USB界面技术之应用

USB发展简史

自从IBM计算机于1981年提出开放架构的PC规格以来，计算机的操作运算速度及使用者接口朝向更快速、精简的路迈进，然而延伸PC架构接口的发展趋势，目前以USB 2.0及IEEE 1394最令人津津乐道;而Intel于2000年4月正式推出免费授权的USB 2.0版架构，使得原本早期的USB 1.1接口如虎添翼，传输速度由12 Mb/s跃升为480 Mb/s的高速版本(High Speed)，并且具有容易使用、热插拔、同时可支持127个外围设备(如USB Hub/集线器这类的辅助装置来把这些设备接上)等特点，虽然USB 2.0与IEEE 1394两者接口在市场上仍存有许多重迭的灰色地带，特别是现在到处充斥着『家电信息化』或『信息家电化』的未来趋势，更使得两大门派增添不少想象空间，不过就目前的PC相关外围市场而言，以Intel捍卫PC市场的决心来看，似乎让USB 2.0接口除了可巩固现有市场(USB 1.1)外，尚可更快加速扩大现有的市场，而IEEE 1394若想要在这个领域超越的话，似乎还得再加把劲。

当初制定USB的目的有三个：Ⅰ.使个人计算机具备通讯的能力。Ⅱ.容易使用。Ⅲ.具备强大的扩充性。由这三点可以清楚的知道USB接口能够轻易地连接PC外围产品，使用者不需因不同的外围装置而需找其对应的埠(Port)连接。至于市场的预测主要以PC为主，其中98%~99%的个人计算机皆有USB接口，其主要外围应用产品以鼠标和键盘为主。表1为In-Stat对2001～2004年USB的市场预测。

USB规格的厂商共同设立了一个『USB应用者论坛(USB Implementers Forum Inc/USB-IF)』的非营利组织。而USB-IF 是一个以技术支持为首要的组织，目的在于接受各界对USB技术研发与应用建议的论坛。并且为促进高品质并具有兼容性USB设备研发、规格 测试等做产品的推广。同样地USB也和其它业界规格(如IEEE1394、DVD、DTS等)一样，USB1.0及USB2.0皆具正式卷标，而产品贴上USB2.0规格的卷标，便代表它与其它同样具有USB2.0规格卷标的外围正常使用，并且已经过完整测试及具有兼容性。其测试项目如下：

Ⅰ.适配卡、主机板及系统

(1)电源提供测试(Power Provider testing)

(2)传出讯号品质(Downstream Signal Quality)

(3)通用性(Interoperability)

Ⅱ.全速与低速集线器(不含高速支援)

(1)电源提供测试(Power Provider testing)

(2)传出讯号品质(Downstream Signal Quality)

(3)回传讯号品质(Upstream Signal Quality)

(4)设备架构测试(Device Framework Testing)

(5)互通性(Interoperability)

(6)平均电流消耗(Average Current Consumption)

Ⅲ.全速与低速外围

(1)回传讯号品质(Upstream Signal Quality)

(2)设备架构测试(Device Framework Testing)

(3)互通性(Interoperability)

(4)平均电流消耗(Average Current Consumption)

其中『互通性(Interoperability)』为衡量软件质量的一个重要指标。它指一个软件系统接收与处理另一个软件系统所发送的信息能力，反映该软件系统是否易于与另一个软件系统快速连接的接口。一般可用下列三点来评价：

Ⅰ.模块化：该软件所具有的模块结构能力。

Ⅱ.通信通用化：该软件使用标准通信协议和接口例行程序的能力。

Ⅲ.数据通用化：该软件使用标准数据表示的能力。

另外在设计USB 2.0设备时，还要注意到防治电磁干扰(EMI Remediation)、机身接地(Chassis Grounding)、布线设计(Trace Layout)、设备封装(Device Packaging)、电路板设计(Board Layout)及数据讯号衰减噪声(Data Signal Attenuation/Jitter)等问题。

另外值得一提的是USB 2.0传输规格全新加强版─USB On-the-Go (USB OTG)，即USB 2.0的追加规格(Supplement to USB 2.0 Specification)，亦称OTG规范，是USB-IF针对USB 2.0既有标准追加上去的补充条款。它允许让各个装置都能够扮演主控者的角色，目前市场上极被看好且具明星相貌的装置─PDA、影像行动电话、数字相机、可携式硬盘及NB等装置。举例来说：当PDA变成主控装置时，可以与其它品牌的PDA做数据传输或档案交换等功能;当与行动电话接上时，可经由它上网，上传或下载讯息;当与打印机接上时，即可打印图片或档案;当与数字相机接上时，便可以储存或交换影像图片档案;连接上硬盘时，亦可备份或储存数据。同理，其它装置变为主控装置时，亦可与被控装置做多元化变换的功能，是谓广泛又富高度的弹性。

以下就USB市场所衍生的相关产业做详细的分析：

闪存市场

手持或携带式电子产品等，强调电源节约度的产品已广泛成为下一世代的主要需求，而非挥发性内存在近年来的应用日渐重要。在此范畴中的产品包含Flash Memory、Mask ROM及EEPROM(反之则为DRAM及