计算机USB接口硬件故障诊断分析

计算机USB接口硬件故障诊断分析 本文关键词：故障诊断，接口，硬件，计算机，分析

计算机USB接口硬件故障诊断分析 本文简介：【摘要】USB接口是计算机上使用最频繁的接口之一，使用中的经常插拔会导致接口产生垃圾或者生锈的状况，因此故障率比较高，而外界又难以看见接口内部的情况，所以当USB外接设备出现无法连接时，易使维修员误判接口已经坏掉，从而将接口换掉。为减少不必要的经济损失，本文从分析计算机USB接口的种类和工作原理出发

计算机USB接口硬件故障诊断分析 本文内容：

【摘要】USB接口是计算机上使用最频繁的接口之一，使用中的经常插拔会导致接口产生垃圾或者生锈的状况，因此故障率比较高，而外界又难以看见接口内部的情况，所以当USB外接设备出现无法连接时，易使维修员误判接口已经坏掉，从而将接口换掉。为减少不必要的经济损失，本文从分析计算机USB接口的种类和工作原理出发，通过多年的维护维修实践和教学，设计一种便携式计算机维修用接口诊断装置，用来观察USB接口的内部情况，在实际应用中效果良好。

【关键词】计算机；USB接口；诊断；装置；设计

1引言

计算机的应用越来越普遍，应用水平也在不断提高，计算机接口在长期频繁的插拔过程中会存在垃圾或者生锈的状况，这些垃圾一般会在各种接头的挤压下被推入接口内部，使得在外界难以看见接口内部的情况，在接口中插入鼠标、键盘等外接设备时，USB等各种接口会出现无法连接的状况，这种情况的出现易使维修员出现误判，认为接口已经坏掉，从而将接口换掉，使得造成了不必要的经济损失。

2计算机USB接口工作原理简析

USB即通用串行总线（UniversalSerialBus，缩写USB）是计算机系统数据通讯的一种串口总线标准，也是一种计算机主机与外部输入输出设备接口的技术规范，目前被广泛地应用于各种信息通讯领域之中。2.1USB接口的种类虽然目前很多通讯产品都是采用了USB接口，但是这些设备的数据线并不完全相同。这些数据线在连接计算机的一端基本都是相同的，但是在连接设备端的时候，通常出于体积的考虑而采用了各种不同的接口。本文主要介绍的是设备与计算机连接的USB标准接口，主要有两种，而标准A型为最常用的一种。2.2USB接口的原理分析计算机上USB接口只有4根线，两根电源线与两根信号线，信号是串行传输的，所以USB接口也称为串行口。USB接口的输出电压和电流是：+5V500mA实际上有误差，最大不能超过+/-0.2V也就是4.8-5.2V。USB接口的4根线分配如图1所示：对照USB接口标准A型（StandardA）示意图，线序的一般排列方式从左到右是：红白绿黑，USB接口标准B型（StandardB）线序的一般排列方式如图1右所示。4根线分别定义如下：1红色为USB电源：标有VCC、Power、5V、5VSB字样；2白色为USB数据线负极：标有DATA-、USBD-、PD-、USB-DT-；3绿色为USB数据线正极，标有DATA+、USBD+、PD+、USBDT+；4黑色为电源地线：标有GND、Ground。即线1和线4负责向设备供电，线2和线3负责数据传输，而USB接口的硬件故障基本上是来自于4个触点的接触不良。

3计算机USB接口诊断装置设计需求分析

计算机维修用接口诊断装置需结构简单，使用方便，其中最重要的是让维修人员能很好的看清接口内部情况，最好能将接口内部的情况有效的显示出来，为维护维修人员提供诊断依据，乃至多人共同会诊确诊。为了更好的观察到USB接口内部的情况，在接口诊断装置技术方案上是从以下几个方面来解决的。3.1微型摄像头与显示器的配套使用微型摄像头现在是个应用非常广泛的设备，价格也低廉，采用微型摄像头可以拍照、摄录USB接口的内部情况，且图像资料与电脑连接时，能同步在显示器（或笔记本电脑，下同）上展示，在复杂问题出现时，由于每个人单独看到情况用语言描述是很难统一的，图像资料的同步展示能便于多人同时处理问题。3.2LED灯与凹面镜反光板配套使用由于USB接口内部较小，要看清内部情况，必须要有较好的光线效果，可用LED灯（LED颗粒）直接照射在接口内部，为了让接口内部的光线照射效果更佳，利用凹面镜的光学原理，采用凹面镜式反光板来聚光强化提升LED灯的照射效果。3.3微型摄像头成像距离调节中滑杆与滑孔的配套使用要使微型摄像头清晰的观察到接口内部情况，必须能很好的调整摄像头与被观察对象的距离，以及微型摄像头本身的的焦距调节，可将微型摄像头固定安装在一滑块机构上，在滑块中间设计一滑孔，让滑杆在滑孔内可自由移动，来匹配微型摄像头与USB接口的距离，从而获得质量更佳的图像。3.4诊断装置固定时支撑杆与磁铁的合理利用由于计算机上接口众多，且主机一般是放置在不占更多空间的某一角落，所以在检修过中最好不要将外部连接线全部断开，甚至搬动主机，在这种情况下可采取固定安装支撑杆方式，支撑杆采用“L”型结构设置，支撑杆一端上固定安装一磁铁块，另一端与诊断装置刚性连接，这样整个接口诊断装置就可用磁铁方便吸附在主机箱上。

4计算机USB接口诊断装置具体实施方式

计算机USB接口诊断装置设计示意如图2所示，为了将本接口诊断装置具体实施方式及优点更加清楚的说明，本文结合实施案例将设计示意图做进一步详细说明。4.1接口诊断装置设计示意图4.2接口诊断装置工作原理4.2.1接口诊断装置固定鼠标、键盘等外接设备插在接口上无法连接时，如果排除了软件及外接设备本身的故障后，就需要对各个连接节点进行检测，而USB接口是一个重要的硬件节点，检测前通过磁铁块将该装置吸附于计算机机箱上，并使微型摄像头对准接口。4.2.2接口诊断装置启动接口诊断装置固定好后，打开开关，开关的打开使得LED灯和微型摄像头启动，通过LED灯发出的亮光能有效的将接口内部照亮，其中，由于微型摄像头上设置了反光层，使得照射在反光层上的光能反射，增加照射面积，让成像更清晰。4.2.3数据传输微型摄像头将拍摄到的画面通过数据线传递到显示器或笔记本电脑上，从而通过显示器或笔记本电脑能便捷有效的看到接口内部的情况，并且可对图片资料实行放大、对视频资料定格等编辑操作，采取相关技术手段后，能更清晰的看清接口内部状况，避免出现误判。4.2.4图像调试由于微型摄像头在拍照摄录中，焦距等不一定处在最合适的位置、通过推杆能有效的推动微型摄像头，使得微型摄像头能沿着滑杆移动，方便拍摄USB接口内部的情况，避免了出现死角。4.3接口诊断装置操作的简要说明微型摄像头2为该装置的核心，整个设计思路、操作要求均围绕微型摄像头展开。下面从工作原理出发，对照侧剖面图将接口诊断装置各部件的结构、操作要求做一简要说明。4.3.1接口诊断装置主体功能部分计算机系统的显示器（或外接笔记本电脑）为20，安装盒21为提供能源的电池盒，在电池盒左侧开口用来固定安装一凹镜面反光板12，反光板12中间设有一个与安装盒21相通的通孔13，安装盒21内部固定安装一电路板16，电路板16朝向通孔13处固定安装一LED灯14，LED灯14一端顺着通孔13延伸至外界的左侧，安装盒21内部的右侧面上固定安装一右侧开口的电池安装盒18，电池安装盒18中设有一五号或七号干电池17，安装盒21正对于电池安装盒18右侧的开口处设有一打开或者密封安装盒21的盖板15，安装盒21下端固定安装一开关19，安装盒21正对于开关19处的外壁上开设一导线孔（设计示意图中未标记），导线孔中设有两根电线，一根电线一端与开关19连接，另一端与电路板16固定连接，另一根电线一端与开关19连接，另一端与电池17连接。4.3.2接口诊断装置辅助功能部分本实施例中，反光板12左侧的开口上固定安装一防尘玻璃板11，微型摄像头2设置于玻璃板11前方，两者之间存有一定的距离，微型摄像头2朝向玻璃板11的一端面上固定安装一滑块4，滑块4中间设有一滑孔5，滑孔5中滑动安装一滑杆6，滑杆6的结构与滑孔5相匹配，滑杆6两端上均固定安装一连接杆8，连接杆8另一端与反光板12的背面固定连接，微型摄像头2的外壁面上环绕固定安装一圈一反光层3，在反光层3上再固定安装一推杆1。本实施例中，反光板12背面的四个角上均固定安装一支撑杆9，支撑杆9呈“L”型结构设置，支撑杆9另一端上均固定安装一磁铁块7。本实施例中，微型摄像头2的输入端上通过电线与开关19固定连接，微型摄像头2输出端上固定安装一数据线10或利用微型摄像头本身的数据线，数据线10另一端与固定连接显示器20。

5结论

随着互联网的发展，IT产品在我们日常生活中越来越随处可见，USB接口的应用也更加普及，，USB接口插拔的次数会更加频繁，USB接口硬件出现故障也将会增多，为了快速的判断出USB接口节点的硬件“假故障”，通过多年的维护维修实践和教学，本计算机维修用接口诊断装置，在观察USB接口的内部情况实际应用中，效果良好。

参考文献

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[3]涂子华,宋利辉.计算机接口技术的特点与应用设计研究[J].无线互联科技,2015(10):93-94.

作者：潘西明 赵红洲 单位：江西财经职业学院

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