USB 簡介[1]

USB，全名是Universal Serial Bus。顧名思義，它是Serial介面，而且是BUS架構。Universal當初應該是希望能夠通吃所有裝置吧，就結果來看它也達成這個目標。

先來研究為什麼會設計成這樣（我的理解）：

1. Serial介面：這個應該是硬體設計思維。Parallel介面在高速的clock之下很難維持資料的同步，所以用serial傳輸會省掉一些麻煩。
2. BUS架構：因為USB支援Plug and Play，所以設計成BUS架構很合理，擴充容易。

看起來沒有很厲害啊？是的，但是它堪用。一個東西能不能成功，往往不是一個因素或是技術很厲害造成的。USB過去跟現在之所以流行，我認為其實是很多因素造成的：

1. 它不需要授權金
2. 規格公開
3. Windows支援
4. balabala

這幾個理由就夠人家試試看了。至於價格便宜，那是後話了（台灣IC設計所賜）。

USB架構

USB是Master-Slave架構。USB Host一定是Master。通常USB Host就是指PC，但是現在行動裝置流行，也有可能是ㄧ些支援USB Host的行動裝置。而Slave就是指USB裝置，最有名的代表就是隨身碟（我討厭大陸用語［大拇哥］，Mass Storage還比較有科技感）。

這邊先講一些基本知識，免得雞同鴨講。其實這些知識都是［計算機概論］或［計算機結構］課程的一部分，沒讀過或是懶得讀的也可以用google查到。

Master-Slave架構的特點如下：

1. Master才能發起一個Request。
2. Slave只能回應Master發出的Request。

至於BUS的特點：

1. 大家共用線路。最大的優點是省線路，在很早以前能省線路就是省錢的年代，這個很重要。
2. 沒了。

BUS架構很簡單對不對，但是衍生的問題很多。

第一，共用線路代表同一時間只能有一個裝置可以用到線路。所以如何讓BUS的使用率到達最高，是個很難的問題。你可以想像如果有個慢速裝置在BUS上傳一筆很大的資料，這樣的BUS使用率會有多糟。

第二，如果有裝置不遵守規矩怎麼辦？所以BUS會制訂它專屬的通訊協定，讓這件事情比較容易偵測。但是如果一個裝置真得要亂搞，也真的沒辦法。如果你知道Ethernet的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的話，你大概會知道可以在偵測到網路碰撞時，讓等待時間最小化，如此你的網路卡表現就可以比別人好。這樣是不合規範的，可是還真的沒辦法防止。

USB針對BUS架構的缺點，提出了它的解決方式，這也是大多是BUS架構的解決方式，就是Master-Slave架構。因為Master-Slave架構可以有效解決BUS使用率的問題，並且有限度的防止惡意裝置亂搞。用一句話就可以說明：你們這些USB裝置通通聽USB HOST命令，一個口令一個動作。

這邊不談OTG（USB On-The-Go），它是個變種。