发布时间 : 星期四 文章40基于usb接口的读卡器的设计本科学位论文更新完毕开始阅读bbbb6fee0129bd64783e0912a216147917117ee4
接可以扩展到30m.
? 热插拔.你可以在任何时候连接和断开外设,而不管系统和外设是否开机,都不会损
坏PC或外设.当外设被连接是,操作系统会检测到并准备使用.
? 不须提供电源(有时).USB接口自带了电源供给和地线,可以从计算机或集线器的电
源引来+5v的电源供应.一个外设如果需要中等电源供应(最多500mA),则它完全可以从总线得到它的电源而不需要自己提供电源.相比之下,大部分使用其他接口的外设将不得不选择要么在设备中自带电源供应,要么使用一个散装的,不方便的外置电源.
2.2.2速度快
一个全速的USB 接口可以以12Mb/s的速度进行通信.实际数据传输速率比这个数值要低一些,因为总线必须携带状态,控制和错误检测信号以及数据,因为所有外设多共用总线.当只有一个设备通信时,最大理论数据传输速率可达9.6 Mb/s或1.2Mb/s.
如果这还不够快,USB2.0版规范将允许以480Mb/s传输数据.这使得USB对打印机和其他需要快速传递大容量数据的外设更具吸引力.
USB也支持1.5Mb/s的低速.低速外设通常很便宜.而且,他们的电缆可以更灵活(如鼠标),因为电缆不需要屏蔽.
USB的3种传输速度及其应用领域的比较如下表： 性能 低速： 交互设备 10Kb/s~100Kb/s 全速： 电话，音频，影像压缩 500Kb/s~10Mb/s 高速： 影像，储存设备 25Mb/s~400Mb/s
影像，储存 低价，容易使用，动态连接或移除，可接多个外围设备，高带宽 POTS,广播，音频，麦克风 应用 境 属性 接或移除，可接多个外围设备 低价，容易使用，动态连接或移除，可接多个外围设备，保证带宽 键盘，鼠标，游戏机，虚拟环低价，容易使用，动态连2.2.3可靠性
USB的可靠性来自于硬件设计和数据传输协议两方面.USB驱动器,接收器和电缆的硬件规范消除大多数的可能引起数据错误的噪声.此外,USB协议使用了数据错误的检测并能通知发送者,因此它可以重新发送.检测,通知和再发送都由硬件来完成,不需要任何程序.
2.2.4低成本
虽然USB比以前的接口更复杂,但它的组件和电缆并不贵,带有USB接口的设备与带有相同功能的老接口的设备所需的费用差不多是相同或更少一些.对成本非常低的外设来说,低速选择也降低了对硬件的要求,这将导致将来更新时成本增加.
2.2.5低功耗
当USB外设不被使用时省电路和代码会自动关闭它的电源,但仍然能够在需要的时候做出反应.除了具有降低电源消耗带来的保护环境的好处之外,这个特征对于利用电池的,以mA计的计算机尤其有用.
2.2.6操作系统的支持.
Windows 98 是第一个支持USB的操作系统,其后是Windows 2000.在Apple的iMac计算机上,USB是唯一的外围设备连接器 .其他操作系统例如Linux,NetBSD,以及FreeBSD等也都支持USB.
每个操作系统支持USB的程度各有不同,不过基本上都支持下列3项底层的功能:
? 与新连接的设备沟通来确认交换数据的方式. ? 自动检测设备是否连接到系统上或是已经移除. ? 提供驱动程序与USB硬件以及应用程序沟通的机制.
在高级的支持上,操作系统可能提供有设备的驱动程序,来让用用程序调用存取设备的函数.如果操作系统没有提供适当的驱动程序,制造商就必须自己提供.
在Windows上已经有键盘,鼠标,遥控杆,音响设备,调制解调器,数码相机,扫描议,打印机以及大容量的硬盘等设备的驱动程序的提供,应用程序可以使用Windows的API,来与这些设备沟通.以后Windows还会加入更多设备的支持.制造商也会提供自己的驱动程序,来让设计者使用他们的芯片.
USB的设备驱动程序使用新的Win32 Driver Model(WDM),WDM定义驱动程序在Windows 98, Windows 2000,以及Windows XP上执行的结构.WDM让开发者使用单一驱动
程序来支持所有的操作系统.不过实际上,有些设备仍然需要两个WDM驱动程序,一个在Windows 98上执行,另外一个在Windows 2000上执行.
2.2.7外围设备的支持.
在USB外围设备内,必须有包含控制芯片.有些是完整的微型计算机,包含有CPU与内存来储存特定程序代码,在外围设备内执行.有些则只执行USB特定的功能,然后使用数据信道来连接到处理非USB相关功能的微处理器.
USB外围设备必须对输入的要求做出响应,来传送或是接收数据.在有些芯片上,控制函数硬件烧入硬件内,不需要另外设计程序.
大部分的USB控制器都是建立在Intel的8051结构上,然后用新增电路与机器码来支持USB。许多USB外围设备制造商都提供芯片的范例程序代码,让开发者可以快速应用.
2.2.8有弹性
USB的四种传输类型(控制,中断,批量与实时)与3种传输速度(低速,全速,高速),让外围设备可以有弹性的选择.不管是交换少量还是大量的数据,还是有无时效的限制,都有适合的传输类型.在操作系统,驱动程序,以及应用程序上如果数据不能够有延迟,USB会尽其可能来达到真实的传输时间.
USB 并没有指定信号的处理例程,也不会假设接口如何使用,这是与其他接口不同之处,例如PC的并行端口的状态与控制线,被定义为用来与线性打印机通信.并行端口上一样5条输入线用来指定处理忙中或是缺纸等函数.
如果使用需要传送大量数据到PC的外围设备,力图扫描仪,只有5条输入线会变成一个瓶颈.最终并行端口的接口,需要扩张到8位的输入.USB并没有这种假设,它适用于任何类型的设备.一般常用的设备,例如打印机与调制解调器,USB都有定义所谓的类别与协议,来节省设计者的开发时间.
2.2.9USB实施者论坛
USB实施者论坛（USB Implementers Forum,Inc.,USB-IF）在其网站www.usb.org上，提供许多USB说明文件(包括USB的规范)，以及测试工具程序。此论坛是由开发USB规范的公司所成立的非营利公司。其目的就是让USB的技术，能够得到增进与推广。 在此论坛上，提供了USB的信息、工具程序以及测试程序。USB的信息包含有规范文件、论文、问答集以及讨论区等。工具程序包含开发与测试产品的软件和硬件。
2.3 USB的缺点
2.3.1缺乏对旧硬件的支持
旧的计算机与外围设备，都没有USB连接端口。如果想要将一个非USB设备连接到USB连接端口上，就必须使用转换器。不过转换器只对该转换器驱动程序支持的传统协议有效，例如并行端口的转换器只支持打印机而不支持其他外围设备类型。
如果要将一个USB设备连接到不支持USB的PC上，必须在改PC上加USB的功能。需要有USB的主机控制器硬件，以及支持USB的操作系统。USB的主机控制器硬件可以使用适配卡的型式，来插入PC的扩充槽内，或者是换掉主板。支持USB的操作系统，则需要有Windows 98或是以后的版本。
另外，即使是最新的操作系统上，有些应用程序仍然会在旧的操作系统，例如MS-DOS上执行。由于与USB设备沟通的驱动程序只能够在Windows上执行，所以在MS-DOS上执行的应用程序就不能够存取USB设备。虽然可能会有MS-DOS的特定驱动程序，不过真正提供的只有少数的外围设备。
对一些标准的外围设备，例如键盘与鼠标，系统的BIOS可能会提供新版与旧版的支持。如果BIOS不支持的话，系统就需要有一个旧的键盘接口以及键盘。
2.3.2点对点的通信
在USB的系统上,事由一个主计算机来管理所有的通信.外围设备不能够直接彼此沟通,必须通过主计算机才可以.其他的接口(例如IEEE-1394)，则允许外围设备直接与外围设备通信.
定义USB的组织在2001年定义了一个USB On-The _Go规范。USB On-The_Go定义了一个功能较少的主计算机，使用连接单一USB设备的嵌入设备上。
2.3.3速度的限制
USB的高速模式可以达到480Mb/s,可与IEEE-1394(Firewire)40 Mb/s 匹敌.不过IEEE-1394b的速度更快,可以达到3.2Gb/s.
2.3.4距离的限制:
USB虽然事设计使用在台式计算机上,不过其预期与外围设备的距离则是相当短,电缆长度可以到5m远.其他的接口,例如RS-232,RS-485,以及Ethernet等,则允许使用更长的电缆.