USB详解：连接、通信与扩展核心技术

USB基础知识详解 USB（通用串行总线）是现代电子设备间的一种通用接口技术，它的全称Universal Serial Bus，主要用于将各类外设设备连接到个人计算机（PC），特别是那些中速和低速的设备。USB的设计初衷是为了克服传统接口（如串行口、并行口）在连接性和便捷性上的局限，提供一种既简单又能支持广泛设备的连接方式。 1. 连接PC与电话：USB的出现源于对PC和通信设备之间互连的需求。PC的运算能力强大，而电话提供了全球化的通信网络。USB的目标是创造一个统一的接口，使得两者能无缝结合，让运算和通信成为计算机应用的核心，打破了这两个领域原有的独立发展路径。 2. Plug-and-Play功能：与旧式接口相比，USB实现了真正的“即插即用”（Plug-and-Play）。用户无需担心设备的驱动安装问题，只需将USB设备插入，系统自动识别并配置，大大简化了用户的操作流程。 3. 端口扩展：USB的另一个关键优势是端口的灵活性和扩展性。传统的串行/并行接口往往有限制，难以满足大量外设的连接需求。USB提供了一个双向的、低成本的、速度从低速到中速（USB 2.0可达480 Mb/s）的通用总线，能够轻松连接各种类型的设备，如键盘、鼠标、调制解调器、硬盘等，并且可通过USB Hub进行进一步的扩展。 4. 拓扑结构：USB采用树状结构，每个系统只有一个主控器，称为Host，它负责管理整个USB网络，包括设备的连接、通信以及总线的控制。每个Host通常配备一个根Hub，它可以提供多个USB端口，这些端口可以连接更多的Hub或设备。USB Device（如键盘、鼠标等）则是终端节点，而Compound Device则是包含Hub和多个不可删除设备的复杂结构，最多支持127个Function。 5. 多Host连接限制：需要注意的是，尽管USB设计为单主控，PC上的USB接口通常是Host角色，因此直接通过A-A USB电缆连接两台PC是不允许的，因为这会导致网络协议冲突。若需实现两个Host之间的通信，需要专用的USB到USB设备控制器，如由Prolific等厂商提供的设备。 总结来说，USB以其通用性、易用性、扩展性和高效的数据传输能力，极大地推动了现代电子设备的互联互通，成为了现代计算机系统不可或缺的一部分。