usb2.0技术规范中文版

usb2.0技术规范（共132页） Intel 公司开发的通用串行总线架构(USB)的目的主要基于以下三方面考虑 (一)计算机与电话之间的连接 显然用计算机来进行计算机通信将是下一代计算机基 本的应用 机器和人们的数据交互流动需要一个广泛而又便宜的连通网络 然而 由于目 前产业间的相互独立发展,尚未建立统一标准,而 USB 则可以广泛的连接计算机和电话 (二)易用性 众所周知,PC 机的改装是极不灵活的 对用户友好的图形化接口和一些 软硬件机制的结合 加上新一代总线结构使得计算机的冲突大量减少 且易于改装 但以 终端用户的眼光来看 PC 机的输入/输出 如串行/并行端口 键盘 鼠标 操纵杆接口 等 均还没有达到即插即用的特性 USB 正是在这种情况下问世的 (三)端口扩充 外围设备的添加总是被相当有限的端口数目限制着 缺少一个双向 价廉 与外设连接的中低速的总线 限制了外围设备(诸如电话/电传/调制解调器的适配 器 扫描仪 键盘 PDA)的开发 现有的连接只可对极少设备进行优化 对于 PC 机的新 的功能部件的添加需定义一个新的接口来满足上述需要 USB 就应运而生 它是快速 双 向 同步 动态连接且价格低廉的串行接口 可以满足 PC 机发展的现在和未来的需要 。 ### USB2.0技术规范详解 #### 一、USB2.0概述 ##### 1.1 起因与发展背景 Intel公司推出的通用串行总线架构（Universal Serial Bus，简称USB）旨在解决三大核心问题：计算机与电话的连接、提高易用性和扩展端口数量。随着计算机技术的发展，人们越来越依赖于计算机进行通讯，因此需要一种广泛且经济的连接方式来促进数据的交互。但是，当时市场上并没有统一的标准，各个厂商各自为政，导致了兼容性问题。USB的出现就是为了弥补这一空白。 **（一）计算机与电话之间的连接** 随着计算机成为日常生活中的基本工具，人们越来越期望能够通过计算机实现电话通讯等功能。为了满足这种需求，需要构建一个既广泛又经济的连接网络。USB在此背景下成为了连接计算机和电话的理想选择，因为它可以提供统一的标准，简化设备间的连接。 **（二）易用性** 传统的PC机在硬件扩展方面存在诸多不便，尤其是对于非专业用户来说，安装新的硬件设备往往需要复杂的步骤。USB接口的引入使得外部设备能够轻松实现“即插即用”，极大地提升了用户体验。这不仅减少了计算机冲突的问题，也使得用户无需深入了解技术细节即可完成设备的安装与配置。 **（三）端口扩充** 早期的PC机通常配备的端口数量有限，而且这些端口大多只能支持特定类型的设备。例如，串行端口主要用于连接调制解调器，而并行端口则用于打印机等。这样的设计限制了用户接入其他类型设备的可能性。USB提供了一种快速、双向、同步、动态连接且价格低廉的串行接口，解决了端口不足的问题，并且支持多种设备，为PC机的发展提供了更多的可能性。 ##### 1.2 USB规范的目标 USB规范旨在为业界提供一套标准，以指导USB总线的特点、协议内容、事务种类、总线管理、接口编程设计等方面。它的目标是确保不同制造商的产品能够在开放的体系结构中互操作，从而推动系统的创新和发展。通过改善现有体系结构，USB为系统生产商和外设开发者提供了创造多功能产品的广阔空间，同时也保持了与现有设备的兼容性。 ##### 1.3 适用对象 该规范主要面向外设开发商和系统生产商，同时也为操作系统/BIOS/设备驱动程序的开发提供了有价值的指导。此外，它还适用于IHV/ISV适配器以及各类计算机生产厂家。通过遵循USB规范，制造商们可以设计出符合标准的新产品，或者改进现有产品，并开发相应的软件支持。 ##### 1.4 结构 该文档分为两个部分：第一至四章提供了USB的基本概念和概述；第五至十章深入探讨了USB的技术细节。根据不同的需求，开发者可以选择关注不同的章节。例如，外设厂家应重点关注第四章至第十章，而USB主机控制器应用则主要参考第四章至第七章和第九、十章。 #### 二、USB2.0的技术特点 ##### 2.1 设计目标 USB的设计目标主要是为了增强PC机的可扩展性、降低成本并支持高速数据传输（最高可达12M比特/秒）。此外，USB还特别强调了对实时数据的支持，如音频和压缩视频等，以及协议的灵活性，能够同时支持同步和异步数据传输。 ##### 2.2 使用分类 根据数据传输率的不同，USB支持三种类型的数据传输：低速交互设备（10-20kb/s）、中速电话/音频/压缩视频（500kb/s-10Mb/s）和高速音频/磁盘（25-500Mb/s）。每种类型都有不同的应用领域和技术特点。 ##### 2.3 特色 - **终端用户的易用性**：USB接口的设计简化了连接过程，实现了即插即用，降低了用户的使用门槛。 - **广泛的应用性**：USB支持多种设备，从低速的键盘、鼠标到高速的音频和磁盘设备都能很好地支持。 - **同步传输带宽**：USB提供了确定的带宽和低延迟，非常适合电话系统和音频应用的需求。 - **灵活性**：USB支持直接传输大小不同的数据包，并允许用户根据需要选择设备缓冲区的大小，从而提高了总线的利用率。 USB2.0技术规范不仅解决了早期计算机扩展性和连接性的问题，而且还为未来的计算技术发展奠定了坚实的基础。随着技术的进步，USB标准也在不断地演进和完善，以适应不断变化的市场需求和技术进步。