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。
USB 面临的挑战
要了解以太网/IP 网络 USB 技术的作用,不妨回顾一下许多业内人士在部署更多 USB 设备时面临的挑战。
带宽和功率需求
USB 协议最初的设想是具有广泛的适用性并支持大规模部署,而现在的发展则更加注重为少量设备提供丰富的连接。随着设备变得越来越复杂,它们要求获得更高的带宽。更高的带宽可能要求使用更短的电缆,并控制更多的同时 USB 通信路径(称为 "端点")以实现不同的功能,这就限制了可放置在一个 USB 设备树中的设备数量。现有的芯片组已针对这些目的进行了优化。
设备需要更多的电力为机载电池充电,这就需要更好的电源解决方案,尤其是在提供任何规模的连接时。
传统上,增加额外端口以连接收据打印机、条形码扫描仪、显示器、杆式显示器和磁条阅读器等接口设备,意味着在设备附近安装额外的计算机。使用基于 USB 的设备时,这些计算机必须安装在距离设备几米远的地方:
- USB 2.0 设备必须放置在距离主机 5 米/16 英尺的范围内
- 不建议将 USB 3.0 设备放置在 3 米以外的地方
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。