USB协议基础知识

什么是USB协议

USB全称为Universal Serial Bus（通用串行总线），是一种广泛应用于连接计算机及外部设备的接口标准。USB协议是一个计算机标准，规定了连接电脑和外围设备之间的通信规则。它为计算机和各类设备（包括键盘、鼠标、音频设备、视频设备、打印机等）的连接提供了一种常用的、低成本、易于使用的接口，便于实现各类设备的功能扩展和升级。

USB协议的特点

USB协议有以下几个特点：

• 简易：USB具有即插即用的特性，无需重启计算机即可完成设备的插拔。
• 易于使用：通常，USB接口都带有凹槽，确保插入的方向正确，并且USB类型分类明确，不会因传输速度问题而导致混淆。
• 高速度：USB协议可提供高达40倍于串口的传输速度，可满足各种需求。
• 灵活性：USB协议支持多个设备连到同一计算机，并能同时进行读写操作。

USB协议的工作原理

USB协议实际上是一种主从式体系结构，主控制器为计算机，而外设则在主控制器的统一管理下运作。具体来说，USB协议的通信流程分为控制传输、数据传输和事件通知三个方面：

• 控制传输：主控制器通过控制传输阶段指令来控制USB设备执行某一命令，例如获取设备信息和读写数据等。
• 数据传输：数据传输可以分为批传输、中断传输和等时传输三个类型。批量传输适用于需要数据高速传输但允许有一定延迟的设备。中断传输用于快速传输小数据量的信息。等时传输则是在时段内必定传输的信息类型，适用于时延要求很高的设备。
• 事件通知：当设备检测到一些事件时（例如按下按键、连接或断开USB设备等），会产生事件通知并发送到主控制器，让它做出响应。

USB协议的类型

USB协议可分为以下几个类型：

• USB 1.0/1.1：此版本的最高传输速率为12Mbps，适用于大多数外部设备，例如打印机、鼠标和键盘等。
• USB 2.0：此版本的最高传输速率为480Mbps，适用于一些流媒体设备，如监视器和音频设备等。
• USB 3.0：此版本的最高传输速率为5Gbps，适用于高要求的设备，如大容量硬盘和高清视频相机等。
• USB 3.1/3.2：此版本的最高传输速率为10Gbps，并且支持更高的功率传输。

结论

USB协议是一种应用广泛的计算机标准，它提供了一个低成本、方便易用的接口，用户可以通过USB接口将其计算机连接各种外部设备（包括键盘、鼠标、音频设备、视频设备、打印机等）。USB接口具有插即用、易于使用、高速度、灵活性等特点，而USB协议还可以按照不同的要求分为不同版型，如USB 1.0/1.1、USB 2.0、USB 3.0和USB 3.1/3.2等。