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USB(Universal Serial Bus,通用序列匯流排)最初由 Intel、

Microsoft、IBM、Compaq、NEC、Digital Equipment 和 Northern Telecom 七家公司於西元1995 年所倡導發起,但一開始僅制定 USB 規範,直 到西元1997 年完整的 USB 技術才被提出。USB 會被開發一開始是用 於PC 主機與電話傳輸用,其主要特點有:

¾ USB 介面統一了,各種週邊設備連接頭,包括通訊介面、印 表機介面、音效輸出入裝置、儲存設備等,都採用相同USB 規格,使 USB 介面就像『萬用接頭』一樣,只要將連接頭 插入,PC 主機將列舉此裝置並載入所需驅動程式。

¾ 隨插即用(Plug-and-Play),並能自動偵測與配置系統資源,

再者,無須系統資源需求,USB 裝置不需額外設定 IRQ 中 斷、I/O 位址與 DMA(Direct Memort Access,直接記憶體存 取)等系統資源。

¾ 具有『熱插拔』(Hot Attach & Detach)特性,在作業系統已 開機執行狀態下,不需另外開啟/關閉電源,隨時都可以插入 或拔除 USB 裝置。

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USB 在速度上比並列埠(Parallel Port,如 IDE、LPT)與串列埠

(Serial Port,如 RS-232)等傳統 PC 用標準匯流排快速許多。標準 USB 可一傳輸速率分為四種型態:USB1.0(低速裝置,Low-Speed Devices)、USB1.1(全速裝置,Full-Speed Devices)、USB2.0(高速 裝置,High-Speed Devices)、USB3.0(超高速裝置)。

¾ 低速裝置:傳輸速率 10Kbit/s~100Kbit/s(最大 1.5Mbit/s,

約 183Kbyte/s),主要用於人機介面裝置(Human Interface Devices,HID),如鍵盤、滑鼠、遊戲搖桿等。

¾ 全速裝置:傳輸速率 500Kbit/s~10Mbit/s(最大 12Mbit/s),

在 USB2.0 之前曾是最高速率,後來更高速率的高速介面幾 乎都能兼容全速速率。其主要用於 CCD、高速硬碟,但這些 裝置最高速率只有 12Mbit/s。

¾ 高 速 裝 置 : 傳 輸 速 率 25 Mbit/s ~ 400Mbit/s ( 最 大 480Mbit/s),並非所有 USB2.0 裝置都是高速的。高速裝置插 入全速 HUB 時,HUB 速率為全速之速度,而非高速之速度。

而高速 HUB 具有所謂翻譯處理(Transaction Translator)功 能,能夠隔離低速、全速與高速間資料,但不會影響供電電 壓。其主要用於複合式裝置,如數位相機、儲存裝置等。

從 Universal Serial Bus 的文字直譯,可以瞭解 USB 的資料傳輸 方式是採用串列方式,其類型類似 RS-232 串列傳輸方式。其主要可 降低資料線數目,並可讓訊號傳遞較遠的距離。故 USB 內部僅有四 條線,其中兩條為+5V 與接地線,另兩條為標記為 D+與 D-的雙絞線,

它們各自使用半雙工的差動信號傳輸,以抵銷長導線的電波干擾,其 長度最長為 5 公尺(對全速裝置而言)。而電源供應上,一般為 5V,

最小為4.4V。

為達到可連接各種不同週邊 USB 裝置,主機最多可以連接 127 個裝置。而在集線器規格設計上,若要連接多個週邊設備時,因主機 USB 接口不夠,故需接上 USB 集線器,以方便連接至多個週邊裝置。

這種集線器與網路集線器功能類似,集線器可在串接集線器以方便安 裝更多裝置,但USB 集線器最多只能串接 7 層集線器。

USB 在最初設計時,是為了具備如傳輸率、響應時間與錯誤偵 測等特性之不同週邊裝置而加以考量的。其中,為因應不同週邊裝置 與類型,而掌握不同需求,故特別訂定了四種資料傳輸類型:控制型 傳輸(Control Transfer)、中斷型傳輸(Interrupt Transfer)、等時型傳 輸(Isochronous Transfer)與巨量型傳輸(Bulk Transfer)。特別注意 的是低速裝置僅支援控制型傳輸與中斷型傳輸而已。

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頻寬,以可使用到的頻寬為基準,不斷地調整傳輸速率。因 此,如匯流排上充滿了具備保證頻寬的其他傳輸的話,如等 時型傳輸或中斷型傳輸,那麼巨量型傳輸就必須等待。反 之,如果整個匯流排是處於閒置狀態的話,巨量型傳輸就可 傳輸地非常快。

¾ 等時型傳輸:等時型傳輸可是單向或雙向型傳輸。此種傳輸 需維持一定的傳輸速度,因此相對的就需犧牲掉些微錯誤的 發生,而它採用了預先與主機協定好之固定頻寬,以確保發 送端與接收端的速度能相互吻合。換言之,就算發生了傳輸 上的錯誤,也不在重新傳送。而應用此類型之傳輸裝置,如:

CCD、相機影像等裝置,如此可以確保播放的頻率或是傳輸 的影像即時性,且僅有全速與高速裝置有支援等時傳輸。

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