随着个人电脑(PC)的体积不断缩小,变得更加精简,输入/输出(I/O)插槽几乎消失殆尽,这给需要连接多个外围设备的销售点(POS)等应用带来了挑战。
I/O 总线或外围设备总线是将外围设备连接到 PC 的通道。工业标准架构(ISA)、外设组件互连(PCI)和通用串行总线(USB)是当今 PC、瘦客户机或服务器应用中常用的三种总线。在比较 ISA、PCI 和 USB 时,关键的区别在于安装是否方便。
传统上,要增加额外的端口来连接收据打印机、条形码扫描仪、显示器、杆式显示器和磁条阅读器等串行接口设备,就必须安装额外的 ISA 或 PCI 卡。这需要一定的技术知识,因为添加卡需要打开电脑机箱、安装卡、重新配置系统并重新启动电脑。
与内置卡解决方案不同,USB 技术基本上是一种连接外围设备的双向高速串行连接,安装简单,成本效益高。USB 通常被称为 "即插即用",因为在连接后,计算机可以自动识别设备,无需额外的软件或硬件,从而降低了成本。此外,USB 设备还具有 "热插拔 "功能,即无需重启电脑即可连接和移除设备。许多日常计算机产品都支持 USB,包括扫描仪、鼠标、数码相机和许多其他外围设备。
USB 成为行业标准
自 1998 年以来,大多数新 PC 都是 "无传统 "的,这意味着它们至少有一个 USB 端口,但没有内部 ISA 总线卡。有些无传统 PC 有一个或两个 PCI 总线插槽,但有些只有 USB 端口。随着无传统 PC 的普及,许多 POS 应用都放弃了内部 I/O 扩展,转而使用外部 USB 连接。对于希望继续使用上述串行外围设备的用户来说,USB 转串行转换器提供了一种简便的方法,无需安装 PCI 或 ISA 卡,只需连接一个 USB 即可获得多个串行端口。USB 集线器可通过 "菊花链 "或相互连接为一台 PC 增加多达 127 个 USB 端口,常用于选择迁移到 USB 附加外围设备的应用中。
打破距离障碍
你可能会问,既然 USB 具有即插即用安装简便、可热插拔设备连接和总拥有成本较低的特点,为什么不选择 USB 来扩展 I/O 呢?虽然这些优点对家庭和企业用户来说都很重要,但有一个特点可能会带来挑战,特别是对 POS 应用来说,那就是 USB 的距离限制。目前,USB 规范要求 USB 外围设备与主机 PC 的距离在 5 米(16.4 英尺)以内。虽然这个距离通常不会对想要连接 USB 摄像头或打印机的普通家庭用户构成挑战,但某些 POS 应用要求外围设备与主机 PC 之间的距离更远。
例如,一家餐厅可能希望在餐厅前部设置一个订单输入站。该输入站由连接到局域网(LAN)的个人电脑或瘦客户机组成,并连接有监视器、信用卡扫描仪、收据打印机、现金抽屉或其他 POS 设备。当订单输入系统时,厨房里的字母数字显示器会显示每个细列项目,以便厨房员工知道要准备什么。由于监视器从订单输入站接收数据,因此必须将监视器连接到订单输入电脑本身,或者连接到局域网上的一台独立电脑。除非厨房与订单输入站的距离在 5 米以内,否则第一种情况是不可行的,因为 USB 距离规格有 5 米的布线限制。此外,由于环境条件难以控制,将昂贵的 PC 放在厨房并不总是一个理想的选择。
人们可能会得出这样的结论:这家餐厅唯一的选择就是冒险在厨房里安装一台 PC。然而,Digi International™ 看到了这些局限性,因此最近开发了一种名为AnywhereUSB® 的新解决方案,不仅解决了这家餐厅的难题,还解决了类似 POS 应用的 USB 布线难题。
有效的异地恋
AnywhereUSB 通过直接连接传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)网络,解决了五米距离的限制。该产品有五个 USB 端口,盒子不需要本地连接的主机 PC。相反,它的软件驱动程序被加载到远程 PC 上,使 USB 端口看起来就像本地连接的一样,具有与传统 USB 扩展相同的 "即插即用 "用户体验。
在餐厅的例子中,AnywhereUSB 将直接插入厨房的网络连接,显示器将连接到 AnywhereUSB 盒子上的一个 USB 端口,因此订单输入站的 PC 会 "认为 "它直接连接到了显示器。Digi 将这种技术称为 "USB Over IP™",即 USB 数据通过标准 TCP/IP 网络在本地连接的外围设备和远程连接的主机 PC 之间传输。将主 PC 迁移到远程位置将为多个用户站提供更大的优势。
另一种了解 USB Over IP 技术价值的方法是考虑需要多台 PC 的应用,如百货商店中的应用。例如,一家百货商店可能会在店内各处设置一个按比例缩小的 POS 站,每个 POS 站都有一个连接条形码扫描仪、收据打印机、信用卡读卡器、信用卡收据打印机和杆式显示器的 AnywhereUSB。如果需要混合使用串行和 USB 设备,还可以在 AnywhereUSB 盒上安装 USB 转串行转换器。每个站点的交易都将通过后台 PC 处理,因此无需在每个站点安装 PC 或瘦客户机。
从各个角度确保资产安全
将个人电脑转移到远程位置还有两个好处。首先,安全性立即得到提高,这不仅是因为敏感信息的接触点减少了,还因为个人电脑本身的可访问性降低了,从而降低了被篡改或盗窃的几率。此外,迁移还提供了系统冗余,这是 USB Over IP 的最大价值之一。简单地说,如果后台 PC 出现故障,网络上的另一台 PC 可以在 IT 专业人员维修故障时接管。对于零售商来说,系统正常运行时间的损失可能会导致销售额的重大损失。
Challenges with USB
To understand where USB over Ethernet/IP network technology comes into play, it’s beneficial to review the challenges that many in the industry face, as they deploy greater numbers of USB-based devices.
Bandwidth and Power Needs
The USB protocol, while originally envisioned with wide applicability and the intent to support very large scale deployment, has developed to focus much more heavily on providing rich connectivity for a smaller number of devices. As devices become more complex, they request access to higher bandwidth. Higher bandwidth can require use of shorter cables and control of more simultaneous USB communications paths (called “endpoints”) for separate functions — which limits the number of devices that can be placed in one USB device tree. The chipsets that are available are optimized for these purposes.
Devices require greater access to power to recharge onboard batteries, which requires better power solutions, especially when offering connectivity at any sort of scale.
Traditionally, adding extra ports to connect interface devices like receipt printers, barcode scanners, monitors, pole displays and magnetic stripe readers meant installing additional computers close to the equipment. With USB-based devices, these computers have had to be located within a few meters of the equipment:
- USB 2.0 devices have to be placed within 5 meters/16 feet of the host computer
- USB 3.0 devices are not recommended to be placed more than 3 meters away
轻松实现设备联网
在外围设备连接方面,USB 技术是 PCI 或 ISA 总线扩展的一种省事、经济的替代方案。在 POS 或其他商业应用中采用 USB Over IP 技术,可以将网络变成 I/O 总线,实现无限扩展。一台 PC 可作为多台 AnywhereUSB 设备的主机,而无需在整个地点放置多台 PC(每台 PC 都有额外的 PCI 或 ISA 总线)。多台主机可以访问网络上的资源,并能在系统发生故障时提供保护。即插即用的安装和简便的用户诊断功能使 USB 连接成为终端用户和企业应用中 I/O 扩展的可行来源。