uart与usb对比分析

　　什么是uart

　　通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常称作UART，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。

　　具体实物表现为独立的模块化芯片，或作为集成于微处理器中的周边设备。一般是RS-232C规格的，与类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口。在UART上追加同步方式的序列信号变换电路的产品，被称为USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）。

　　UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

　　什么是usb

　　USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，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。

　　下一代USB接口将会有改动方向，下一代的Type-C USB接口，可支持正反两面插，并且传输数据信号强，但目前（2014年）生产商有限。

　　理论上USB接口可用于连接多达127个外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为二十一世纪个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。

　　usb作为一种串行接口，应用日益广泛。如同每个工程设计人员必须掌握I2C，RS232这些接口一样，我们也必须掌握usb.

　　但是usb的接口协议实在有点费解，linux uhci驱动作者之一Alan Stern曾经就说过“The USB documentaTIon is downright evil. Most of it is just crap， written by a committee. You‘re better off ignoring most of it ”。

　　本文将从整体上介绍usb协议，包括usb host ，usb hub，usb funcTIon。希望能给读者一个总体上的了解。也因此，文章将分成相应的三部分讲解 。

　　一、usb funcTIon

　　1。初识usb.usb是一种串行接口协议，它靠d+，d-两条数据线构成的差分线来进行数据传输，这让我们非常感兴趣它到底和我们通常熟悉两线 rs232/485有何区别。了解这种区别有助于我们对usb作一个深入的了解。那么让我们回想一下到底一个两线rs232的数据是如何传送的，

　　在这里我们的重点在于，我们发现要在串行口传送数据一个最体码的要求恐怕就是：要知道数据传输何时开始，何时结束。即如何delimit.那么 rs232怎么做的。显然，在idle（空闲）时，即无数据传送时，数据线处于高电平，等到有数据开始传送，发送方首先拉低数据线（start），表示数 据传输开始，接受端也因为这个“start”信号开始准备接受即将到来的数据，类似一次握手，随后，在两者之间的数据传送开始，结束后主方再次拉高数据 线，表示结束传输，自此两者重新进入Idle状态。等待下一轮传送开始。

　　了解了rs232，那么我们自然想到usb如何做到这个呢，既然是串行位流传输，也理所当然的解决这个问题。没错，Usb协议必然要解决这个问题，让我们作一个类似rs232的比较吧！类似于rs232，usb的传输桢如图二：

　　

　　（这里我们暂时忽略这个传输所代表的意义）为了说明问题，我们对一些问题简化，我们定义这样几个状态：

　　假设D+，D-分别表示usb信号线的电平信号。那么对于usb full speed funcTIon（high speed ，low speed是不同的），我们定义差分数据线上可能出现的四个状态：

　　Data J state:D+=1，D-=0；

　　Data K state:D+=0，D-=1；

　　SE0：D+=D-=0;

　　SE1：D+=D-=1

　　这个对usb full speed function来说，idle状态将处于Data J state，se0表示一桢结束。看这个图是不是很像我们熟悉的rs232。没错！！！他们确实很相似。在无数据传输时，它们都处于Idle状态，当要开 始传输数据时，先发一个sync（同步信号，rs232为start，usb为一sync字节，见协议说明）信号进行“握手”，而后开始传输，当传输要结 束时，发一stop信号（usb为一个se0状态表示要结束传输），最后又进入idle态等待新的传输。不过，你可能更加注意到，他们还是不同的。不同在 于usb是按“packet” 进行传输的，就是说它传输的最小单位是packet，而rs232是按字节传送的，也即它的最小传送单位是字节。既然是按pakcet传送，想想我们相较 于rs232的按字节单位传输，我们可以得到哪些“好处”。想想看，pakcet的好处不就在于我们可以灵活的定义数据的传送格式，传送方式，从而可以适 应各种各样的串行设备，这不就是所谓的“通用串行总线”吗？

　　简介：从本节开始，我们将介绍usb的传输机制。这节先介绍usb现有传输方式的背景知识，做为对下节将要展开的四种传输类型，描述符，等相关知识的一个导引。