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你知道吗?USB端口的工作原理(二)

时间:07-04 来源: 点击:

如今出售的大部分计算机都会提供一到两个USB插孔。但是市场上需要用USB连接的设备很多,计算机上的插孔很快就会被用光了。

比如在一台计算机上,有一部打印机、一台扫描仪、一个网络摄像机和一个U盘连接。但这台计算机上只有一个USB接口。很明显,现在的问题是"应该如何将这些设备都连接到计算机上"?

USB Hub

解决问题的简单办法就是增加一个USB集线器(USB Hub)。USB标准可支持多达127台设备,USB集线器也属于该标准的一部分。

\ \ 典型的USB四口集线器可插入4个"A"接头

集线器通常具有4个新端口,也可能更多。您需要将集线器插入计算机,然后将设备(或其他集线器)插入集线器。通过将集线器串连在一起,您可以在一台计算机上建立数十个可用的USB端口。

集线器有的带电源,也有些不带电源。正如您将在下一页所看到的那样,USB标准允许设备从它们的USB连接中获取电能。显而易见,打印机或扫描仪这样的高功率设备将配有自己的电源,而像鼠标和数码相机这样的低功率设备则会靠总线供电,以简化自身的构造。这些电能(5伏电压可提供高达500毫安的电流)都来自计算机。如果您拥有许多自已供电的设备(如打印机和扫描仪),那么就不需要为集线器提供电源了--由于任何连接到该集线器的设备都不再需要额外电源,因而计算机自身便足以满足集线器的需要了。反之,如果您有许多像鼠标和摄像机之类本身不提供电源的设备,则可能需要一个有电源的集线器。集线器配有自己的变压器,它会为总线提供电源,以使设备不会加重计算机供电的负担。

USB工作过程

启动主机后,它会查询所有与总线相连的设备,并为每个设备分配一个地址。这个过程称为列举(enumeration)--在将设备连接到总线时,主机也会列举它们。此外,主机还会查出每台设备要执行的数据传输类型。

中断--鼠标或键盘等设备发送的数据非常少,它们会选择中断模式。
批量--打印机等设备接收的数据包含在一个大的数据包中,它们会使用批量传输模式。这种模式会将大块数据发送到打印机(块的大小为64个字节),并对这些数据进行验证,以确保它们的正确性。
同步--流式设备(如扬声器)都使用同步模式。在这种模式下,设备与主机之间的数据是实时传输的,其间没有数据纠正过程。

此外,主机还可以通过控制数据包发送命令或查询参数。

列举设备时,主机会一直跟踪所有同步和中断设备所请求的总带宽情况。如果总带宽为480Mbps,这些设备最多可占用90%的带宽。在用完这部分带宽后,主机就会拒绝访问任何其他同步或中断设备,控制数据包和用于批量传输的数据包将使用剩下的带宽(至少有10%)。

通用串行总线会将可用带宽分成多个帧,而主机则控制着这些帧。每个帧包含1,500个字节的数据,每隔一毫秒就会启动一个新帧。在形成帧的过程中,将为同步和中断设备分配一个槽,以便保证它们得到所需要的带宽。批量和控制传输将使用剩下的空间来传输数据。

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