USB范文10篇

摘要：USB通用串行總線是計算機外設接口的發(fā)展趨勢，將逐漸取代PC機上的RS232協(xié)議串口，因此很多傳統(tǒng)的RS232接口設備都將面臨一個向USB接口轉(zhuǎn)換的問題。本文以IC卡門禁考勤系統(tǒng)為例，提出一種方案，使傳統(tǒng)的RS232接口轉(zhuǎn)化為USB接口后直接通過USB總線接入PC，同時使IC卡門禁考勤設備增加了USB總線具有的熱插拔、自動配置和智能電源管理等功能；著重剖析USB通信內(nèi)核，探討系統(tǒng)軟硬件設計方案。

關鍵詞：USB終端人機接口設備（HID）列舉

引言

USB作為一種新的PC機互連協(xié)議，使外設到計算機的連接更加高效、便利。這種接口適合于多種設備，不僅具有快速、即插即用、支持熱插拔的特點，還能同時連接多達127個設備，解決了如資源沖突、中斷請求（IRQs）和直接數(shù)據(jù)通道（DMAs）等問題。因此,越來越多的開發(fā)者欲在自己的產(chǎn)品中使用這種標準接口。而RS232是單個設備接入計算機時，常采用的一種接入方式，其硬件實現(xiàn)簡單，因此在傳統(tǒng)的設備中有很多采用了這種通信方式。一般的IC卡門禁考勤系統(tǒng)也使用RS232接口與PC機通信。如果將USB技術應用于IC卡門禁考勤系統(tǒng)與PC機之間的數(shù)據(jù)通信，這樣，不僅能使IC卡門禁考勤設備具備USB通信的諸多優(yōu)點，而且對PC機而言還可以節(jié)余1個RS232串口為其它通信所用。

1USB系統(tǒng)概述

USB規(guī)范描述了總線特性、協(xié)議定義、編程接口以及其它設計和構(gòu)建系統(tǒng)時所要求的特性。USB是一種主從總線，工作時USB主機處于主模式，設備處于從模式。USB系統(tǒng)所需要的唯一的系統(tǒng)資源是，USB系統(tǒng)軟件所使用的內(nèi)存空間、USB主控制器所使用的內(nèi)存地址空間（I/O地址空間）和中斷請求（IRQ）線。USB設備可以是功能性的，如顯示器、鼠標或者集線器之類。它們可以作低速或者高速設備實現(xiàn)。低速設備最大速率限制在1.5Mb/s，每一個設備有一些專有寄存器，也就是端點（endpoint）。在進行數(shù)據(jù)交換時，可以通過設備驅(qū)動間接訪問它。每一個端點支持幾種特殊的傳輸類型，并且有一個唯一的地址和傳輸方向。不同的是端點0僅用作控制傳輸，并且其傳輸可以是雙向的。

摘要：提出一種使用USB接口實現(xiàn)CAN總線網(wǎng)絡與計算機連接的方案。討論了CAN總線與計算機之間的硬件接口電路，同時分析了固件編程方法及USB驅(qū)動程序設計思路。

關鍵詞：USBCAN總線固件編程適配器

現(xiàn)場總線作為二十世紀80年展起來的新興技術，在工業(yè)現(xiàn)場已有了廣泛的應用。在比較有影響力的幾種現(xiàn)場總線中，CAN總線以其突出的優(yōu)點不僅大量應用于工業(yè)現(xiàn)場，而且在樓宇自動化、智能終端設備等民用領域也有了長足的發(fā)展。

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡技術的實現(xiàn)需要與計算機相結(jié)合。以往CAN總線網(wǎng)絡與計算機的連接采用RS232、ISA或PCI接口。但是隨著計算機接口技術的發(fā)展，ISA接口已經(jīng)逐漸被淘汰；RS232接口數(shù)據(jù)傳輸率太低；PCI雖然仍是高速外設與計算機接口的主要渠道，但其主要缺點是占用有限的系統(tǒng)資源、設計復雜、需有高質(zhì)量的驅(qū)動程序保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，且無法用于便攜式計算機的擴展。隨著USB1.1、USB2.0規(guī)范的相繼制定，為外設與計算機的接口提出了新的發(fā)展方向。USB的主要特點有：外設安裝簡單，可實現(xiàn)熱插撥；通訊速率高，USB1.1全速傳送速率為12Mbps，與標準串行端口相比，大約快100倍；支持多設備連接；提供內(nèi)置電源。

本文給出一種在Windows2000下使用USB1.1協(xié)議實現(xiàn)CAN總線適配器的設計方法。整個設計主要開發(fā)適配器的固件及計算機的驅(qū)動程序、應用程序，以達到用USB接口連接現(xiàn)場CAN總線網(wǎng)絡的目的。

圖1

摘要：通用串行總線(USB)是一種簡單的計算機外圍接口標準。它具有即插即用、擴展方便等優(yōu)點，已成為計算機必備的一個接口。本文簡要介紹USB總線的功能、拓樸結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)傳輸過程，并舉例說明USB接口的實際應用。

關鍵詞：通用串行總線USB接口外圍接口標準

一、USB接口背景

在早期的計算機系統(tǒng)上常用串口或并口連接外圍設備。每個接口都需要占用計算機的系統(tǒng)資源(如中斷，I/O地址，DMA通道等)。無論是串口還是并口都是點對點的連接，一個接口僅支持一個設備。因此每添加一個新的設備，就需要添加一個ISA/EISA或PCI卡來支持，同時系統(tǒng)需要重新啟動才能驅(qū)動新的設備。

USB總線是INTEL、DEC、MICROSOFT、IBM等公司聯(lián)合提出的一種新的串行總線標準，主要用于PC機與外圍設備的互聯(lián)。USB總線具有低成本、使用簡單、支持即插即用、易于擴展等特點，已被廣泛地用在PC機及嵌入式系統(tǒng)上。

二、USB總線優(yōu)缺點

摘要：通用串行總線(USB)是一種簡單的計算機外圍接口標準。它具有即插即用、擴展方便等優(yōu)點，已成為計算機必備的一個接口。本文簡要介紹USB總線的功能、拓樸結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)傳輸過程，并舉例說明USB接口的實際應用。

關鍵詞：通用串行總線USB接口外圍接口標準

一、USB接口背景

在早期的計算機系統(tǒng)上常用串口或并口連接外圍設備。每個接口都需要占用計算機的系統(tǒng)資源(如中斷，I/O地址，DMA通道等)。無論是串口還是并口都是點對點的連接，一個接口僅支持一個設備。因此每添加一個新的設備，就需要添加一個ISA/EISA或PCI卡來支持，同時系統(tǒng)需要重新啟動才能驅(qū)動新的設備。

USB總線是INTEL、DEC、MICROSOFT、IBM等公司聯(lián)合提出的一種新的串行總線標準，主要用于PC機與外圍設備的互聯(lián)。USB總線具有低成本、使用簡單、支持即插即用、易于擴展等特點，已被廣泛地用在PC機及嵌入式系統(tǒng)上。

二、USB總線優(yōu)缺點

摘要：已成為PC標準的通用串行總線USB為多點數(shù)據(jù)采集提供了很大的便利，利用USB可以實現(xiàn)較傳統(tǒng)方式更有效、更經(jīng)濟、點數(shù)更多的數(shù)據(jù)采集。本文介紹了如何利用USB接口來實現(xiàn)多點數(shù)據(jù)采集。

關鍵詞：USBRS485數(shù)據(jù)采集

在工業(yè)生產(chǎn)和科學技術研究的各行業(yè)中，常常利用PC或工控機對各種數(shù)據(jù)進行采集。這其中有很多地方需要對各種數(shù)據(jù)進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等?，F(xiàn)在常用的采集方式是通過數(shù)據(jù)采集板卡，常用的有A/D卡以及422、485等總線板卡。采用板卡不僅安裝麻煩、易受機箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計算機插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設備。而通用串行總線（UniversalAerialBus，簡稱USB）的出現(xiàn)，很好地解決了以上這些沖突，很容易就能實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。

1USB簡介

USB是一些PC大廠商，如Microsoft、Intel等為了解決日益增加的PC外設與有限的主板插槽和端口之間的矛盾而制定的一種串行通信的標準，自1995年在Comdex上亮相以來至今已廣泛地為各PC廠家所支持?，F(xiàn)在生產(chǎn)的PC幾乎都配備了USB接口，Microsft的Windows98、NT以及MacOS、Linux、FreeBSD等流行操作系統(tǒng)都增加了對USB的支持。

1.1USB系統(tǒng)的構(gòu)成

摘要：討論了串行總線（USB）技術應用于便攜式多道γ能譜儀的可行性，并詳細介紹了系統(tǒng)的硬件、固件、設備驅(qū)動程序以及應用程序的設計方法，最后給出了其性能測試結(jié)果。

關鍵詞：USBγ能譜數(shù)據(jù)采集WDM

野外地面γ能譜測量技術主要研究地殼巖石土壤中產(chǎn)生的能量范圍約為30keV～3000keV的γ射線，這里面包含著軸、鉀等天然放射性核元素信息、核工程活動產(chǎn)生的大量人工放射性核元素信息以及γ射線與地殼相互作用產(chǎn)生的相關信息。而用于獲取和處理γ能譜數(shù)據(jù)的多道γ能譜儀是重要的研究課題，其功能是把從γ射線探測器得到的脈沖信號轉(zhuǎn)換為X-Y軸的能譜形式并顯示出來（X軸代表能量，Y軸代表脈沖計數(shù)）。

傳統(tǒng)的多道γ能譜儀一般采用NIM（NuclearInstrumentModule）插件的標準模式。但其存在體積龐大、抗干擾能力差等缺點，不適合于野外現(xiàn)場測量。為適應多道γ能譜儀智能化、微機化、便攜化的實際需要，本設計采用筆記本電腦作為γ能譜儀的上位機。常用接口方式主要有RS-232C串口、紅外線端口、EPP并口、USB、1394、Ethernet等。這幾種接口方式的特點比較如表1所示。

表1接口方式特點比較

方式長度（m）速度（b/s）主要優(yōu)點主要缺點

摘要：給出一種基于CH371實用USB接口的硬件設計與軟件實現(xiàn)。該USB接口具有硬件接口簡單、軟件編制容易、勿需了解任何USB協(xié)議或固件程序甚至驅(qū)動程序等特點，是一種非常適用于工程應用的USB接口。

關鍵詞：CH371USB接口AT89C52

通用串行總線USB（UniversalSerialBus）是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NerthernTelecom七家世界著名的計算機和通信公司共同推出的新一代總線接口標準。作為一種PC機與外設之間的高速通信接口，USB具有連接靈活、可熱插拔、一種接口適合多種設備、速度高（USB1.1協(xié)議支持12Mb/s,USB2.0協(xié)議支持480Mb/s）、自動配置、無需定位及運行安裝程序、可為外設提供電源、低功耗、低成本、高可靠性等優(yōu)點，因而在數(shù)碼相機、便攜式儀器、便攜式存儲設備等產(chǎn)品中廣泛應用。

但是，USB接口的開發(fā)一般要求設計人員對USB的標準、Firmware(固件)編程及驅(qū)動程序的編寫等有較深入的理解，因此限制了一般的硬件工程師對USB接口產(chǎn)品的開發(fā)使用。我們在便攜式無線抄表系統(tǒng)中使用的USB接口芯片CH371，使用簡單、性能卓越，價格低廉，只要熟悉單片機編程及簡單的VB或VC應用程序編程，一般的硬件工程師在極短的周期內(nèi)就能很容易地開發(fā)出相應的USB產(chǎn)品。

1USB總線的通用接口芯片CH371簡介

CH371是一個USB總線的通用接口芯片，如圖1所示。在本地端，CH371具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機、DSP等控制器的系統(tǒng)總線上。在計算機系統(tǒng)中，CH371的配套軟件提供了簡潔易用的操作接口，與本地端的單片機通信就如讀寫硬盤中的文件。CH371屏蔽了USB通信中的所有協(xié)議，在計算機應用層與本地端控制器之間提供端對端的連接。使用CH371，不需要了解任何USB協(xié)議或者固件程序，甚至驅(qū)動程序，就可以輕松地將并口、串口的產(chǎn)品升級到USB接口。它具有以下特點：

摘要：USBOn—The-Go(OTG)技術擴展了便攜式設備之間的連通性，USBOTC允許便攜式設備作為有限的主機與現(xiàn)有的USB外設相連，USBOTG也允許便攜式設備之間的互連，易于實現(xiàn)移動領域中點對點的實時通信。本文對比USB特性，介紹了USBOn-The—Go的主要性能特點，并對其在移動領域中的應用作了簡要介紹。

關鍵詞：USBOTC移動應用

USB是連接PC與外圍設備的首選接口。隨著高速USB集線器、數(shù)碼相機、掃描儀、視頻會議攝像機、大容量數(shù)字存儲設備等具有多媒體技術的新型設備的不斷涌現(xiàn)，2000年USB-IF了USB2．0規(guī)范。該規(guī)范可提供480Mbps的高速傳輸速率，高速USB2．0與全速USB1．1(傳輸速率12Mbps)和低速USB1．O(傳輸速率1．5Mbps)完全兼容。無論是USB1．1、USB1．0，還是USB2．0，它們都必須通過PC的USB主控制器，在PC的控制下實現(xiàn)與USB外圍設備之間高速、低速的數(shù)據(jù)交換。作為PC的外圍設備，如果系統(tǒng)沒有PC，各設備間無法利用USB接口進行數(shù)據(jù)交換。目前MP3播放器、數(shù)碼相機、PDA、手機等眾多產(chǎn)品都具備USB接口，但它們也只能作為PC外設實現(xiàn)與PC的數(shù)據(jù)傳輸，而不能實現(xiàn)它們之間點對點的通信。隨著移動終端的普及，不使用PC，直接在移動終端間進行連接的需求越來越多，USBOn-The-Go(USBOTG)的擴展標準正是為了滿足這一需求而提出的。USB-IF公布的最新版本USBOTG就是建立在USB2．0的基礎上，用便攜式設備作為有限的主機與現(xiàn)有的USB外設相連，以及便攜式設備之間的互連，實現(xiàn)它們之間實時、快速的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的傳輸。本文在分析USBOTG性能特點的基礎上，簡要介紹了USBOTG在移動領域中的應用及發(fā)展前景。

1USBOTG的性能特點

1．1USBOTG的硬件特點

USB操作簡單，即插即用，是免費公開的標準。而且WindowsOS和許多RTOS都提供USB驅(qū)動程序，當今市場上已有許多USB設備，USB可以說是無處不在。在移動領域，手機或PDA等便攜式設備，也需要作為Modem連接到PC上進行文件傳輸，目前許多移動終端生產(chǎn)廠家，都已將USB接口加到新產(chǎn)品上，但它們也只能作為PC外設實現(xiàn)與PC的數(shù)據(jù)交換。

1現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)介紹

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學研究對數(shù)據(jù)采集的要求日益提高。目前比較通用的是在PC或工控機內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集卡（如A／D卡及422、485卡）。但這些數(shù)據(jù)采集設備存在以下缺陷：安裝麻煩、價格昂貴、受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制，可擴展性差，同時在一些電磁干擾性強的測試現(xiàn)場，可能無法專門對其作電磁屏蔽，從而導致采集的數(shù)據(jù)失真。

傳統(tǒng)的外設與主機的通訊接口一般是基于PCI總線、ISA總線或者是RS－232C串行總線。PCI總線雖然具有較高的傳輸速度（132Mbps），并支持“即插即用”功能，但其缺點是插拔麻煩，且擴展槽有限（一般為5～6個），ISA總線顯然存在同樣的問題。RS－232C串行總線雖然連結(jié)簡單，但其傳輸速度慢（56kbps），且主機的串口數(shù)目也有限。

通用串行總線（UniversalSerialBus，簡稱USB）是1995年康柏、微軟、IBM、DEC等公司為了解決傳統(tǒng)總線的不足，而推出的一種新型串行通信標準。該總線接口具有安裝方便、高帶寬、易擴展等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢?；赨SB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)充分利用USB總線的上述優(yōu)點，有效地解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的缺陷。USB的規(guī)范能針對不同的性能價格比要求提供不同的選擇，以滿足不同的系統(tǒng)和部件及相應不同的功能，從而給使用帶來極大方便。

2系統(tǒng)介紹

2．1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

摘要：LonWorks技術的核心是神經(jīng)元芯片，介紹了神經(jīng)元芯片的一種I/O應用模式——并行口I／O模式，并介紹了基于此I／O模式設計開發(fā)的LonWorks協(xié)議與USB標準的互聯(lián)適配器。

關鍵詞：LonWorks神經(jīng)元芯片并行口I/O模式EZ-USB

LonWorks技術是美國Echelon公司于上世紀90年代初推出的一種現(xiàn)場總線技術。LON（LocalOperatingNetwork）的意思為局部操作網(wǎng)絡，它是用于開發(fā)監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)的一個完整的技術平臺，LonWorks現(xiàn)場總線在網(wǎng)絡通訊方面具有突出的優(yōu)點，作為現(xiàn)場總線中的佼佼者在國內(nèi)各個領域的測控系統(tǒng)中廣泛流行。

通用串行總線（UniversalSerialBus，即USB）是一種快速、靈活的總線接口。與其它通信接口相比，USB總線接口最大的特點是易于使用，這主要表現(xiàn)在成本低、適用于多種設備、支持熱插拔等方面，并且所有的配置過程都由系統(tǒng)自動完成，無需用戶干預。目前，市場上供應的USB控制器主要有兩種：帶USB接口的單片機（MCU）和純粹的USB接口芯片。本文采用Cypress公司推出的帶智能USB接口的EZ－USB單片機。該單片機極大地降低了USB外設的開發(fā)難度，為PC機外設的制造商提供了一個性能優(yōu)良、價格較低的設計方案。采用USB接口設計開發(fā)的LON網(wǎng)互聯(lián)適配器很好地解決了傳統(tǒng)適配器由于RS－232與PC／Laptop互聯(lián)而造成的速度上的瓶頸。

1系統(tǒng)框圖及工作原理

1．1系統(tǒng)框圖