2.1 概述

USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种应用在计算机领域的新型接口技术，最早是由Compaq、Intel、Microsoft等多家公司与1994年11月共同提出的，其目的是用USB来取代PC现有的各种外围接口，使外围设备（简称外设）的连接具有单一化、即插即用、热插拔等特点。它的出现大大简化了PC和外设的连接过程，使PC接口的扩展变得更加容易。可以说，USB是计算机外设连接技术的重大变革。

2.1.1 USB的特点

USB从传统I/O模式的桎梏中解放出来，开辟了一条外设与PC连接的新方法。与其他老式PC接口相比，USB具有如下优点。

（1）热插拔。用户可以把USB外设连接到一台正在运行的PC上，操作系统能自动识别，并且用户可以立刻使用，而不需要重新启动PC。

（2）即插即用。

（3）共享式接口。通过USB集线器，一个USB主控制器最多可以连接126个外设。

（4）接口体积小巧。和其他老式PC接口相比，USB接口小且薄，更适合于外设体积的小型化。图2-1是USB接口、RS-232接口和并行接口体积的对比图。

（5）节省系统资源。对USB外设来说，它需要的仅仅是USB系统为其分配一个唯一的地址，而这个地址只有USB子系统知道。

（6）灵活。USB支持3种类型的传输速率：1.5Mbps的低速传输、12Mbps的全速传输和480Mbps的高速传输，4种传输类型：块传输、同步传输、中断传输和控制传输。

（7）性能可靠。

（8）提供电源。

表2-1列出了USB的应用范围及特性。

（9）兼容性。USB规范有良好的向下兼容性，如USB 2.0的主控制器就能很好地兼容USB l.1的产品。

2.1.2 USB系统描述

一个USB系统包含三类硬件设备：USB HOST（USB主机）、USB DEVICE（USB设备）、USB HUB（USB集线器）。

USB HOST（USB主机），在一个USB系统中，仅有一个USB HOST，其功能是：管理USB系统；每毫秒产生一帧数据；发送配置请求对USB设备进行配置操作；对总线上的错误进行管理和恢复。

USB DEVICE（USB设备）：USB DEVICE可接收USB总线上的所有数据包，通过数据包的地址域来判断是不是发给自己的数据包；若地址不符，则简单地丢弃该数据包；若地址相符，则通过响应USB HOST的数据包与USB HOST进行数据传输。

USB HUB（USB集线器）：USB HUB用于设备扩展连接，所有USB DEVICE都连接在USB HUB的端口上。一个USB HOST总与一个根HUB（USB ROOT HUB）相连。