智能設(shè)備的興起對USB接口提出新挑戰(zhàn)

USB是在1994年底由英特爾等多家公司聯(lián)合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成為當(dāng)今電腦與手機(jī)等智能設(shè)備的必配接口。USB版本經(jīng)歷多年的發(fā)展，到如今USB3.0已經(jīng)普及，隨著硬件設(shè)備的不斷發(fā)展進(jìn)步，更高的傳輸速度和更大的帶寬越來越被人們所重視。每秒5.0Gb/s的傳輸速度將會越來越難以讓人們安于現(xiàn)狀，最新版本USB3.1應(yīng)運(yùn)而生，USB 3.1標(biāo)準(zhǔn)的速度提升至10Gb/s。

　　USB總線接口較傳統(tǒng)串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口而言，具有許多優(yōu)點(diǎn)。USB是一個外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。USB接口具備即插即用、熱插拔功能、自帶電源和地線、單獨(dú)使用自己的保留中斷大大節(jié)省系統(tǒng)資源、統(tǒng)一的物理協(xié)議和連接器能滿足多種外設(shè)需求，且低功耗外設(shè)無需外接電源，非常適合于便攜設(shè)備。

　　日前，TE消費(fèi)電子產(chǎn)品部全球市場策略總監(jiān)Eric Braddom接受電子發(fā)燒網(wǎng)專訪，發(fā)表了USB接口方面的獨(dú)到見解。

TE消費(fèi)電子產(chǎn)品部全球市場策略總監(jiān)Eric Braddom

　　智能設(shè)備高速率需求帶來的新挑戰(zhàn)

　　受到消費(fèi)類電子器件不斷增加地分辨率和存儲性能需求的推動，希望通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的媒體應(yīng)用，因此，用戶需要更快速的傳輸性能，以簡化下載、存儲以及對于多媒體的大量內(nèi)容的共享。而傳統(tǒng)串行通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸率比較低，在使用上也很不方便，特別是雙向通信能力和多接口擴(kuò)展能力非常有限，而且難以滿足數(shù)量眾多、種類不一的計(jì)算機(jī)外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸需求。反觀USB 接口在為消費(fèi)者提供其所需的簡易連接性方面則起到了至關(guān)重要的作用。

　　在通過高速U盤、搭載SSD的移動硬盤等使得外接存儲設(shè)備迅猛提速的今天，甚至于USB3.0接口的速度都不能夠滿足消費(fèi)者所需。更何況基于傳統(tǒng)I/0模式的外設(shè)必須占用PC主機(jī)的中斷請求、I/0地址等系統(tǒng)資源，而這些有限的主機(jī)資源不可共享，容易發(fā)生沖突，更是無法滿足眾多外設(shè)連接的需要。特別是隨著智能便攜設(shè)備的逐漸普及，對USB接口提出了更高的要求，最新版的USB3.1使用了更高效的數(shù)據(jù)編碼技術(shù)，有效數(shù)據(jù)傳輸性能可以達(dá)到USB 3.0現(xiàn)有水平的兩倍，并且基于現(xiàn)有的USB 3.0軟件堆棧和設(shè)備級協(xié)議，因此完全向下兼容現(xiàn)有的USB 3.0接口、數(shù)據(jù)線，也依然支持USB 2.0產(chǎn)品。

　　TE消費(fèi)電子產(chǎn)品部全球市場策略總監(jiān)Eric Braddom表示，智能設(shè)備的蓬勃發(fā)展令人興奮。然而，它也為制造商乃至整個行業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)——即如何在支持高速增長的數(shù)據(jù)與功耗需求的同時，開發(fā)出更為纖薄智能的傳輸設(shè)備。舉例來說，不同的外部設(shè)備，如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦和超薄電腦、照相機(jī)以及外置硬盤驅(qū)動器，它們都使用不同的電源充電器和數(shù)據(jù)線，這在人為上帶來極大的不便。因此，眾多企業(yè)已經(jīng)采用單一USB傳輸線來同時傳輸電力與數(shù)據(jù)，或者在智能手機(jī)中采用單一的多重I/O傳輸線。這種趨勢正為各家標(biāo)準(zhǔn)組織所支持，比如USB Power Delivery與USB Newark等標(biāo)準(zhǔn)組織就明確規(guī)定了下一代電力傳輸需求、數(shù)據(jù)傳輸速度及產(chǎn)品規(guī)格。

　　智能設(shè)備充電需求推動USB接口的變革

　　USB 之所以有“超速”的表現(xiàn)，完全得益于技術(shù)的改進(jìn)。比如USB 3.0相比USB 2.0接口增加了更多并行模式的物理總線。而隨著智能設(shè)備和USB接口的普及，對USB接口的功能也提出了新的要求，現(xiàn)在一般的智能設(shè)備都能夠直接由USB總線進(jìn)行供電。PC機(jī)可以通過USB電纜給外設(shè)設(shè)備提供5V的直流電壓，電流最高可達(dá)500mA。外設(shè)設(shè)備可以直接通用USB電纜來獲取電源，對于功耗較小的設(shè)備來說這是非常有效的。USB設(shè)備3ms內(nèi)沒有動作則自動進(jìn)入掛起狀態(tài)，這時消耗的電流不超過500uA。最新的USB 3.0能夠提供50%—80%更多的電力支持那些需要更多電能驅(qū)動的設(shè)備，而那些通過USB來充電的設(shè)備，則預(yù)示著能夠更快的完成充電。

　　TE消費(fèi)電子產(chǎn)品部全球市場策略總監(jiān)Eric Braddom表示，USB2.0連接線能夠在以480Mb/s的速度傳輸數(shù)據(jù)的同時，為功能手機(jī)或MP3播放器充電。最近，電池充電規(guī)范（Battery Charging Specification）對USB2.0標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了升級，使智能手機(jī)的充電輸出達(dá)到了1.5A；而使用USB3.0，數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了5.0Gb/s，充電則仍然保持在最大1.5A的外部電流消耗。如今在給平板電腦和高端智能手機(jī)充電時，許多個人電腦（PC）主板可支持3倍USB電源，即電流達(dá)到USB3.0標(biāo)準(zhǔn)900mA的三倍——2.7A。