科技與生活126應(yīng)用方法論2011年第2期ALUSB技術(shù)及開(kāi)發(fā)宋衛(wèi)星，鄭建新，劉聯(lián)中(輝縣市電業(yè)局，河南新鄉(xiāng)453600 )摘要通過(guò)對(duì)USB歷史發(fā)展的探究，對(duì)USB技術(shù)背景及應(yīng)用需求的分析，深入了解這一通訊技 術(shù)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)硬件層面及通訊協(xié)議構(gòu)成的分析，全面分析、掌握相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞USB接口;通信協(xié)議;開(kāi)發(fā)中圖分類(lèi)號(hào)TP文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1673-9612011)112 -0126 -01USB，是英文Universal Serial BUS (通用申行總線)的縮寫(xiě),而其中文簡(jiǎn)稱(chēng)為“通串線，是-一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的USB主機(jī)戶連接和通訊，是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)”。USB接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。實(shí)際上隨著單片機(jī)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，USB已經(jīng)超出了普通電腦和外設(shè)間通訊這一-應(yīng)用范疇。緩沖區(qū)1 USB發(fā)展歷史USB接口技術(shù)的出現(xiàn)有其歷史必然性，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在:使用方便，支持熱插拔;傳輸速度快;可級(jí)聯(lián)(但實(shí)際效果不好) ;獨(dú)立供電通信流(一些高電耗的設(shè)備仍需外部電源)等幾個(gè)方面。目前在工業(yè)生產(chǎn)尤其道是與電子工業(yè)密切相關(guān)的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，這就使得我們更加有必要去研究USB技術(shù)并學(xué)習(xí)相關(guān)開(kāi)發(fā)知識(shí)?，F(xiàn)代工業(yè)生活的發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的串口、并口通訊方式逐漸不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)或者設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率需求;隨著電子工業(yè)的發(fā)展，USB邏輯設(shè)備端點(diǎn)新的技術(shù)及理念的推出為新的串口通訊方式的出現(xiàn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。以Inel為首的七家公司于194年推出了USB(Universal Serial Bus,通用串行總接口線協(xié)議)概念，并在隨后的幾年內(nèi)不斷的對(duì)USB協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，成功推行USB 1.1; 2004年底， 正式推出了USB 2.0協(xié)議; 2008年底， 正式發(fā)布USB圖I3.0標(biāo)準(zhǔn)。USB自 從1996年推出后,已成功替代串口和并口成為當(dāng)今個(gè)人4.2 USB封包格式電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一包是USB最基本的數(shù)據(jù)單元，每個(gè)包，基本包含一個(gè)完整的USB信息。按照其在整個(gè)USB數(shù)據(jù)傳輸中的作用不同，包分為三類(lèi):令牌包、2 USB接口概述USB各 個(gè)版本的主要差別: USB版本主要經(jīng)歷了1.0、 1.1. 2.0、 3.0數(shù)據(jù)包和握手包。具體格式如下:同步字段(SYNC) ; PID字段;數(shù)據(jù)幾個(gè)階段。USB1.0版本最大傳輸速率: 1.5 Mbps (192 KB/s)低速( Low-字段; CRC字段;包結(jié)尾字段(EOP)令牌包: SYNC, 8位; PID高低， 8位; ADDR, 7位; ENDP, 4位;Speed) ;最大輸出電流協(xié)議: 500 mA;推出時(shí)間: 1996年1月; 4線。CRC5，5位。數(shù)據(jù)包: SYNC, 8位; PID高低，8位; DATA, 0- 1023字USB1.1版本最大傳輸速率速率稱(chēng)號(hào): 12 Mbps ( 1.5 MB/s)全速( Full-節(jié); CRCI6, 16位。 握手包: SYNC, 8位; PID高低， 8位。 特殊包:Speed) ;最大輸出電流協(xié)議500 mA;推出時(shí)間1998年9月; 4線。使用背景為主機(jī)想要從高速傳輸變成低速傳輸時(shí)。USB2.0版本最大傳輸速率速率稱(chēng)號(hào): 480 Mbps ( 60 MB/s )高速( High-4.3 USB傳輸類(lèi)型Speed) ;最大輸出電流協(xié)議500 mA;推出時(shí)間2000年4月; 8線。USB3.0版本最大傳輸速率速率稱(chēng)號(hào): 5Gbps (640 MB/)超速( Super- Speed) ;以包為單元，USB定 義了四種數(shù)據(jù)的傳輸類(lèi)型:控制傳輸.中斷傳最大輸出電流協(xié)議900 mA;推出時(shí)間2008年11月。輸、批量傳輸和同步傳輸。每一種類(lèi)型都由一定的包按照某種特定的格式組成。!不同的傳輸類(lèi)型的最大傳輸速度、古用USB總線的帶寬、傳輸3 USB主機(jī)和USB設(shè)備的連接各USB版本間能很好的兼容。USB用- 個(gè)4針( USB3.0標(biāo)準(zhǔn)為9針)插數(shù)據(jù)的總量和應(yīng)用場(chǎng)合等都是不同的。傳輸是一種比較籠統(tǒng)的說(shuō)法，在頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來(lái)，最多可實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸中，往往還需要細(xì)分為多個(gè)數(shù)據(jù)交換過(guò)程，每一-次的數(shù)以連接127個(gè)外部設(shè)備，并且不會(huì)損失帶寬。USB需要主機(jī)硬件、操作系據(jù)交換過(guò)程既不能叫做某種傳輸，也不是包，而是另外一個(gè)重要的概統(tǒng)和外設(shè)一個(gè)方面的支持才能工作。目前的主板-般都采用支持USB功念-處理事務(wù)。每種傳輸方式都由多個(gè)處理事務(wù)來(lái)完成，每一筆處理事務(wù)由底層包組成。域、包、處理事務(wù)和傳輸?shù)年P(guān)系就是實(shí)現(xiàn)USB通信的能的控制芯片組，USB接口可用于連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)。過(guò)程3.1 USB主機(jī)部分控制傳輸:主要傳輸- -些控制命令和數(shù)據(jù)，USB設(shè) 備收到這些數(shù)據(jù)客戶軟件:負(fù)責(zé)和USB設(shè)備的功能單元進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)其特定功和命令后，按先進(jìn)先出的原則處理。能; USB系統(tǒng)軟件:負(fù)責(zé)和USB邏輯設(shè)備進(jìn)行配置通信，并管理客戶軟中斷傳輸:該方式傳送的數(shù)據(jù)量很小，但這些數(shù)據(jù)需要及時(shí)處理.件啟動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸; USB總線接口:用于給USB系統(tǒng)提供-個(gè)或多個(gè)連以達(dá)到實(shí)時(shí)效果。如:鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、游戲手柄等外部設(shè)備。接點(diǎn)批傳輸方式:該方式用來(lái)傳輸要求正確無(wú)誤的數(shù)據(jù)。通常打印機(jī)、3.2 USB設(shè)備部分掃描儀和數(shù)碼相機(jī)以這種方式與主機(jī)連接。USB設(shè)備部分和主機(jī)連接如圖1。等時(shí)傳輸該方式田來(lái)連接零甄連續(xù)傳輸，且對(duì)數(shù)據(jù)的正確性要求不高而對(duì)時(shí)間中國(guó)煤化工風(fēng)、音箱以及電話等。4 USB通信協(xié)議4.1 通信協(xié)議5 USB開(kāi)發(fā)CNMHG數(shù)據(jù)通信協(xié)議部分是USB的核心內(nèi)容，以差模串行信號(hào)為載體傳送5.1 USB存儲(chǔ)設(shè)備枚舉過(guò)程二進(jìn)制代碼來(lái)傳輸信號(hào)。數(shù)據(jù)包作為最基本的完整信息單元，構(gòu)成USB集線器檢測(cè)新設(shè)備;主機(jī)發(fā)送GeL Status請(qǐng)求;集線器重新設(shè)置該的三種事務(wù)。進(jìn)而，組合不同的傳輸類(lèi)型，傳輸各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)新設(shè)備(Set Feature) ;集線器在設(shè)備和主機(jī)之間建立一個(gè)信號(hào)通路(下轉(zhuǎn)第119頁(yè))USB的各種功能。瓦科技與生插應(yīng)用方法論2011年第22期1100I年加啊常開(kāi)---8--電壓分電屏匪nZYQ-823司o--男.m。L0標(biāo)牌位置示意圖代號(hào)名稱(chēng)型號(hào)及規(guī)格數(shù)章7n」電壓切換收室ZYQ-823n7QKQK切換開(kāi)關(guān)_ LW1210024-霧xkV電壓kVTv 井列7Dk 自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)AK 西動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)井列裝置|投退開(kāi)關(guān)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)圖5量，電壓回路簡(jiǎn)單清晰，在繼電器室內(nèi)，電壓回路由于采取的為輻射狀安裝，各同電壓等級(jí)間隔電壓相互間干擾小，可大大提高繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率。今后隨著對(duì)交流電壓監(jiān)控自動(dòng)化程度的提高，還可在電壓切換分電屏內(nèi)對(duì)各支路電壓回路進(jìn)行監(jiān)控，提高對(duì)故障回路的反應(yīng)率，提高變電站二次電壓回路的使用可靠率。4采用電壓切換分電屏的優(yōu)點(diǎn)1)回路簡(jiǎn)單清晰，便于維護(hù)及故障查找，維護(hù)人員已不需要在繼電器室內(nèi)登高作業(yè)。參考文獻(xiàn)2)減少工作維護(hù)量，原有的小母線尤其是屏間跳線等大多用的是[1]國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施.接線線鼻，施工比較麻煩，另小母線均為單母線如若小母線中間任何一[2]國(guó)家電力調(diào)度通信中心編著國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材.個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題(螺絲未擰緊或接觸不良等)都會(huì)對(duì)后面的屏柜造成失作者簡(jiǎn)介壓的事故。周東峰(1977-)，男，河南開(kāi)封人，工程師，長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)士學(xué)3)改造時(shí)方便、安全，拆除保護(hù)屏?xí)r，不用進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)移，不用，長(zhǎng)期從事繼電保護(hù)工.作，現(xiàn)任開(kāi)封供電公司變電檢修部二二次專(zhuān)責(zé)。擔(dān)心誤碰臨屏屏頂小母線，只采取防震動(dòng)措施即可。楊耀杰(1971-)，男，河南開(kāi)封人，高級(jí)工程師，鄭州大學(xué)電力系統(tǒng)4)為今后開(kāi)展二次設(shè)備的狀態(tài)檢修提供必要保證。專(zhuān)業(yè)工學(xué)碩士。現(xiàn)在開(kāi)封供電公司工作，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行、檢修等工作。5結(jié)論李凱(1977--)，男，河南開(kāi)封人，工程師，長(zhǎng)沙電力大學(xué)學(xué)士學(xué)位,當(dāng)采用電壓切換分電屏后，將大大減輕保護(hù)人員安裝及維護(hù)的工作現(xiàn)在開(kāi)封供電公司工作，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行、檢修等工作。(上接第126頁(yè))5.3需要掌握的要點(diǎn)( Get Status) ;集線器檢測(cè)設(shè)備速度;獲取最大數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度( Get_需要研究掌握SCSI ( Small Computer System Interface )數(shù)據(jù)格式和SCSIDevice Deor)。部分命令，這里不再贅述。以下 操作雷同，不同操作系統(tǒng)設(shè)定時(shí)延是不一樣的，如果沒(méi)有反5.4 USB設(shè)備響應(yīng)流程應(yīng)就再發(fā)送一次命令， 重復(fù)三次。主機(jī)分配-一個(gè)新的地址給設(shè)備(Set_主機(jī)命令被設(shè)備接收，解析為要處理的命令塊。此時(shí)進(jìn)行判定，處Address) ;主機(jī)向新地址重新發(fā)送GeL Derice_ Deor命令; 主機(jī)向設(shè)備循理確認(rèn)則解析并處理命令,返回狀態(tài)塊，回復(fù)主機(jī)。若否則判定數(shù)據(jù)寫(xiě)環(huán)發(fā)送Geu Device. _Configuration命令，要求USB設(shè)備回答，以讀取全部配人完成，完成返回狀態(tài)塊;寫(xiě)人判定部分否，則寫(xiě)人閃存,返回主機(jī)。置信息;主機(jī)發(fā)送Get_ Device. String命令;主機(jī)彈出設(shè)備信息窗口; PC6結(jié)束語(yǔ)判斷是否能夠提供USB的Driver;主機(jī)發(fā)送Set Configuration (x)請(qǐng)求;此USB作為- -種方興未艾的通訊接口技術(shù)，還有廣闊的應(yīng)用空間，如時(shí)，常規(guī)的USB完成了其必須進(jìn)行的配置和連接工作。在電力自動(dòng)化通信、微機(jī)保護(hù)通訊等方面。對(duì)USB技術(shù)的持續(xù)學(xué)習(xí)和研5.2數(shù)據(jù)傳輸( Bulk _Only協(xié)議)究將在未來(lái)的電子1中國(guó)煤化工三種類(lèi)型的數(shù)據(jù)在USB和設(shè)備之間傳送: CBW ( Command BlockWrapper,即命令塊包)，是從USB Host發(fā)送到設(shè)備的命令; CSW|YHCNMH G( Command Status w rapper )執(zhí)行完HOST的命令后DEVICE發(fā)送給HOST;普通數(shù)據(jù)。[1]胡曉軍SY-USB接口開(kāi)發(fā)技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2011.數(shù)據(jù)展開(kāi)后，命令塊包CBW數(shù)據(jù)輸出(從主機(jī))、數(shù)據(jù)輸入* (向[2]張建忠,徐敬東編著.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M.機(jī)械工業(yè)出版社2011.主機(jī))、發(fā)為命令狀態(tài)包(數(shù)據(jù)輸人、輸出都流為命令狀態(tài)包)。[3]YU.比特流的大運(yùn)河[J.微型計(jì)算機(jī),微型計(jì)算機(jī)雜志社,2005.