USB接口的通訊原理和故障解決

USB接口的通訊原理：

1、USB設(shè)備的接入

USB接口中的＋5V電源不但可以為外接設(shè)置提供小電流供應(yīng)，并且還起著檢測(cè)功能。當(dāng)USB設(shè)置插入U(xiǎn)SB接口后，主機(jī)的＋5V電源就會(huì)通過USB邊線與USB設(shè)備相通。USB外設(shè)的控制芯片會(huì)通過兩只10K的電阻來檢查USB設(shè)備是否接入了主機(jī)的USB端口。如果這兩個(gè)引腳一個(gè)為高電平，一個(gè)為低電平時(shí)就表示USB外設(shè)已經(jīng)正常確連入U(xiǎn)SB接口，這時(shí)外設(shè)的控制芯片開始工作，并通過DATA＋，DATA－向外送出數(shù)據(jù)。這時(shí)主機(jī)接收數(shù)據(jù)后，就會(huì)提示發(fā)現(xiàn)新硬件，并開始安裝新硬件驅(qū)動(dòng)。

2、USB設(shè)備的識(shí)別

在USB外設(shè)向外送出數(shù)據(jù)時(shí)，其中就包括設(shè)備自身的設(shè)備名及型號(hào)等相關(guān)參數(shù)，主機(jī)就是根據(jù)這些信息在顯示器上顯示出所發(fā)現(xiàn)的新硬件的名稱型號(hào)的。

多說一點(diǎn)：如果現(xiàn)在閃存的價(jià)格降得更低時(shí)，我們就可以把掃描儀，打印機(jī)，數(shù)碼相機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序存在設(shè)備內(nèi)部。當(dāng)主機(jī)需要驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，直接從設(shè)備內(nèi)部讀取就可以了，也就不再需要驅(qū)動(dòng)光盤和安裝驅(qū)動(dòng)等繁瑣手續(xù)了。

主板的USB接口的供電方法：

自從PENTIUM586主機(jī)上市后，在主板上已經(jīng)集成了USB1.0標(biāo)準(zhǔn)的接口，到目前市場(chǎng)上普遍存在的USB2.0接口，但是其供電方法也不過下面三種方法。

1、主+5V電源直接供電

大部分主板（如精英的P6SEP－ME，微星的MS－6368）都使用主電源的＋5V電源供電，并且在鍵盤接口附近有跳線可以進(jìn)行選擇，來改變USB接口的供電方式為副電源的＋5VSB供電，用以支持主板的遠(yuǎn)程喚醒，網(wǎng)絡(luò)開機(jī)，鍵盤鼠標(biāo)開機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用主電源時(shí)，因?yàn)橹麟娫丛陉P(guān)機(jī)后停止工作，由主電源提供的所有電壓輸出都將停止，所以無法為主板提供上述的開機(jī)功能，因此如果我們?cè)诓榭粗靼迨謨?cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)有遠(yuǎn)程喚醒或網(wǎng)絡(luò)開機(jī)，但實(shí)際無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，最好查一下主板上有跳線是否設(shè)置正確。

部分主板宣稱的關(guān)機(jī)播放CD功能，也必須有相配套的電源支持，否則在完全關(guān)機(jī)的狀態(tài)也也無法實(shí)現(xiàn)播放CD功能，因?yàn)橹鳈C(jī)在電源關(guān)閉后只有＋5VSB電源輸出，并且電流被限制在1.5A以內(nèi)，而16XDVD光驅(qū)的工作電流＋5V為1.3A，＋12V為1.5A。

2、副電源直接供電

某些主板如磐正的EP-4G4AE主板，USB接口和鍵鼠接口使用副電源的＋5VSB供電，主板上沒有跳線可以進(jìn)行選擇，所以只要使用的是光電鼠時(shí)，關(guān)機(jī)后鼠標(biāo)的燈和鍵盤的燈常亮，無法關(guān)閉。

3、通過電源調(diào)整管控制供電

大部分高端主板為了保證主板的良好工作狀態(tài)，其USB供電接口都設(shè)置了良好的保護(hù)措施，供電部分都設(shè)置了電感電容濾波，可恢復(fù)保護(hù)電阻對(duì)其供電電流進(jìn)行了限制。并且還使用了電源調(diào)整管對(duì)供電的通斷進(jìn)行了控制。當(dāng)USB設(shè)備故障或接線插反時(shí)，因?yàn)檎?fù)級(jí)短路造成電流過大時(shí)，電源管會(huì)截至輸出，阻止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大；當(dāng)故障排除后，主板會(huì)自動(dòng)恢復(fù)USB接口的電源供應(yīng)，保證設(shè)備的正常使用。

對(duì)于移動(dòng)硬盤供電不足問題的解決方法：

1、對(duì)于主板上的USB接口有跳線可以改變供電方式的主機(jī)

當(dāng)出現(xiàn)移動(dòng)硬盤不能正常使用時(shí)，我們可以試著改變一下供電途徑，把原來的副電源＋5VSB供電改為主電源的＋5V供電，看移動(dòng)硬盤是否能夠正常使用。

說明一點(diǎn)：我們通常所使用的ATX　V2.1版的開關(guān)電源，只能提供＋5VSB1.5A的電流。但實(shí)際上，多數(shù)開關(guān)電源生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)開關(guān)電源時(shí)為了降低生產(chǎn)成本，對(duì)于＋5VSB的供電有的采用低頻變壓器直接降壓，再通過7805穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓后提供給主機(jī)；有的使用單管自激式開關(guān)電源電路，有個(gè)單獨(dú)的3－5W的開關(guān)變壓器提供＋12V的直流電壓，再經(jīng)過7805穩(wěn)壓后提供給主機(jī)。副電源在主機(jī)中的作用主要是提供開機(jī)電路，網(wǎng)絡(luò)喚醒，M喚醒，鍵盤開機(jī)等功能，一般情況下這部分電路對(duì)副電源所需的電流比較小，所以多數(shù)主機(jī)使用此類電源不會(huì)產(chǎn)生什么問題。由于7805在加標(biāo)準(zhǔn)散熱片的情況下能夠輸出1.5A的電流，而廠家在生產(chǎn)時(shí)多數(shù)都不使用散熱片或使用小片散熱片，所以其電波的輸出最多也只有500MA，特別是在長時(shí)間大電流工作時(shí)，因?yàn)?805發(fā)熱量大，輸出電流會(huì)隨著工作溫度的上升而下降，到到截止溫度時(shí)會(huì)停止輸出。所以當(dāng)我們的主板的USB接口使用的是＋5VSB供電時(shí)，此時(shí)我們?cè)偈褂靡苿?dòng)硬盤，肯定會(huì)出問題的。

對(duì)于只能使用副電源供電的主機(jī)，如果出現(xiàn)此問題時(shí)，可以試著更換大功率名牌的開關(guān)電源進(jìn)行替換解決問題。

2、對(duì)于供電電流被嚴(yán)格限制的主機(jī)

因?yàn)橹靼迳a(chǎn)廠家為了保證主板的正常使用性能，使用電子電路來保證每個(gè)USB接口的電流輸出為500MA，所以對(duì)于移動(dòng)硬盤不能使用時(shí)，我們只能更換大容量低功耗的2.5“硬盤使用，或者是使用有外接電源的移動(dòng)設(shè)備來保證其正常使用。

3、通過其他USB接口或PS/2接口輔助供電

在鍵盤鼠標(biāo)下面的兩個(gè)USB接口，其電源的供應(yīng)是和鍵盤鼠標(biāo)取自同一路，其PCB板上的電路多數(shù)主板是直接連在一起的，所以當(dāng)移動(dòng)硬盤不能使用時(shí)，即使我們插上PS/2接口，對(duì)于電流的增加并不會(huì)有多大改變，移動(dòng)硬盤多數(shù)時(shí)候仍然無法使用。同時(shí)，帶電拔插PS/2接口時(shí)還有可能燒毀接口和控制芯片，需要特別注意。

一般情況下，USB接口的移動(dòng)硬盤的供電都是直接取自USB接口的＋5V。注意，有的移動(dòng)硬盤會(huì)有兩個(gè)并在一起的USB接口，但側(cè)面的那個(gè)并不是數(shù)據(jù)接口，而是當(dāng)主USB數(shù)據(jù)接口的供電不足時(shí)，為了輔助提供較大的電流以保證移動(dòng)硬盤的正常工作而設(shè)置的。但實(shí)際上主板上后置的兩個(gè)或前置的兩個(gè)USB接口的供電都是取自同一路，也就是說無論使用一個(gè)或兩個(gè)USB設(shè)備，其總的供電電流被限制在一定范圍之內(nèi)，特別對(duì)于主機(jī)的電源性能差或功率偏小的電源表現(xiàn)更為明顯。所以當(dāng)我們遇到使用40G以上的高速移動(dòng)硬盤時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)供電不足，無法正常使用的的情況。此時(shí)，即使我們把兩個(gè)USB接口都接上去也不能滿足硬盤的供電所需，仍然無法使用。

不過，這種情況對(duì)于前置為4個(gè)或6個(gè)，或者是后置USB接口為4個(gè)以上的就可以使用，因?yàn)橥ǔSB接口的供電為一個(gè)USB　HOST　HUB支持兩個(gè)USB接口，共同使用一組電源供應(yīng)，不同的一組USB接口就使用不同的電源供應(yīng)。注意，一定不要接在一組USB接口上。

4、使用外接電源直接供電

對(duì)于3.5”的移動(dòng)硬盤，因?yàn)槠涔ぷ麟娏鞔?，所以?duì)于支持這類硬盤的移動(dòng)硬盤盒都使用了外接電源來提供額外的＋12V和＋5V電源供應(yīng)，所以基本不存在因?yàn)殡娏鞴╇姴蛔愣a(chǎn)生“能夠發(fā)現(xiàn)移動(dòng)硬盤但是在‘我的電腦’中沒有盤符顯示”的情況。

針對(duì)2.5“的40G以上的移動(dòng)硬盤，因?yàn)槠涔ぷ麟娏髟絹碓酱螅瑐€(gè)別高速硬盤的＋5V供電已經(jīng)達(dá)到1A，所以單單依靠USB接口來提供硬盤的工作電流已經(jīng)不能滿足硬盤的正常工作。多數(shù)表現(xiàn)為：移動(dòng)硬盤在部分機(jī)器上能夠正常工作，在部分機(jī)器上只能發(fā)現(xiàn)移動(dòng)硬盤，但是沒有盤符顯示；有的還會(huì)在部分機(jī)器上有時(shí)能夠讀盤，有時(shí)不能夠讀盤；拷貝小文件時(shí)能夠正常工作，但拷貝大文件如電影音樂時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，盤符丟失的情況。所以建議對(duì)于大容量的2.5”的移動(dòng)硬盤最好也提供外接電源，以保證移動(dòng)硬盤的穩(wěn)定工作。

故障舉例：

1、某兼容機(jī)前置USB接口能夠使用移動(dòng)硬盤，后置USB接口不能使用

客戶反映新買了一個(gè)20G的移動(dòng)硬盤，在自己的電腦上使用時(shí)出現(xiàn)了問題，在前置的USB接口上使用時(shí)硬盤的讀寫正常，沒有問題。但插在后置的USB接口上使用時(shí)，只能聽見硬盤“嘩嘩”的聲音，有盤符出現(xiàn)，但無法讀寫硬盤數(shù)據(jù)。此問題就是因?yàn)榍爸玫腢SB接口的供電是直接取自＋5V電源，而后置的USB接口和鍵盤，鼠標(biāo)接口使用的是同一組電源，在鍵盤接口旁邊有一跳線帽，可以用來改變鍵盤和USB接口的供電來源。當(dāng)移動(dòng)硬盤出現(xiàn)問題時(shí)，主板跳線所置的位置使用的是＋5VSB供電，所以就出現(xiàn)了上述的故障現(xiàn)象。只要把跳線變一下位置就可以了，同時(shí)也會(huì)解決客戶打電話反映的關(guān)機(jī)后光電鼠標(biāo)或鍵盤的指示燈常亮的問題。

2、前后置USB接口不能使用移動(dòng)硬盤

這種情況一般出現(xiàn)在前后置硬盤都使用副電源或者是主板的USB接口被嚴(yán)格限制的主板上，對(duì)于此問題，主板上如果沒有跳線帽時(shí)，只能通過輔助電流接口從PS/2或者USB接口取電，或者使用單獨(dú)的外接電源供電。

3、藍(lán)天使WX-218移動(dòng)硬盤（USB2.0）拷貝大文件時(shí)容易丟失文件尾部數(shù)據(jù)。

客戶反映該硬盤在拷貝大文件時(shí)總丟失，拷貝不全，拷貝小文件沒有問題。這種故障也屬于因?yàn)閁SB供電不足，在大文件拷貝時(shí)所需電流大，造成USB接口的＋5V供電電壓不穩(wěn)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸過程中信號(hào)電平離散性加大，錯(cuò)誤率上升，也就表現(xiàn)為文件拷貝過程中丟失或死機(jī)，長時(shí)間拷貝不能結(jié)束。

我把該硬盤接到我的主機(jī)（主板為微星MS6309）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，硬盤發(fā)出“咔咔”的聲音，在系統(tǒng)中不能發(fā)現(xiàn)新硬件；在關(guān)機(jī)接入輔助電流接口PS/2，再開機(jī)，仍然和剛才一樣的表現(xiàn)，還是不能發(fā)現(xiàn)硬盤。當(dāng)把該移動(dòng)硬盤接入筆記本的USB接口時(shí)，拷貝三四百兆的大文件沒有發(fā)現(xiàn)問題，播放電影也沒有問題。這種故障其實(shí)根本就不是故障，其原因就是因?yàn)橹靼宓腢SB接口的電流輸出限制才造成了移動(dòng)硬盤的使用不正常。

電壓與電流概念解釋：

電壓：我們通常所說的計(jì)算機(jī)開關(guān)電源輸出的＋3.3V，＋5V，＋12V就是電壓，電壓數(shù)值的測(cè)量需要使用電壓表，將電壓表并聯(lián)在供電設(shè)備的正負(fù)極就可以測(cè)得。電壓值的測(cè)得只需要電源工作就可以了，不需要是否接有用電器。

電流：在計(jì)算機(jī)開關(guān)電源的銘牌上所標(biāo)注的＋5V　22A，＋12V　13A，＋3.3V　18A之類的數(shù)值后面的22A，13A，18A就是電流。電流需要使用電流表串接在用電設(shè)備和供電設(shè)備之間，同時(shí)也只有在設(shè)備工作時(shí)才能測(cè)得數(shù)值。

主板的USB的供電不足造成的移動(dòng)硬盤不能正常使用，是因?yàn)閁SB接口的供電電流偏小，而不是USB接口的電壓過低。即使是我們的移動(dòng)硬盤不能使用，此時(shí)USB接口的供電電流也在＋5V左右，只是不穩(wěn)定，變化比較明顯罷了。

另類問題：還有一類問題，這是因?yàn)橐苿?dòng)硬盤與主板USB接口不兼容造成的主機(jī)不認(rèn)移動(dòng)硬盤。不過，這類問題主要是因?yàn)橐苿?dòng)硬盤盒內(nèi)使用的USB－IDE數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口芯片的兼容性不好的緣故，與供電問題沒有關(guān)系