USB小知識

USB小知識
1、即插即用(Plug-and-Play)
USB比較于其他傳統(tǒng)接口的一個優(yōu)勢是即插即用的實(shí)現(xiàn)，即插即用（Plug-and-Play）也可以叫做熱插拔（Hot Plugging）。對于用戶來講，第一次插入USB外設(shè)，自動或手動安裝驅(qū)動程序，他就應(yīng)該可以使用這個外設(shè)了，這是很友好的用戶體驗(yàn)。如果操作系統(tǒng)提示你重新啟動電腦，說明這個外設(shè)沒有實(shí)現(xiàn)即插即用，從嚴(yán)格意義上來講，這并不是一個USB的外設(shè)。如果告訴用戶這是應(yīng)該的，就是在欺騙用戶。對于微軟來說，如果外設(shè)沒有實(shí)現(xiàn)即插即用，就無法獲得WHQL認(rèn)證。而對于USB IF（USB 實(shí)現(xiàn)者論壇）來說，如果外設(shè)沒有實(shí)現(xiàn)即插即用，就無法獲得USB的認(rèn)證，不能使用USB的標(biāo)識。這個標(biāo)識可以在USB的官方網(wǎng)站www.usb.org看到（本文的下面也有），由于在USB2.0規(guī)范發(fā)布之后，USB IF改變了原先的標(biāo)識，有些制造商仍使用原先的標(biāo)識，這其實(shí)也是在欺騙用戶?/P>
USB的外設(shè)有很多，其中有很多外設(shè)有相似的特性，這些外設(shè)被歸為某一類，例如鍵盤、鼠標(biāo)等為HID類，音響產(chǎn)品為Audio類，硬盤、CD-ROM、Flash 為 Mass Storage類。微軟為一些常用類提供了類驅(qū)動程序，如果一個外設(shè)設(shè)計滿足該類的規(guī)范，在第一次插入PC時，操作系統(tǒng)可以自動識別到，并且自動調(diào)用該類驅(qū)動程序，這就是所謂的自動安裝。目前Windows能支持的類驅(qū)動程序只有HID、Audio和MassStorage，除此之外制造商必須提供自己的驅(qū)動程序。很不幸，USB轉(zhuǎn)串口的應(yīng)用就屬于這種情況，這就需要所謂的手動安裝。手動安裝有兩種可能，一種是在第一次插入USB時，系統(tǒng)會提示用戶安裝驅(qū)動程序，用戶可以根據(jù)彈出窗口的提示進(jìn)行安裝，這時可能需要用戶做一些搜索，有些用戶可能會覺得這樣不太方便；所以另一種方法是提供一個安裝程序，將所有有關(guān)的應(yīng)用/驅(qū)動程序打包在一起，一次性安裝完成。如果驅(qū)動程序沒有獲得WHQL認(rèn)證，在安裝過程中需要用戶用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一到二次“繼續(xù)”和“完成”；而如果驅(qū)動程序獲得WHQL認(rèn)證，就無需這么麻煩，這也可稱為安靜安裝（Silent Install）。

2、USB多串口協(xié)議(UMP)
在安裝USB轉(zhuǎn)串口設(shè)備時，用戶發(fā)現(xiàn)會出現(xiàn)二個步驟，一個是在接口（并串口）下有一個USB設(shè)備，另一個就是USB多串口協(xié)議（UMP）。其實(shí)這是正確的，首先USB轉(zhuǎn)串口的設(shè)備是用來模擬一個串口
（COM），所以是一個虛擬的COM口；其次這是一個USB轉(zhuǎn)串口的橋，它必須遵循USB多串口協(xié)議。在外設(shè)的“設(shè)備描述器”（Device Description）中，這個設(shè)備是一個USB轉(zhuǎn)串口的橋，每次外設(shè)接入時，操作系統(tǒng)會去讀這個“設(shè)備描述器”來了解接入的是什么設(shè)備，并把它加入到“設(shè)備管理器”中（Device Manager）。這是第一步，之后操作系統(tǒng)知道這個外設(shè)是要實(shí)現(xiàn)一個虛擬的串口，所以在COM下會加上USB設(shè)備。有一些應(yīng)用中，只出現(xiàn)一個虛擬串口，而沒有USB多串口協(xié)議。其實(shí)這是在驅(qū)動程序上作了手腳，屏蔽了很關(guān)鍵的第一步，沒有向操作系統(tǒng)報告設(shè)備的屬性。這樣做看似簡單了，但根本沒有可能獲得WHQL認(rèn)證，也無法得到USB的認(rèn)證。

3、500mA的總線供電模式
USB的規(guī)范中規(guī)定一個USB的根集線器（root hub）最多只能提供500mA的電流，這一方面是為了減輕PC機(jī)的負(fù)擔(dān)，另一方面是保護(hù)USB的主控制器（Host Controller），目前USB主控制器往往集成在南橋中。理論上來講，任何一個USB Hub應(yīng)該使用一個電源開關(guān)來防止過電流，但目前至少有10%以上的主板沒有使用電源開關(guān)或使用一些低性能的元器件以節(jié)省成本。
當(dāng)外設(shè)需要多于500mA的電流時，就需要采用自供電模式了。這對于USB硬盤的應(yīng)用是一個瓶頸，也是一個挑戰(zhàn)。2.5英寸以上的硬盤本身就需要超過500mA，所以必須自供電，自供電可以使用電池，也可以使用穩(wěn)壓源，這對于移動設(shè)備來說都不是理想的方法。有一種折衷的方法是連接兩個USB口，可以獲得兩倍的電流-1A。這是沒有辦法的辦法，同樣無法WHQL和USB認(rèn)證。操作起來也很麻煩，必須先接上供電口，再接上設(shè)備口等等。好消息是硬盤的尺寸越來越小型化，耗電越來越省。1.8、1.5、1英寸的硬盤已被廣泛應(yīng)用，性能越來越穩(wěn)定，這些硬盤的耗電在300mA之內(nèi)，如果USB控制芯片的耗電能控制在200mA之內(nèi)，就可以真正實(shí)現(xiàn)由總線來供電。TI的TUSB6250就是業(yè)界第一片實(shí)現(xiàn)總線供電的USB2.0高速（480Mbps）轉(zhuǎn)ATA/ATAP的解決方案。

4、USB與ATA/ATAPI的沖突
USB轉(zhuǎn)ATA/ATAPI橋的控制器存在一些內(nèi)在的沖突，原因在于橋的兩邊都試圖要控制橋本身，例如USB和ATA/ATAPI都向往橋發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)，可以把這稱為競爭，這時候橋無法解決優(yōu)先權(quán)的話，數(shù)據(jù)的傳送就停了下來。更嚴(yán)重的是橋還無法把這種狀況通知PC機(jī)和硬盤，PC機(jī)和硬盤仍然不斷地嘗試，卻沒有出錯信息提示給用戶，用戶就會很困惑，不知道發(fā)生了什么情況。這時候除了關(guān)機(jī)重新啟動電腦，別無他法。
USB的Mass Storage類規(guī)范共總結(jié)出13種不同的沖突，這些沖突從標(biāo)準(zhǔn)本身已無法解決，只能用硬件或軟件的方法來解決。TI的TUSB6250就很好地處理和解決了這個難題，其實(shí)就是增加了對競爭的仲裁，解決了優(yōu)先權(quán)的判斷，在同一時間只允許一個控制邏輯來控制總線，不會發(fā)生總線的堵塞。