1 USB系統介紹
若以USB的字面意思來看,其英文全稱是UNIVERSAL SERIAL BUS,而將它翻譯成中文是『通用串列匯流排』。這是由7家包括了COMPAQ、迪吉多、IBM、英代爾、微軟、NEC以及北方電訊(加拿大)等主要的電腦與電子科技大廠所研發與規劃出來的。
USB是一種標準的連接介面,允許把外面的設備與電腦連接時,不必重新配置規劃系統,也不必打開機殼,另外調整介面卡的指撥開關。而連接上電腦時,電腦會自動識別這些周邊設備,並且配附上適當的驅動程式,無需使用者再另外重新設定。而透過USB介面,實現了隨插即用與熱插拔的特性,使用者即可迅速方便地連接PC主機的各種周邊設備。
USB的另一特點是在連接PC主機時,對所有USB周邊設備,提供了一種“全球通用”的標準連接器(A型與B型)。這些連接器將取代所有的各種傳統外接埠,如串列埠、並列埠,以及遊戲介面等。此外,USB介面還可以允許將多達127個周邊設備同時串接到PC一個外部的USB埠上。如此就不怕像傳統現有的串列埠或並列埠那樣,一個埠僅能接一個周邊設備。這樣,USB介面不僅可降低了PC主機的成本,也能大大地簡化與“清空”PC主機後側的各種接纜線複雜混亂的現狀。
相對的,對於周邊設備的製造商而言,也能降低成本。因為他們不再需要為每一種的周邊設備,分別設計與生產各種型號的產品。因此,USB介面除了可做為標準周邊設備因應用之外,USB介面還逐漸地成為各種新型設備(包含資料擷取、量測設備等產品)的)的通用標準連結介面,頗有“一統江湖”的趨勢。當然,USB介面並非是萬能的,目前所面臨的問題,主要是在影像頻寬的分配以及各種設備的相容性。
在USB規格標準中也定義了兩種周邊:(1)單機裝置,如:滑鼠等;(2)複合性裝置,例如:數位照像機和音訊處理器共用一個USB通訊埠等。每個周邊設備都具有“端點”(endpoint)位址,它是由執照封包內的4-bit欄位(ENDP)所構成的。而主機與端點的通訊是經由“虛擬管線”(virtual pipe)所構成的。而一旦虛擬管線建立好之後,每個端點就會傳回“描述”此裝置的相關資訊(即是描述元(deor)給主機。這種“描述元”資訊內含了:群組特性,傳輸類別,最大封包大小,與頻寬等有關於此周邊裝置的重要訊息。而在目前USB的資料傳輸類別有四種類型:控制、中斷(Interrupt)、巨量(Bulk)與等時(Isochronous)。
3 USB的硬體規格
從UNIVERSAL SERIAL BUS的直譯的文字,我們可以瞭解到USB介面的資料傳輸方式是採用串列的方式,其類似於RS-232串列傳輸的方式。當然,採取串列的方式,最主要是可以降低使用的訊號線數目,並可讓訊號傳遞較遠的距離。所以USB的連接線內部僅有四條線,其中第1與第4接點分別是+5伏特(Vcc)與地線(GND),另外二條則是差動的資料線(第3點為D+、第2二點為D-),且長度最長可以達到5公尺(對全速裝置而言)。