【USB系统结构设计管理论文】
本文主要探讨了通用串行总线（USB）的系统结构设计和管理，作为计算机外围接口标准的重要组成部分，USB在现代计算机系统中的应用日益广泛。USB以其即插即用、扩展方便的特点，已经成为PC机及嵌入式系统不可或缺的接口。
**一、USB接口背景**
在早期的计算机系统中，外围设备通常通过串口或并口连接，每个接口都需要占用系统资源，如中断、I/O地址和DMA通道。这些接口都是点对点的连接，限制了设备的数量和扩展性。USB总线的出现解决了这些问题，它由INTEL、DEC、MICROSOFT、IBM等公司联合提出，旨在简化设备连接并支持热插拔，使得新设备的添加无需重启系统。
**二、USB总线的优点**
1. **使用简单**：USB接口标准化，连接简便，系统能自动检测和配置设备，支持热插拔，无需重启。
2. **应用广泛**：USB的数据报文高效，带宽利用率高，可同时支持同步和异步传输，最多可连接127个设备，且带宽范围广泛。
3. **纠错能力强**：USB协议内置错误管理机制，可实时处理设备插拔和错误恢复。
4. **总线供电**：USB总线提供5V电压/100mA电流供电，最高可达500mA，部分设备也可自供电。
5. **低成本**：USB接口和电缆设计简单，成本低于串口和并口。
**三、USB系统拓扑结构**
USB系统由主机（USBHOST）、设备（USBDEVICE）和集线器（USBHUB）组成：
1. **USBHOST**：作为系统的控制中心，负责管理USB系统，产生数据帧，执行设备配置，以及错误管理和恢复。
2. **USBDEVICE**：每个USB系统最多有127个设备，设备接收数据包，根据地址判断是否接收，与主机进行数据交换。
3. **USBHUB**：提供设备扩展，每个端口供给100mA电流，检测设备插拔，向主机报告端口状态。USB设备到集线器的连线一般不超过5m，整个系统的级联不超过5级。
**四、USB的不足之处**
尽管USB具有诸多优势，但也存在一些问题，例如技术尚未完全成熟，尤其是在高速设备的应用上。目前市场上USB设备的价格较高，但随着技术发展和普及，预计价格会逐步下降。
总结来说，USB系统通过其独特的结构设计和管理方式，实现了高效、灵活的设备连接，简化了用户操作，提升了系统的扩展性和可靠性。随着技术的进步，USB将继续扮演着计算机和嵌入式系统中至关重要的角色。
