計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 第9講

1、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)第九講 計(jì)算機(jī)基本接口原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線目的目的l熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線內(nèi)容內(nèi)容l總線分類(lèi)和構(gòu)成l各種標(biāo)準(zhǔn)總線介紹為什么要有總線?Unibus總線總線 1970年美國(guó)年美國(guó) DEC公司在公司在其其PDP11/20小型計(jì)算機(jī)上小型計(jì)算機(jī)上采用采用 ?？偩€結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)總線結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)上都顯示出其優(yōu)越性。上都顯示出其優(yōu)越性。采用總線結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)采用總線結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 便于采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)；便于采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 標(biāo)準(zhǔn)總線可以得到多個(gè)廠商的廣泛支持，便于標(biāo)準(zhǔn)總線可以得到多個(gè)廠商的廣泛

2、支持，便于生產(chǎn)與之兼容的硬件板卡和軟件；生產(chǎn)與之兼容的硬件板卡和軟件； 模塊結(jié)構(gòu)方式便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí)；模塊結(jié)構(gòu)方式便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí)； 便于故障診斷和維修，同時(shí)也降低了成本。便于故障診斷和維修，同時(shí)也降低了成本?？偩€的基本概念 認(rèn)識(shí)l總線定義1）總線是計(jì)算機(jī)兩個(gè)或兩個(gè)以上的模塊(部件或子系統(tǒng))之間相互連接與通信的公共通路。2）總線不僅僅是一組傳輸線，它還包括一套管理信息傳輸?shù)囊?guī)則(協(xié)議)。3）在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總線可以看成一個(gè)具有獨(dú)立功能的組成部件。4）數(shù)據(jù)線和地址線：這一類(lèi)信號(hào)線決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶挾群椭苯訉ぶ返姆秶?）控制、時(shí)序和中斷信號(hào)線：這一類(lèi)信號(hào)線決定了總線功能的強(qiáng)弱以及適應(yīng)性的

3、好壞。6）電源線和地線：這一類(lèi)線決定了電源的種類(lèi)及地線的分布和用法。7）備用線：這一類(lèi)線是廠家和用戶(hù)作為性能擴(kuò)充或作為特殊要求使用的信號(hào)線。總線的分類(lèi)微型計(jì)算機(jī)的總線按功能和規(guī)范可分為三大類(lèi)型： 片總線（Chip Bus，C-Bus）又稱(chēng)元件級(jí)總線，是把各種不同的芯片連接在一起構(gòu)成特定功能模塊(如CPU模塊)的信息傳輸通路。 內(nèi)總線(Internal Bus, I-Bus)又稱(chēng)系統(tǒng)總線或板級(jí)總線，是微機(jī)系統(tǒng)中各插件(模塊)之間的信息傳輸通路。例如CPU模塊和存儲(chǔ)器模塊或I/O接口模塊之間的傳輸通路。 外總線(External Bus, E-Bus)又稱(chēng)通信總線，是微機(jī)系統(tǒng)之間或微機(jī)系統(tǒng)與其他系

4、統(tǒng)(儀器、儀表、控制裝置等)之間信息傳輸?shù)耐?，如EIA RS-232C、IEEE-488等?？偩€的分類(lèi)三類(lèi)總線在微機(jī)系統(tǒng)中的地位和關(guān)系總線的構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線是開(kāi)放的，一般的總線信號(hào)包括：數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線“三總線”。數(shù)據(jù)總線：它傳送的是數(shù)據(jù)信息，可雙向傳送，它的“線數(shù)”即總線寬度取決于系統(tǒng)采用的CPU的字長(zhǎng)指標(biāo)，系統(tǒng)總線的寬度是指其數(shù)據(jù)線的位數(shù)。地址總線：它傳送的是內(nèi)存(或I/O接口)的地址信息，單向傳送,它的線數(shù)與系統(tǒng)采用的CPU的地址線寬度一致，它決定了CPU直接尋址的內(nèi)存容量?？刂瓶偩€：它傳送的是CPU和其它控制芯片發(fā)出的各種控制信號(hào)，如：讀/寫(xiě)信號(hào)W/R、指令/代碼傳送D

5、/C、存儲(chǔ)器或IO口訪問(wèn)M/IO和系統(tǒng)復(fù)位Reset等總線的構(gòu)成總線主要性能指標(biāo)總線頻率：總線工作時(shí)鐘頻率，單位總線頻率：總線工作時(shí)鐘頻率，單位 為為MHz；總線位寬：總線數(shù)據(jù)線的根數(shù)，有總線位寬：總線數(shù)據(jù)線的根數(shù)，有8，16，32，64位之分；位之分；總線帶寬：即總線傳輸率，單位為總線帶寬：即總線傳輸率，單位為MB/S。三者關(guān)系為:總線帶寬總線帶寬= 總線位寬總線位寬總線頻率總線頻率 Mb/S總線帶寬總線帶寬=1/8 總線位寬總線位寬總線頻率總線頻率MB/S總線的構(gòu)成系統(tǒng)中的各個(gè)接口和外設(shè)均需通過(guò)這“數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線” (即三總線)互相連接，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)的互連。IBM PC是開(kāi)放

6、的系統(tǒng)。在主板上，系統(tǒng)I/O總線還連接到一些特定的擴(kuò)展槽(Slot)，以便于計(jì)算機(jī)用戶(hù)通過(guò)該擴(kuò)展槽擴(kuò)展外部的接口、外設(shè)等，通過(guò)擴(kuò)展槽使接口、外設(shè)與PC系統(tǒng)CPU和內(nèi)存互連。這些插座被稱(chēng)為系統(tǒng)I/O總線擴(kuò)展插槽(System Input/Output Bus Expanded Slot)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 制定標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)：使與該總線連接的各廠家的制定標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)：使與該總線連接的各廠家的各種產(chǎn)品電路板都能正常使用，即在機(jī)械結(jié)構(gòu)，電各種產(chǎn)品電路板都能正常使用，即在機(jī)械結(jié)構(gòu)，電氣及邏輯等方面均達(dá)到統(tǒng)一。氣及邏輯等方面均達(dá)到統(tǒng)一。 制定標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)：一些國(guó)際級(jí)，國(guó)家級(jí)或相關(guān)行制定標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)：一

7、些國(guó)際級(jí)，國(guó)家級(jí)或相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)及公認(rèn)的著名企業(yè)聯(lián)合會(huì)業(yè)協(xié)會(huì)及公認(rèn)的著名企業(yè)聯(lián)合會(huì)。總線標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范內(nèi)容機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范：規(guī)定模板尺寸、插頭、連機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范：規(guī)定模板尺寸、插頭、連接器的形狀、尺寸等規(guī)格位置；接器的形狀、尺寸等規(guī)格位置；功能結(jié)構(gòu)規(guī)范：規(guī)定每個(gè)引腳名稱(chēng)、功能、功能結(jié)構(gòu)規(guī)范：規(guī)定每個(gè)引腳名稱(chēng)、功能、時(shí)序及適用協(xié)議；時(shí)序及適用協(xié)議；電氣結(jié)構(gòu)規(guī)范：規(guī)定信號(hào)的邏輯電平、最電氣結(jié)構(gòu)規(guī)范：規(guī)定信號(hào)的邏輯電平、最大額定負(fù)載能力及電源電壓等。大額定負(fù)載能力及電源電壓等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常見(jiàn)的總線：ISA BUS (真正的系統(tǒng)級(jí)I/O總線, 包括XT總線和AT總線兩部分，Industria

8、l Standard Architecture)PC104 BUS (電氣標(biāo)準(zhǔn)兼容ISA BUS，機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)不兼容)EISA BUS (已淘汰，Extended Industrial Standard Architecture)MCA BUS (已淘汰，Micro Channel Architecture)PCI BUS (局部總線，Peripheral Component Interconnect)PC104 Plus (電氣標(biāo)準(zhǔn)兼容PCI BUS，機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)不兼容)AGP (專(zhuān)用總線, 非通用擴(kuò)展總線，Accelerate Graphic Port)目前保留的總線：ISA BUS, PCI B

9、US, AGP,PC104 BUS,PC104 Plus等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)ISA BUSATXTPCI BUSAGP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lISA BUSISA（industrial standard architecture）總線標(biāo)準(zhǔn)是IBM公司1984年為推出PC/AT機(jī)而建立的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫AT總線。它是對(duì)XT總線的擴(kuò)展，以適應(yīng)8/16位數(shù)據(jù)總線要求。它在80286至80486時(shí)代應(yīng)用非常廣泛，以至于奔騰機(jī)中還保留有ISA總線插槽。ISA總線有98只引腳，由XT和AT兩部分組成。lXT槽有62個(gè)引腳l8位數(shù)據(jù)總線寬度lAT槽有36個(gè)引腳l增加了高8位數(shù)據(jù)總線PC/XT總線總線 19

10、81年IBM推出8位,適用于以 8088為CPU的PC/XT PC機(jī)PC/AT總線總線 1984年IBM推出以80286為CPU 的16位PC機(jī)總線(未公布)ISA總線總線 同期,Intel、IEEE和EISA集團(tuán) 聯(lián)合開(kāi)發(fā)出與AT總線相近的ISA工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線 ISA總線主要性能：總線主要性能：lI/O空間0100H03FFH；l24位地址線，16MB尋址空間l8/16位數(shù)據(jù)線l62+36引腳l最大位寬16位l8MHz時(shí)鐘頻率l帶寬16MB/Sl具有中斷和DMA通道功能 IBM公司專(zhuān)為其PS/2系統(tǒng)開(kāi) 發(fā)的32位微通道總線結(jié)構(gòu)。由于與老的PC機(jī)總線不完全兼容,并且執(zhí)行的是使用許可證制度，

11、因此未能得到有效推廣。MCAMCA總線總線( (淘汰淘汰) )計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lEISA BUSEISA總線是1988年由Compaq等9家公司聯(lián)合推出的總線標(biāo)準(zhǔn)。它是在ISA總線的基礎(chǔ)上使用雙層插座，在原來(lái)ISA總線的98條信號(hào)線上又增加了98條信號(hào)線.連結(jié)器是一個(gè)兩層槽設(shè)計(jì)，既能接受ISA卡，又能接受EISA卡。頂層與ISA卡相連，低層則與EISA 卡相連。在實(shí)用中，EISA總線完全兼容ISA總線信號(hào)。EISA的結(jié)構(gòu)用當(dāng)時(shí)的工藝技術(shù)制做是比較復(fù)雜的，因而成本很高，通常用于服務(wù)器和工作站。EISA總線主要性能：總線主要性能： 開(kāi)放結(jié)構(gòu)，與ISA總線兼容32位地址線，4GB尋址能力32位數(shù)據(jù)

12、線最大時(shí)鐘頻率8.3MHz帶寬33MB/S計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lPCI BUSPCI（peripheral component interconnect）總線是當(dāng)前最流行的總線之一，它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位。PCI總線主板插槽的體積比原ISA總線插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發(fā)讀寫(xiě)操作， 傳輸速率可達(dá)132MB/s，可同時(shí)支持多組外圍設(shè)備。PCI局部總線不能兼容現(xiàn)有的ISA、EISA、MCA（micro channel architecture）總線，但它不受制于處理器，是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線。lPC

13、I BUS 性能 總線時(shí)鐘頻率：33.3MHz/66MHz 帶寬： 時(shí)鐘頻率33.3MHz 位寬32位時(shí)為133MB/s， 位寬64位時(shí)為266MB/s 時(shí)鐘頻率66MHz 位寬32位時(shí) 為266MB/s， 位寬64位時(shí)為532MB/s總線寬度：32位（5V）/64位（3.3V）時(shí)鐘同步方式獨(dú)立于處理器與CPU及時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)p3.3V PCI BUS由兩部分組成；中間有key，防插錯(cuò)，有方向；分兩邊，每邊有62個(gè)引腳，共144引腳；地址總線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。防插錯(cuò)的key計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)p采用PCI BUS的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CPU總線和PCI

14、總線由橋接電路（習(xí)慣上稱(chēng)為北橋芯片）相連。PCI總線和ISA/EISA總線之間也通過(guò)橋接電路（習(xí)慣上稱(chēng)為南橋芯片）相連。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)p 采用PCI BUS的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lAGP在一般的PC機(jī)中，三維圖形卡與主存之間是通過(guò)PCI總線進(jìn)行連接和通信的，其最大數(shù)據(jù)傳輸率僅132MB/S。加之PCI總線還接有其他設(shè)備(如硬盤(pán)控制器、網(wǎng)卡、聲卡等)，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率遠(yuǎn)低于132MB/S。而三維圖形加速卡在進(jìn)行三維圖形處理時(shí)不僅有極高的數(shù)據(jù)處理量，而且要求具有很高的總線數(shù)據(jù)傳輸率。因此，這種通過(guò)PCI總線的連接和通信方式，實(shí)際上成了三維圖形加速卡進(jìn)行高速圖形數(shù)據(jù)傳送和處理的一大瓶頸

15、。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lAGPAGP (Accelerated Graphics Port，高速圖形端口)是為解決計(jì)算機(jī)三維圖形顯示中“圖形紋理”數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問(wèn)題應(yīng)運(yùn)而生的。現(xiàn)在許多PC機(jī)系統(tǒng)都增加了AGP功能。AGP是由Intel公司開(kāi)發(fā)，并于1996年7月正式公布的一項(xiàng)新型視頻接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它定義了一種高速的連通結(jié)構(gòu)，把三維圖形控制卡從PCI總線上分離出來(lái)，直接連在CPU/PCI控制芯片組”(北橋)上，形成專(zhuān)用的高速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道高速圖形端口(AGP)。Pentium II處理器CPU/PCI橋芯片（440LX或440BX）存儲(chǔ)器AGP視頻控制卡AGP接口66MHzPCI總線（22MHz或66M

16、Hz）PCI卡PCI卡PCI/ISA橋芯片PCI卡PCI卡局部幀緩沖區(qū)ISA總線（8MHz）USB總線（12MB/S）Pentium II系統(tǒng)中的AGP計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lAGP從嚴(yán)格的總線意義上講，AGP并不是一種總線標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榭偩€通常是多個(gè)設(shè)備共享的資源。而AGP僅為供AGP視頻控制卡專(zhuān)用的高速數(shù)據(jù)傳輸端口。AGP允許視頻卡能與系統(tǒng)RAM(主存)直接進(jìn)行高速連接，即支持所謂DIME(Direct Memory Execute，直接存儲(chǔ)器執(zhí)行)方式，當(dāng)顯存容量不夠時(shí)，將主存當(dāng)作顯存來(lái)使用，把耗費(fèi)顯存的三維操作全部放在主存中來(lái)完成。AGP可以工作于處理器的時(shí)鐘頻率下，若以66MHz的基本頻率(

17、實(shí)際為66.66MHz)運(yùn)行，則稱(chēng)為基本AGP模式(即AGP 1X)，每個(gè)時(shí)鐘周期完成一次數(shù)據(jù)傳輸。由于AGP的數(shù)據(jù)傳輸寬度為32位(4字節(jié))，所以在66MHz的時(shí)鐘頻率下能達(dá)到約266MB/S的數(shù)據(jù)傳輸能力。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lAGP此外，還定義了AGP 2X模式，每個(gè)時(shí)鐘周期完成兩次數(shù)據(jù)傳輸(寬度仍為32位)，速率達(dá)533MB/S；大多數(shù)AGP卡都工作在2X模式。AGP 2.0規(guī)范增加了4X模式的傳輸能力，每個(gè)時(shí)鐘周期完成四次數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)1066MB/S(約1GB/S)的數(shù)據(jù)傳輸速率，是傳統(tǒng)PCI數(shù)據(jù)傳輸率的8倍?，F(xiàn)代PC主板均全面支持AGP2.0規(guī)范及AGP 4X模式。USB(Unive

18、rsal Serial Bus)通用串行總線通用串行總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)lUSBpUSB概述在傳統(tǒng)的PC機(jī)使用中，為了連接顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)及打印機(jī)等外圍設(shè)備，必須在主機(jī)箱背后接上一大堆信號(hào)線纜及連接器端口，給PC機(jī)的安裝、放置及使用帶來(lái)極大的不便。另外，為了安裝一個(gè)新的外設(shè)，除需要關(guān)掉機(jī)器電源外，還需安裝專(zhuān)門(mén)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，否則，系統(tǒng)是不能正常工作的。這也給用戶(hù)帶來(lái)不少麻煩。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)pUSB概述USB總線(Universal Serial Bus，通用串行總線)是PC機(jī)與多種外圍設(shè)備連接和通信的標(biāo)準(zhǔn)接口，它是一個(gè)所謂“萬(wàn)能接口”，可以取代傳統(tǒng)PC機(jī)上連接外圍設(shè)備的所有端口(包括串

19、行端口和并行端口)，用戶(hù)幾乎可以將所有外設(shè)裝置包括鍵盤(pán)、顯示器、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、掃描儀及各種數(shù)字音影設(shè)備，統(tǒng)一通過(guò)USB接口與主機(jī)相接。同時(shí)，它還可為某些設(shè)備(如數(shù)碼相機(jī)、掃描儀等)提供電源，使這些設(shè)備無(wú)須外接獨(dú)立電源即可工作。USB是1995年由稱(chēng)為“USB實(shí)現(xiàn)者論壇”(USB InplementerForum)的組織聯(lián)合開(kāi)發(fā)的新型計(jì)算機(jī)串行接口標(biāo)準(zhǔn)。有許多著名計(jì)算機(jī)公司，如Compaq、IBM、Intel、DEC及Microsoft等均是該聯(lián)合組織的重要成員。1996推出USB1.0版本：低速15MbPs、高速12MbPs20004推出USB2.0版本：低速15MbPs、全速12

20、MbPs、高速達(dá)480 MbPs基本思想基本思想：利用通用連接器熱插拔，即 插即用的簡(jiǎn)單快速連接，資 源自動(dòng)配置，資源共享.基本要求：基本要求：易 用 性：即插即用、熱插拔端口可擴(kuò)充性：具有端口不斷擴(kuò)充性， 可快速、動(dòng)態(tài)連接和低 價(jià)格特點(diǎn)兼 容 性： 支持高速與低速數(shù)據(jù) 智能與一般外設(shè) 有源與無(wú)源設(shè)備一. USB的主要特點(diǎn)二. USB設(shè)備連接器協(xié)議三.接口信號(hào)線四. USB系統(tǒng)組成五. USB插拔接通關(guān)閉過(guò)程六. USB拓樸結(jié)構(gòu)七. USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型和傳輸類(lèi)型1即插即用，可自動(dòng)識(shí)別總線上的設(shè)備并為其配置軟件和硬件資源。2可以動(dòng)態(tài)連接和重新配置外設(shè)，支持熱插拔功能。3總線上的設(shè)備的傳輸帶寬可以從

21、幾Kbps到幾百M(fèi)bps，速率最高可達(dá)480Mbpss。一一.USB的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)4允許最多達(dá)127臺(tái)USB設(shè)備同時(shí)操作。5可向USB總線上設(shè)備供電，USB設(shè)備也可自備電源。6具有很高的容錯(cuò)性能，協(xié)議中規(guī)定了出錯(cuò)處理和差錯(cuò)恢復(fù)機(jī)制。 此外USB總線還具有使用靈活、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。二二. USB設(shè)備連接器協(xié)議設(shè)備連接器協(xié)議連接器：由插頭和插座構(gòu)成，為A系列B系列兩種。A系列連接器：用于與主機(jī)連接B系列連接器：用于與設(shè)備連接USB圖標(biāo)：插頭上提供凹凸型圖標(biāo)，方便用戶(hù)使用。一般由廠商提供，電纜一端為A系列插頭，另一端為B系列插頭（與設(shè)備上系列B插座連接）。USB設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)可分離電纜：設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)可分

22、離電纜：高速設(shè)備用雙絞數(shù)據(jù)對(duì)，非雙絞電源對(duì)的屏蔽電纜，低速設(shè)備可用平行非屏蔽電纜。紅電源線，+5V（4.755.25V）黑地線綠D+高速設(shè)備端有有上拉電阻，Hub端有下拉電阻白D-低速設(shè)備端有有上拉電阻，Hub端有下拉電阻注： D+ 、D-為數(shù)據(jù)的半雙工差分信號(hào)線 下拉電阻保證Hub端口無(wú)設(shè)備連接時(shí), 電壓接地為零吸入最大電流500mA三接口信號(hào)線（三接口信號(hào)線（4根）根）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)四芯USB線纜及連接器情況如圖所示。 主機(jī)第一次從主機(jī)第一次從D+ 、D-檢測(cè)到設(shè)檢測(cè)到設(shè)備時(shí)備時(shí),設(shè)備吸入電流設(shè)備吸入電流 100 mA D+ 、D-電壓電壓 V 2.5V，持續(xù)，持續(xù)2.5S，則設(shè)備連接

23、端口，則設(shè)備連接端口四四USB系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成1.硬件： USB主控器/根集線器 （USBHC/RH），于主機(jī)中。 USB集線器（USBH） USB設(shè)備： Hub設(shè)備 功能設(shè)備 接在Hub上的外設(shè)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)USB集線器(USB Hub)及其端口情況如圖所示。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)pUSB的結(jié)構(gòu)主機(jī)與USB設(shè)備連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從整體上看是一種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，可利用集線器級(jí)聯(lián)的方式來(lái)延長(zhǎng)連接距離，還可將幾個(gè)功能部件(例如一個(gè)鍵盤(pán)和一個(gè)軌跡球)組裝在一起構(gòu)成一個(gè)“復(fù)合型”設(shè)備，“復(fù)合型”設(shè)備通過(guò)其內(nèi)部的USB Hub與主機(jī)相連，主機(jī)中的USB Hub稱(chēng)為“根Hub”。 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（客戶(hù)驅(qū)動(dòng)軟件

24、）用于和某一特定的USB設(shè)備進(jìn)行通信，常為操作系統(tǒng)一部分或由廠商提供 USBD USB系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軟件 一般捆綁于操作系統(tǒng)，用于判斷決 策指揮層。 HCD（Host controller Driver）主控器驅(qū)動(dòng)程序,完成對(duì)USB交換的調(diào)度，通過(guò)根Hub或其它Hub完成對(duì)交換的初始化。2.軟件軟件五五USBUSB插拔接通關(guān)閉過(guò)程插拔接通關(guān)閉過(guò)程接通過(guò)程須經(jīng)過(guò)5個(gè)狀態(tài)：連接狀態(tài)上電狀態(tài)默認(rèn)狀態(tài)地址狀態(tài)配置狀態(tài)，設(shè)備即可使用。關(guān)閉過(guò)程比較簡(jiǎn)單，主機(jī)測(cè)到USB設(shè)備插頭拔離Hub，設(shè)備進(jìn)入無(wú)能狀態(tài)，即關(guān)閉端口。USB接設(shè)備于總線HubHub通知主機(jī)發(fā)生設(shè)備接入事件，設(shè)備處于連接狀態(tài)，Hub 與該設(shè)備相接端

25、口處于關(guān)閉狀態(tài)。主機(jī)檢測(cè)Hub確認(rèn)設(shè)備接入事件和接入端口。主機(jī)使能（允許）該端口傳送一個(gè)RESET命令。Hub向端口送持續(xù)100mS RESET 信號(hào)，結(jié)束時(shí)端口被打開(kāi)。 Hub提供 100 mA 電流給USB設(shè)備，USB設(shè)備進(jìn)入上電狀態(tài)，響應(yīng)默認(rèn)地址。 USB訪問(wèn)默認(rèn)管道（端點(diǎn)0），主機(jī)讀設(shè)備描述符獲得有關(guān)信息（最大數(shù)據(jù)傳輸量）。 主機(jī)給USB設(shè)備分發(fā)一唯一地址， 設(shè)備進(jìn)入地址狀態(tài)。 主機(jī)讀取設(shè)備配置信息。 主機(jī)分析讀取的配置信息向設(shè)備分發(fā)配置值。設(shè)備進(jìn)入配置狀態(tài)。 設(shè)備各端點(diǎn)就緒開(kāi)始工作，設(shè)備可使用。如第四步上電未獲總線訪問(wèn)權(quán)進(jìn)入掛起狀態(tài) USB設(shè)備插頭拔離HubHub通知主機(jī)發(fā)生設(shè)備移走事件設(shè)備進(jìn)入無(wú)能狀態(tài)，關(guān)閉端口主機(jī)更新局部拓樸邏輯信息。七七.USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型和傳輸類(lèi)型數(shù)據(jù)流類(lèi)型和傳輸類(lèi)型 USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型： 控制信號(hào)流 塊數(shù)據(jù)流 中斷數(shù)據(jù)流 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流USB的基本傳輸類(lèi)型：的基本傳輸類(lèi)型： 控制傳輸 批傳輸 中斷（Interrupt）傳輸 等時(shí)傳輸U(kuò)SB總線傳輸類(lèi)順序：總線傳輸類(lèi)順序：傳輸幀時(shí)間：1mS，以SOF（幀起始包）開(kāi)始，EOF（幀結(jié)束包）結(jié)束數(shù)據(jù)流傳輸中優(yōu)先