通信接口技術(shù)

第五章通信接口技術(shù)

通信接口是智能儀器的重要組成部分之一。通信接口是智能儀器之間或者智能儀器與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)裝置。按通信方式分類(lèi)，可分為并行通信和串行通信兩種。串行總線(xiàn)有RS322C、RS485、I2C總線(xiàn)、USB及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等。5.1串行通信接口5.1.1串行通信的概念串行通信：一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱(chēng)為串行通訊。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，傳按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線(xiàn)即可完成，成本低但送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。5.1.2串行通信的基本方式（a）同步通信（b）異步通信5.1.3串行通信協(xié)議

異步通信協(xié)議規(guī)定每個(gè)字符以位串行方式傳輸，每個(gè)串行數(shù)據(jù)由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成。串行傳輸數(shù)據(jù)格式如下圖所示，具體定義如下：

在異步通信中，接收和發(fā)送雙方必須保持相同的傳輸速率。傳輸速率即波特率，它是以每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)來(lái)度量的，單位為比特/秒(b/s)。規(guī)定的波特率有50、75、110、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400等。在異步串行通信中，通信雙方必須持相同的傳輸波特率，并以每個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位來(lái)進(jìn)行同步，同時(shí)“數(shù)據(jù)格式”即起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶位和停止位的約定，在同一次傳輸過(guò)程中也要保持一致，這樣才能保證成功地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。5.2RS-232C串行通信接口RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線(xiàn)功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V

邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線(xiàn)上：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V～+15V信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15VRS23C連接器的機(jī)械特性串口通信基本接線(xiàn)方法

9針串口（DB9）

25針串口（DB25）

針號(hào)功能說(shuō)明縮寫(xiě)針號(hào)功能說(shuō)明縮寫(xiě)1數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DCD8數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號(hào)地GND7信號(hào)地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請(qǐng)求發(fā)送RTS4請(qǐng)求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示RI22振鈴指示RI實(shí)際應(yīng)用AB

2

4

14325最簡(jiǎn)連接簡(jiǎn)單連接完全連接電平轉(zhuǎn)換芯片介紹

傳輸線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器MC1488和接收器MC1489傳輸線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器MC1488內(nèi)部邏輯圖接收器MC1489內(nèi)部邏輯圖單電源供電的雙RS23收發(fā)器ICL2325.3RS-485/RS422

RS-422由RS-232發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ)RS-232之不足而提出的。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線(xiàn)上連接最多個(gè)接收器。

RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范。

RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線(xiàn)上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線(xiàn)共模范圍。

RS-485是RS-422的變形，RS-422A是全雙工，兩對(duì)平衡差分信號(hào)線(xiàn)分別用于發(fā)送和接收，所以采用RS422A接口通信時(shí)最少需要4根線(xiàn)。RS-485為半雙工，只有一對(duì)平衡差分信號(hào)線(xiàn)，不能同時(shí)發(fā)送和接收，最少只需二根連線(xiàn)。

RS-422、RS-485與RS-232一樣，標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶(hù)可以建立自己的高層通信協(xié)議。因此在視頻界的應(yīng)用，許多廠(chǎng)家都建立了一套高層通信協(xié)議。1)RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)

(1)平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱(chēng)作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線(xiàn)，將其中一線(xiàn)定義為A，另一線(xiàn)定義為B。

（2）RS-485、RS-422的電氣特性

發(fā)送A、B之間：正電平在+2～+6V； 負(fù)電平在-2～+6V。接收A、B之間：正邏輯電平大于+200mV； 負(fù)邏輯電平小于-200mV。

另有一個(gè)信號(hào)地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的?！笆鼓堋倍耸怯糜诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線(xiàn)的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)。

（3）電氣規(guī)定

RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。圖5是典型的RS-422四線(xiàn)接口。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線(xiàn)，共5根線(xiàn)。圖4是其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。

RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。

RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線(xiàn)上接終接電阻等。RS-485可以采用二線(xiàn)與四線(xiàn)方式，二線(xiàn)制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。而采用四線(xiàn)連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線(xiàn)還是二線(xiàn)連接方式總線(xiàn)上可多接到32個(gè)設(shè)備。RS-232C、RS-422A、RS485性能比較

接口性能RS-232CRS-422ARS-485操作方式單端差動(dòng)方式差動(dòng)方式最大距離/m15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s)最大速率200kb/s10Mb/s10Mb/s最大驅(qū)動(dòng)器數(shù)目1132最大接收器數(shù)目11032接收靈敏度±3V±200mV±200mV驅(qū)動(dòng)器輸出阻抗300Ω60kΩ120kΩ接收器負(fù)載阻抗3～7kΩ>4kΩ>12kΩ負(fù)載阻抗3～7kΩ100Ω60Ω對(duì)共用點(diǎn)電壓范圍/V±25-0.25～+6-7～122）RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)

RS-422可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意:(1)采用一條雙絞線(xiàn)電纜作總線(xiàn)，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線(xiàn)到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線(xiàn)中的反射信號(hào)對(duì)總線(xiàn)信號(hào)的影響最低。

(2)應(yīng)注意總線(xiàn)特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線(xiàn)的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線(xiàn)上有過(guò)多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過(guò)長(zhǎng)的分支線(xiàn)引出到總線(xiàn)?？傊?，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線(xiàn)。

圖所示為實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的一些錯(cuò)誤連接方式（a，c，e）和正確的連接方式（b，d，f）。a，c，e這三種網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。

3）RS-422與RS-485傳輸線(xiàn)上匹配

RS-422與RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)一般要使用終接電阻進(jìn)行匹配。但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配。那么在什么情況下不用考慮匹配呢？

配的一條經(jīng)驗(yàn)性的原則：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過(guò)電信號(hào)沿總線(xiàn)單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483輸出信號(hào)的上升或下降時(shí)間最小為250ns，典型雙絞線(xiàn)上的信號(hào)傳輸速率約為0.2m/ns（24AWGPVC電纜），那么只要數(shù)據(jù)速率在250kb/s以?xún)?nèi)、電纜長(zhǎng)度不超過(guò)16米，采用MAX483作為RS-485接口時(shí)就可以不加終端匹配。

一般終端匹配采用終接電阻方法，RS-422在總線(xiàn)電纜的遠(yuǎn)端并接電阻，RS-485則應(yīng)在總線(xiàn)電纜的開(kāi)始和末端都需并接終接電阻。終接電阻一般在RS-422網(wǎng)絡(luò)中取100Ω，在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配，如左圖。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。

還有一種采用二極管的匹配方法，如右圖。這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的。節(jié)能效果顯著。MAX4815.3RS485通信接口的防護(hù)方法5.3.1防雷電路中的元器件1）氣體放電管氣體放電管是一種開(kāi)關(guān)型保護(hù)器件，工作原理是氣體放電。當(dāng)兩極間電壓足夠大時(shí)，極間間隙將放電擊穿，由原來(lái)的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，類(lèi)似短路。導(dǎo)電狀態(tài)下兩極間維持的電壓很低，一般在20～50V，因此可以起到保護(hù)后級(jí)電路的效果。氣體放電管的通流量比壓敏電阻和TVS管要大，氣體放電管與TVS等保護(hù)器件合用時(shí)應(yīng)使大部分的過(guò)電流通過(guò)氣體放電管泄放，因此氣體放電管一般用于防護(hù)電路的最前級(jí)，其后級(jí)的防護(hù)電路由壓敏電阻或TVS管組成。

氣體放電管主要可應(yīng)用在交流電源口相線(xiàn)、中線(xiàn)的對(duì)地保護(hù)；直流RTN和保護(hù)地之間的保護(hù)；信號(hào)口線(xiàn)對(duì)地的保護(hù)；天饋口饋線(xiàn)芯線(xiàn)對(duì)屏蔽層的保護(hù)。2）壓敏電阻壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線(xiàn)性特性，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些；壓敏電阻的結(jié)電容一般在幾百到幾千pF的數(shù)量級(jí)范圍，一般不宜直接應(yīng)用在高頻信號(hào)線(xiàn)路的保護(hù)電路中。

壓敏電阻主要可用于直流電源、交流電源、低頻信號(hào)線(xiàn)路、帶饋電的天饋線(xiàn)路。3）瞬態(tài)抑制二極管（TVS）

TVS（TransientVoltageSuppression）是一種限壓保護(hù)器件，作用與壓敏電阻很類(lèi)似。也是利用器件的非線(xiàn)性特性將過(guò)電壓鉗位到一個(gè)較低的電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。TVS的響應(yīng)時(shí)間是限壓型浪涌保護(hù)器件中最快的。用于電子電路的過(guò)電壓保護(hù)時(shí)其響應(yīng)速度都可滿(mǎn)足要求。

TVS管的結(jié)電容根據(jù)制造工藝的不同，大體可分為兩種類(lèi)型，高結(jié)電容型TVS一般在幾百～幾千pF的數(shù)量級(jí)，低結(jié)電容型TVS的結(jié)電容一般在幾pF～幾十pF的數(shù)量級(jí)。一般分立式TVS的結(jié)電容都較高，表貼式TVS管中兩種類(lèi)型都有。在高頻信號(hào)線(xiàn)路的保護(hù)中，應(yīng)主要選用低結(jié)電容的TVS管。TVS管的非線(xiàn)性特性比壓敏電阻好，具有壓敏電阻更理想的殘壓輸出。在很多需要精細(xì)保護(hù)的電子電路中，應(yīng)用TVS管是比較好的選擇。TVS管的通流容量在限壓型浪涌保護(hù)器中是最小的，一般用于最末級(jí)的精細(xì)保護(hù)，因其通流量小，一般不用于交流電源線(xiàn)路的保護(hù)，直流電源的防雷電路使用TVS管時(shí)，一般還需要與壓敏電阻等通流容量大的器件配合使用。

4）正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC）

PTC是一種限流保護(hù)器件，它有一個(gè)動(dòng)作溫度值TS，當(dāng)其本體內(nèi)溫度低于TS時(shí)，其阻值維持基本恒定，這時(shí)的阻值稱(chēng)為冷電阻。當(dāng)正溫度系數(shù)電阻本體那溫度高于TS時(shí)，其阻值迅速增大，可以達(dá)到的最大阻值能過(guò)比冷電阻值打10000倍左右。由于它的阻值可以隨溫度升高而迅速增大，所以一般串聯(lián)于線(xiàn)上用作暫態(tài)大電流的過(guò)流保護(hù)。PTC在信號(hào)線(xiàn)及電源線(xiàn)路上都有應(yīng)用。5.3.2

RS485防護(hù)電路1）室外走線(xiàn)RS485口防雷電路當(dāng)信號(hào)線(xiàn)走線(xiàn)較長(zhǎng)，可能出戶(hù)外時(shí)，端口的防護(hù)等級(jí)要求較高，此時(shí)可采用下圖的防護(hù)電路。電路采用氣體放電管、電阻、快恢復(fù)二極管、TVS管組成，其中氣體放電管將線(xiàn)纜引入的大部分雷擊過(guò)電流泄放。電阻的作用是用于兩級(jí)電路間的配合，由TVS管和快恢復(fù)二極管組成的橋式電路是第2級(jí)防雷電路，進(jìn)一步降低防雷器輸出的殘壓，從而有效的保護(hù)后級(jí)設(shè)備。

G1為三極氣體放電管3R097CXA，主要起共模保護(hù)；R1、R2為2W/4.7歐姆電阻，阻值在不影響信號(hào)傳輸質(zhì)量的情況下可以再取大一些；整流橋四周和對(duì)地共六個(gè)二極管為快恢復(fù)二極管MURS120T3，整流橋中間為T(mén)VS管SM6T6V8A，起后級(jí)的共模和差模保護(hù)的作用。

該電路一般用于被保護(hù)端口的信號(hào)速率不高的情況。2）室內(nèi)走線(xiàn)RS485口防雷電路當(dāng)接口用于小于10米的框間通信時(shí)，可根據(jù)需要確定是否加防護(hù)電路。單點(diǎn)防護(hù)電路一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)防護(hù)電路5.4通用串行總線(xiàn)USB

USB（UniversalSerialBus）通用串行總線(xiàn)是由Compaq、DigitalEquipment、Intel、Microsoft、IBM、NEC及NorthernTelecom等7家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種流行的外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)。1996年2月公布了USB1.0版本，傳輸速率有低速1.5Mbps和高速12Mbps兩種模式。USB2.0已于2000年4月27日由Compaq、HP、Intel、Lucent、Micrsoft、NEC、Philips正式對(duì)外發(fā)布，作為新一代USB標(biāo)準(zhǔn)，USB2.0兼容所有USB1.0外部設(shè)備及電纜線(xiàn)等，傳輸速率達(dá)480Mbps。USB2.0不僅使USB大大提速，而且使更多的設(shè)備可以經(jīng)USB連接到PC。

5.4.1USB的性能特點(diǎn)

傳輸速度快

連接簡(jiǎn)單快捷

通用連接器

無(wú)須外接電源

擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng) 1）傳輸速度快 USB1.0提供了兩種速度：USB低速1.5Mbps，低速的USB支持低速設(shè)備，例如，調(diào)制解調(diào)器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、優(yōu)盤(pán)、硬盤(pán)、光驅(qū)、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等；USB全速12Mbps，它用于大范圍的多媒體設(shè)備。而USB2.0的數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達(dá)480Mbps。2）連接簡(jiǎn)單快捷USB連接簡(jiǎn)單快捷，可以進(jìn)行熱插拔。即設(shè)備連到USB時(shí)，不必打開(kāi)機(jī)箱，也不必關(guān)閉主機(jī)電源。

3）通用連接器

USB用一種通用的連接器可以連接多種類(lèi)型的外設(shè)，其外型為4針插頭。

VBUSD—GNDD+VBUSD+D—GND4）無(wú)須外接電源

由USB總線(xiàn)提供電源到外部設(shè)備，USB能提供+5V/500mA的電源，供低功耗USB設(shè)備如USB鍵盤(pán)、USB鼠標(biāo)、優(yōu)盤(pán)等作電源使用；但需高功耗的USB設(shè)備,如掃描儀等仍需自帶電源；USB還采用APM（AdvancedPowerManagement）技術(shù)，可以有效地節(jié)省電源功耗。

5）擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)USB采用星形層式結(jié)構(gòu)和Hub技術(shù)，允許一個(gè)USB主控機(jī)可以連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)。兩個(gè)外設(shè)間的距離可達(dá)5米，擴(kuò)充方便。5.4.2USB的物理接口和電氣特性1）接口信號(hào)線(xiàn)

2）電氣特性

D+、D-線(xiàn)電氣特性：無(wú)驅(qū)動(dòng)：高速VD+＞

2.7V,

VD-＜0.8V,低速反之；有驅(qū)動(dòng)：高速VD+＞

2.0V,

VD-＜2.0V,低速反之。收發(fā)器：對(duì)地電源電壓為4.75~5.25V，設(shè)備吸入的最大電流值為500mA

，D+、D-上不加電壓；USB設(shè)備：高速在D+上加3.0~3.6V電壓,低速反之。3）USB設(shè)備及其描述器（1）USB設(shè)備

USB設(shè)備分成Hub設(shè)備和功能設(shè)備兩種

（2）管道管道是從邏輯概念上來(lái)描述信息傳輸?shù)耐ǖ溃?）端點(diǎn)（4）USB描述器

（a）設(shè)置描述器（b）設(shè)備描述器（c）端點(diǎn)描述器（d）接口描述器

5.4.3USB系統(tǒng)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1）USB系統(tǒng)的組成

USB的軟硬件USB主控制器/根集線(xiàn)器

USB集線(xiàn)器(USBHub)USB設(shè)備USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

USB驅(qū)動(dòng)程序

USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序2）USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）USB主機(jī)——USB總線(xiàn)——USB設(shè)備物理結(jié)構(gòu)是層迭式星形拓?fù)洌║SB拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）主機(jī)設(shè)備根集線(xiàn)器設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備集線(xiàn)器集線(xiàn)器設(shè)備設(shè)備設(shè)備（2）USB設(shè)備USB主控制器/根集線(xiàn)器

主控制器負(fù)責(zé)將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行，并將數(shù)據(jù)傳給根集線(xiàn)器。根集線(xiàn)器控制USB端口的電源，激活和禁止端口，識(shí)別與端口相連的設(shè)備，設(shè)置和報(bào)告與每個(gè)端口相連的狀態(tài)事件。

USB集線(xiàn)器(USBHub)

完成USB設(shè)備的添加（擴(kuò)展）、刪除和電源管理等。

USB設(shè)備

HUB設(shè)備和功能設(shè)備（外設(shè)），外設(shè)含一定數(shù)量獨(dú)立的寄存器端口（端點(diǎn)）。外設(shè)有一個(gè)惟一的地址。通過(guò)這個(gè)地址和端點(diǎn)號(hào)，主機(jī)軟件可以和每個(gè)端點(diǎn)通信。數(shù)據(jù)的傳送是在主機(jī)軟件和USB設(shè)備的端點(diǎn)之間進(jìn)行的。（3）USB的軟件

USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

在USB外設(shè)中，通過(guò)I/O請(qǐng)求包將請(qǐng)求發(fā)送給USB設(shè)備。

USB驅(qū)動(dòng)程序

在設(shè)備設(shè)置時(shí)讀取描述器以獲取USB設(shè)備的特征，并根據(jù)這些特征，在請(qǐng)求發(fā)生時(shí)組織數(shù)據(jù)傳輸。USB驅(qū)動(dòng)程序可以是捆綁在操作系統(tǒng)中，也可以是以可裝載的驅(qū)動(dòng)程序形式加入到操作系統(tǒng)中。

USB主控制器驅(qū)動(dòng)程序

完成對(duì)USB交換的調(diào)度，并通過(guò)根Hub或其他的Hub完成對(duì)交換的初始化。

5.4.4

USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型◆USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型有四種：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。

1）控制信號(hào)流:

控制信號(hào)流的作用是當(dāng)USB設(shè)備一旦加入系統(tǒng)時(shí)，USB系統(tǒng)軟件與設(shè)備之間建立起控制信號(hào)流來(lái)發(fā)送控制信號(hào)，這種數(shù)據(jù)不允許出錯(cuò)或丟失

2）

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流用于傳輸連續(xù)的固定速率的數(shù)據(jù)，它所需要的帶寬與所傳輸數(shù)據(jù)的采樣率有關(guān)。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)流要求有固定的速率和低延時(shí)，在USB系統(tǒng)中，專(zhuān)門(mén)對(duì)此操作進(jìn)行了設(shè)計(jì)，盡量保證有較大的緩沖區(qū)，并確保有低的誤碼率3）塊數(shù)據(jù)流:通常用于發(fā)送大量數(shù)據(jù)

4）中斷數(shù)據(jù)流:用于傳輸少量隨機(jī)輸入信號(hào)。它包括事件通知信號(hào)、輸入字符或坐標(biāo)等信息

5.4.5

USB的傳輸類(lèi)型

◆USB有4種基本的傳輸類(lèi)型（與USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型對(duì)應(yīng)）批傳輸：?jiǎn)?雙向，用于大批數(shù)據(jù)傳輸，要求準(zhǔn)確，出錯(cuò)重傳。時(shí)間性不強(qiáng)。控制傳輸：雙向，用于配置設(shè)備或特殊用途，發(fā)生錯(cuò)誤需重傳。每個(gè)設(shè)備必須要用端點(diǎn)0完成USB主機(jī)檢測(cè)時(shí)和主機(jī)交換信息的控制傳送。中斷傳輸：?jiǎn)蜗蛉胫鳈C(jī)，用于隨機(jī)少量傳送。采用查詢(xún)中斷方式，出錯(cuò)下一查詢(xún)周期重新傳。等時(shí)傳輸：?jiǎn)?雙向，用于連續(xù)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)間性強(qiáng)，但出錯(cuò)無(wú)需重傳。傳輸速率固定。5.4.6USB交換的包格式標(biāo)志包數(shù)據(jù)包握手包一次交換（事務(wù)處理）等時(shí)傳輸無(wú)握手包交換完畢，進(jìn)入幀結(jié)束間隔區(qū)發(fā)送方把D+和D-上的電壓降低到0