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[基本常识] USB知识专题帖

本主题由 12345x 于 2008-9-3 19:08 设置高亮

USB知识专题帖

USB1.1的最高数据传输率为12Mbps,USB2.0则提高到480Mbps。注意:这里的b是Bit的意思,1MB/s(兆字节/秒)=8MBPS(兆位/秒),12Mbps=1.5MB/s。 二者的物理接口完全一致,数据传输率上的差别完全由PC的USB host控制器以及USB设备决定。USB可以通过连接线为设备提供最高5V,500mA的电力。另外,市面上的某些USB相关产品标注为USB 2.0 Full Speed的其实就是USB 1.1,而标注为USB 2.0 High Speed的才是真正的USB 2.0。
1、Kb和KB的区别:计算机中的信息都是二进制的0和1来表示,其中每一个0或1被称作一个位,用小写b表示,即bit(位);大写B表示byte,即字节,一个字节=八个位,即1B=8b;前面的大写K表示千的意思,即千个位(Kb)或千个字节(KB)。表示文件的大小单位,一般都使用字节(KB)来表示文件的大小。
2、Kb和Kbps的区别:首先要了解的是,ps指的是/s,即每秒。Kbps指的是网络速度,也就是每秒钟传送多少个千位的信息(K表示千位,Kb表示的是多少千个位),为了在直观上显得网络的传输速度较快,一般公司都使用kb(千位)来表示,如果是KBps,则表示每秒传送多少千字节。1KBps=8Kbps。ADSL上网时的网速是512Kbps,如果转换成字节,就是512/8=64KBps(即64千字节每秒)。

  USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的。它的传输速率达到了480Mbps,折算为MB为60MB/s,足以满足大多数外设的速率要求。USB 2.0中的“增强主机控制器接口”(EHCI)定义了一个与USB 1.1相兼容的架构。它可以用USB 2.0的驱动程序驱动USB 1.1设备。也就是说,所有支持USB 1.1的设备都可以直接在USB 2.0的接口上使用而不必担心兼容性问题,而且像USB 线、插头等等附件也都可以直接使用。      USB接口有3种类型:

- Type A:一般用于PC
- Type B:一般用于USB设备
- Mini-USB:一般用于数码相机、数码摄像机、测量仪器以及移动硬盘等

SD:考虑到CF卡体积比较大,目前一些DC厂商已经开始采用SD来代替CF以换来更小的机身(如佳能,柯达,宾得高端的数码单反相机*istDs也采用 了SD卡插槽)。SD主要优点就是体积小,速度快。松下发布的超高速SD卡,型号为RP-SDK512J1A,传输速率可以达到了20MB/S。具有版权 保护功能。目前市场上主流的SANDISK SD卡128M价格为140,256M为240左右。Sandisk的五年质保SD卡1G现价680元左右。金士顿的存储卡比较便宜,SD 128M目前为120,SD 256M目前为200左右,SD 512M在380左右。LEXAR的价格目前和金士顿差不多,1G的SD价格为650左右。SD卡目前主要有柯达,佳能,柯尼卡美能达,宾德,松下等DC 采用。SD卡的特点是小巧的体积,低廉的价格,以及拥有众多厂商支持。目前SD卡已经渐渐成为存储卡市场的主力,消费级DC领域几乎都开始采用SD卡存 储。就连佳能也开始在A系列的相机中采用SD卡(以前A系列一直以CF卡存储,新推出的A510/A520均以SD卡存储)。
MMC、RS-MMC、miniSD、MMC plus、MMC Mobile、T-Flash也是市场中比较常见储存卡,这些卡更多的被应用于手机PDA等数码设备。MMC plus、MMC Mobile这两种卡是MCA协会根据存储卡在市场上的应用情况,将MMC4.0规格的HS-MMC针对数码相机和手机的应用市场做的细分。在数码相机的 应用上,延续上一代MMC的规格制定,命名为MMCplus;在手机的应用上,MMCA协会则延续了现有的RS-MMC Card规格制定,命名为MMCmobile。更高的读取速度以及更低电压是这类存储卡未来发展的方向。

MMCA 协会为一个开放式规格的协会,于1998 年由14 家公司成立,主要功能为提供给产业一个适合行动电话、数字影像、以及其它电子产品MultiMeidaCard 规格。MultiMediaCards 系特别为了行动电话、数字影像、以及其它电子产品所设计的小型内存卡规格 (24mm x 32 or 18mm x 1.4 mm)。这些小型内存卡可靠性高、容易携带、且具有标准化的规格,卡片记忆容量可达1GigaByte (可存达640,000 页面的书籍)。MultiMediaCards 可使用ROM 技术(资料仅能被读取)或Flash 技术(资料可重复读写)。
优点:MultiMediaCard 规格由全球主要手机及生产闪存的半导体厂所支持。由于MultiMediaCard 完全符合点对点跨平台使用原则,该卡种具相当发展潜力,而MultiMediaCard 省电的功能又非常适合手持式电子产品的应用。目前市场上已超过2,027 种电子产品支持MultiMediaCard,而4.0 版本的MultiMediaCard外加双电流的功能使该卡成为全内存卡中传输速度最快的卡。
缺点:MMCA 是一个完全开放式的组织,代表了没有独大的一家厂商来主导,而MMCA过去在消费市场推动MMC 概念相当弱。也因为如此,竞争的卡种常批评一般MultiMediaCard 的传输速度不快,但实际上高品质MultiMediaCard 的传输速度甚至比有些SD 品牌的卡来得快。2004 年重新改选了MMCA 理事会,而新的会员相当积极在对消费市场推动MultiMedaCard 的观念,由于有手机厂的大力支持,预估未来MultiMediaCard 将占内存卡市场的最大宗。

SD 规格由Matsushita、Sandisk、及Toshiba 开发,而SD 协会成立之后主要就是推动SD 规格。SD 在设计上就是与MulitMediaCard 兼容,其体积为24mmx 32mm x 2.1mm,重量约2g。优点:SD 卡内装置了CPRM 加密功能,而每片卡在生产时就应将加密技术放入卡中。生产SD 卡须支付权利金给3C,而加密部份须付权利金给4C。SD 卡在左方多了写保护的write protect switch。
SD 卡主要由Panasonic (Matsushita)在背后推动规格,主因是松下有强大的电子产品,而熟悉消费性电子产品的动态,松下可说是相当成功。SD 卡主要是以每秒4bit 的数据传输方法传递信息,速度快,主要数字相机及数字摄影机均使用SD 卡。目前日系手机厂已推出使用SD 卡的手机,而如同MultiMediaCard,全球使用SD 卡的电子产品已超过2,027 种,亦代表了该卡种适合点对点跨平台的使用。
缺点:虽然SD 卡采取CPRM 加密技术,但实际用到该技术的电子产品不多,这也增加了SD 卡成本因为使用CPRM 须支付权利金,而生产SD 卡本身亦须支付权利金。在双权利金的制度下,SD卡的成本高于其它不须付权利金的卡种。(SD卡目前传输速度为4bit,未来可达25 MHz, MMC 为8 bit. 未来可达52 MHz..因此SD 未来在传输速度的发展上可能会落后MultiMediaCard。

1.SD卡和MMC卡的形状相同,结构相似,但SD卡的接口不同于MMC卡,很多数码设备既可以使用SD卡,也可以使用MMC卡,但并非所有设备都是如此,在购买之前请先确认一下。

2.外形上,SD卡比MMC卡厚,所以在一些设备,比如诺基亚3650上,只能够安装MMC卡,不能够安装SD卡。

3.MMC卡存在着不同的规格,如果对这个和自己的设备不了解,建议购买时带机现场试用。有些手机和PDA对SD卡/MMC卡的兼容性较差,所以即使是要购买sandisk、松下这样较为可靠的名牌SD卡/MMC卡,建议还是带上自己的设备现场试用最好。







MMC(MultiMedia Card)卡,可以分为MMC和SPI两种工作模式,MMC模式是标准的默认模式,具有MMC的全部特性。而SPI模式则是MMC存贮卡可选的第二种模 式,这个模式是MMC协议的一个子集,主要用于只需要小数量的卡(通常是1个)和低数据传输率(和MMC协议相比)的系统,这个模式可以把设计花费减到最 小,但性能就不如MMC。

SD卡是Secure Digital Card卡的简称,直译成汉语就是“安全数字卡”,是由日本松下公司、东芝公司和美国SANDISK公司共同开发研制的全新的存储卡产品。SD存储卡是一 个完全开放的标准(系统),多用于MP3、数码摄像机、数码相机、电子图书、AV器材等等,尤其是被广泛应用在超薄数码相机上。SD卡在外形上同 MultiMedia Card卡保持一致,大小尺寸比MMC卡略厚,容量也大很多。并且兼容MMC卡接口规范。不由让人们怀疑SD卡是MMC升级版。另外,SD卡为9引脚,目 的是通过把传输方式由串行变成并行,以提高传输速度。它的读写速度比MMC卡要快一些,同时,安全性也更高。SD卡最大的特点就是通过加密功能,可以保证 数据资料的安全保密。它还具备版权保护技术,所采用的版权保护技术是DVD中使用的CPRM技术(可刻录介质内容保护)。

RSMMC卡又叫迷你MMC卡,Reduced Size MultiMediaCard的简称,由MMCA协会发布。RSMMC卡继承了MMC卡的低耗电特性,其形状正好是MMC卡的一半,体积为24mm x 18 mm x 1.4mm,重量仅0.8克,是目前最小最轻的存储卡之一。它的特性和MMC卡相同,也是7个针脚,通过在后面安装专用适配器可以当作MMC卡一样来用。 RSMMC卡目前也已经得到了手机厂商的广泛支持。

miniSD卡是在数码相机,PDA等所用的Flash Memory Card(中文名:快闪存储卡)基础上发展出的一种更小更适合小型手机用的存储卡。尽管miniSD卡的外形大小及接口形状与原来的SD卡不同,但接口等 电气标准相同,以确保兼容性。将miniSD插入专用适配器,可通过原来的SD卡插槽读写miniSD卡。不过,不具备像SD卡那样防写入的锁定功能。 miniSD卡的接口比SD卡的9个还多2个,有11条信号线。多出的2条信号线是为未来扩展性能准备的。比如,可用于非接触型IC等近距离无线通信的天 线连接等。剩下的9条信号线是与原来SD卡相同标准的信号线。

TF卡,TranFlash的简称,一种全新的超小型大容量移动存储卡,大小约等于目前市面最流行的SD记忆卡的¼,或手机SIM卡的 1/2。可以随意将拍摄的照片,下载的MP3或影音文件储存在TF卡中;也可以通过SD卡适配器与电脑连接,从电脑中将文件拷在卡中,传输非常方便,随时 都能扩展收集的记忆容量。

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usb速度分类详解

USB总线推出已经有些年头了,经过这些年的发展,USB总线标准也有了很多的变化。过去,我们认为USB分两种标准:USB1.1和USB2.0。

  USB1.1接口理论最高速度是12Mbps,USB2.0接口理论最高速度是480Mbps。

  但是,事实上,这种区分现在已经不完全正确了,原USB2.0标准是1999年由康柏、HP、INTEL、NEC、微软、飞利浦等公司联合提出的,到现在已经经过了多次的修改。最新版本的标准将USB1.1的说法彻底的取消了,所有的接口都统称USB2.0接口。

  现在的USB2.0标准按速度将USB2.0接口划分为三大类,分别是:480Mbps、12Mbps、1.5Mbps。

  具体的分类是:
  1.High-speed USB2.0:理论速度480Mbps,对应之前的USB2.0;
  2.Full-speed USB2.0:理论速度12Mbps,也就是过去的USB1.1;
  3.Low-speed USB2.0:理论速度1.5Mbps,这个一般用于鼠标、键盘等对速度要求不高的外部设备。

  所以,同为USB2.0,实际上的速度相差是十分巨大的,对于现在的大容量闪盘,移动硬DV、DC等设备来说,购买具有真正的High-speed USB2.0接口的产品对提高使用效率是很有意义的,大家在购买的时候,一定要认准High-speed USB2.0标注,而不能够只听见USB2.0就盲目购买。当然对于对速度要求不是十分严格的设备,例如:摄像头、鼠标、键盘、外置声卡等,也就没有必要非High-speed USB2.0不买。

USB2.0除了拥有USB1.1中规定的1.5Mbps和12Mbps两个传输模式以外,还增加了480Mbps高速数据传输模式(注:第二版USB2.0的传输速率将达800Mbps,最高理想值1600Mbps)。虽然USB2.0的传输速度大大提升了,但其工作原理和模式是完全与USB1.1一样的,而提高到480 Mbps的传输速度的最关键技术就是提高单位传输速率:USB1.1的单位数据传输时间是1毫秒,而USB2.0的单位数据传输时间则达到了125微秒。

USB2.0的最高传输速率为480Mbps,即60MB/s。不过,大家要注意这是理论传输值,如果几台设备共用一个USB通道,主控制芯片会对每台设备可支配的带宽进行分配、控制。如在USB1.1中,所有设备只能共享1.5MB/s的带宽。如果单一的设备占用USB接口所有带宽的话,就会给其他设备的使用带来困难。

USB2.0 High Speed:理论速度是480Mbps,对应之前的USB2.0;
USB2.0 Full Speed:理论速度是12Mbps,也就是过去的USB1.1;

选购USB无线网卡需了解以下几点:

①USB2.0被称为高速USB,其能够达到更高的传输速度480Mbps;USB1.1的最高传输速率为12Mbps,标为“全速USB”,在购买USB无线网卡时不要将“全速”混解为“高速”,具体是何道理可看下面。

USB2.0的无线网卡彩色图志标有“USB Hi-Speed”,而USB1.1的彩色标志标的是“USB Basic Speed”。此外,很多厂商常在产品包装盒上标有“USB2.0 READY”,或“40 Times Faster Than USB 1.1(比USB1.1快40倍)”,要注意区分。

但2003年6月份,USB协会重新命名了USB的规格和标准,新命名的USB标准将原先的USB1.1的称呼改成了“USB 2.0 Full Speed”(全速版),同时将原有的USB2.0改成了“USB2.0 High-Speed”(高速版),并同时公布了新的标识。虽然目前USB1.1和USB2.0一样,都有了USB2.0的前缀,容易让商家钻字眼空子,但大家在买无线网卡时一定要注意其后面的Full Speed(全速版)和High-Speed(高速版)的区别。

②主板支持是使用USB2.0无线网卡的关键,特别是对于还在使用PIII乃至PII档次的笔记本电脑或台式电脑的读者需注意这一点。

要辨别你的电脑是否支持和具备USB2.0插口。可依次打开“设备管理器→通用串行总线”,如有“Enhanced(增强)”USB主控制器选项(同时也会看到其他两个USB控制器,这两个控制器使USB1.1设备具有向下兼容性),则证明能支持USB2.0设备(需安装USB2.0驱动)。否则,高速无线网卡也只能以USB1.1的最大12Mbps(实际不超过6Mbps)速度传输。在使用USB集线器也需注意这一点,一定要选用USB2.0的集线器。

USB1.1的速度,理论最大是1.5MByte/s,不过在实际传输上,能超过1M/S的USB设备没有多少,MP3也不例外,一般只有几百KB/s。

  至于USB2.0全速(Full-speed),笔者觉得是最值得大家留意的,因为,USB2.0全速(Full-speed)的MP3在2004年的下半年前所未有地多了起来,从名字看来,相当的具有气势,USB2.0全速,好像比USB2.0高速更强似的。但实际上,有报道称,USB协会重新命名了USB标准:将原先的USB 1.1改成了USB 2.0 Full Speed(全速版),同时将现有的USB 2.0改成了USB 2.0 High-Speed(高速版)。

  在实际应用中,USB2.0全速(Full-speed)的功力的确不如它的名字那么响亮。远没有达到USB1.1规范的最大速度,跟USB1.1的实际速度差别也并不明显。

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为了方便下载数码相机记忆体中的文件,数码相机和PC的连接有多种方式,常见的就是USB接口和IEEE1394火线接口。

USB与IEEE1394比较

    两者的传输速率不同。过去,很多人都会选用IEEE1394作传输文件用,因为其流量比USB1.1版本快百倍。USB的传输速率现在只有12Mbps/s,只能连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备,而IEEE1394可以使用400Mbap/s,可以用来连接数码相机、扫描仪和信息家电等需要高速率的设备。而后来,推出了USB2.0,虽然有所赶上IEEE1394,但是火线的流量还可以增加至1G。

    两者的结构不同。USB在连接时必须至少有一台电脑,并且必须需要HUB来实现互连,整个网络中最多可连接127台设备。IEEE1394并不需要电脑来控制所有设备,也不需要HUB,IEEE1394可以用网桥连接多个IEEE1394网络,也就是说在用IEEE1394实现了63台IEEE1394设备之后也可以用网桥将其他的IEEE1394网络连接起来,达到无限制连接。

    两者的智能化不同。IEEE1394网络可以在其设备进行增减时自动重设网络。USB是以HUB来判断连接设备的增减了。两者的应用程度不同。现在USB已经被广泛应用于各个方面,几乎每台PC主板都设置了USB接口,USB2.0也会进一步加大USB应用的范围。IEEE1394现在只被应用于音频、视频等多媒体方面。以下是几种数据接口的列表比较:

 

 

USB的传输方式
  针对设备对系统资源需求的不同,在USB规范中规定了4种不同的数据传输方式:
1) 等时传输方式。
  该方式用来连接需要连续传输,且对数据的正确性要求不高而对时间极为敏感的外部设备,如麦克风、音箱以及电话等。等时传输方式以固定的传输速率,连续不断地在主机与USB设备之间传输数据,在传送数据发生错误时,USB 并不处理这些错误,而是继续传送新的数据。 
2) 中断传输方式。
  该方式传送的数据量很小,但这些数据需要及时处理,以达到实时效果,此方式主要用在键盘、鼠标以及游戏手柄等外部设备上。
3) 控制传输方式。
  该方式用来处理主机的USB设备的数据传输。包括设备控制指令、 设备状态查询及确认命令。当USB设备收到这些数据和命令后,将依据先进先出的原则按队列方式处理到达的数据。
4) 批传输方式。
  该方式用来传输要求正确无误的数据。通常打印机、扫描仪和数码相机以这种方式与主机连接。
  在这4种数据传输方式中,除等时传输方式外,其他3种方式在数据传输发生错误时,都会试图重新发送数据以保证其准确性。

USB接口的分类:

从几种常用的设备端Mini B型接口的介绍,我们不难看出这么一点,就是在规格非常烦杂的同时,一个越来越清晰的趋势正在显现出来。这就是小型设备上的USB接口在今后的发展中也将趋于统一,而如果对现状稍加分析的话,我们就不难看出将来统一的标准最可能是Mini B型5Pin的接口。

  iRiver的MP3开始不是这种接口,后来的产品也变成了这种接口;Nikon的相机开始不是这种接口,后期也采用了这种接口;富士的相机开始不是这种接口,现在也在最新的产品中应用了这种接口。这种接口体积小巧,插拔容易,特别是梯形设计,不但能够防止误插,还能够帮助使用者盲插。目前这种接口的设备最多,而且横跨各种设备。

  在这样的情况下,我们就不难看出这种接口的光明前景了。

类型>>

具体类型>

常见的设备

Mini B 5Pin

Mini B 5Pin

绝大多数设备

Mini B 4Pin

Mini B 4Pin

奥林巴斯的一些产品,Sony的早期DC,随身听

Mini B 4Pin Flat

富士的绝大部分早期机型

Mini B 8Pin

Mini B 8Pin

尼康的数码相机

Mini B 8Pin Round

Mini B 8Pin 2×4

iRiver 100系列,

  对于这种USB接口的统一,其好处并不像其他一些规格的统一的意义那么大,但是正是这种统一却能让用户对原配线缆的专属依赖性降低,而且能让各设备间的协调工作更加便捷。

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伴随Win98对USB设备提供全面支持,新交付的PC机均配有USB接口。今年在美国市场炙手可热的iMac,是世界上第一台“只有USB外设接口”的PC。在USB设备方面,面市的产品有几十种,如打印机、扫描仪、鼠标、键盘和游戏杆等。与此同时,低成本单片USB控制器的上市,大大助长了厂商开发USB设备的热情。Dataquest的市场调查报告指出,到2001年时,所有付运的PC机都将配有USB接口,届时具有USB连接能力的PC机将达到5亿台,而1998年仅为1.36亿台。
1999年2月Intel公司宣布了USB 2.0规范,它在确保成本没有多大的变化的前提下,将速率从12Mbps提高至120--240Mbps。很明显,USB2.0矛头直指IEEE 1394。
 
USB技术是计算机外设总线的重大变革。USB设备一般分两种,一种是集线器(Hub),其功能是为其它USB设备提供扩展接口;另一种是完成某项具体功能的PC外围设备,如鼠标、键盘等。现在,USB技术的应用领域已不再局限于PC和外设了,越来越多的消费电子产品也开始采用USB技术。USB数码相机就是一个很好的例子。
USB专用芯片一般有三类:集线器USB控制器、外设USB控制器和通用USB接口芯片。 TI公司则是集线器USB控制器的赢家,大约拥有80%的市场份额。 在外设USB控制器方面,Lucent、Cypress、AMD、Allegro等厂商占有一定的优势。Philips是制造USB接口芯片的行家。在监视器领域,Philips的USB接口芯片市场占有率约为55%。

美国和日本是最大的USB市场

不像普通人认为的那样,USB市场还处于雏形期。目前几乎每一台新交付的PC机都配有USB口。其中,在美国市场非常走俏的iMac机只支持USB外设。USB许可证的申请手续非常简便,收费也低廉。只要每年花2500美元加入USB组织,就有权使用USB标识,而不受制于任何厂商。
在硬件方面,单片USB控制器的价格已经大幅降下来。目前,集线器USB控制器的价格约为2美元;而外设USB控制器的价格已经低于1美元。“与去年相比,价格下降了25%之多。我认为今年还会降价。”TI公司的USB市场经理刘兴超说, “从1999年起,USB市场将爆炸性增长。”
“价格低于200美元的USB PC即将问世,这是最激动人心的消息。”Gold Insignia Electronic公司的技术总监Eddie Yu说,“USB PC是一种全新概念的PC,它可以作到非常小巧和价格低廉。”USB PC只提供USB口,以往昂贵的ISA槽、PCI槽、串行/并行通信口、SCSI口都可去掉不用了,这样PC的成本自然就会降下来了。
美国和日本是今天全球最大的USB市场。从过去的PC业发展经验来看,中国的USB市场肯定要滞后一段时间,至少两三年。
“我们非常看好中国大陆市场的潜力。”Gold Insignia的Eddie Yu说:“在显示器、主板、光学相机等领域,中国大陆是世界上最大的加工基地。15-17英寸的显示器嵌入USB功能已是大势所趋。中国正在上海组建数字相机生产线。为了实现每一个中国家庭都拥有PC的梦想,人们对售价低于200美元的USB PC基于厚望。”Gold Insignia代理TI公司的全套USB集线器,USB话筒和USB IP电话解决方案。包括USB控制器、全部外围元件、电路板、演示板、USB连接器和电缆等。

USB技术易用但开发难

无论是开发USB集线器,还是USB外设,单片USB控制器是当今业界的主流解决方案。其实,USB控制器就是一块含有8位或16位CPU内核的CMOS器件。
以Lucent公司的USS820单片USB外设控制器为例,它采用8051微处理器结构,由三大功能块组成:FIFO(先进先出寄存器);SIU(串行接口单元);USB收发器。其中SIU包括SIE(串行总线引擎)、协议层管理器和数字锁相相环(PLL)。
由于USB市场被业界广泛看好,制造USB芯片的半导体厂家非常多。欧美大厂利用自己的技术优势,主攻利润丰厚的集线器IC市场。台湾和南韩等地的厂商则以供应廉价的USB外设ASIC而著称。
TI公司的集线器用单片USB控制器TUSB2040集成有USB收发器、串行接口引擎SIE、集线器/外设命令解码器等功能单元。它支持两种电源模式:自供电(self-power)和总线供电(bus-power)。它有两种封装规格:28脚DIP封装和48脚TQFP2封装。TI基于该控制器推出了一套完整的4路USB集线器解决方案,包括一片TUSB2040、2片二路电源分配开关TPS2042、1片电源调节器TPS7133和3片过压保护器,总共由7片IC组成。
最今TI发布了符合USB1.1版本的四路USB集线器控制器TUSB2046VF和TUSB2043VF。与2040相比,2046的时钟速度由48Mhz降至6MHz,但抗电磁性能(EMI)比2040好。2043的时钟速度为48Mhz,它侧重主机板应用。
TI计划在1999年下半年推出符合USB11规范的7路控制器TUSB2077和2路控制器TUSB2052。
USB是一项用起来简单,开发起来非常困难的技术。“对中国的USB系统制造商来说,最大的障碍就是如何保证USB设计的可靠性和时间性。如果开发商不精通USB的结构和WDM(Windows Driver Model),他就无法写出一个很好的USB设备驱动软件。”NetChip Technology市场经理David Tu说。勿须讳言,在中国的确很难找到精通USB技术的人才。所以,为了降低开发风险和加快上市时间,向厂商或代理尚购买全套开发套件和参考设计方案(包括源代码)是明智之举。
美国NetChip Technology公司提供集线器、外设以及通用USB接口芯片。集线器控制器HubUSB(NET3240)可支持4路USB设备。外设USB控制器ScanUSB是一单片扫描仪器件。为了保证USB器件的性能,NetChip从内外两方面下功夫。在内部,USB控制器增加了自纠错功能和两个FIFO缓存;在外部,控制器有8位的本地总线接口。因此,工程师既可采用其芯片内部的MCU,也可利用外部的MCU,从而根据实际应用情况,设计出符合自己要求的产品。NetChip现开发出了一系列USB应用参考方案,如USB数字相机、USB打印机、数字用户线USB调制解调器等。每一个USB设计方案均包括使用手册、原理图、开发板和软件等。

USB冲击IEEE1394

现在市面上的USB有两个版本:USB1.0和USB1.1。对用户来说,USB1.1和USB1.0没有多大差别,均能支持全速率(12Mbps)和慢速率USB应用。但USB1.1对芯片制造商提出更高要求。
过去USB优先考虑的是成本问题,而不是传输速率有多快。但现在有所不同了,1999年2月Intel公司宣布了USB 2.0规范,它在确保成本没有多大的变化的前提下,将速率提高至120--240Mbps。目前在实验室中,USB2.0已经能做到350Mbps的传输速率。Intel和TI都有计划研发符合USB2.0规范的芯片,最迟可能在2000年下半年上市。
很明显,USB2.0矛头直指IEEE1394。IEEE1394是由Apple公司和一些消费电子制造商联合提出的,又被称为“FireWire”外设总线规范。它也是一种传输接口界面,可支持100-400Mbps的传输率。该规范优先考虑的是传输速率,而不是成本。
“1394的优势是数字视频传输,USB2.0如果想取代1394,须增强视频传输性能。”Philips半导体南泛太平洋区显示器业务经理施正义说。
“USB主要针对低端PC外设市场。目前USB已经有了一定的应用基础,但1394应用不广。”NetChip的David Tu说。业内人士担心,1394最终可能成为“曲高和寡”的技术。但1394的支持者说,USB2.0实行起来并不那麽简单,成本优势会打折扣。过去一些USB的发起者也曾积极倡导1394,但现在突然转向USB2.0,很让人困惑。
过去Intel通过把USB1.0融入到CPU及其芯片组中带动了整个USB工业的发展,如果现在它也准备这样对待USB2.0的话,其他人就不能袖手旁观了。事实也是如此,目前Compaq、HP、Lucent、Microsoft、NEC和Philips都将着手USB2.0的开发工作。

USB妙用无穷

“今天,谁都不能忽视USB的存在。由于有了USB技术,PC及其周边设备的面貌焕然一新。”Eddie Yu说。
USB是Intel、Microsoft、Compaq等公司联合推出的一种串行总线规范。过去主机与外围设备的接口非常繁杂,有并行口、串行口、鼠标口、键盘口、游戏杆口等。使用者不仅要花时间去辨别各种接口,而且错综复杂的连线整理起来也多有不便。USB规范的主要目的在于统一各种外设接口,降低系统成本,简化安装和使用程序。此外,它还有如下优点:
首先,USB(USB 1.0和USB1.1规范)支持12Mbps的传输率,虽然不及SCSI及IEEE 1394等接口快,但比标准串行口快100倍,比并行口快10倍,属于中低速传输接口。
其次,支持热插拔。过去所谓即插即用的PC外设,大多“徒有虚名”,因为这些外设须得在开机前,做好硬件连接工作,不像USB外设那样,能够在开几状态下直接插拔,即热插拔。
最后,USB设备可通过集线器以“菊花链”的方式彼此连接起来,最多可连接127个设备。USB电缆只有四根线:Vbus,D+,D-和GND。USB信号最远传输5米。
“USB对PC业的冲击表现在两个方面。”NetChip的David Tu说:“一方面促进PC外设的销售,一方面增进用户的满意程度。”

 USB接口芯片应用灵活

为了保护投资和增加设计的灵活性,有的开发商采用USB接口芯片+通用MCU的设计方法。
Philips半导体的PDIUSBH11A和PDIUSBH12系列USB接口芯片就是这样一类的解决方案。它们采用‘FlexiUSB’结构,可以和市面上通用的8051系列微处理器配合使用。PDIUSBH11A提供一个上游端口,四个下游端口和最多三个嵌入功能,以及6个双向端点。PDIUSBH12是一种更低成本的选择,带有两个下游端口。PDIUSBH11A可和外部微处理器之间以I2C方式提供一个通用,中速的串行接口。对于速度可达8Mb/s的并行接口,需使用PDIUSBH12。典型的应用是与Philips的DDC显示器微处理器P8xCx80配合使用,开发USB监示器。
Philips半导体的施正义说,Philips半导体在USB方面的市场策略是将USB解决方案纳入到整个系统设计中去。此外,Philips也开发独立式集线器所需的单片USB控制器ISP1121和ISP1122,以及外设USB控制器PDIUSBD11和PDIUSBD12等。为配合数字视频和图象处理应用,Philips计划在其DSP中嵌入USB功能。

受访人名单
刘兴超
USB市场经理
TI亚太区
Fax: 886-2-2376 2862
Email: tiasia@ti.com

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技术总监
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David Tu
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NetChip Technology
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施正义
显示器业务经理
Philips半导体南泛太平洋区
Fax: 886-2-2134 2940
Email: Jack.shy@philips.com

 


网址推荐

USB组织简介

在该网址上,您可了解全球USB应用的现状,申请加入USB组织的手续,以及USB1.0和USB1.1规范的差别所在。
www.usb.org/

"一站式"USB解决方案

TI基于其TUSB2040控制器推出了一套完整的4路USB集线器解决方案,包括一片TUSB2040、2片二路电源分配开关TPS2042、1片电源调节器TPS7133和3片过压保护器,总共由7片IC组成。
www.ti.com/sc/usb

Silicon Suite解决方案

Lucent为中低档PC提供“万能”(one-size-fits-all)的USB硅片解决方案,从标准产品到ASIC,从集线器到外设,从宿主端到接口芯片,一应俱全。
www.lucent.com/micro/suite/usb.htm

USB背景知识

在Cypress公司的USB网址上,有关于USB的来历、优点、工作原理、问答解答,以及该公司USB控制器的详细介绍。
www.cypress.com/press/releases/usb_backgrounder.html

FlexiUSB结构

Philips半导体的PDIUSBH11A和PDIUSBH12系列USB接口芯片采用‘FlexiUSB’结构,可以和市面上通用的8051系列微处理器配合使用。典型的应用与DDC显示器微处理器P8xCx80配合使用,开发USB监示器。
www.semiconductors.com/news/content/file_309.htm

CDK解决方案

美国NetChip Technology公司开发出了一系列USB应用的CDK方案,如USB数字相机、USB打印机、数字用户线USB调制解调器等。每个CKD方案均包括使用手册、原理图、开发板和软件等。
www.netchip.com/usb_products.htm

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USB2.0接口全接触

以说现在USB接口是目前大家使用最频繁的接口,而且是愈来愈有把所有接口都淘汰的趋势。。。现在打印机、数码相机、闪存盘、MP3 Player、鼠标、键盘、外置光驱、外置硬盘都使用了USB作为于计算机交换数据的接口。

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符合 USB 1.1 规范(左)与 USB 2.0 规范(右)的标志

    以往大家使用 USB 接口的存储设备时,主要的原因是它随插即用、内含 5V 电源的便利特性。但随着闪存盘、 MP3 Player 的容量加大,与 USB 硬盘外接盒、 USB 光盘外接盒的普及,大容量的 USB 存储设备的使用已经十分普遍。
    虽然2000年4月时,USBIF(USB Implement Forum )就已经制定出 USB 2.0 ,现行市面上大部分计算机周边产品也都使用了USB2.0接口,但仍有不少产品仍然采用 USB 1.1 规格,这就给我们的选购带来了不少麻烦。
    现在,经常存取动辄 3 、 4G 硬盘数据的玩家,逐渐开始重视 USB 1.1 与 USB 2.0 的速度差异。毕竟, USB 2.0 的传输速度是 480Mbps ,但 USB 1.1 的传输速度只有 12Mbps ,每秒的传输速度差距高达 40 倍,在时间就是金钱的时代,效率分外重要。

你用的 USB ,真的是 2.0 吗?
    相信大家手边都有蛮多产品是使用 USB 接口与计算机连接的,例如打印机、数码相机、闪存盘、鼠标、键盘、外置光驱、外置硬盘等。购买 USB 鼠标或键盘的玩家,主要贪图它的随插即用特性,就算计算机开机的状态也能插拔(若是 PS/2 接口就必须从重新启动),因为鼠标与键盘的传输量并不大,所以鼠标、键盘使用 USB1.1 与 USB2.0 规格并无明显影响。但是闪存盘、数码相机、外接式光驱、外接式硬盘等跟容量扯上关系的 USB 外接设备,传输速度就十分重要。
    USB 传输速度必须分四个部份(主板芯片组、操作系统、外接设备、传输线)来检查 USB 规格是否通通为 2.0 ,不然明明是 USB 2.0 的周边产品,实际的传输速度可能只有 USB 1.1 。
    除了外接设备需购买 USB 2.0 外,还要注意主板、操作系统、传输线是否支持 USB 2.0 ,最重要的是操作系统与外接设备的 USB 2.0 驱动程序是否有安装、设置成功。不然操作系统与所有的硬件都支持 USB 2.0 ,却没将 USB 2.0 驱动程序设定成功,一直使用低速的 USB 1.1 而不自知,这不是很浪费吗? USB 2.0 兼容于 USB 1.1 ,因此系统不会主动告知使用者,目前的 USB Port 是以 USB 1.1 还是 USB 2.0 的传输速度在传送文件,所以就得自行检查计算机软硬件的各部份是否都已安装妥当,才能肯定的大声说“我用 USB 2.0 !”

主板芯片组
    主板上的南桥芯片已经将 USB 纳入它的管辖范围,因此只要南桥芯片支持 USB 2.0 ,就不需要另外购买 USB 2.0 适配卡,制造主板上芯片组的厂商有数家,分别为 Intel 、 VIA 、 SiS 、 nVIDIA 、 ATi 、 ALi ,以下就一一介绍各家的南桥芯片,并且动手检视自己的主板到底支不支持 USB 2.0 。
Intel :



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    只要芯片组型号为 845 以上的主板,例如 Intel 845GV 、 865PE 、 875P 、 848P 等主板都支持 USB 2.0 。因为这些芯片组所搭配的南桥芯片分别为 ICH4 、 ICH5 、 ICH5-R 。 ICH4 支援 6 个 USB 2.0 Port ; ICH5 与 ICH5-R ,都支援 8 个 USB 2.0 Port 。

VIA :

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    芯片组为 P4M333 、 KT333 以上的主板,例如 P4X400 、 PT800 、 KT400 、 KT600 、 K8T00 等主板都支持 USB2.0 。这些芯片组所搭配的南桥芯片为 VT8235 、 VT8237 。 VT8235 支援 6 个 USB 2.0 Port ; VT8237 支援 8 个 USB 2.0 Port 。

SiS :

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    SiS 651 、 655 、 R658 、 648 、 748 、 755 等主板都支持 USB 2.0 。这些芯片组所搭配的南桥芯片为 962 、 962L 、 963 、 963L ,皆支援 6 个 USB 2.0 Port 。南桥芯片为 964 以上的主板,则支持了 8 个 USB 2.0 Port 。

nVIDIA :

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    nForce2 和 nFforce3 系列的主板都支持 6 个 USB 2.0 Port ,其 nForce2 所搭配南桥芯片为 MCP 、 MCP-T 。 nForce3 为整合型芯片,目前已推出的芯片组有 nForce3 150 、 nForce3 Pro 150 。

ATi


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    ATi 于今年开始跨足主板芯片组领域,所推出的首款 Radeon 9100 IGP 芯片组支持 6 个 USB 2.0 Port ,所搭配的南桥芯片为 IXP150 与 IXP200 。

ALi :

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    ALi 的 1563 南桥芯片支持 6 个 USB 2.0 Port ,同时适用于 Intel 与 AMD 系列主板, ALi 1683 北桥芯片与 1563 南桥芯片的组合适用于 Intel P4 系列,而 ALi 1687 北桥芯片与 1563 南桥芯片的组合适用于 AMD K8 系列。

    主板芯片支持 USB 2.0 一览表

芯片组厂商名称

南桥芯片

支持USB2.0数量

Intel

ICH4

6个

ICH5

8个

ICH5R

8个

VIA

VT8235

6个

VT8237

8个

SiS

923

6个

923L

6个

963

6个

963L

6个

964

8个

nVIDIA

MCP

6个

MCP-T

6个

nForce3 150

6个

nForce3 Pro 150

6个

ATi

IXP 200

6个

IXP 150

6个

ALi

1563

6个

操作系统
    只要是 Windows Me 操作系统以上的计算机,都已支持并内建 USB 1.1 外接设备( Device )的驱动程序,不需另外安装驱动程序就可马上使用。而 Windows XP Service Pack 1 ( SP1 )以上的操作系统都支持并内建 USB 2.0 外接设备的驱动程序。
    虽然 Windows 98 SE 就认得 USB 1.1 的外接设备,但是操作系统里面没有内建这些外接设备的驱动程序。因此在 Windows 98 SE 里,就连安装最简单的随身碟也都需要厂商所附的驱动程序,不然系统找到 USB 外接设备后,却不认得它,而无法使用。
    在 Windows XP SP1 ,除了打印机、数码相机等设定功能较多的外接设备仍需要驱动程序外,闪存盘、读卡机、外置光驱、外置硬盘等,都不需要再准备驱动程序,大大省去了安装驱动程序的时间,也不用每次为了驱动程序光盘而翻找家里一遍。
    除了 Windows 系列的操作系统外, USB 在 Mac 上也经常被使用。其实, USB 接口就是由 Mac 带领流行,而开始被广泛使用,但是 OS 9.1 只支持 USB1.1 ,必须要到 OS 10.X 才支援 USB 2.0 。 Linux 对于 USB 的兼容性也相当不错,只要 Linux 核心( kernel )为 2.4.19 或以上,不管是 Red Hat 、 Mandrake 或 Debian ,通通支持USB 2.0 。

确认是否支持 USB 2.0

    在支持 USB 2.0 主板的计算机里,安装好 Windows XP SP1 与主板驱动程序后,系统就自动将 USB 2.0 的驱动程序安装成功。若是较新型号的主板,因为 Windows XP SP1 不认得里面的新芯片组,所以必须放入主板驱动程序,将各芯片组驱动。
    Windows XP SP1 与 Windows Server 2003 的【系统管理器 / 通用串行总线控制器】中,可检查主板上的 USB 2.0 是否已驱动成功,若无 USB 2.0 的字样,系统就只能使用 USB 1.1 。

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Windows 2000 也能升级成 USB 2.0 !

    因为 Windows XP SP1 以上的操作系统,才内建并支持 USB 2.0 ,那广大的 Windows 2000 使用者怎么办呢?没关系, Microsoft 已在 Windows Update 中将 USB 2.0 所需的驱动程序放入其中,只要上 Microsoft 网站更新 patch 时,就可以下载 USB 2.0 驱动程序,将 USB 1.1 升级成 USB 2.0 。
    将 Windows 200 操作系统升级成支持 USB 2.0 ,需要Usbport.sys、Usbhub20.sys、Usbehci.sys 三个文件, Windows Update 会自动下载、安装成功,不用怕漏了哪些文件忘记安装。而对于旧版的操作系统,如 Windows 98 、 95 与 NT 4.0 , Microsoft 已经不会再推出 USB 更新程序,因此确定这些操作系统通通不支持 USB 2.0。

传输线:
    有时候,因为计算机主机没有前置 USB Port ,因此须将主机后方的 USB Port 通过传输线,接到前方来,方便使用。而有些外接设备必须使用传输线才能接到 USB Port ,例如数码相机、打印机等,因此外接设备与主板的 USB 间,多了一条 USB 传输线。这条传输线也攸关到 USB 1.1 与 USB 2.0 的差异性。
    USB 传输线因为接头有 Type A 、 B 公母与 Mini Type 之分,几种排列组合下,各式各样的 USB 传输线就产生了。不过,掌管传输线 USB1.1 与 USB 2.0 之分的关键在于线材的用料,而非接头。
    虽然现在有不少传输线标榜支持 USB 2.0 ,但是实际上的线材品质良劣不一,只有通过 USBIF 认证,并贴有 USB 认证标志,才算品质有保障。有时候, USB 传输不稳定,文件漏东掉西的,却怎么都找不出问题出在哪,可能就是品质不好的 USB 传输线在作怪。

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USB2.0 to IDE传输线的接头

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合乎 USB 2.0 规范的传输线


外接设备

    USB 外接设备真是各式各样都有,原本以其它接口与计算机相连接的接口设备,现在通通向 USB 靠拢,例如 LPT 接口的打印机、扫描仪推出 USB接口 ; PS/2 的键盘、鼠标也推出 USB接口,内接在计算机里好好的光驱、硬盘,也推出 USB 外接式的。而闪存盘、读卡机、数码相机等设备也乘着 USB 的盛行,短时间内广为普及,几乎人手一支、人手一台。仔细算算看,家里有多少 USB 外接设备,数量可能超乎你想象!
    外接设备这么多种,要如何知道是否支持 USB 1.1 或 USB 2.0 呢?目前,市面上 USB 1.1 与 2.0 的外接设备产品各占一半左右, USB 1.1 为必备,但是 USB 2.0 为选备,因此只要是 USB 2.0 的外接设备,一定会特别强调“ USB 2.0 ”这点!

USB 1.1 与 USB 2.0 传输速度实测
    现在我们就以 SiSoftware Sandra 2004 来测试闪存盘,看看 USB 1.1 与 USB 2.0 的闪存盘,其传输速度有何差异?测试平台为 Windows XP Professional SP1 ,主板支持 USB 2.0 ,且所有驱动程序都已安装成功。

    SiSoftware Sandra 2004 的测试结果显示, USB 1.1 的闪存盘,每秒的读取速度顶多只有 1,000kb/sec ;而 USB 2.0 的闪存盘,每秒的读取速度却可超过 6,000 kb/sec 。

USB 2.0 适配卡

    主板不支持 USB 2.0 ?

    USB 2.0 适配卡一张只要不到百元,却提供了两个到四个的 USB 2.0 连接端口,若是主板芯片组不支持 USB 2.0 ,只要插上 PCI 接口的 USB 2.0 适配卡,马上就从 USB 1.1 升级到 USB 2.0 ,省去了不少买新主板的钱。

USB 2.0 Port 不够了?
    其它还有一种情形也适合购买 USB 2.0 适配卡,就是 USB 2.0 Port 不够用的玩家。只要有 USB 2.0 的主板,因芯片组而异,都可支持 6 到 8 个 USB Port ,主板 I/O 部分多半内建 2 到 4 个 USB Port ,部分机壳的前置面板还提供了 1 到 2 个 USB Port 。
    主板内建的 USB Port 用来连接 USB 鼠标、键盘、打印机、扫描仪后就没有位置了,那数码相机、闪存盘怎么办呢?
    这时有两种方法,通常主板都保留了一或两组的 USB 2.0 扩展槽,给前置面板或机箱挡板使用(若主板能支持的 USB 2.0 Port 大于 I/O 内建的数量)。
    如果计算机主机没有前置面板,或早就把主板的 USB 2.0 挡板给搞丢,没关系,只要外加一片便宜好用的 USB 2.0 适配卡,可用的 USB Port 硬是比别人多了 4 个。:)

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主板保留 USB 2.0 扩充槽

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前置面板支持USB2.0

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外加 USB 2.0 适配卡,可连接更多的 USB 外接设备

USB 2.0 控制芯片介绍

    市面上的 USB 2.0 适配卡有不少,但是总括来说,卡上的芯片组有三家厂商,分别为 NEC 、 VIA 、 ALi ,其中 USB 2.0 适配卡使用 NEC 与 VIA 的控制芯片较为常见。
    其中, NEC 是最早涉足 USB 2.0 芯片的厂商,它的控制芯片整合性、兼容性、稳定性也最好,例如 Windows XP SP1 就已经内建 NEC 芯片的驱动程序,而 VIA 与 ALi 芯片就需安装原厂的驱动程序后,才能够使用。
    其实 NEC 、 VIA 和 ALi 这三家厂商皆为世界性大厂,生产制造的控制芯片都有一定的品质保证,不论购买哪家厂商的 USB 2.0 适配卡,性能方面的差异并不大。

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采用 NEC 芯片的 USB 2.0 适配卡

 

全方位的USB 2.0

    若要发挥 USB 2.0 的传输速度,需要软硬件的配合,不论是主板上的芯片组、传输线、操作系统驱动程序、外接设备都得是 USB 2.0 ,缺一不可,不然就只有 USB 1.1 的传输速度,这样实在太可惜了。
    主板不支持 USB 2.0 的玩家,也不必叹息又得另外花费一笔钱来买新主板,其实只要一百块不到就可买到小小一片 USB 2.0 适配卡,插上去后,计算机马上升级成 USB 2.0 !以后要利用 USB 外置硬盘、外置光驱、闪存盘 copy 大文件时,再也不必等很久了!

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董事长太强了,这个可是个好资料哟,希望能附上一二张USB的CAD结构图更好,让我们的进步更快

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