### USB规范概述与关键技术知识点
#### 一、绪论
##### 1.1 起因
Intel公司推出通用串行总线(USB)的主要动因有三个方面:
1. **计算机与电话之间的连接**:随着计算机通信技术的发展,未来计算机应用将更加广泛,特别是与电话系统的集成。然而,当时产业间缺乏统一标准,导致了设备间的互操作性问题。USB的出现旨在解决这一问题,通过提供一种广泛且经济高效的连接方式,加强计算机与电话系统的互联互通。
2. **提高易用性**:传统的个人电脑(PC)在接口和设备连接上存在一定的局限性,即插即用的功能尚未普及。USB的设计旨在简化用户的连接体验,使其能够轻松地连接和使用多种类型的设备,无需复杂的设置过程。
3. **端口扩充需求**:受限于物理端口数量,用户无法随意添加外部设备。USB作为一种双向、低成本、中低速的总线接口,极大地扩展了外部设备的连接能力,支持更多的功能扩展,如电话/电传/调制解调器适配器、扫描仪、键盘和个人数字助理(PDA)等。
##### 1.2 USB规范的目标
本规范旨在为USB提供一个完整的工业标准框架,包括总线特性、协议内容、事务种类、总线管理和接口编程等方面。其核心目标是创建一个开放的生态系统,使得不同制造商生产的设备能够在统一的标准下协同工作,从而促进系统生产商和外围设备开发商的创新和发展,同时保持良好的兼容性。
#### 二、适用对象及结构
##### 2.1 适用对象
- **外设开发商和系统生产商**:规范为他们提供了详细的指南,帮助他们更好地理解和应用USB标准,从而开发出符合市场需求的产品。
- **操作系统/BIOS/设备驱动平台**:为这些平台提供了必要的技术支持,确保它们能够有效地支持USB设备。
- **IHVS/ISVS适配器制造商**:为这些制造商提供了一套完整的技术规格,帮助他们开发兼容USB标准的产品。
##### 2.2 结构
本书按照章节进行了细致划分,以满足不同读者的需求:
- **第一章至第四章**:提供了USB的基本概念和技术概述。
- **第五章至第十章**:深入探讨了USB的技术细节,包括总线管理、事务处理等方面。
具体而言:
- **外设厂家**:重点关注第四章至第十章,了解USB的技术实现细节。
- **USB的主机控制器应用**:主要参考第四章至第七章以及第九、十章,了解如何设计和实现USB主机控制器。
- **USB设备驱动厂家**:关注第四、七、九章,掌握如何开发兼容USB标准的设备驱动程序。
#### 三、术语和缩略词
为了便于理解USB规范及相关技术文档,以下列出了一些关键术语及其含义:
- **ACK**: 确认信号,用于确认数据传输的成功。
- **Active Device**: 正在使用的设备,指当前连接到USB总线上的活跃设备。
- **Asynchronous Data**: 异步数据,指不需要固定时间间隔的数据传输模式。
- **Audio Device**: 音频设备,例如扬声器或麦克风。
- **Big Endian**: 大端格式,指数据存储时高位字节在前的一种字节顺序。
- **Bit Stuffing**: 数据填充,是一种在数据流中插入额外位以确保接收方能正确同步的技术。
- **Bulk Transfer**: 批量传输,一种高效的数据传输模式,适用于大量数据的传输。
- **Control Transfer**: 控制传输,用于配置设备和查询设备状态的操作。
- **Device Address**: 设备地址,用于标识USB总线上每个设备的唯一标识符。
- **Endpoint**: 端点,用于表示设备内部的数据传输路径。
- **Downstream**: 下游方向,指数据从主机到设备的传输方向。
- **Driver**: 驱动程序,负责设备与操作系统之间的通信。
以上是USB规范及其关键技术的概述,希望能够帮助读者更好地理解USB的工作原理和技术特点。
2025-08-09 15:14:50
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