1.1 USB总线技术的产生

计算机技术的飞速发展依赖于集成电路技术的进步，使得人们越来越要求减小计算机的体积、提高接口传输速率。反映在计算机的外围接口上，便是减少接口尺寸、提高接口总线的传输速度和抗干扰能力。而对于以往的计算机接口，主要包括并行接口、RS232接口、RS485接口、ISA接口、PCI接口和PS/2接口等。这些接口最初是在20世纪80年代由美国的IBM公司设计并推广的。虽然这些接口在很长一段时间内统治着计算机，但其存在的诸多缺陷使之很难进一步发展，具体如下。

1.接口体积庞大

为了统一接口，使不同厂商生产的计算机及设备能够简单互联，不同的接口规范都规定了标准尺寸。这些接口尺寸在当时那个年代是满足需求的。但是现代的计算机均朝小型化发展，以前老式接口的体积就越来越凸显臃肿了，其占据了机箱和主板的很大一部分面积。为了满足便携性和小型化的需求，很多接口逐渐被淘汰了。例如，便携式笔记本电脑中已经取消了老式的并行接口和RS232串行接口。

2.功能单一

老式接口的规范不统一，导致功能单一，无法通用。例如，并行接口往往用来连接打印机设备、PS/2 接口则仅限于接鼠标和键盘等。这样，接口功能的单一导致计算机必须集成更多的接口，使得计算机系统比较庞大而臃肿，导致用户使用起来很不方便，同样不利于小型化的趋势。

3.连接数量太少

老式的计算机接口除了功能单一之外，另一个缺点就是可连接设备的数量太少，而且往往每一个接口仅能连接一个外部设备。例如，一个并行接口只能连接一台打印机，一个PS/2接口只能连接一个鼠标或键盘。因此，为了连接多个设备，只能增加接口的数量，从而导致计算机接口数目繁多，主板尺寸很难减小，不利于计算机小型化的趋势。

4.不支持热插拔技术

老式的计算机接口不支持热插拔技术，也就是说，在连接新设设备以及需要更改设置的时候，必须重新启动计算机。例如，PS/2 接口连接的鼠标和键盘，必须在系统启动之前连接到计算机接口上，否则将无法工作。这是由老式计算机接口的 I/O 模式来决定的，计算机将外设映射为 CPU的I/O地址空间，并分配一个特定的IRQ（中断请求）或DMA通道。此时，如果在系统运行过程中插入新的设备或者更改设置，这种I/O模式便存在I/O地址冲突、指定的IRQ或DMA被占用的问题。此时，只能重新启动计算机来解决这个问题。这显然给用户的使用带来很大的不便。

5.传输速率低

由于工艺和计算性能的限制，老式的接口标准在设计之时不能实现高速传输。例如，并行接口最大传输速率为 8Mb/s、RS232串行接口最大传输速率为 20kb/s。这在当时可以满足需求。但是随着技术的进步，人们对数据吞吐量的需求越来越大，例如高速的数据采集、高清影音的播放、大体积的文件传输等。老式的计算机接口速率无法满足需求，限制了技术的进一步发展。

为了满足计算机小型化、数据传输高速的需求，一种新型的计算机接口技术应运而生，这就是USB接口技术。

USB（UniversaI SeriaI Bus，通用串行总线）是计算机上的一种新型的接口技术，它使得计算机和外部设备的连接十分方便。USB总线接口协议在1994年11月被提出，参与制定该协议的计算机业内的7大巨头，包括Compaq、DigitaI Equipment、IBM、InteI、Microsoft、NEC和Northern TeIecom。有了这 7 大公司的鼎力支持以及人们的迫切需求，使得 USB 接口的发展非常迅速，很快便占据了计算机接口的主导地位。目前，很多外部设备都已经采用USB接口来实现，比如鼠标、键盘、U盘、移动硬盘、声卡、打印机、显示器、数据采集卡等。

目前，USB 总线接口以其小巧的接口体积、即插即用、支持热插拔、良好的兼容性、节省系统资源和成本低等优点，迅速普及开来，逐步取代了很多老式的接口。例如，PS/2 接口的鼠标键盘被USB接口鼠标键盘取代、并行接口的打印机被USB接口的打印机取代、RS232串口数据采集系统被USB接口数据采集取代。USB总线接口技术的出现，可以说是计算机接口技术的一大飞跃。掌握USB总线接口的开发已成为现代电子设计的一个很重要的部分，非常具有竞争力。