USB接口完全手册

suncon · 发表于 2003-5-26 06:20:00

USB接口完全手册

计算机硬件的发展速度飞快，其外设的发展速度就是鲜明的例子，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早为人所共知，摄像头、数码相机、MP3随身听、外置硬盘、光驱等接踵而来，这么多的设备往哪儿接呢？USB接口应运而生。USB全称为Universal Serial Bus，即通用串行总线。它使得计算机周边设备连接标准化，它的优点是支持热插拔、在开机情况下，可以安全地连接或断开设备，达到真正的即插即用。不用外接电源，一口多用，再多的设备也不愁没地接。

几乎所有的主板都有2个以上的USB标准接口，支持USB的外设就更多，像USB键盘和USB鼠标、USB调制解调器、USB音箱、USB打印机、USB扫描仪、USB游戏杆、USB Hub、USB显示器、USB数码相机、USB摄像头、USB外置硬盘等设备。目前较为普遍的USB规范是USB1.1，USB1.1标准接口传输速率为12Mbps，理论上可以支持127个装置，通过USB HUB即USB扩展器连接多个周边设备，连接线缆的最大长度为5米，这对于一般设备足够用了。说到USB1.1标准接口传输速率，我就得多说几句。许多人都将12MBPS误解为12兆/秒。其实，这是错误的，要是以12兆/秒的速度传输720M（一张光盘的容量）的数据仅仅需要60秒就够了，这个速度恐怕要比一般的硬盘还快呢？！事实上12MBPS应为12兆比特/秒或12兆位/秒，它等于1.5兆/秒，怎么样看到差距了吧。这要从bit和byte说起：bit和byte同译为比特，都是数据量度单位，bit=比特、位，byte=字节、8位元组，即1byte=8bits,两者换算是1：8的关系。MBPS=mega bits per second(兆比特/秒或兆位/秒)是速率单位，MB=mega bytes(兆比、兆字节)是量单位，1MB/S（兆字节/秒）=8MBPS（兆位/秒）现在明白了吧，可别被JS（奸商）所说的12兆给蒙了。虽说1.5MB/S是可以接受的，但与12MB/S相比就差远了。1.5MB/S对大多数的USB设备来说足够用了，不过你要是用一颗容量是30GB的USB硬盘从你的硬盘中拷贝10GB的数据至少要用1.9小时，这只是理论值，实际中USB接口的速率只有1.0MB/S左右，对于一般的USB设备也是足够用的，但是从你的硬盘中拷贝10GB的数据至少要用2.84小时，并且在这期间，你的CPU和硬盘也是分身乏术不能再忙别的啦，你只有傻等。这虽然是比较极端的情况，但也无不暴露了USB接口传输速率需要进一步提高。现在好了，新发布的USB2.0标准正中我等下怀。

USB2.0规范是由USB1.1规范演变而来的，它最初的目标是将USB1.1的传输数率（12mbps）提高10-20倍，而实际上却提高了40倍达到了480mbps，折算为MB为60MB/S。USB2.0相对于USB1.1简直是质的飞跃，更合人意的地方是USB2.0与USB1.1可以互相兼容，也就是说，USB2.0设备可以工作在USB1.1接口上，反之USB1.0设备也可以工作在USB2.0接口上。当然，USB1.1设备的速度不会因为安装在USB2.0接口上而有任何提高，同样安装在USB1.1接口上的USB2.0设备的速度也会被限制在12mbps（1.5MB/S）以下。USB2.0和USB1.1使用的连接电缆及端口均相同。英特尔公司在今年四月的英特尔开发者论坛大会上做演示时，就把一台USB2.0扫描仪和一台USB 1.1打印机同时连接在一台计算机上，成功的用扫描仪将一页新闻稿输入计算机并用打印机打印出来。

那么，在购买USB设备时是不是就一定要首选USB2.0的呢？这要根据你的具体情况而论，首先你的主板的USB接口要支持USB2.0规范，其次要看USB2.0对你是否必要，60MB/S的传输速率还只是理论值，它还要受到系统环境的制约（CPU、硬盘和内存等）最后你只要多花点银子就行了（新东西肯定要贵一些的）。

展望未来，我们希望USB2.0能有长足的发展，同时也希望厂商能尽快开发出更多支持USB2.0的产品以满足广大用户的迫切需求。

alanick · 发表于 2003-5-30 07:07:00

suncon兄，不知有没有关于usb接口更详细的资料？

suncon · 发表于 2003-5-30 09:29:00

[这个贴子最后由suncon在 2003/05/30 01:42am 第 1 次编辑]

PDIUSBD12

概述
  PDIUSBD12是一款性价比很高的USB器件。它通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高速通用并行接口。它还支持本地的DMA传输。
  这种实现USB接口的标准组件使得设计者可以在各种不同类型微控制器中选择出最合适的微控制器。这种灵活性减小了开发的时间、风险以及费用（通过使用已有的结构和减少固件上的投资），从而用最快捷的方法实现最经济的USB外设的解决方案。
  PDIUSBD12完全符合USB1.1版的规范。它还符合大多数器件的分类规格：成像类、海量存储器件、通信器件、打印设备以及人机接口设备。同样地，PDIUSBD12理想地适用于许多外设，例如：打印机、扫描仪、外部的存储设备（Zip驱动器）和数码相机等等。它使得当前使用SCSI的系统可以立即降低成本。
  PDIUSBD12所具有的低挂起功耗连同LazyClock输出可以满足使用ACPI、OnNOW和USB电源管理的要求。低的操作功耗可以应用于使用总线供电的外设。
  此外它还集成了许多特性，包括SoftConnetTM、GoodLinkTM、可编程时钟输出、低频晶振和终止寄存器集合。所有这些特性都为系统显著节约了成本，同时使USB功能在外设上的应用变得容易。

特性
符合通用串行总线（USB）1.1版规范；
高性能USB接口器件，集成了SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器；
符合大多数器件的分类规格；
可与任何外部微控制器/微处理实现高速并行接口（2M字节/秒）；
完全自治的直接内存存取（DMA）操作；
集成320字节多结构FIFO存储器；
主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输；
在批量模式和同步模式下均可实现1M字节/秒的数据传输速率；
具有良好EMI特性的总线供电能力；
在挂起时可控制LazyClock输出；
可通过软件控制与USB的连接；
采用GoodLink技术的连接指示器,在通讯时使LED闪烁；
可编程的时钟频率输出；
符合ACPI、OnNOW和USB电源管理的要求；
内部上电复位和低电压复位电路；
有SO28和TSSOP28封装；
工业级操作温度：－40℃～+85℃；
高于8kV的在片静电防护电路，减少了额外元件的费用；
具有高错误恢复率(99%)的全扫描设计确保了高品质；
双电源操作：3.3±0.3V或扩展的5V电源,范围为3.6～5.5V；
多中断模式实现批量和同步传输。

数据手册
PDIUSBD12 USB接口器件使用指南（中文版）
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=424

PDIUSBD12 固件编程指南（中文版）
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=425

PDIUSBD12 常见问题解答（中文版）
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=450

PDIUSBD12在DMA模式下的应用（中文版）
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=491

PDIUSBD12 win98 驱动程序 [ 2002.10.15: 7103 次 ]
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=611

suncon · 发表于 2003-5-30 09:31:00

ISP1581：USB 2.0高速接口器件

概述
  ISP1581是一种价格低、功能强的通用串行总线（USB）接口器件，它完全符合USB 2.0规范，并为基于微控制器或微处理器的系统提供了高速USB通信能力。ISP1581与系统的微控制器/微处理器的通信是通过一个高速的通用并行接口来实现的。
  ISP1581支持USB 2.0系统运作的自动检测。USB 1.1的返回工作模式允许器件在全速条件下正常工作。ISP1581是一个通用的USB接口器件，它符合现有的大多数器件的分类规格，比如：成像类、海量存储器件、通信器件、打印设备以及人机接口设备。
  内部通用DMA模块使得数据流很方便的集成。另外，多种结构的DMA模块实现了海量存储的应用。
这种实现USB接口的标准组件使得使用者可以在各种不同类型的微控制器中选择出一种最合适的微控制器。通过使用已有的结构和减少固件上的投资缩短了开发时间、减少了开发风险和费用。从而用最快捷的方法实现了最经济的USB外设的解决方案。
  ISP1581可理想地用于许多外设，例如：打印机、扫描仪、MO、CD、DVD和Zip/Jaz驱动器、数码相机、USB和以太网的链接、电缆和DSL调制解调器等等。另外，ISP1581所具有的低挂起功耗还可以满足ACPITM,OnNOWTM和USB电源管理的要求。
  此外，ISP1581内部还集成了许多特性，包括SoftConnectTM、低频晶体振荡器和集成的终止寄存器。所有这些特性都为系统大大节约了成本，同时使强大的USB功能很容易地用于PC机外设。

特性
直接与ATA/ATAPI外设相连；
完全符合通用串行总线（USB）Rev 2.0规范；
符合大多数器件的分类规格；
高性能的USB接口器件，集成了串行接口引擎（SIE）、PIE、FIFO存储器、数据收发器和3.3V的电压
调整器；
支持USB 2.0的自检工作模式和USB 1.1的返回工作模式；
高速的DMA接口；
完全自治的多结构DMA操作；
7个IN端点，7个OUT端点和1个固定的控制IN/OUT端点；
集成8K字节的多结构FIFO存储器；
端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输；
同大部分的微控制器/微处理器有单独的总线接口（15M字节/秒或15M字/秒）；
集成了PLL的12MHZ的晶体振荡器,有着良好的EMI特性；
集成了5V到3V的内置电压调整器；
可通过软件控制与USB总线的连接（SoftConnectTM）
符合ACPITM,OnNOWTM和USB电源管理的要求；
可通过内部上电复位和低电压复位电路复位，也可通过软件复位；
工作在扩展USB总线电压范围（4.0～5.5）内，I/O端口最大可承受5V的电压；
操作温度：－40℃～＋85℃；
LQFP64的封装形式。

应用
个人数字助理（PDA）；
海量存储器件，如Zip，Jaz，MO，CD，DVD驱动器；
数字化视频相机；
数码相机；
3G移动电话；
MP3播放器；
通信设备，例如：路由器，调制解调器；
打印机；
扫描仪。

suncon · 发表于 2003-5-30 09:34:00

数据手册
ISP1581 USB 2.0高速接口器件使用指南（中文版）
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=621

ISP1581 USB 2.0高速接口器件编程指南（中文版）
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=622

USB 2.0协议（英文版） [ 2002.10.30: 6147 次 ]
http://www.zlgmcu.com/downs.asp?id=632

wdy9006 · 发表于 2003-5-31 02:32:00

详细的过了头！！！

alanick · 发表于 2003-5-31 07:09:00

非常感谢。

kindof · 发表于 2003-6-2 22:35:00

suncon,有关于使用CYPRESS公司的CY7C63001器件方面的资料吗？

suncon · 发表于 2003-6-3 07:10:00

Designing a Low-Cost USB Interface for an Uninterruptable
Power Supply with the Cypress Semiconductor CY7C63001
USB Controller

suncon · 发表于 2003-6-3 15:57:00

CY7C63000/63001/63100/63101/63200/63201器件方面的资料

kindof · 发表于 2003-6-4 17:16:00

太谢谢你了，SUNCON。因我刚入门不久，在使用中感觉有很多问题搞不清楚，象如下的问题：当用ENDP1向主机传送数据时，如果只要传送二个字节，那么其余的六个字节是否一定要填0，组成八字节数据一起传送？还是可以只传送想传送的二字节，如果是这样，那应该如何定义呢？（使用的器件为CY7C630001）

suncon · 发表于 2003-6-5 06:30:00

怎么都行，要看程序是怎样编的。

USB接口完全手册