嵌入式系统USB接口设计

引言
1.1研究背景
   USB(UniversalSerialBus),即“通用器串行总线”, 它是一种应用在PC领域的新型接口技术。
    USB是由Compaq、Inter、Microsoft、NEC等几家著名公司共同提出的用于外部设备接到主机的外部总线结构。它同时又是一种通信协议,采用基于令牌的主机查询方式完成主机(Host)与USB器件之间的数据传送,由于任何数据传送的主动权都在主机一侧,这就将整个外设系统最复杂的部分交给了主机,从而简化了USB外设的结构,降低了生和设计成本。同时,USB器件是在微控制器的控制下完成USB协议的,因此它作为一种智能接口支持器件的“热插拔”。此外,为了降低USB系统数据传送的误码率,USB还引入了诸如PID检错、CRC校验、流量控制以及自动重发等功能,使得USB系统非常健壮(其误码率低于10-10)。
    早在1995年，就已经有PC机带有USB接口了，但由于缺乏软件及硬件设备的支持，这些PC机的USB接口都闲置未用。1998年后，随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块，加上USB设备的日渐增多，USB接口才逐步走进了实用阶段。这几年，随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。在主机(host)端，最新推出的PC机几乎100%支持USB；而在外设(device)端，使用USB接口的设备也与日俱增，例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键盘、鼠标等等。
USB设备之所以会被大量应用，主要具有以下优点：
1、可以热插拔。这就让用户在使用外接设备时，不需要重复“关机——将并口或串口电缆接上——再开机”这样的动作，而是直接在PC开机时，就可以将USB电缆插上使用。
2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长，对用户来说，同样20G的硬盘，USB硬盘比IDE硬盘要轻一半的重量，在想要随身携带大量数据时，当然USB硬盘会是首要之选了。
3、标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与PC连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机，等等。
4、可以连接多个设备。USB在PC上往往具有多个接口，可以同时连接几个设备，如果接上一个有4个端口的USB HUB时，就可以再连上4个USB设备，以此类推，尽可以连下去，将你家的设备都同时连在一台PC上而不会有任何问题(注：最高可连接至127个设备)。