《電子技術應用》
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你知道嗎?USB端口的工作原理(二)
摘要: 如今出售的大部分計算機都會提供一到兩個USB插孔。但是市場上需要用USB連接的設備很多,計算機上的插孔很快就會被用光了。
Abstract:
Key words :

如今出售的大部分計算機都會提供一到兩個USB插孔。但是市場上需要用USB連接的設備很多,計算機上的插孔很快就會被用光了。

比如在一臺計算機上,有一部打印機、一臺掃描儀、一個網絡攝像機和一個U盤連接。但這臺計算機上只有一個USB接口。很明顯,現在的問題是“應該如何將這些設備都連接到計算機上”?

USB Hub

解決問題的簡單辦法就是增加一個USB集線器(USB Hub)。USB標準可支持多達127臺設備,USB集線器也屬于該標準的一部分。

典型的USB四口集線器可插入4個“A”接頭

集線器通常具有4個新端口,也可能更多。您需要將集線器插入計算機,然后將設備(或其他集線器)插入集線器。通過將集線器串連在一起,您可以在一臺計算機上建立數十個可用的USB端口。

集線器有的帶電源,也有些不帶電源。正如您將在下一頁所看到的那樣,USB標準允許設備從它們的USB連接中獲取電能。顯而易見,打印機或掃描儀這樣的高功率設備將配有自己的電源,而像鼠標和數碼相機這樣的低功率設備則會靠總線供電,以簡化自身的構造。這些電能(5伏電壓可提供高達500毫安的電流)都來自計算機。如果您擁有許多自已供電的設備(如打印機和掃描儀),那么就不需要為集線器提供電源了——由于任何連接到該集線器的設備都不再需要額外電源,因而計算機自身便足以滿足集線器的需要了。反之,如果您有許多像鼠標和攝像機之類本身不提供電源的設備,則可能需要一個有電源的集線器。集線器配有自己的變壓器,它會為總線提供電源,以使設備不會加重計算機供電的負擔。

USB工作過程

啟動主機后,它會查詢所有與總線相連的設備,并為每個設備分配一個地址。這個過程稱為列舉(enumeration)——在將設備連接到總線時,主機也會列舉它們。此外,主機還會查出每臺設備要執行的數據傳輸類型。

  •   中斷——鼠標或鍵盤等設備發送的數據非常少,它們會選擇中斷模式。
     
  •   批量——打印機等設備接收的數據包含在一個大的數據包中,它們會使用批量傳輸模式。這種模式會將大塊數據發送到打印機(塊的大小為64個字節),并對這些數據進行驗證,以確保它們的正確性。
     
  •   同步——流式設備(如揚聲器)都使用同步模式。在這種模式下,設備與主機之間的數據是實時傳輸的,其間沒有數據糾正過程。

此外,主機還可以通過控制數據包發送命令或查詢參數。

列舉設備時,主機會一直跟蹤所有同步和中斷設備所請求的總帶寬情況。如果總帶寬為480Mbps,這些設備最多可占用90%的帶寬。在用完這部分帶寬后,主機就會拒絕訪問任何其他同步或中斷設備,控制數據包和用于批量傳輸的數據包將使用剩下的帶寬(至少有10%)。

通用串行總線會將可用帶寬分成多個幀,而主機則控制著這些幀。每個幀包含1,500個字節的數據,每隔一毫秒就會啟動一個新幀。在形成幀的過程中,將為同步和中斷設備分配一個槽,以便保證它們得到所需要的帶寬。批量和控制傳輸將使用剩下的空間來傳輸數據。

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