāo)、鍵盤等等。USB信號線在高速模式下必須使用帶有屏蔽的雙絞線，而且最長不能超過5m；而在低速模式時(shí)中可以使用不帶屏蔽或不是雙絞的線，但最長不能超過3m。這主要是由于信號衰減的限制。為了提供信號電壓保證，以及與終端負(fù)載相匹配，在電纜的每一端都使用了不平衡的終端負(fù)載。這種終端負(fù)載也保證了能夠檢測外設(shè)與端口的連接或分離，并且可以區(qū)分高速與低速設(shè)備。所有的設(shè)備都有上行的接口。上行和下行的接頭是不能互換的，這保證了不會有非法的連接出現(xiàn)。插頭與插座有A和B兩個(gè)系列，系列A用于基本固定的外圍設(shè)備，而系列B用于經(jīng)常拔插的設(shè)備，這兩個(gè)系列是不能互換的 。 USB總線協(xié)議所有總線操作都可以歸結(jié)為三種包的傳輸。任何操作都是從主機(jī)開始的，主機(jī)以預(yù)先排好的時(shí)序，發(fā)出一個(gè)描述操作類型、方向、外設(shè)地址以及端點(diǎn)號的包，我們稱之為令牌包(Token Packet)。然后在令牌中指定的數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包或者指出它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸。而數(shù)據(jù)的目的地一般要以一個(gè)確認(rèn)包(Handshake Packet)來作出響應(yīng)以表明傳輸是否成功。1．域的類型同步域(SYNC field)：所有的包都起始于SYNC域，它被用于本地時(shí)鐘與輸入信號的同步，并且在長度上定義為8位。SYNC的最后兩位作為一個(gè)記號表明PID域(標(biāo)識域)的開始。標(biāo)識域(Packet Identifier Field)：對于每個(gè)包，PID都是緊跟著SYNC的，PID指明了包的類型及其格式。主機(jī)和所有的外設(shè)都必須對接收到的PID域進(jìn)行解碼。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤或者解碼為未定義的值，那么這個(gè)包就會被接收者忽略。如果外設(shè)接收到一個(gè)PID，它所指明的操作類型或者方向不被支持，外設(shè)將不作響應(yīng)。地址域(Address Field)：外設(shè)端點(diǎn)都是由地址域指明的，它包括兩個(gè)子域：外設(shè)地址和外設(shè)端點(diǎn)。外設(shè)必須解讀這兩個(gè)域，其中若有任何一個(gè)不匹配，這個(gè)令牌就會被忽略。外設(shè)地址域(ADDR)指定了外設(shè)，它根據(jù)PID所說明的令牌的類型，指明了外設(shè)是數(shù)據(jù)包的發(fā)送者或接收者。ADDR共6位，因此最多可以有127個(gè)地址。一旦外設(shè)被復(fù)位或上電，外設(shè)的地址被缺省為0，這時(shí)必須在主機(jī)枚舉過程中被賦予一個(gè)獨(dú)一的地址。而0地址只能用于缺省值而不能分配作一般的地址。端點(diǎn)域(ENDP)有4位，它使設(shè)備可以擁有幾個(gè)子通道。所有的設(shè)備必須支持一個(gè)控制端點(diǎn)0(endpoint0)。低速的設(shè)備最多支持2個(gè)端點(diǎn)：0和一個(gè)附加端點(diǎn)。高速設(shè)備可以支持最多16個(gè)端點(diǎn)。幀號域(Frame Number Field)：這是一個(gè)11位的域，指明了目前幀的排號，每過一幀(1ms)這個(gè)域的值加1，到達(dá)最大值XFF后返回0。這個(gè)域只存在于每幀開始時(shí)的SOF令牌中。數(shù)據(jù)域(Data Field):范圍是0~1023字節(jié)，而且必須是整數(shù)個(gè)字節(jié)。CRC校驗(yàn)：包括令牌校驗(yàn)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)。2．包的類型令牌包(Token Packed)： 其中包括：IN(輸入)、OUT(輸出)、SETUP(設(shè)置)和SOF(Start of Frame，幀起始)四種類型。其中IN、OUT、SETUP的格式如圖34所示。圖34 IN、OUT、SETUP數(shù)據(jù)格式對于OUT和SETUP來說，ADDR和ENDP中所指明