### USB设计新手入门知识点详解
#### 一、USB接口概览与发展趋势
##### PC接口类型与变革
在探讨USB设计前，我们先了解PC接口的基本分类。计算机接口大致分为两大类：**串行接口**与**并行接口**。并行接口在内部总线如CPU与存储器间应用广泛，因其传输速度快；而串行接口在外设领域占据主导地位。传统的打印机最初使用并行接口——Centronics标准，但已逐渐被USB接口取代。同时，SCSI（小型计算机系统接口）曾广泛应用于硬盘与扫描仪，提供10MB/s的传输速率，但随着技术进步，其地位也受到挑战。
##### 串行接口的演变
最早的串行接口是RS232，但由于传输速度缓慢，正逐渐被淘汰。相比之下，USB接口以其高速数据传输能力（USB1.1可达1.5Mbps或12Mbps，USB2.0更高达480Mbps）以及IEEE1394（初期100/200/400Mbps，后续版本可达800Mbps至3.2Gbps）展现了显著优势。在局域网领域，以太网接口（100Mbps至1Gbps）成为主流。随着技术演进，传统RS232与并行打印机接口正逐步让位于USB和IEEE1394接口，预示着串行接口技术的未来趋势。
#### 二、USB接口特点与优势
##### USB接口特性
通用串行总线（USB）是一种高速、灵活的总线接口，以其易于使用和强大的兼容性著称。USB接口支持热插拔，所有配置过程自动化，无需用户手动干预，这极大地提高了用户体验。此外，USB接口支持不同级别的数据传输速率，包括1.5Mbit/s（低速）、12Mbit/s（全速）和480Mbit/s（USB2.0），即使在扣除总线状态、控制和错误检测开销后，依然能提供远超传统串行接口的传输速度。
#### 三、USB接口器件选择策略
##### 控制芯片选择
开发USB接口设备时，首要任务是选择合适的USB控制芯片，市面上主要存在两种类型：集成USB接口的单片机（MCU）和纯粹的USB接口芯片。集成USB接口的单片机如Cypress公司的EZ-USB，对于熟悉特定架构（如8051）的开发者来说，易于上手，但成本可能偏高。纯粹的USB接口芯片如Philips的PDIUSBD11/12或NS的USBN9603/9604，虽然需要额外的微处理器支持，但具有价格低廉、接口简便的优势，非常适合产品改型设计。
#### 四、USB接口设备开发流程
一旦选定USB控制芯片，开发流程便围绕如何将芯片融入现有系统展开。若选用集成USB接口的单片机，开发步骤类似于常规单片机应用；若采用纯粹的USB接口芯片，则需重点解决芯片与单片机系统的融合问题。硬件设计中，需关注USB接口芯片的高速时钟需求，确保外部晶体振荡电路的稳定性和PCB布局的合理性。软件设计则涉及USB协议处理、数据交换及应用功能程序编写，尤其是中断子程序的实现，确保USB设备端的高效运行。
USB设计涉及多个层面的技术考量，从接口的选择到器件的选型，再到硬件设计与软件编程，每一步都需要细致规划和扎实的理论基础。随着USB技术的不断进步，掌握这些核心知识点对于新手而言至关重要，不仅能加快产品开发周期，还能确保设备性能与兼容性的最大化。
