USB是英文Universal Serial BUS(通用串行總線)的縮寫,而其中文簡稱為“通串線,是一個外部總線標準,用于規范電腦與外部設備的連接和通訊。是應用在PC領域的接口技術。USB接口支持設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年英特爾信息技術峰會。6個成員公司(惠普、英特爾、微軟、NEC、ST-NXP Wireless、德州儀器)起草 了最初的規范,并與其他參與公司共同成立了由200名業內專家組成的組織,以確保在規范發布時能夠獲得廣泛支持。這個規范在 2008年10月完成,任何希望采用它的公司都可以在2008年11月中旬獲得該規范。
USB 3.0簡要規范
提供了更高的每秒4.8Gb傳輸速度
對需要更大電力支持的設備提供了更好的支撐,最大化了總線的電力供應
增加了新的電源管理職能
全雙工數據通信,提供了更快的傳輸速度
向下兼容USB 2.0設備
除此之外,USB 3.0還引入了新的電源管理機制,支持待機、休眠和暫停等狀態。
USB 3.0的影響
USB 2.0標準升級到USB 3.0標準僅為10倍,但這10倍速度的提升卻有著很大的應用意義,既然USB 3.0的數據傳輸率達到了4.8Gbps,要遠遠高于其他傳輸標準,比如IEEE 1394的數據傳輸通常為400Mbps~3.2Gbps之間,而號稱“USB移動硬盤終結者”的新一代eSATA標準也僅有3Gbps的數據傳輸率。
USB 3.0工作原理
USB 3.0之所以有“超速”的表現,完全得益于技術的改進。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接口尺寸標準
可以拿起身邊的一根USB線,看看接口部分。在原有4線結構(電源,地線,2條數據)的基礎上,USB 3.0再增加了4條線路,用于接收和傳輸信號。因此不管是線纜內還是接口上,總共有8條線路。正是額外增加的4條(2對)線路提供了“SuperSpeed USB”所需帶寬的支持,得以實現“超速”。顯然在USB 2.0上的2條(1對)線路,是不夠用的。
此外,在信號傳輸的方法上仍然采用主機控制的方式,不過改為了異步傳輸。USB 3.0利用了雙向數據傳輸模式,而不再是USB 2.0時代的半雙工模式。簡單說,數據只需要著一個方向流動就可以了,簡化了等待引起的時間消耗。
其實USB 3.0并沒有采取什么鮮有聽聞的高深技術,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品。
USB 3.0應用
簡單說,所有的高速USB 2.0設備拿到USB 3.0上來只能會有更好的表現,至少不會更加的糟糕。
這些設備包括:
外置硬盤 - 在傳輸速度上至少有兩倍的提升,更不用擔心供電不足的問題了。
高分辨率的網絡攝像頭、視頻監視器
視頻顯示器,例如采用DisplayLink USB視頻技術的產品
USB接口的數碼相機、數碼攝像機
藍光光驅等
磁盤陣列系統。
愛國者發布技術挑戰USB3.0
中國品牌愛國者發布了全新的USB PLUS接口技術移動硬盤。并且放出豪言:“未來2年中移動存儲的通用性標準可能既不是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”,“愛國者也將會憑借USB PLUS再次走在全球移動存儲的最前端”。
USB 3.0對廠商的挑戰
High Speed Serial Link 產品(如USB、Serial ATA與PCI Express)的發展,已由主板應用出發,逐漸衍生更多應用于外圍與消費性電子產品,進入百家爭鳴的情況。然而不論是芯片供貨商或系統廠商,都面臨益形復雜的設計挑戰。這些新挑戰包含了:
● 更高的芯片設計進入障礙:與純數字IC設計相比,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IC設計公司在模擬設計與mixed-mode的能力。這也是為什么臺灣只有少數公司能提供從Serial ATA到PCI Express與USB 3.0完整的產品與IP解決方案。
● 為系統廠商考慮Design Margin問題:對于系統廠商而言,采用一顆IC上自己的系統產品,最擔心的是PCB Layout的design margin過小或是design rule太過復雜。因此IC設計公司必須為系統廠商考慮到這些設計上的問題,也加深了高速IO芯片設計的難度。
● IC量產良率:由于高速IO有物理層(PHY)部分的設計,因此對于IC良率的影響甚為重大,通常將PHY包入SoC內,往往是量產良率最大的殺手。所以如何透過模擬設計design margin的綜合考慮,維持量產良率,對IC設計公司而言是相當大的挑戰。
● IC量產測試方法:通常480MHz以上,往往需要使用較貴的測試機臺;但是如果廠商能使用較便宜的測試機臺,完成高速IO的相關測試,那就是相當重要的know how,對于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驗證制度的產生。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,是相當據挑戰性也令人感到繁瑣的問題。 |
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