常用外部總線介紹

01外部總線概述

ExternalBus(外部總線) ，通常所說的總線(Bus)指片外總線，是CPU與內(nèi)存RAM、ROM和輸入/輸出設(shè)備接口之間進(jìn)行通訊的通路，也稱系統(tǒng)總線.外部總線又稱為通信總線，用于計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與測量儀器儀表之間的通信。該類總線不是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已有的總線，而是利用電子工業(yè)或其他領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)。外部總線又分為并行總線和串行總線，并行總線主要有IEEE-488總線，串行總線主要有RS232C、RS422C、RS485、IEEE1394以及USB總線等。

02IEEE-488總線概述

IEEE-488 總線是并行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。IEEE-488總線用來連接系統(tǒng)，如微計(jì)算機(jī)、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備及其他儀器儀表均可用IEEE-488總線裝配起來。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號(hào)，連接方式為總線方式，儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線上而不需中介單元，但總線上最多可連接15臺(tái)設(shè)備。最大傳輸距離為20米，信號(hào)傳輸速度一般為500KB/s，最大傳輸速度為1MB/s。

IEEE 488是一種并行的外總線，它是20世紀(jì)70年代由HP公司制定的。HP公司為了解決各種儀器儀表與各類計(jì)算機(jī)的接口時(shí)，由于互相不兼容而帶來的連接麻煩，而研制了通用接口總線HP—IB總線。1975年IEEE以IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)總線予以推薦，1977年國際電工委員會(huì) (IEC)也對(duì)該總線進(jìn)行認(rèn)可與推薦，定名為IEC—IB。所以這種總線同時(shí)使用了IEEE—488，IEC—IB (IEC接口總線)，HP—IB (HP接口總線)或GP—IB (通用接口總線)多種名稱。由于IEEE 488總線的推出，當(dāng)用IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的測試系統(tǒng)時(shí)，不要再加一大堆復(fù)雜的控制電路，IEEE 488系統(tǒng)以機(jī)架層疊式智能儀器為主要器件，構(gòu)成開放式的積木測試系統(tǒng)。因此IEEE 488總線是當(dāng)前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的通信總線之一。

03IEEE-488總線工作方式

IEEE 488總線接口結(jié)構(gòu)如圖8.22所示 .利用IEEE 488總線將微型計(jì)算機(jī)和其它若干設(shè)備連接在一起?？梢圆捎么羞B接，也可以采用星型連接。

圖8.22 IEEE 488總線接口結(jié)構(gòu)

在IEEE 488系統(tǒng)中的每一個(gè)設(shè)備可按如下3種方式工作。

(1) “聽者”方式這是一種接收器，它從數(shù)據(jù)總線上接收數(shù)據(jù)，一個(gè)系統(tǒng)在同一時(shí)刻，可以有兩個(gè)以上的“聽者”在工作。可以充當(dāng)“聽者”功能的設(shè)備有：微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀等。

(2) “講者”方式這是一種發(fā)送器，它向數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)系統(tǒng)可以有兩個(gè)以上的“講者”，但任一時(shí)刻只能有一個(gè)講者在工作。具有“講者”功能的設(shè)備有：微型計(jì)算機(jī)、磁帶機(jī)、數(shù)字電壓表、頻譜分析儀等。

(3) “控制者”方式這是一種向其它設(shè)備發(fā)布命令的設(shè)備，例如對(duì)其它設(shè)備尋址，或允許“講者”使用總線。控制者通常由微型機(jī)擔(dān)任。一個(gè)系統(tǒng)可以有不止一個(gè)控制者，但每一時(shí)刻只能有一個(gè)控制者在工作。

在IEEE 488總線上的各種設(shè)備可以具備不同的功能。有的設(shè)備如微型計(jì)算機(jī)可以同時(shí)具有控制者、聽者、講者3種功能。有的設(shè)備只具有收、發(fā)功能，而有的設(shè)備只具有接收功能，如打印機(jī)。在某一時(shí)刻系統(tǒng)只能有一個(gè)控制者，而當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，允許多個(gè)接收器接收數(shù)據(jù)。也就是可以進(jìn)行一對(duì)多的數(shù)據(jù)傳送。

一般應(yīng)用中，例如，微型機(jī)控制的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，通過IEEE 488將微型機(jī)和各種測試儀器連接起來，這時(shí)，只有微型機(jī)具備控制、發(fā)、收3種功能，而總線上的其它設(shè)備都沒有控制功能，但仍有收、發(fā)功能。當(dāng)總線工作時(shí)，由控制者發(fā)布命令，規(guī)定哪個(gè)設(shè)備為發(fā)送器、哪個(gè)為接收器，而后發(fā)送器可以利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)，接收器從總線上接收數(shù)據(jù)。

04IEEE-488總線的使用約定

(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率≤1 MB/s。

(2) 連接在總線上的設(shè)備 (包括作為主控器的微型機(jī))≤15個(gè)。

(3) 設(shè)備間的最大距離≤20 m。

(4) 整個(gè)系統(tǒng)的電纜總長度≤220 m，若電纜長度超過220 m，則會(huì)因延時(shí)而改變定時(shí)關(guān)系，從而造成工作不可靠。這種情況應(yīng)附加調(diào)制解調(diào)器

(5) 所有數(shù)據(jù)交換都必須是數(shù)字化的。

(6) 總線規(guī)定使用24線的組合插頭座，并且采用負(fù)邏輯，即用小于+0.8V的電平表示邏輯“1”;用大于2V的電平表示邏輯“0”。

05RS232C總線的概述

RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。

06RS232C的電氣特性

EIA-RS-232C協(xié)議對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。

在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

邏輯0(SPACE)=+3～+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

信號(hào)有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓)=+3V～+15V

信號(hào)無效(斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V

以上規(guī)定說明了RS-323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。

對(duì)于數(shù)據(jù)(信息碼)：

邏輯“1"(傳號(hào))的電平低于-3V，邏輯“0"(空號(hào))的電平高于+3V;對(duì)于控制信號(hào);接通狀態(tài)(ON)即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間。

EIA-RS-232C協(xié)議與TTL轉(zhuǎn)換：

RS-232C協(xié)議是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C協(xié)議與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC1489、SN75154可實(shí)現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完成TTL??EIA雙向電平轉(zhuǎn)換。

07RS232C總線連接器的機(jī)械性

連接器：由于RS-232C協(xié)議并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。

(1)DB-25：PC和XT機(jī)采用DB-25型連接器。DB-25連接器定義了25根信號(hào)線，分為4組：

①異步通信的9個(gè)電壓信號(hào)(含信號(hào)地SG)2，3，4，5，6，7，8，20，22

②20mA電流環(huán)信號(hào) 9個(gè)(12，13，14，15，16，17，19，23，24)

③空6個(gè)(9，10，11，18，21，25)

④保護(hù)地(PE)1個(gè)，作為設(shè)備接地端(1腳)

注意，20mA電流環(huán)信號(hào)僅IBM PC和IBM PC/XT機(jī)提供，至AT機(jī)及以后，已不支持。

(2)DB-9連接器

在AT機(jī)及以后，不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專門的電纜線。

電纜長度：在通信速率低于20kb/s時(shí)，RS-232C協(xié)議所直接連接的最大物理距離為15m(50英尺)。

最大直接傳輸距離說明：RS-232C協(xié)議規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m(50英尺)?？梢娺@個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。

08RS422總線概述

RS-422是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制訂并發(fā)布的，RS-422由RS-232發(fā)展而來，它是為彌補(bǔ)RS-232之不足而提出的。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100kb/s時(shí))，并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。

09RS232、RS485和RS485的之間的區(qū)別

RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。例如：視頻服務(wù)器都帶有多個(gè)RS422串行通訊接口，每個(gè)接口均可通過RS422通訊線由外部計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)記錄與播放。視頻服務(wù)器除提供各種控制硬件接口外，還提供協(xié)議接口，如RS422接口除支持RS422的Profile協(xié)議外，還支持 Louth、Odetics 、BVW等通過RS422控制的協(xié)議。

RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布。RS-422由RS-232發(fā)展而來，為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100Kbps時(shí))，并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。

1. S-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)

目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地。典型的RS-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5~+15V，負(fù)電平在-5~-15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20Kbps。RS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備)通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。

2. RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)

(1)平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的正電平在+2~+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2V~6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的。“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。

(2)RS-422電氣規(guī)定

由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Salve)，從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。RS-422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對(duì)單獨(dú)的雙絞線)實(shí)現(xiàn)。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米)，最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。

(3)RS-485電氣規(guī)定

由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間;RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

10串行總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，主機(jī)通常提供RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口。但在控制系統(tǒng)分布較遠(yuǎn)的情況下，單獨(dú)由RS232C不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信任務(wù)，這時(shí)需要進(jìn)行與RS485或RS422的轉(zhuǎn)換。完成這種轉(zhuǎn)換的器件很多，分為有源和無源兩種，有源轉(zhuǎn)換器需提供標(biāo)準(zhǔn)電源，無源轉(zhuǎn)換器利用RS232C內(nèi)部的電源信號(hào)供電。

11通用串行總線的概述

通用串行總線總線 的供應(yīng)商(Universal Serial Bus, USB)，是一種用于將適用USB的外圍設(shè)備連接到主機(jī)的外部總線結(jié)構(gòu)，主要用在中速和低速的外設(shè)。通用串行總線同時(shí)又是一種通信協(xié)議，支持主機(jī)和USB的外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。通用串行總線支持每秒12兆比特的數(shù)據(jù)速度。

使用通用串行總線，新的設(shè)備可以被添加到你的計(jì)算機(jī)上，而不需要添加適配卡或者甚至是需要將計(jì)算機(jī)關(guān)閉。通用串行總線外圍總線標(biāo)準(zhǔn)是由康柏，IBM，DEC ，Inter，微軟，NEC，以及北方電信開發(fā)的，還有所有的計(jì)算機(jī)和設(shè)備供應(yīng)商免費(fèi)提供的技術(shù)。。

12通用串行總線的傳輸方式

通用串行總線提供了四種傳輸方式，以適應(yīng)各種設(shè)備的需要。

1、控制傳輸方式：控制傳輸是雙向傳輸，數(shù)據(jù)量通常較小，主要用來進(jìn)行查詢、配置和給通用串行總線設(shè)備發(fā)送通用的命令?？刂苽鬏斨饕迷谥饔?jì)算機(jī)和通用串行總線外設(shè)中端點(diǎn)0之間。

2、等時(shí)傳輸方式：等時(shí)傳輸提供了確定的帶寬和間隔時(shí)間。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)傳送率的即時(shí)應(yīng)用中。例如進(jìn)行語音業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，使用等時(shí)傳輸方式是很好的選擇。

3、中斷傳輸方式：中斷方式傳送是單向的并且對(duì)于主機(jī)來說只有輸入的方式。中斷傳輸方式主要用于定時(shí)查詢設(shè)備是否有中斷數(shù)據(jù)要傳送，該傳輸方式應(yīng)用在少量的、分散的、不可預(yù)測的數(shù)據(jù)傳輸。鍵盤、游戲桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型。

4、大量傳輸方式：主要應(yīng)用在沒有帶寬和間隔時(shí)間要求的大量數(shù)據(jù)的傳送和接收，它要求保證傳輸。打印機(jī)和掃描儀屬于這種類型。

13通用串行總線特點(diǎn)

通用串行總線最初是由英特爾與微軟公司倡導(dǎo)發(fā)起，其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔(Hot plug)和即插即用 (Plug&Play)。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)枚舉(enumerate)此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動(dòng)程序，因此使用遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。

通用串行總線速度比平行埠并聯(lián)總線(Parellel Bus，例如EPP、LPT)與串聯(lián)埠總線(Serial Port，例如RS-232)等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線快上許多。原標(biāo)準(zhǔn)中USB 1.1 的最大傳輸帶寬為 12Mbps，USB 2.0 的最大傳輸帶寬為 480Mbps。

通用串行總線的設(shè)計(jì)為非對(duì)稱式的，它由一個(gè)主機(jī)(host)控制器和若干通過hub設(shè)備以樹形連接的設(shè)備組成。一個(gè)控制器下最多可以有5級(jí)hub，包括Hub在內(nèi)，最多可以連接127個(gè)設(shè)備，而一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)有多個(gè)控制器。和SPI-SCSI等標(biāo)準(zhǔn)不同，USB hub不需要終結(jié)器。

通用串行總線可以連接的外設(shè)有鼠標(biāo)、鍵盤、gamepad、游戲桿、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、硬盤和網(wǎng)絡(luò)部件。對(duì)數(shù)碼相機(jī)這樣的多媒體外設(shè)USB已經(jīng)是缺省接口;由于大大簡化了與計(jì)算機(jī)的連接，USB也逐步取代并口成為打印機(jī)的主流連接方式。2004年已經(jīng)有超過1億臺(tái)USB設(shè)備;到2005年顯示器和高清晰度數(shù)字視頻外設(shè)是僅有的USB未能染指的外設(shè)類別，因?yàn)樗麄冃枰叩膫鬏斔俾省?/p>

14通用串行總線的電氣特性

詳細(xì)的USB的電器特性的相關(guān)內(nèi)容是在USB規(guī)范。而在此，僅列出用戶所需注意的一些特性。如圖1所示，呈現(xiàn)了在全速設(shè)備與PC主機(jī)之間電氣特性的連接。除了Vcc(+5 V)與接地線外，需要特別注意的是D+與D-的差動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)線。首先，在連接至USB收發(fā)器之前必須先串接9O～44Ω的電阻。而后根據(jù)不同的USB設(shè)各的傳輸速度(全速或低速)，改變在設(shè)各端的提升電阻1.5×(1±5%)kΩ的位置。這個(gè)提升電阻，也可視為設(shè)各端電阻。對(duì)于全速設(shè)備(12 Mbps)，就將提升電阻接至D+信號(hào)線與電源之間的位置。如果是低速設(shè)各(1.5 Mbps)，就將提升電阻接到D一信號(hào)線與電源之間的位置，如圖1.15所示。這個(gè)電壓源的范圍為3.0～3.6 V。但對(duì)于USB 2。0的高速傳輸，這個(gè)提升電阻被省略，改以自動(dòng)切換的方式。最后，D+與D-兩條信號(hào)線在PC主機(jī)的根集線器或集線器端同時(shí)接上15 kΩ的下拉電阻并連至接地端。用戶也可視這些下拉電阻為集線器端電阻。

圖1 全速設(shè)備與PC主機(jī)之間電氣特性的連接圖

圖2 低速設(shè)備與PC主機(jī)之間電氣特性的連接圖

整個(gè)PC主機(jī)與設(shè)備之間的電氣特性是如何操作的呢?首先，在設(shè)備未連接至PC主機(jī)的根集線器或集線器的連接端口時(shí)，D+與D-兩條信號(hào)線因?yàn)橄吕娮璧年P(guān)系，幾乎都視為接地，但是若有一個(gè)設(shè)各剛連接上時(shí)，由于提升電阻(1.5 kΩ)與下拉電阻(15 kΩ)形成了一個(gè)分壓器;因此其中有一條數(shù)據(jù)信號(hào)線(D+或D-)的電位將被提升至電壓Vdc的90%左右。此時(shí)，當(dāng)集線器檢測到其中的一條數(shù)據(jù)信號(hào)線趨近3 Vcc，而另外一條仍維持接地狀態(tài)時(shí)就可確定有一設(shè)備已連接上。PC主機(jī)會(huì)不斷地每隔一般時(shí)間來查詢根集線器，檢查D+與D一的電位變化，以了解設(shè)備的連接狀態(tài)。

??審核編輯：湯梓紅