USB小知識

USB小知識
1、即插即用(Plug-and-Play)
USB比較于其他傳統接口的一個(gè)優(yōu)勢是即插即用的實(shí)現，即插即用（Plug-and-Play）也可以叫做熱插拔（Hot Plugging）。對于用戶(hù)來(lái)講，第一次插入USB外設，自動(dòng)或手動(dòng)安裝驅動(dòng)程序，他就應該可以使用這個(gè)外設了，這是很友好的用戶(hù)體驗。如果操作系統提示你重新啟動(dòng)電腦，說(shuō)明這個(gè)外設沒(méi)有實(shí)現即插即用，從嚴格意義上來(lái)講，這并不是一個(gè)USB的外設。如果告訴用戶(hù)這是應該的，就是在欺騙用戶(hù)。對于微軟來(lái)說(shuō)，如果外設沒(méi)有實(shí)現即插即用，就無(wú)法獲得WHQL認證。而對于USB IF（USB 實(shí)現者論壇）來(lái)說(shuō)，如果外設沒(méi)有實(shí)現即插即用，就無(wú)法獲得USB的認證，不能使用USB的標識。這個(gè)標識可以在USB的官方網(wǎng)站www.usb.org看到（本文的下面也有），由于在USB2.0規范發(fā)布之后，USB IF改變了原先的標識，有些制造商仍使用原先的標識，這其實(shí)也是在欺騙用戶(hù)?/P>
USB的外設有很多，其中有很多外設有相似的特性，這些外設被歸為某一類(lèi)，例如鍵盤(pán)、鼠標等為HID類(lèi)，音響產(chǎn)品為Audio類(lèi)，硬盤(pán)、CD-ROM、Flash 為 Mass Storage類(lèi)。微軟為一些常用類(lèi)提供了類(lèi)驅動(dòng)程序，如果一個(gè)外設設計滿(mǎn)足該類(lèi)的規范，在第一次插入PC時(shí)，操作系統可以自動(dòng)識別到，并且自動(dòng)調用該類(lèi)驅動(dòng)程序，這就是所謂的自動(dòng)安裝。目前Windows能支持的類(lèi)驅動(dòng)程序只有HID、Audio和MassStorage，除此之外制造商必須提供自己的驅動(dòng)程序。很不幸，USB轉串口的應用就屬于這種情況，這就需要所謂的手動(dòng)安裝。手動(dòng)安裝有兩種可能，一種是在第一次插入USB時(shí)，系統會(huì )提示用戶(hù)安裝驅動(dòng)程序，用戶(hù)可以根據彈出窗口的提示進(jìn)行安裝，這時(shí)可能需要用戶(hù)做一些搜索，有些用戶(hù)可能會(huì )覺(jué)得這樣不太方便；所以另一種方法是提供一個(gè)安裝程序，將所有有關(guān)的應用/驅動(dòng)程序打包在一起，一次性安裝完成。如果驅動(dòng)程序沒(méi)有獲得WHQL認證，在安裝過(guò)程中需要用戶(hù)用鼠標點(diǎn)擊一到二次“繼續”和“完成”；而如果驅動(dòng)程序獲得WHQL認證，就無(wú)需這么麻煩，這也可稱(chēng)為安靜安裝（Silent Install）。

2、USB多串口協(xié)議(UMP)
在安裝USB轉串口設備時(shí)，用戶(hù)發(fā)現會(huì )出現二個(gè)步驟，一個(gè)是在接口（并串口）下有一個(gè)USB設備，另一個(gè)就是USB多串口協(xié)議（UMP）。其實(shí)這是正確的，首先USB轉串口的設備是用來(lái)模擬一個(gè)串口
（COM），所以是一個(gè)虛擬的COM口；其次這是一個(gè)USB轉串口的橋，它必須遵循USB多串口協(xié)議。在外設的“設備描述器”（Device Description）中，這個(gè)設備是一個(gè)USB轉串口的橋，每次外設接入時(shí)，操作系統會(huì )去讀這個(gè)“設備描述器”來(lái)了解接入的是什么設備，并把它加入到“設備管理器”中（Device Manager）。這是第一步，之后操作系統知道這個(gè)外設是要實(shí)現一個(gè)虛擬的串口，所以在COM下會(huì )加上USB設備。有一些應用中，只出現一個(gè)虛擬串口，而沒(méi)有USB多串口協(xié)議。其實(shí)這是在驅動(dòng)程序上作了手腳，屏蔽了很關(guān)鍵的第一步，沒(méi)有向操作系統報告設備的屬性。這樣做看似簡(jiǎn)單了，但根本沒(méi)有可能獲得WHQL認證，也無(wú)法得到USB的認證。

3、500mA的總線(xiàn)供電模式
USB的規范中規定一個(gè)USB的根集線(xiàn)器（root hub）最多只能提供500mA的電流，這一方面是為了減輕PC機的負擔，另一方面是保護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(lái)講，任何一個(gè)USB Hub應該使用一個(gè)電源開(kāi)關(guān)來(lái)防止過(guò)電流，但目前至少有10%以上的主板沒(méi)有使用電源開(kāi)關(guān)或使用一些低性能的元器件以節省成本。
當外設需要多于500mA的電流時(shí)，就需要采用自供電模式了。這對于USB硬盤(pán)的應用是一個(gè)瓶頸，也是一個(gè)挑戰。2.5英寸以上的硬盤(pán)本身就需要超過(guò)500mA，所以必須自供電，自供電可以使用電池，也可以使用穩壓源，這對于移動(dòng)設備來(lái)說(shuō)都不是理想的方法。有一種折衷的方法是連接兩個(gè)USB口，可以獲得兩倍的電流-1A。這是沒(méi)有辦法的辦法，同樣無(wú)法WHQL和USB認證。操作起來(lái)也很麻煩，必須先接上供電口，再接上設備口等等。好消息是硬盤(pán)的尺寸越來(lái)越小型化，耗電越來(lái)越省。1.8、1.5、1英寸的硬盤(pán)已被廣泛應用，性能越來(lái)越穩定，這些硬盤(pán)的耗電在300mA之內，如果USB控制芯片的耗電能控制在200mA之內，就可以真正實(shí)現由總線(xiàn)來(lái)供電。TI的TUSB6250就是業(yè)界第一片實(shí)現總線(xiàn)供電的USB2.0高速（480Mbps）轉ATA/ATAP的解決方案。

4、USB與ATA/ATAPI的沖突
USB轉ATA/ATAPI橋的控制器存在一些內在的沖突，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)送數據或接收數據，可以把這稱(chēng)為競爭，這時(shí)候橋無(wú)法解決優(yōu)先權的話(huà)，數據的傳送就停了下來(lái)。更嚴重的是橋還無(wú)法把這種狀況通知PC機和硬盤(pán)，PC機和硬盤(pán)仍然不斷地嘗試，卻沒(méi)有出錯信息提示給用戶(hù)，用戶(hù)就會(huì )很困惑，不知道發(fā)生了什么情況。這時(shí)候除了關(guān)機重新啟動(dòng)電腦，別無(wú)他法。
USB的Mass Storage類(lèi)規范共總結出13種不同的沖突，這些沖突從標準本身已無(wú)法解決，只能用硬件或軟件的方法來(lái)解決。TI的TUSB6250就很好地處理和解決了這個(gè)難題，其實(shí)就是增加了對競爭的仲裁，解決了優(yōu)先權的判斷，在同一時(shí)間只允許一個(gè)控制邏輯來(lái)控制總線(xiàn)，不會(huì )發(fā)生總線(xiàn)的堵塞。