通用串行總線USB(Universal Serial Bus)應用由三部分組成：具有USB接口的PC系統(tǒng)、能夠支持USB的系統(tǒng)軟件和使用USB接口的設備。USB應用采用通用連接技術，實現(xiàn)外設的簡單快速連接，借以達到方便用戶、降低成本、擴展PC機連接外設范圍的目的。USB的特點如下：

(1)連接靈活、使用方便 現(xiàn)在計算機系統(tǒng)連接外圍設備的接口并無統(tǒng)一的標準，如鍵盤用PS/2接口，打印機用25針的并行接口等。USB則將這些不同的接口統(tǒng)一起來，由一組微小的矩型插座和軟件構成。用戶插入外設后，計算機系統(tǒng)能夠自動識別接入的外設，而不需要重新啟動系統(tǒng)，用戶可以帶電插拔；為USB設計的驅動程序和應用軟件可以自動啟動，無需用戶干預USB設備，也不涉及IRQ沖突等問題；USB單獨使用自己的保留中斷，不會同其它設備爭用PC機的有限資源。

(2)為外設提供電源 USB能自動識別外設所需的電源，并通過USB電纜向該設備供電(最高可達500mA)。

(3)速度快 USB的最高傳輸率可達12Mbit/s，比串口速度快100倍，比并口速度快近10倍。USB端口的傳輸速率比目前PC機平臺上的任何其它類型端口的傳輸速率都快。預計今后USB的速度將會提高到100Mbit/s以上。

(4)支持多媒體 USB提供了對電話的兩路數(shù)據支持，它可支持異步及等時數(shù)據傳輸，使電話可與PC機集成，共享語音郵件及其它功能。由于USB音頻信息生成于計算機外，因而減少了電子噪音干擾聲音質量的機會，從而使音頻系統(tǒng)具有更高的保真度。

1 USB接口芯片AN2131Q

目前市場上USB接口芯片很多，使用較為廣泛的是Crypress公司的AN2131系列的USB接口芯片AN2131Q。AN2131Q具有以下優(yōu)點：

(1)基于RAM的軟系統(tǒng)解決方案(SOFT，RAM BASED)，不需要ROM或其它的固化存儲器，而只使用片內的程序/數(shù)據RAM。通過主機下載的方式來配置USB接口，因而使接口系統(tǒng)的修改和升級變得非常簡單，使外設硬件的更新和升級變得更為方便。

(2)數(shù)據吞吐量完全達到USB協(xié)議要求，可以向用戶提供足夠的端口、緩沖區(qū)和傳輸速度；提供USB協(xié)議要求的全部四種傳輸方式(控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸)，可以滿足用戶對各種類型數(shù)據傳輸?shù)男枨蟆?/p>

(3)片上的串行接口處理機(SIE)完成大部分的USB協(xié)議操作，使用戶可以擺脫復雜的協(xié)議細節(jié)，簡化了用戶配置代碼，加快了開發(fā)過程。

(4)內嵌增強型8051處理器，兼容8051指令系統(tǒng)；一個指令周期僅需四個時鐘周期，可提供標準8051三倍以上的處理能力；雙數(shù)據指針，方便數(shù)據塊搬移；使用片內RAM作為數(shù)據/程序存儲器，非復用數(shù)據/地址總線，使程序執(zhí)行速度更快，并且其同外部器件的連接更加簡單。

(5)休眠模式可以降低系統(tǒng)功耗，延長器件的使用壽命。

AN2131Q的功能框圖如圖1所示。

USB收發(fā)器和PC機的接口只有四根導線：+5V、GND、D+、D-。數(shù)據以12Mb/s的全速信號或者以1.5Mb/s的低速信號在D+和D信號線上差分傳輸。收發(fā)器固化在芯片上，不需要外部電路，最多只需要用來選擇全速或者低速的上拉電阻。

串行接口引擎(SIE)通過包排序、信號產生及檢測、CRC產生及校驗、NRZI數(shù)據編碼、位填充以及包標識產生及解碼等功能塊處理USB通信協(xié)議，并保證傳送到USB電纜上的數(shù)據字節(jié)以LSB開頭。

AN2131Q采用通用的8051微控制器及片上RAM，其編程語言為51系列單片機的通用語言，使用方便。