如今，人們購(gòu)買(mǎi)的所有計(jì)算機(jī)的后面幾乎都配有一個(gè)或多個(gè)通用串行總線(xiàn)接口。通過(guò)這些USB接口，您可以將從鼠標(biāo)到打印機(jī)的各種設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上，既方便又快捷。此外，操作系統(tǒng)也支持USB，這使設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝變得快捷而簡(jiǎn)單。與其他將設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連的方式相比（包括并行接口、串行接口以及您在計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)安裝的特殊卡），USB設(shè)備真是簡(jiǎn)單至極！

在本文中，我們將從用戶(hù)和技術(shù)這兩個(gè)角度來(lái)介紹USB接口。您將了解到USB系統(tǒng)為何如此靈活，它如何能夠支持如此多的設(shè)備。您將會(huì)切實(shí)感受到，這真是一種神奇的系統(tǒng)！

如果您使用計(jì)算機(jī)已有兩三年時(shí)間，那么一定知道，過(guò)去將設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上是一件讓人十分頭痛的事情，而這也正是通用串行接口在努力解決的問(wèn)題。

• 過(guò)去，打印機(jī)都是連接到并行打印接口，而大多數(shù)計(jì)算機(jī)只有一個(gè)接口。諸如Zip驅(qū)動(dòng)器之類(lèi)的裝置需要與計(jì)算機(jī)建立高速連接，它們也要使用并行接口，但通常成功率很低，且速度不快。
• 調(diào)制解調(diào)器使用的是串行接口，而一些打印機(jī)以及諸如掌上電腦和數(shù)碼相機(jī)等的特殊設(shè)備也使用串行接口。大多數(shù)計(jì)算機(jī)最多有兩個(gè)串行接口，而且在多數(shù)情況下它們的速度都很慢。
  
• 那些需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備會(huì)被制成專(zhuān)用硬卡，這就需要將它們裝在計(jì)算機(jī)機(jī)箱的卡槽中。遺憾的是，這些卡槽的數(shù)目也是有限的，而且為某些硬卡安裝驅(qū)動(dòng)程序非常復(fù)雜，您恐怕需要請(qǐng)一位專(zhuān)家?guī)兔Σ拍芨愣ā?

USB的目標(biāo)就是結(jié)束這些令人頭痛的麻煩。通用串行總線(xiàn)提供的方法單一、規(guī)范且易于使用，它可以將多達(dá)127臺(tái)設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上。

如今生產(chǎn)的所有外設(shè)幾乎都配有USB端口。下面列舉了一些現(xiàn)在可以買(mǎi)到的USB設(shè)備：

• 打印機(jī)
• 掃描儀
• 鼠標(biāo)
• 操縱桿
• 模擬飛行操縱桿
• 數(shù)碼相機(jī)
• 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)
• 科學(xué)數(shù)據(jù)采集設(shè)備
• 調(diào)制解調(diào)器
• 揚(yáng)聲器
• 電話(huà)
• 視頻電話(huà)
• 存儲(chǔ)設(shè)備，如Zip驅(qū)動(dòng)器
• 網(wǎng)絡(luò)連接

將USB設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上非常簡(jiǎn)單——您只需在計(jì)算機(jī)上找到USB接口，然后插入U(xiǎn)SB接頭即可。

個(gè)人計(jì)算機(jī)背面的典型USB插孔為方型插孔。

稱(chēng)為“A”接口的典型USB接頭

如果是一個(gè)新設(shè)備，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到它，并尋找驅(qū)動(dòng)程序。如果設(shè)備已經(jīng)安裝，則計(jì)算機(jī)會(huì)激活該設(shè)備，并開(kāi)始與之對(duì)話(huà)。此后，您便可以隨時(shí)連接和斷開(kāi)USB設(shè)備了。

許多USB設(shè)備都自帶內(nèi)置線(xiàn)纜，線(xiàn)纜上配有“A”接口。如果未提供內(nèi)置線(xiàn)纜，則設(shè)備上會(huì)有一個(gè)用于插入U(xiǎn)SB“B”接頭的插孔。

典型的“B”接頭

USB標(biāo)準(zhǔn)使用“A”和“B”兩種接頭以避免產(chǎn)生混淆：

• “A”接頭表示“向上”連接至計(jì)算機(jī)。
• “B”接頭表示“向下”連接到各個(gè)設(shè)備。

通過(guò)在上端和下端分別使用不同的接頭，就不會(huì)產(chǎn)生混淆了。您只需將USB線(xiàn)纜的“B”接頭連接到某臺(tái)設(shè)備，而將“A”接頭插入“A”插孔就行了。

如今出售的大部分計(jì)算機(jī)都會(huì)提供一到兩個(gè)USB插孔。目前市場(chǎng)上提供的USB設(shè)備很多，計(jì)算機(jī)上的插孔很快就會(huì)被用光了。比如在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，有一臺(tái)USB打印機(jī)、一臺(tái)USB掃描儀、一個(gè)USB網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和一個(gè)USB網(wǎng)絡(luò)連接。但這臺(tái)計(jì)算機(jī)上只有一個(gè)USB接口。很明顯，現(xiàn)在的問(wèn)題是“應(yīng)該如何將這些設(shè)備都連接到計(jì)算機(jī)上”？

解決問(wèn)題的簡(jiǎn)單辦法就是購(gòu)買(mǎi)一個(gè)價(jià)格不高的USB集線(xiàn)器。USB標(biāo)準(zhǔn)可支持多達(dá)127臺(tái)設(shè)備，而USB集線(xiàn)器也屬于該標(biāo)準(zhǔn)的一部分。

典型的USB四口集線(xiàn)器可插入4個(gè)“A”接頭。

集線(xiàn)器通常具有4個(gè)新端口，但也可能更多。您需要將集線(xiàn)器插入計(jì)算機(jī)，然后將設(shè)備（或其他集線(xiàn)器）插入集線(xiàn)器。通過(guò)將集線(xiàn)器串連在一起，您可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上建立數(shù)十個(gè)可用的USB端口。

集線(xiàn)器有的帶電源，也有些不帶電源。正如您將在下一頁(yè)所看到的那樣，USB標(biāo)準(zhǔn)允許設(shè)備從它們的USB連接中獲取電能。顯而易見(jiàn)，打印機(jī)或掃描儀這樣的高功率設(shè)備將配有自己的電源，而像鼠標(biāo)和數(shù)碼相機(jī)這樣的低功率設(shè)備則會(huì)靠總線(xiàn)供電，以簡(jiǎn)化自身的構(gòu)造。這些電能（5伏電壓可提供高達(dá)500毫安的電流）都來(lái)自計(jì)算機(jī)。如果您擁有許多自已供電的設(shè)備（如打印機(jī)和掃描儀），那么就不需要為集線(xiàn)器提供電源了——由于任何連接到該集線(xiàn)器的設(shè)備都不再需要額外電源，因而計(jì)算機(jī)自身便足以滿(mǎn)足集線(xiàn)器的需要了。反之，如果您有許多像鼠標(biāo)和攝像機(jī)之類(lèi)本身不提供電源的設(shè)備，則可能需要一個(gè)有電源的集線(xiàn)器。集線(xiàn)器配有自己的變壓器，它會(huì)為總線(xiàn)提供電源，以使設(shè)備不會(huì)加重計(jì)算機(jī)供電的負(fù)擔(dān)。

啟動(dòng)主機(jī)后，它會(huì)查詢(xún)所有與總線(xiàn)相連的設(shè)備，并為每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)地址。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為枚舉——在將設(shè)備連接到總線(xiàn)時(shí)，主機(jī)也會(huì)枚舉它們。此外，主機(jī)還會(huì)查出每臺(tái)設(shè)備要執(zhí)行的數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型。

• 中斷——鼠標(biāo)或鍵盤(pán)等設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)非常少，它們會(huì)選擇中斷模式。
  
• 批量——打印機(jī)等設(shè)備接收的數(shù)據(jù)包含在一個(gè)大的數(shù)據(jù)包中，它們會(huì)使用批量傳輸模式。這種模式會(huì)將大塊數(shù)據(jù)發(fā)送到打印機(jī)（塊的大小為64個(gè)字節(jié)），并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，以確保它們的正確性。
  
• 同步——流式設(shè)備（如揚(yáng)聲器）都使用同步模式。在這種模式下，設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)傳輸?shù)模溟g沒(méi)有數(shù)據(jù)糾正過(guò)程。

此外，主機(jī)還可以通過(guò)控制數(shù)據(jù)包發(fā)送命令或查詢(xún)參數(shù)。

列舉設(shè)備時(shí)，主機(jī)會(huì)一直跟蹤所有同步和中斷設(shè)備所請(qǐng)求的總帶寬情況。如果總帶寬為480Mbps（兆比特每秒），這些設(shè)備最多可占用90%的帶寬。在用完這部分帶寬后，主機(jī)就會(huì)拒絕訪問(wèn)任何其他同步或中斷設(shè)備，控制數(shù)據(jù)包和用于批量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包將使用剩下的帶寬（至少有10%）。

通用串行總線(xiàn)會(huì)將可用帶寬分成多個(gè)幀，而主機(jī)則控制著這些幀。每個(gè)幀包含1,500個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，每隔一毫秒就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新幀。在形成幀的過(guò)程中，將為同步和中斷設(shè)備分配一個(gè)槽，以便保證它們得到所需要的帶寬。批量和控制傳輸將使用剩下的空間來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。如果想了解更多信息，您可以查看本文末尾的技術(shù)鏈接，它們提供了大量的詳細(xì)信息。

USB性能特點(diǎn)
通用串行總線(xiàn)具有以下性能特點(diǎn)：

• 計(jì)算機(jī)可以充當(dāng)主機(jī)。
  
• 主機(jī)上可以連接多達(dá)127臺(tái)設(shè)備（可直接連接，也可以通過(guò)USB集線(xiàn)器連接）。
  
• 單根USB線(xiàn)纜可達(dá)5米之長(zhǎng)；使用集線(xiàn)器后，設(shè)備最多可以在遠(yuǎn)離主機(jī)30米的地方工作，這相當(dāng)于六根線(xiàn)纜的長(zhǎng)度。
  
• 使用USB 2.0時(shí)，總線(xiàn)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到每秒480兆比特。

• USB線(xiàn)纜包含兩根電源線(xiàn)（一根電壓為5伏的電線(xiàn)，另一根是地線(xiàn)）和一對(duì)用來(lái)承載數(shù)據(jù)的雙絞線(xiàn)。

• 在電源線(xiàn)上，計(jì)算機(jī)在5伏電壓下可提供高達(dá)500毫安的電流。

• 低功率設(shè)備（如鼠標(biāo)）可以直接使用總線(xiàn)中的電流。高功率設(shè)備（如打印機(jī)）則配有自己的電源，總線(xiàn)只向它們提供很少一部分電能。集線(xiàn)器也自己有電源，能夠直接為與之相連的設(shè)備供電。

• USB設(shè)備都是熱插拔型的，這表示您隨時(shí)都可以將它們插入總線(xiàn)和拔掉它們。

• 當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入省電模式時(shí)，主計(jì)算機(jī)可以將許多USB設(shè)備置于睡眠狀態(tài)。

與USB端口相連的設(shè)備依靠USB線(xiàn)纜來(lái)承載電源和數(shù)據(jù)。

USB線(xiàn)纜的內(nèi)部構(gòu)成：兩根電源線(xiàn)，其中一根是電壓為5伏的電線(xiàn)（紅色），另一根是地線(xiàn)（棕色）；一對(duì)用來(lái)承載數(shù)據(jù)的雙絞線(xiàn)（黃色和藍(lán)色）。該線(xiàn)纜還是屏蔽電纜。

USB 2.0
USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)是USB 1.1的升級(jí)版本，于2000年4月推出。

USB 2.0（高速USB）為多媒體和存儲(chǔ)應(yīng)用程序提供了額外帶寬，其數(shù)據(jù)傳輸速度比USB 1.1快40倍。為了讓消費(fèi)者和制造商順利實(shí)現(xiàn)這一過(guò)渡，USB 2.0具有完全的向前和向后兼容性，它不僅可以用于原來(lái)的USB設(shè)備，而且還能使用之前USB制造的線(xiàn)纜和接口。

USB 2.0支持三種速度模式（每秒1.5、12和480兆比特），這樣它既可支持鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等低帶寬設(shè)備，也可支持高分辨率的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、掃描儀、打印機(jī)和高容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)等高帶寬設(shè)備。隨著USB 2.0的廣泛應(yīng)用，個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者可以加快新一代PC外設(shè)的開(kāi)發(fā)，以跟上現(xiàn)有高性能PC的發(fā)展步伐。USB 2.0的傳輸速度也促進(jìn)了新一代PC和應(yīng)用程序的發(fā)展。除了改進(jìn)功能和鼓勵(lì)創(chuàng)新外，USB 2.0還提高了用戶(hù)應(yīng)用程序的效率，用戶(hù)可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)PC應(yīng)用程序或高性能外設(shè)。