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一、即插即用(Plug-and-Play) USB比較于其他傳統接口的一個優勢是即插即用的實現，即插即用（Plug-and-Play）也可以叫做熱插拔（Hot Plugging）。對于用戶來講，一次插入USB外設，自動或手動安裝驅動程序，他就應該可以使用這個外設了，這是很友好的用戶體驗。如果操作系統提示你重新啟動電腦，說明這個外設沒有實現即插即用，從嚴格意義上來講，這并不是一個USB的外設。如果告訴用戶這是應該的，就是在欺騙用戶。 對于微軟來說，如果外設沒有實現即插即用，就無法獲得WHQL認證。而對于USB IF（USB 實現者論壇）來說，如果外設沒有實現即插即用，就無法獲得USB的認證，不能使用USB的標識。這個標識可以在USB的官方網站 www.usb.org看到（本文的下面也有），由于在USB2.0規范發布之后，USB IF改變了原先的標識，有些制造商仍使用原先的標識，這其實也是在欺騙用戶。 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，例如鍵盤、鼠標等為HID類，音響產品為Audio類，硬盤、CD-ROM、Flash 為 Mass Storage類。微軟為一些常用類提供了類驅動程序，如果一個外設設計滿足該類的規范，在一次插入PC時，操作系統可以自動識別到，并且自動調用該類驅動程序，這就是所謂的自動安裝。目前Windows能支持的類驅動程序只有HID、Audio和Mass Storage，除此之外制造商須提供自己的驅動程序。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安裝。手動安裝有兩種可能，一種是在一次插入USB時，系統會提示用戶安裝驅動程序，用戶可以根據彈出窗口的提示進行安裝，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，將所有有關的應用/驅動程序打包在一起，一次性安裝完成。如果驅動程序沒有獲得WHQL認證，在安裝過程中需要用戶用鼠標點擊一到二次“繼續”和“完成”；而如果驅動程序獲得WHQL認證，就無需這么麻煩，這也可稱為安靜安裝（Silent Install）。 二、USB多串口協議(UMP) 在安裝USB轉串口設備時，用戶發現會出現二個步驟，一個是在接口（并串口）下有一個USB設備，另一個就是USB多串口協議（UMP）。其實這是正確的，首先USB轉串口的設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轉串口的橋，它須遵循USB多串口協議。 在外設的“設備描述器”（Device Description）中，這個設備是一個USB轉串口的橋，每次外設接入時，操作系統會去讀這個“設備描述器”來了解接入的是什么設備，并把它加入到“設備管理器”中（Device Manager）。這是一步，之后操作系統知道這個外設是要實現一個虛擬的串口，所以在COM下會加上USB設備。 有一些應用中，只出現一個虛擬串口，而沒有USB多串口協議。其實這是在驅動程序上作了手腳，屏蔽了很關鍵的一步，沒有向操作系統報告設備的屬性。這樣做看似簡單了，但根本沒有可能獲得WHQL認證，也無法得到USB的認證。 三、500mA的總線供電模式 USB的規范中規定一個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。理論上來講，任何一個USB Hub應該使用一個電源開關來防止過電流，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，就需要采用自供電模式了。這對于USB硬盤的應用是一個瓶頸，也是一個挑戰。2.5英寸以上的硬盤本身就需要超過500mA，所以須自供電，自供電可以使用電池，也可以使用穩壓源，這對于移動設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認證。操作起來也很麻煩，須先接上供電口，再接上設備口等等。 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用，性能越來越穩定，這些硬盤的耗電在300mA之內，如果USB控制芯片的耗電能控制在200mA之內，就可以真的實現由總線來供電。TI的TUSB6250就是業界一片實現總線供電的USB2.0高速（480Mbps）轉ATA/ATAPI的解決方案。 四、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都向往橋發送數據或接收數據，可以把這稱為競爭，這時候橋無法解決優先權的話，數據的傳送就停了下來。更嚴重的是橋還無法把這種狀況通知PC機和硬盤，PC機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，不知道發生了什么情況。這時候除了關機重新啟動電腦，別無他法。 USB的Mass Storage類規范共總結出13種不同的沖突，這些沖突從標準本身已無法解決，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，其實就是增加了對競爭的仲裁，解決了優先權的判斷，在同一時間只允許一個控制邏輯來控制總線，不會發生總線的堵塞。 |
