在市面上形形的电子相关产品（如PC ，鼠标，光驱，打印机，键盘，蓝芽耳机，手机，数字相机…等），不难发现USB 的存在，然而USB 如何能够成为市场的主流之一，且奠立相当重要的地位?简单的说，USB 具有下列几项优点： 1. USB界面统一了各种接口设备的连接头，包含通讯界面、打印机界面、显示器输出、音效输出入装置、储存设备等，都采用相同的USB界面规格。USB 界面就像是「万用接头」，只要将插头插入，一切就可迎刃而解。 2.即插即用（Plug-and-Play），并能自动侦测与配置系统的资源。再者，无须系统资源的需求。也即是，USB 装置不需要另外设定IRQ中断、I/O 地址，以及DMA等的系统资源。 3. 具有「热插拔」（Hot Attach &Detach）的特性，在操作系统的已开机的执行状态中，随时可以插入或拔离USB 装置，而不需再另外关闭电源。 4.USB 界面规格1.1中的12Mbps的传送速度可满足大部分的使用需求。当然，快速的2.0规格，提供更佳的传输率。 5.USB 最多可以连接127个接口设备。因为USB 界面使用7-bit的寻址字段，所以2的7次方等于128。若扣掉USB 主机预设给第一次接上的接口设备使用，还剩127个地址可以使用。因此一部计算机最多可以连接127个USB装置。 简而言之，对于USB 整体功能就是简化外部接口设备与主机之间的联机，并利用一条传输缆在线来串接各类型的接口设备（如打印机之并列端口，调制解调器之串行端口），解决了现今主机后面一大堆缆线乱绕的困境。它最大的好处是可以在不需要重新开机的情况之下安装硬件。而USB 在设计上可以让高达127个接口设备在总线上同时运作，并且拥有比传统的RS-232串行与并列界面快上许多的数据传输速度。 既然 USB在使用上如此便利及广泛，那就得对插接式母线槽USB有更加深入的了解，以下就对USB做个大致上的解释，及它如何而来。 若以USB 的字面来看，其英文全称是Universal Serial Bus『通用串行总线』。 这是由7家包括了 Compaq、迪吉多、IBM、英特尔、微软、NEC以及北方电讯（加拿大）等主要的计算机与电子科技大厂所研发与规划。 USB 是一种标准的连接界面，允许把外面的设备与计算机连接时，不必重新配置规划系统，也不必打开机壳，另外调整界面卡的指拨开关。而连接上计算机时，计算机会自动识别这些接口设备，并且配附适当的驱动程序，无需使用者再另外重新设定，在使用上提供了便利性与兼容性。 USB 在1995年被提出，并由Compaq、Digital Equipment Corp.（现在属于Compaq）、IBM、Intel Corp.、Microsoft Corp.、NEC和Northern Telecom七个计算机与通讯工业领先的公司所组成的联盟所定义和加以推广。同一年，该联盟建立了USB-IF（实施者论坛，以下简称USB-IF）来加速采用USB标准的高质量兼容设备的开发。1996年，USB-IF公布了USB规范1.0，此为第一个规范所有的USB产品提出设计要求的标准。1998年，进一步对前一版本的标准进行阐述和扩充的基础上，发布了应用集成USB标准的1.1规格。而此时联盟仅剩四个核心的成员公司，它们是Compaq、Intel、Microsoft，以及NEC等公司。由于USB的方向已偏离了通讯的相关领域，使得IBM和Northern Telecom退出了该联盟，也造成了目前应用于电话USB设备的发展目前仍落后于其它类产品甚多。 1999年发布USB 2.0。此时，Hewlett Packard、Philips和Lucent等三个公司加入了USB-IF联盟，使得联盟的核心成员数重新又恢复为七个。之后，随着USB的普及与推广，USB的成员一直持续不断地增加，如今已是非常庞大的推广组 织了。
（表一、USB各版本参与制定的成员） 目前应用USB1.1的接口设备应用两种不同的速度：12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。 慢速主要是应用于人机界面（HID）上。这是一个用于连接鼠标、键盘、游戏杆等设备的USB的组。而当前的USB 1.1的最大频宽速度为12Mbps，但是主机端应用程序与其它的接口设备则占据了部分的频宽。虽然USB号称可以热插拔、随插即用、同时连接127个装置等功能。但是其中还是有它的若干缺点，例如热插拔多次后往往会造成系统不正常当机，以及连接过多的装置就会导致传输速度变慢等问题（USB 的传输频宽是由装置来共同分享的）。因此，如何改进这些缺点便成为USB -If推广组织所要努力的目标。在USB 接口设备不断地被广泛应用后，许多的装置，如视讯会议的CCD，或是像外接式硬盘、光盘刻录机、扫描仪、卡片阅读机便成为USB 界面的一个非常流行的应用。 USB 2.0利用传输时序的缩短（微讯框）以及相关的传输技术，将整个传输速度从原本12Mbps拉到480Mbps，整整提升了40倍。而在兼容性方面，USB 2.0采用的是往下兼容的做法。未来USB 2.0仍可向下支持目前各种以USB 1.1为传输界面的各种周边产品，也就是旧有的USB 1.X版传输线，USB HUB依旧可以使用。欠压保护电路 不过若是要达到480Mbps的速度，还是需要使用USB 2.0规格的USB HUB 。因此各个周边也要重新嵌入新的芯片组以及驱动程序才可达到这个功能。因此若需要使用高速传输设备的话，就得接上USB 2.0版的USB HUB。而只要低速传输需求的周边（如鼠标，键盘等），则接上原有的USB HUB，便可以高低速装置共存的目的。对于旧有的USB 1.1规格设计产品的传输速度最高仍仅能维持12Mbps。USB 2.0对许多消费性电子应用，如视讯会议CCD、扫瞄器、打印机以及外部储存装置（硬盘以及光驱）来说拥有相当大的吸引力。 在USB 2.0问市之后，Intel公司发展并免费开放一套高速控制器标准规格技术：增强型主机控制器界面规格（Enhanced Host ControllerInterface，简称EHCI）。在EHCI规格中，主机控制器能以480 MHz速度来传送数据，所以在主机控制器与全速或是低速周边装置之间，就必须搭配旧型的控制器或高速集线器才能发挥整体的效能出来。随着新的USB 2.0规格的修订，或许会感到更新速度得太快。因此以下，特别针对USB 1.1与2.0规格与特性，先作条列式的比较与分析，在稍后再深入地介绍。首先，若以1.x规格为基础的话，USB 2.0多了： 1. 提供一个较高执行成效的界面。 2. 运用所存在的USB 1.1连接器与全速的缆线。 3. 设定微讯框的规格，其为USB 1.x讯框的1/8倍。 4. USB 2.0 集线器能以装置-by-装置为基础，协调出连接的速 度，并且建立出适当的链接方式。 5. 位于下游埠USB 2.0集线器能够支持任何速度的装置连接上来。 因此，USB2.0是以USB 1.1规格为基础加以延伸，包含了： 1. 具备USB 1.1的所有功能。 2. 高速讯号模式。 3. 侦测高速能力的协议。 4. 切入/脱离高速的协议。 5. 侦测装置脱离的机制。 6. 严谨地符合低/全速规格，但仅针对高速兼容的周边埠。 7. USB规格7.2章节 （「电源消耗」的部分）其规格是不变的。 要与USB 2.0高速装置兼容的话，则： 1. 需要支持全速信号。 2. 需要支持至少以全速来作装置列举的动作。 3. 需要符合严谨地全速电器的规格。 4. 决不能支持低速模式。 如表二所示，显示了USB 1.1与2.0规格之间的相互操作的对应矩阵表。其中，我们知道若要真正地取得USB 2.0高速的特性，必须采用高速的USB主机控制器，高速的装置，以及高速的集线器。也即是，全部都是高速的规格才可以。 a1.jpg (21 KB) 2008-8-19 20:23 （表二、USB1.x与2.0规格中，主机控制器、装置与集线器的传输速度对应表） 最后，USB在高速的规格协议中增加了： 1. 高速「Ping」流程控制。 2. 分割数据交易。 3. 增加了规格第八章的部分。 在USB 的文件中，将某种相同属性的装置整合在一起，称之为组（Class）。将这些相同属性的装置组合在一起是为了将同时发展出以PC主机为主属于该组的驱动程序。例如，鼠标是属于人工界面装置的一种，其组驱动程序包含在操作系统下。如果鼠标也遵循了装置组规格的话，那么鼠标的贩卖商在贩卖时，无须另外再附一套驱动程序。可以直接使用Windows所内建的人工界面装置的驱动程序。 而USB 规格中定义的组如下所示： Audio：如喇叭等的音频装置 Communication：如调制解调器等的通讯装置 Display：如显示器等装置 Human Interface：包含了鼠标，键盘与游戏杆等人工界面装置 Mass storage：如软硬盘等的储存装置 Image语音调度系统：如扫描机或数字摄影机 Printer：如打印机等的打印装置 Power：如UPS等的电源装置 Physical interface：如动力回馈式游戏游戏杆等的物理响应设备。 在USB 界面的通讯协议中，由于主机是取得绝对的主控权，所以对于装置而言，只有“听命行事”。因此，主机与装置之间就必须遵循某种已沟通的特定命令格式，以达到通讯的目的。而这个命令格式就是USB 规格书中所订定的「装置要求（Device Request）」。这个装置要求的设定，清除与取得都需透过控制型传输的数据交易来达成。由于主机端与集线器或装置必需依循由上→下或由下→上的连接方向，而为了避免连接错误，因此在USB 1.x规格中定义了两种不同大小形状的USB连接头，即A type与B type A type：用来连接下游端口的装置，且为长方扁平的形状，所以在PC主机机壳后的根集线器以及在集线器中往下扩 充的连接埠就是序列A连接头。 B type：用来连接上游端口的装置或集线器，且为正方形。 a2.jpg (9.8 KB) 2008-8-19 20:23 （USB各PIN的定义与线的颜）
随着USB的广泛使用以及可携式电子产品功能日益强大，传统的主从关系，已不符合实际的使用状况，旧式USB单向传输可解决PC与大部份的外围设备的问题，但由于市场需要可携式装置之间的互连的双向连接方式，而造就了OTG，所谓的OTG（On the Go）它是USB2.0的延伸，它主要增加的功能是让USB装置不在只是Deviec，在需要时也能变成Host，在过去USB的规格下，只有计算机才有主控权，随着USB OTG于2001年12月的问世解决了这样的需求，同时也在此次制定了体积较小的插头（Mini USB）以及适用于主控模式及外围模式的插头（C type）。
a5.jpg (34.84 KB) 2008-8-19 20:23 然而随着手持式组件的薄型化，协会于2007年3 月又发表了更加薄型化更加短小的USB产品→Micro USB，除了缩小体积，同时也提高了它的规格，例如插拔力由MiniUSB的3N→Micro USB的8N，电阻值由50mΩ→30mΩ，寿命由5000→10000其它的规格还是遵照USB2.0的规范，虽然新一代的产品，有着这么多的优点，缩小体积也好像遵循着目前的潮流，轻、薄、短、小。不过也由于这项改变，使得整个插头的结构强度变弱了不少。是否能取代目前Mini USB 尚待时间的考验。 不过在流行的驱势带动下，手持组件还是得走上轻薄短小以符合人性化，所以除了推出体积更小的连接器来取代，还有一个方法可以减少插头在手持组件上的空间，那就是在现有Mini USB的空间下，提供更多的使用功能，于是由ACT研发中心研发出来的Mini USB 5+N就在这样的期待下于2004年任务查询8月被制造出来，其产品的特点是，在Mini USB现有的架构下，增加了另一排PIN的功能，不仅功能增加其更可与MiniUSB兼容，意即原有的Mini USB Plug也能使用在此款的连接器里，而不需做任何改变，如此在现有的架构下，随着手持式组件设计者的定义，而赋予了它Audio、switch…的功能由于所做的改变非常的微小，所以其结构的强度也和原本的强度相差不大，也由于使用的材质与设计上做了一些调整，大大了增加其规格，由Mini USB的3N→Mini USB5+N 的5N，电阻值由50mΩ→30mΩ，寿命由5000→18000，由于在没有增加空间的情况下，功能增加且够取代现有的规格，所以目前此款连接器被接受的程度，还持续的在加温中。
a8.jpg (10.8 KB) 2008-8-19 20:30 a9.jpg (14.66 KB) 2008-8-19 20:30 a10.jpg (22.66 KB) 2008-8-19 20:30 （Mini USB与Micro USB比较） a11.jpg (10.2 KB) 2008-8-19 20:30 a12.jpg (9.87 KB) 2008-8-19 20:30 a13.jpg (26.85 KB) 2008-8-19 20:30 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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