USB 串行控制器与微控制器之间的接口详解 (usb串行接口)

引言

USB（通用串行总线）是一种计算机总线标准，它允许外围设备（如键盘、鼠标和打印机）连接到计算机。USB 串行控制器（USB SC）是一种负责管理 USB 通信的硬件组件。微控制器（MCU）是一种小型的、可编程的计算机，它通常用于控制嵌入式系统。

USB SC 与 MCU 之间的接口

USB SC 和 MCU 之间通过一组信号连接，这些信号包括：D+ 和 D-：数据线，用于传输数据VBUS：为连接的设备供电的 5V 电源线GND：接地线

物理接口

USB SC 和 MCU 之间的物理接口可以采用多种形式，包括：引脚连接：USB SC 的引脚直接连接到 MCU 的引脚。集成电路：USB SC 封装在一个单独的集成电路中，该电路连接到 MCU 的总线。USB Hub：USB Hub 是一种提供额外 USB 端口的外围设备，它可以通过引脚连接或集成电路连接到 MCU。

协议

USB SC 和 MCU 之间使用称为 USB 传输协议的协议进行通信。该协议定义了数据在 USB 总线上是如何传输的。USB 传输协议有四种不同的类型：控制传输：用于配置和控制连接的设备。批量传输：用于传输大量数据，但对速度要求不高。中断传输：用于传输少量时间敏感数据。等时传输：用于传输需要恒定数据速率的数据，例如音频或视频。

实现

在 MCU 中实现 USB 通信涉及以下步骤：1. 配置 USB SC：初始化 USB SC 并将其配置为特定模式。2. 初始化 USB 堆栈：编写软件来管理 USB 通信，包括处理 USB 传输协议。3. 处理 USB 事件：编写软件来响应 USB 事件，例如设备连接和断开连接。4. 传输数据：使用适当的传输类型在 MCU 和连接的设备之间传输数据。

应用

USB SC 与 MCU 之间的接口在以下应用中非常有用：人机界面设备：键盘、鼠标和触摸板等设备可以使用 USB 接口连接到 MCU。存储设备：闪存驱动器、硬盘和固态硬盘等存储设备可以使用 USB 接口连接到 MCU。通信设备：调制解调器、网络适配器和蓝牙模块等通信设备可以使用 USB 接口连接到 MCU。传感器：温度传感器、压力传感器和加速度计等传感器可以使用 USB 接口连接到 MCU。执行器：电机、继电器和 LED 等执行器可以使用 USB 接口连接到 MCU。

优势

USB SC 与 MCU 之间的接口提供以下优势：通用性：USB 是广泛使用的标准，大多数现代计算机和设备都支持它。易用性：USB 接口易于实施，并且有许多可用的资源和库。高吞吐量：USB 3.0 等较新的 USB 标准提供了极高的数据传输速率。供电：USB 接口可以为连接的设备供电，消除了对单独电源的需求。低成本：USB SC 和 MCU 都相对便宜，使其成为一种具有成本效益的通信解决方案。

结论

USB 串行控制器与微控制器之间的接口是嵌入式系统中一种重要而广泛使用的通信机制。它提供了连接各种设备的简单、高效的方式，并具有通用性、易用性和低成本等优势。通过理解 USB SC 和 MCU 之间的接口，设计人员可以创建功能强大且可靠的嵌入式系统。

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什么是串口?它是怎么样的?跟USB怎么分别?

串口叫做串行接口，现在的电脑一般有两个串行口：COM1和、COM2。 你到计算机后面能看到9针D形接口就是了，有时我们也称它为RS-232接口。 现在有很多手机数据线或者物流接收器都采用COM口与计算机相连。 Universal Serial Bus（通用串行总线)简称USB，是目前电脑上应用较广泛的接口规范，USB接口是电脑主板上的一种四针接口，其中中间两个针传输数据，两边两个针给外设供电。 USB接口速度快、连接简单、不需要外接电源，同时对外设有良好的兼容性，最多可连接127台外设。 USB有两个规范，即USB1.1和USB2.0。 USB接口可以连接音箱、调制解调器(Modem)、数码相机、显示器、游戏杆、扫描仪、鼠标、键盘等外围设备，使得这些外设可以进行热插拔，即不关机插拔USB设备。 接口类型：RJ-45接口是以太网最为常用的接口，RJ45是一个常用名称，指的是由IEC (60)603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。 RS-232接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。 它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。 它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加以规定。 并口（LPT口）并口(Parallel Port/Interface)是电脑早期使用的25针接口，俗称打印口。 并口采用25针的双排插口，除最普遍的应用于打印机以外，还可用于连接扫描仪、ZIP驱动器甚至外置网卡、磁带机以及某些扩展硬盘等设备。 USB(Universal Serial Bus)通用串行总线是由Intel、Microsoft、Compaq、IBM、NEC、Northern Telcom等几家大厂商发起的新型外设接口标准。 USB传输速度12Mbps，最新USB2.0可达480Mbps；电缆最大长度5米，USB电缆有4条线，2条信号线，2条电源线，可提供5伏特电源，USB电缆还分屏蔽和非屏蔽两种，屏蔽电缆传输速度可达12Mbps，价格较贵，非屏蔽电缆速度为1.5Mbps，但价格便宜；USB通过串联方式最多可串接127个设备；支持即插即用和热插拔。 串口与并口的区别： 串口形容一下就是 一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个字节）数据。 但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。 传输受速度就受到了限制。 而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。 串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。 所以快比并口快。 串口硬盘就是这样被人们重视的。

串口和USB有何不同？

俩者的区别如下：

一口

COM口( cluster communication port )即串行通讯端口。微机上的com口通常是9针，也有25针的接口，最大速率bps。通常用于连接鼠标（串口）及通讯设备（如连接外置式MODEM进行数据通讯或一些工厂的CNC机接口）等。一般主板外部只有一个COM口，机箱后面和并口一起的那个九孔输出端（梯形），就是COM1口，COM2口一般要从主板上插针引出。并口是最长的那个梯形口。

但目前主流的主板一般都只带1个串口，甚至不带，慢慢会被USB 取代。

COM口的接口标准规范和总线标准规范是RS-232，有时候也叫做RS-232口。

9针串口引脚图

9针串行口的针脚功能：

针脚功能

1 载波检测(CD)

2 接受数据(RXD)

3 发出数据(TXD)

4 数据终端准备好(DTR)

5 信号地线(SG)

6 数据准备好(DSR)

7 请求发送(RTS)

8清除发送(CTS)

9 振铃指示(RI)

二口

USB，是英文UniversalSerialBus（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

什么是 USB(Universal Serial Bus 通用串行总线)接口?

一、什么是USB？USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。 它是一种应用在PC领域的新型接口技术。 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à将并口或串口电缆接上à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)。 但是，为什么又出现了USB2.0呢？它与USB1.1又有何区别？请别急，下面就会谈到了。 二、什么是USB 2.0？目前USB设备虽已被广泛应用，但比较普遍的却是USB1.1接口，它的传输速度仅为12Mbps。 举个例子说，当你用USB1.1的扫描仪扫一张大小为40M的图片，需要4分钟之久。 这样的速度，让用户觉得非常不方便，如果有好几张图片要扫的话，就得要有很好的耐心来等待了。 用户的需求，是促进科技发展的动力，厂商也同样认识到了这个瓶颈。 这时， COMPAQ、Hewlett Packard、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和PHILIPS这7家厂商联合制定了USB 2.0接口标准。 USB 2.0将设备之间的数据传输速度增加到了480Mbps，比USB 1.1标准快40倍左右，速度的提高对于用户的最大好处就是意味着用户可以使用到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以被连接到USB 2.0的线路上，而且无需担心数据传输时发生瓶颈效应。 所以，如果你用USB 2.0的扫描仪，就完全不同了，扫一张40M的图片只需半分钟左右的时间，一眨眼就过去了，效率大大提高。 而且，USB2.0可以使用原来USB定义中同样规格的电缆，接头的规格也完全相同，在高速的前提下一样保持了USB 1.1的优秀特色，并且，USB 2.0的设备不会和USB 1.X设备在共同使用的时候发生任何冲突。 另外，在软件方面，Windows是完整的支持USB 1.X，对于USB 2.0，系统可以认出，而且能够正常工作，但是USB 2.0并不能充分发挥其性能优势，系统检测到USB 2.0的设备后，会提示说你的USB设备需要优化。 现在还没有完全支持USB 2.0的WINDOWS系统，而LINUX、MACOS、BEOS到是走到了前面，都有了相关的软件支持或者系统程序包。 不过可以肯定的是，当带有USB 2.0规格的产品出现的时候，Windows会非常快的跟上的。 现在WINDOWS XP已经会完全支持USB 2.0设备，不过当系统主板一但支持USB 2.0的时候微软将会很快推出USB 2.0的补丁。 所以我们可以说，由于得到INTEL和微软的支持，USB2.0标准已成为下一代周边设备接口的重要趋势。

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