通用串行总线Universal Serial Bus,缩写为USB,是一个标准的外部总线标准。在计算机领域，它是已经获得广泛使用的技术，常用的电子设备上几乎都有USB接口。USB最初用于规范个人电脑PC与外部设备之间的连接与通讯，一般由PC来充当host端,各种外部设备作为device端，所有的通信都必须在host与device之间进行，各device之间无法进行直接通信。随着USB技术的不断广泛应用，各种带USB接口的电子设备不断涌现,形成了现成遍地开花的局面。这样一来没有PC就无法使用USB进行通信，显得十分不方便。于是USB OTG技术开始出现。USB OTG是USB On-The-Go的缩写，是近年发展起来的技术，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换，特别是PAD、移动电话、消费类设备。

在以前传统的通信方式中，例如以前个人计算机的串口和并口。以前的RS232串行通信,因为每次仅能传送一个bit的数据，波特率也无法获得更进一步的提高，数据传输速率很低。相比串行通信，并行通信能同时传送多个比特位，可以显著加快数据通信速率。然而并行通信，需要多根数据线来同时传送数据的各bit位，如果传输距离稍长，通信线路的成本明显增加，不太适合距离稍远的数据传输。然而不管是串行还是并行通信,由于它们直接使用电平的高低来表示二进制的01信号,使得电信号在传输过程中抗干扰能力差，随着通信距离的增加，信号衰减快。要想提高通信距离，同时提高通讯速率，就需要采用差分线来传输数据。USB就是基于这一原理，通信过程中仅需要D+，D-这一对差分数据线，使得通信线路简单,通信速率有了巨大的提高,同时抗干扰能力强。USB接口还能供电，支持热插拔。自从该技术在PC中应用以来，就受到了广泛欢迎。

USB接口可以进行供电，这样小型的设备就不需要单独供电，简化了设备的供电设计。于是各种小型的电子设备都特别喜欢使用USB接口。嵌入式设备中，经常都需要该设备充当device的角色。下面以device的设计为例，讨论一下USB接口的软硬件设计。比如一个简单的基于单片机的USB数据采集器，可以如下设计:

这是一个基于AVR单片机的通用USB数据采集器，使用了一款经典的USB接口芯片PDIUSBD12,单片机与PDIUSBD12之间直接利用传统的数据、地址和控制三总线方式连接，有利于最大化数据传输。PDIUSBD12芯片引出差分数据线D+,D-与USB插头相连。

软件开发上，需要实现USB协议栈，按传统的软件分层设计方法来进行设计即可，比如该数据采集器的软件层次结构如下:

当USB检测到device插入后，就会自动和设备进行前期的多次对话，完成必要的初始化和加载任务，我们设计device时，就需要不断地向host返回相应的信息，例如:

利用传统的单片机前后台程序设计方法就可以完成。该数据采集器是个通用的USB device设计模块，其它USB设备只需在其基础上做相应的软硬件修改即可实现。