USB是英文Universal Serial BUS(通用串行總線)的縮寫,而其中文簡(jiǎn)稱為“通串線,是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn),用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的。
USB 3.0
USB 3.0推廣小組成立于2007年英特爾信息技術(shù)峰會(huì)。6個(gè)成員公司(惠普、英特爾、微軟、NEC、ST-NXP Wireless、德州儀器)起草 了最初的規(guī)范,并與其他參與公司共同成立了由200名業(yè)內(nèi)專家組成的組織,以確保在規(guī)范發(fā)布時(shí)能夠獲得廣泛支持。這個(gè)規(guī)范在 2008年10月完成,任何希望采用它的公司都可以在2008年11月中旬獲得該規(guī)范。
USB 3.0簡(jiǎn)要規(guī)范
提供了更高的每秒4.8Gb傳輸速度
對(duì)需要更大電力支持的設(shè)備提供了更好的支撐,最大化了總線的電力供應(yīng)
增加了新的電源管理職能
全雙工數(shù)據(jù)通信,提供了更快的傳輸速度
向下兼容USB 2.0設(shè)備
除此之外,USB 3.0還引入了新的電源管理機(jī)制,支持待機(jī)、休眠和暫停等狀態(tài)。
USB 3.0的影響
USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)僅為10倍,但這10倍速度的提升卻有著很大的應(yīng)用意義,既然USB 3.0的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到了4.8Gbps,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他傳輸標(biāo)準(zhǔn),比如IEEE 1394的數(shù)據(jù)傳輸通常為400Mbps~3.2Gbps之間,而號(hào)稱“USB移動(dòng)硬盤終結(jié)者”的新一代eSATA標(biāo)準(zhǔn)也僅有3Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率。
USB 3.0工作原理
USB 3.0之所以有“超速”的表現(xiàn),完全得益于技術(shù)的改進(jìn)。相比目前的USB 2.0接口,USB 3.0增加了更多并行模式的物理總線。USB 3.0接口尺寸標(biāo)準(zhǔn)
可以拿起身邊的一根USB線,看看接口部分。在原有4線結(jié)構(gòu)(電源,地線,2條數(shù)據(jù))的基礎(chǔ)上,USB 3.0再增加了4條線路,用于接收和傳輸信號(hào)。因此不管是線纜內(nèi)還是接口上,總共有8條線路。正是額外增加的4條(2對(duì))線路提供了“SuperSpeed USB”所需帶寬的支持,得以實(shí)現(xiàn)“超速”。顯然在USB 2.0上的2條(1對(duì))線路,是不夠用的。
此外,在信號(hào)傳輸?shù)姆椒ㄉ先匀徊捎弥鳈C(jī)控制的方式,不過改為了異步傳輸。USB 3.0利用了雙向數(shù)據(jù)傳輸模式,而不再是USB 2.0時(shí)代的半雙工模式。簡(jiǎn)單說,數(shù)據(jù)只需要著一個(gè)方向流動(dòng)就可以了,簡(jiǎn)化了等待引起的時(shí)間消耗。
其實(shí)USB 3.0并沒有采取什么鮮有聽聞的高深技術(shù),卻在理論上提升了10倍的帶寬。也因此更具親和力和友好性,一旦SuperSpeed USB產(chǎn)品問世,可以讓更多的人輕松接受并且做出更出色的定制化產(chǎn)品。
USB 3.0應(yīng)用
簡(jiǎn)單說,所有的高速USB 2.0設(shè)備拿到USB 3.0上來只能會(huì)有更好的表現(xiàn),至少不會(huì)更加的糟糕。
這些設(shè)備包括:
外置硬盤 - 在傳輸速度上至少有兩倍的提升,更不用擔(dān)心供電不足的問題了。
高分辨率的網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻監(jiān)視器
視頻顯示器,例如采用DisplayLink USB視頻技術(shù)的產(chǎn)品
USB接口的數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)
藍(lán)光光驅(qū)等
磁盤陣列系統(tǒng)。
愛國(guó)者發(fā)布技術(shù)挑戰(zhàn)USB3.0
中國(guó)品牌愛國(guó)者發(fā)布了全新的USB PLUS接口技術(shù)移動(dòng)硬盤。并且放出豪言:“未來2年中移動(dòng)存儲(chǔ)的通用性標(biāo)準(zhǔn)可能既不是SATAII代或III代,也不是USB3.0,而是USB PLUS”。此言一出即“震驚全球IT界”,“愛國(guó)者也將會(huì)憑借USB PLUS再次走在全球移動(dòng)存儲(chǔ)的最前端”。
USB 3.0對(duì)廠商的挑戰(zhàn)
High Speed Serial Link 產(chǎn)品(如USB、Serial ATA與PCI Express)的發(fā)展,已由主板應(yīng)用出發(fā),逐漸衍生更多應(yīng)用于外圍與消費(fèi)性電子產(chǎn)品,進(jìn)入百家爭(zhēng)鳴的情況。然而不論是芯片供貨商或系統(tǒng)廠商,都面臨益形復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。這些新挑戰(zhàn)包含了:
● 更高的芯片設(shè)計(jì)進(jìn)入障礙:與純數(shù)字IC設(shè)計(jì)相比,High Speed Serial Link從480 Mbps、 1.5 Gbps、2.5 Gbps、3.0 Gbps至目前的5 Gbps與6 Gbps,一次又一次的考驗(yàn)IC設(shè)計(jì)公司在模擬設(shè)計(jì)與mixed-mode的能力。這也是為什么臺(tái)灣只有少數(shù)公司能提供從Serial ATA到PCI Express與USB 3.0完整的產(chǎn)品與IP解決方案。
● 為系統(tǒng)廠商考慮Design Margin問題:對(duì)于系統(tǒng)廠商而言,采用一顆IC上自己的系統(tǒng)產(chǎn)品,最擔(dān)心的是PCB Layout的design margin過小或是design rule太過復(fù)雜。因此IC設(shè)計(jì)公司必須為系統(tǒng)廠商考慮到這些設(shè)計(jì)上的問題,也加深了高速IO芯片設(shè)計(jì)的難度。
● IC量產(chǎn)良率:由于高速IO有物理層(PHY)部分的設(shè)計(jì),因此對(duì)于IC良率的影響甚為重大,通常將PHY包入SoC內(nèi),往往是量產(chǎn)良率最大的殺手。所以如何透過模擬設(shè)計(jì)design margin的綜合考慮,維持量產(chǎn)良率,對(duì)IC設(shè)計(jì)公司而言是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
● IC量產(chǎn)測(cè)試方法:通常480MHz以上,往往需要使用較貴的測(cè)試機(jī)臺(tái);但是如果廠商能使用較便宜的測(cè)試機(jī)臺(tái),完成高速IO的相關(guān)測(cè)試,那就是相當(dāng)重要的know how,對(duì)于IC的成本也有很的的幫助。
● 兼容性議題:USB兼容性問題,眾所周知,所以才有USB-IF logo驗(yàn)證制度的產(chǎn)生。目前USB 3.0 logo certification program尚未完成,因此如何克服硬件兼容性的問題,是相當(dāng)據(jù)挑戰(zhàn)性也令人感到繁瑣的問題。 |
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