Universal Serial Bus（USB)
随着电脑技术的迅速发展及其广泛应用，电脑上传统的并行和串行介面已经无法满足PC与外部设备之间不断提高的速度和稳定性、易用性的要求，而且给电脑系统的
设计
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带来诸多麻烦，给用户也带来很多不便，限制了电脑的发展。USB通用串行汇流排是一种逐流的电脑标准介面，通过它实现了即插即用与热插拔的特性。USB介面让用户迅速方便地连接电脑主机的设备介面，很好的满足了用户的需要。因此基于USB介面的虚拟逻辑
分析
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仪设计具有一定的经济效益和现实意义。
USB系统就是USB设备和PC机连接组成的系统，而USB的作用是在外设和PC之间提供通信服务。在USB系统中，外设即USB设备，而PC机则称为主机。随着计算机技术的不断发展，USB设备以其传输速度快、可热插拔、独立供电等诸多的优点被普遍采用。现在市面上的USB设备层出不穷，如U盘、MP3、移动硬盘等应用起来十分方便。
基本原理PC机与单片机之间通常采用2种通信方式：并行通信和串行通信。并行通信是指将待发送数据的各位同时传送，串行通信则将数据一位一位地按顺序传送。并行通信虽然传输效率高，由于所需硬件设备复杂，不适于长距离通信，所以一般只适用于要求实时性强，传送速率较高的控制系统中，实用面较窄；相比之下，串行通信简单易实现，传输距离较长，所以已被广泛应用于各种工控系统中。串行通信分为同步通信和异步通信2种方式。同步通信是指通过在每个数据块开始时的同步字符来实现收／发双方同步的一种数据传输方法，常用于信息量大，速度要求高的场合；异步通信则
规定
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了标准的字符数据传输格式，即每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。由于有冗余位，所以传送效率不高，常用于信息量不大，速度较低的场合。在计算机测控系统中，由于串行接口的标准化，一般采用异步串行通信方式，以提高其通用性。串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。
USB接口特点：
1、稳定、便宜、高速（４８０Ｍbits/s)
2、可通过集线器扩展其接口数量
3、自带５Ｖ电源（在小于500mＡ的情况下使用)
4、操作系统的支持（W98以上）
5、外围设备的支持
一、两台和PC机用USB接口通讯的硬件结构与一台PC机用USB接口通讯的硬件结构如图：
PC机
在这样的环境下，PC机的应用程序对USB接口的操作等效于对３号串行口的操作。
二、用串口助手调式USB接口
1、按图连接硬件。
2、用“串口助手”验证USB接口通讯硬件结构的正确性。
3、在两台PC机上都运行串口助手程序。
4、USB接口与CP2102连接如图所示：
PC机
三、串行通信的错误校验
1、奇偶校验
在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。
2、代码和效验
代码和校验是发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生一个字节的校验字符（校验和）附加到数据块末尾。接收方接收数据同时对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与发送方的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则即认为传送过程中出现了差错。
3、循环冗余校验（CRC）
这种校验是通过某种
数学
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运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于对磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。这种校验方法纠错能力强，广泛应用于同步通信中。
四、传输速率与传输距离
1、传输速率
比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（bps）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，比特率为：10位×240个/秒 = 2400 bps
波特率
表
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示每秒钟调制信号变化的次数，单位是：波特（Baud）。
波特率和比特率不总是相同的，对于将数字信号1或0直接用两种不同电压表示的所谓基带传输，比特率和波特率是相同的。所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率。
五、单片机中的串口通信:
80C51的串行口
80C51串行口的结构:
有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构 ；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
80C51串行口的控制寄存器
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
SM2：多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。
在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。
REN：允许串行接收位。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
TB8，在方式2或方式3中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。
在方式0和方式1中，该位未用。
RB8：在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。
TI：发送中断标志位。在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。
RI：接收中断标志位。在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清0，取消此中断申请。
六、51单片机与PC串口通信仿真：
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