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??? 通用串行總線 (USB) 外設(shè)接口已廣泛應(yīng)用于所有個(gè)人計(jì)算平臺(tái)及眾多工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái),。不過(guò),，與此同時(shí),，人們對(duì)適用于給定應(yīng)用的 USB 版本,，如 USB 1.0,，USB 1.1,，USB 2.0,，On-the-Go (OTG) 或 WirelessUSB (WUSB) 等，還不太清楚,。隨著 USB 1.1 規(guī)范的發(fā)布,，以及 Microsoft 操作系統(tǒng)為這一標(biāo)準(zhǔn)提供原生支持，這使得 USB 主機(jī)接口在 PC 中快速普及,，同時(shí)也使眾多外設(shè)由傳統(tǒng)接口,，如串行 (RS-232)、PS-2（鼠標(biāo)和鍵盤(pán)）和并行端口（打印機(jī)使用的 Centronix 和 IEEE-1284）等,，向這種新型通用接口標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡,。

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??? 隨著 USB 2.0 規(guī)范的發(fā)布，使高速連接成為可能,，USB 外設(shè)的數(shù)量出現(xiàn)激增,，從而大幅改善了最終用戶(hù)的使用體驗(yàn)。本文上半部分討論了 USB 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,，下半部分將討論常見(jiàn)的應(yīng)用,，并介紹給定應(yīng)用采用哪種 USB 標(biāo)準(zhǔn)最好,。

選用 USB 1.1、USB 2.0,、USB OTG 還是 WUSB,？

??? 我們不妨先來(lái)簡(jiǎn)單看看不同 USB 版本之間的差別，以此作為本文的基礎(chǔ),。目前常用的標(biāo)準(zhǔn)為 USB 1.1,、USB 2.0、USB OTG 和 WUSB,。在許多情況下,，這些不同標(biāo)準(zhǔn)會(huì)使工程師和最終用戶(hù)產(chǎn)生混淆。USB 2.0 是 USB 1.1 的官方正式升級(jí)版,，提供了如下三種數(shù)據(jù)傳輸速率：

• 1.5 Mbps 的低速 (LS)
• 12 Mbps 的全速 (FS)
• 480 Mbps 的高速 (HS)

??? 前兩種速率的定義與 USB 1.1 完全相同,。USB OTG 是USB 2.0 規(guī)范的補(bǔ)充，定義了新的設(shè)備類(lèi)型,。此外,，還擴(kuò)展了外設(shè)產(chǎn)品的功能，增加了有限的主機(jī)功能,。OTG 設(shè)備能支持 USB 2.0 支持的所有速率,。Certified WUSB 是最新的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展版，定義了無(wú)線接口,，將有線 USB 技術(shù)的高速和安全性與無(wú)線技術(shù)的易用性相結(jié)合,。Certified WUSB 通過(guò) WiMedia Alliance 開(kāi)發(fā)的常見(jiàn)的 WiMedia MB-OFDM 超寬帶 (UWB) 無(wú)線電平臺(tái)來(lái)支持穩(wěn)健的高速無(wú)線連接，連接距離為 3 米時(shí)最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 480 Mbps,；連接距離為 10 米時(shí)最高速率可達(dá) 110 Mbps,。每種版本都有其優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)全面了解每種技術(shù)的成本,、功耗及吞吐能力,，有助于我們確定哪種標(biāo)準(zhǔn)最適合給定的應(yīng)用需求。

低速與高速 USB

??? 低速 USB 的最大優(yōu)點(diǎn)就是低成本,、低功耗,。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率為 1.5 Mbps 時(shí)，盡管收發(fā)器的速率很有限,，但成本和功耗也很低,。其明顯的缺點(diǎn)就是數(shù)據(jù)吞吐能力不高。如果數(shù)據(jù)傳輸速率為 1.5 Mbps 的話(huà),，那么實(shí)際數(shù)據(jù)吞吐能力還不到 1 Mbps，因?yàn)?USB 規(guī)范本身還會(huì)有一些開(kāi)銷(xiāo),。與之相對(duì)的高速 USB 數(shù)據(jù)規(guī)范,，其數(shù)據(jù)吞吐能力很高,，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致成本增加，功耗大幅提升,。實(shí)際 USB 控制器的成本高于全速或低速 USB,。電路板實(shí)施的成本還會(huì)更高，因?yàn)橄啾扔?12 Mbps 乃至更低的速率,，當(dāng)速率高達(dá) 480 Mbps 時(shí),，確保傳輸質(zhì)量就是一個(gè)很大的技術(shù)問(wèn)題了。

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??? 全速 USB 填補(bǔ)了低速和高速之間的空白,，其數(shù)值處于三種矢量之間,。

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??? 由于 USB OTG 可采用這三種速率中的任何一種，因此在比較 USB OTG 的不同速率版本時(shí),，上面討論的問(wèn)題同樣適用,。我們不妨將 OTG 與標(biāo)準(zhǔn)有線 USB 進(jìn)行比較。USB 規(guī)范最初的目的之一就是通過(guò)主機(jī)而不是外設(shè)完成大部分處理工作,，從而實(shí)現(xiàn)低成本的外設(shè)連接方式,。這就決定了 USB 以主機(jī)為中心的本質(zhì)，從而有助于大幅降低外設(shè)連接實(shí)施方案的成本,。處理功能的成本主要由 PC 承擔(dān),，而不是由外接到總線的不同外設(shè)承擔(dān)。OTG 改變了這一機(jī)制,，在標(biāo)準(zhǔn)的 USB 外設(shè)上集成了有限的主機(jī)功能,，不管這種外加的功能多么有限，都會(huì)提高外設(shè)的成本,。成本的提高不僅涉及到支持主機(jī)功能的 USB 控制器硅技術(shù),，還涉及到整個(gè)產(chǎn)品，其中包括與主機(jī)功能相配套的更高的存儲(chǔ)器與處理功能要求等,。USB OTG 的一大優(yōu)勢(shì)在于,，它能在沒(méi)有電腦的情況下實(shí)現(xiàn) USB 設(shè)備的數(shù)據(jù)共享。我們?cè)谏院笥懻撚嘘P(guān)應(yīng)用時(shí)將給出具體實(shí)例和案例研究,。

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??? Certified WUSB 相對(duì)于有線 USB 的最大優(yōu)勢(shì)在于易用性,，無(wú)需線纜即可在電腦與外設(shè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外,，在不用 USB 線纜的情況下,，您還能直接為許多外設(shè)供電，所需設(shè)備可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的 AC 適配器或電池自供電,。

人機(jī)接口（或輸入）設(shè)備

??? 人機(jī)接口（或輸入）設(shè)備 (HID) 應(yīng)用的實(shí)例包括鼠標(biāo),、跟蹤球、鍵盤(pán),、游戲桿和游戲控制器等,。通常,，這些設(shè)備都采用中斷數(shù)據(jù)傳輸方式，并通過(guò)主機(jī)定期輪詢(xún)來(lái)確定其是否要向活動(dòng)應(yīng)用提供數(shù)據(jù),。鼠標(biāo)數(shù)據(jù)輪詢(xún)的時(shí)間間隔通常為 8ms,，可傳輸 32 位數(shù)據(jù)；鍵盤(pán)的輪詢(xún)間隔與鼠標(biāo)相同,，可傳輸數(shù)據(jù)為 64 位,。更高級(jí)一些的游戲桿和游戲控制器（帶多個(gè)按鍵，支持力反饋技術(shù)）輪詢(xún)間隔也是 8ms,，每次請(qǐng)求發(fā)送 6 字節(jié)數(shù)據(jù),，這樣最大數(shù)據(jù)吞吐能力約為 8 Kbps (0.008 Mbps)，比低速傳輸速率 1.5 Mbps 的標(biāo)準(zhǔn)要低很多,。不管人們打字或按鍵的速度有多快,，都不會(huì)超過(guò)低速 USB 標(biāo)準(zhǔn)的支持范圍。因此,，HID 設(shè)備的帶寬消耗很低,，近期還不會(huì)超出幾個(gè) kbps 的范圍。這種應(yīng)用低速標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備有助于降低成本,。

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?? 這種設(shè)備一般也不會(huì)支持主機(jī)功能,，這是因?yàn)樘砑又鳈C(jī)，同時(shí)相應(yīng)要提高處理功能,，從而會(huì)增加成本,，因此這種設(shè)備也不會(huì)成為全速 OTG 設(shè)備。這種設(shè)備非常適合作為支持 OTG 設(shè)備的外設(shè),，比方說(shuō)便攜式鍵盤(pán),，在沒(méi)有電腦的情況下，通過(guò)該鍵盤(pán)可向個(gè)人數(shù)字助理 (PDA) 或移動(dòng)手持終端中鍵入內(nèi)容,。不過(guò)在這種情況下,，我們要考慮當(dāng)前 USB OTG 規(guī)范規(guī)定的 8 mA 電流能否滿(mǎn)足有關(guān)應(yīng)用的要求，是否需要采用電池,。

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??? 無(wú)線鼠標(biāo)和鍵盤(pán)已問(wèn)世多年,。事實(shí)上，我正用這種設(shè)備來(lái)輸入本文,。每種設(shè)備都采用制造商專(zhuān)有的無(wú)線解決方案,，都需要無(wú)線收發(fā)器插入標(biāo)準(zhǔn) USB 端口，以實(shí)現(xiàn)到 PC 的連接,。在眾多情況下,，除非為新設(shè)備購(gòu)買(mǎi)或添加新的收發(fā)器，否則我們不能簡(jiǎn)單更新鼠標(biāo)或鍵盤(pán),，也不能在系統(tǒng)中添加更多無(wú)線 HID 設(shè)備,。通過(guò)采用 Certified WUSB 支持的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施方案,，我們能解決上述問(wèn)題。任何新的 Certified WUSB 鍵盤(pán),、鼠標(biāo)或游戲桿都能像標(biāo)準(zhǔn)的有線 USB 外設(shè)一樣直接連接到系統(tǒng)。就近期而言,，我們還需要外置 Certified WUSB 收發(fā)器來(lái)支持連接功能,，不過(guò)在今后幾年，這種 Certified WUSB 收發(fā)器將會(huì)集成到電腦中,，這樣就不再需要外置收發(fā)器,，從而進(jìn)一步降低了實(shí)施外設(shè)連接的成本。HID 設(shè)備采用無(wú)線解決方案的一大劣勢(shì)在于,，設(shè)備需要電池,。有線解決方案則能從 USB 線纜獲得所需的所有電力。

海量存儲(chǔ)設(shè)備

??? 海量存儲(chǔ)類(lèi) (MSC) 設(shè)備包括外置硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 (HDD),、DVD-RW,、CD-RW、閃存卡讀卡器,、ZIP 驅(qū)動(dòng)器,、磁光盤(pán) (MO) 驅(qū)動(dòng)器及 USB 閃存驅(qū)動(dòng)器等。在選擇 USB 速率時(shí),，要確保 USB 連接不會(huì)成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i,。舉例來(lái)說(shuō)，圖 1 顯示的是假定沒(méi)有瓶頸時(shí)數(shù)據(jù)傳輸所需的理想速率,，我們由此可以看到不同目標(biāo)應(yīng)用需要哪種 USB 速率,。如果我們假定帶寬使用為理想狀態(tài)（無(wú)開(kāi)銷(xiāo)），我們就可以分析出在驅(qū)動(dòng)器和 PC 之間傳輸 1 GB 數(shù)據(jù)所需的時(shí)間,。

圖 1. 理想狀態(tài)下傳輸 1GB 數(shù)據(jù)所需的時(shí)間

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??? 顯然,，理想帶寬是不現(xiàn)實(shí)的。因此,，圖 1 中所列的時(shí)間要快于在實(shí)際應(yīng)用中的情況,。在本例中，只有高速 USB 標(biāo)準(zhǔn)才適合要求,。那么接下來(lái)的問(wèn)題是：Certified WUSB 或 OTG 等非標(biāo)準(zhǔn) USB 實(shí)施方案適用于這種應(yīng)用嗎,？

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??? USB 閃存驅(qū)動(dòng)器本身體積很小，可以方便地從有線 USB 連接獲得電力,。因此,，這種應(yīng)用不太適合無(wú)線應(yīng)用。如果用電池電池供電,，就會(huì)提高成本,，同時(shí)也不會(huì)給最終用戶(hù)帶來(lái)什么額外的功能,。如果閃存驅(qū)動(dòng)器能支持 OTG 會(huì)話(huà)功能的話(huà)，似乎還有些用,，不過(guò)也這會(huì)增加成本,，相對(duì)于有限的功能增加來(lái)說(shuō)，反而得不償失,。

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??? 就那些始終要連接到電腦的“固定式”驅(qū)動(dòng)器而言,，有線 USB 的連接更適用。用戶(hù)很可能通過(guò)墻上電源連接供電,，因?yàn)檫@樣最適合該類(lèi)型驅(qū)動(dòng)器的供電需求,。如果設(shè)備是“移動(dòng)”或便攜式的，那么 OTG 或 WUSB 可能更為適用,。通常,，移動(dòng)設(shè)備都不是獨(dú)立的設(shè)備，而是具備某種消費(fèi)娛樂(lè)功能的設(shè)備,，例如 MP3 播放器,、數(shù)碼相機(jī) (DSC) 等，也可能是通過(guò) HDD 擴(kuò)展存儲(chǔ)容量的移動(dòng)電話(huà)/PDA 等,。無(wú)線連接非常適用于上述這些設(shè)備,。最終用戶(hù)只需走到辦公桌前，將設(shè)備放在 PC 邊上,，由于眾多設(shè)備都采用非標(biāo)準(zhǔn)的 USB 連接器,，因此立即就能實(shí)現(xiàn)文件與 PC 的同步，不用再為找線纜連線而頭疼了,。OTG 也是一種合適的選擇,，特別適用于相機(jī)和打印機(jī)的互連，也能讓移動(dòng)電話(huà)/PDA 彼此通信,。

數(shù)碼相機(jī)

??? 不管分辨率有多高（從 VGA 至 800 多萬(wàn)像素）,，數(shù)碼相機(jī) (DSC) 的特點(diǎn)都很相似。目前,，所有相機(jī)都通過(guò)存儲(chǔ)卡來(lái)存儲(chǔ)數(shù)碼照片,，包括 CF卡、SmartMedia 和 MediaStick 等,，當(dāng)然也有的通過(guò)嵌入式硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)存儲(chǔ),。所有 DSC 都采用電池供電，因此除了電池充電外,，通常不需要通過(guò) USB 連接獲得電力,。此外，這些設(shè)備可脫離計(jì)算機(jī)工作，只有在進(jìn)行最后數(shù)據(jù)圖形的編輯,、打印,、存儲(chǔ)或傳輸時(shí)才會(huì)連接到計(jì)算機(jī)。

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??? 相機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)類(lèi)型并不重要,，存儲(chǔ)量才是最重要的,。如果相機(jī)存儲(chǔ)容量較小，那么數(shù)據(jù)很快就會(huì)占滿(mǎn)空間,，從而需要經(jīng)常傳輸,。傳輸頻率高，就需要經(jīng)常清空存儲(chǔ)空間,，這樣用戶(hù)才能繼續(xù)使用相機(jī)。如果相機(jī)存儲(chǔ)容量較大,，其使用模式就有些像此前說(shuō)過(guò)的外置存儲(chǔ)設(shè)備,，關(guān)鍵是要確保 USB 連接不會(huì)成為在相機(jī)和電腦間照片傳輸?shù)钠款i。與外置存儲(chǔ)設(shè)備一樣,，數(shù)據(jù)管道越大,，性能就越高。因此,，高速 USB 顯然是最佳選擇,。對(duì)更加關(guān)心成本的低端相機(jī)來(lái)說(shuō)，要是存儲(chǔ)量不大,，也可以采用全速標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滿(mǎn)足其低成本要求,。

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??? DSC 這種終端設(shè)備非常適合采用 OTG 技術(shù)。如果能到店里找臺(tái)打印機(jī),，不用連接電腦就能直接把相機(jī)中的照片打出來(lái),，那確實(shí)是非常理想的應(yīng)用方式。不過(guò)問(wèn)題是,，所選的相機(jī)和打印機(jī)是否在彼此的目標(biāo)外設(shè)列表上,。支持 OTG 功能的 DSC 會(huì)嘗試采用 USB 設(shè)備的“打印機(jī)”類(lèi)驅(qū)動(dòng)程序，但如果打印機(jī)需要特殊驅(qū)動(dòng)程序才能打印高質(zhì)量相片的話(huà),，這就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題,。相反，如果讓打印機(jī)作為主機(jī),，這樣打印機(jī)就能支持海量存儲(chǔ)外設(shè),，相機(jī)與打印機(jī)線連就像相機(jī)與PC連接一樣，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相機(jī)的存取?，F(xiàn)在許多照片打印機(jī)都內(nèi)置閃存讀卡器,，這對(duì)支持 OTG 功能的相機(jī)和照片打印機(jī)市場(chǎng)都產(chǎn)生了較大影響。

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??? 考慮到 DSC 的便攜性，在向 PC 傳輸照片以清空相機(jī)的存儲(chǔ)空間時(shí),，Certified WUSB 似乎也是一種理想的選擇,。不過(guò)唯一潛在的問(wèn)題是，在 DSC 中采用 WUSB 標(biāo)準(zhǔn),，會(huì)增加成本,，而 DSC 本身對(duì)成本控制是非常重視的。不過(guò),，我們可以通過(guò)這種技術(shù)省去連接線纜的麻煩,，而且相機(jī)本身也不用再配備 USB 接口，這或許會(huì)抵消支持 WUSB 標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的成本問(wèn)題,。顯然,，如果 WUSB 還不能做到像目前有線 USB 一樣普及的話(huà)，那么取消 DSC 上的 USB 連接器就不可能實(shí)現(xiàn),。

便攜式媒體（音頻或視頻）播放器

??? 與 DSC 一樣,，便攜式音頻或視頻播放器也涉及到存儲(chǔ)類(lèi)型與容量的問(wèn)題。存儲(chǔ)類(lèi)型有兩種,，一是硬盤(pán)存儲(chǔ),，二是閃存存儲(chǔ)。就用戶(hù)的同步應(yīng)用而言,，前面關(guān)于 DSC 的問(wèn)題同樣也適用于這種設(shè)備,。對(duì)這種設(shè)備而言，只有高速 USB 才是真正最適用用的解決方案,，不過(guò)對(duì)極低端的設(shè)備而言可能例外,。DSC和便攜式媒體播放器 (PMP) 的唯一本質(zhì)區(qū)別在于，PMP 可能在回放中要求支持向 PC 同步實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)流,，或者采用 OTG 技術(shù)來(lái)直接將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳送至揚(yáng)聲器／耳機(jī)系統(tǒng),。我們會(huì)看到，除了極高端的新一代音頻格式之外,，全速 USB 更適用于同步音頻流應(yīng)用,。不過(guò)，在處理實(shí)時(shí)視頻流時(shí),，頻寬會(huì)猛增到 30 Mbps 左右,，因此需要高速連接。與 DSC 類(lèi)似,，這種設(shè)備也很適合采用 OTG 和 WUSB 連接,。在此情況下，目標(biāo)外設(shè)為揚(yáng)聲器或耳機(jī),，而不是打印機(jī),。

移動(dòng)電話(huà)／個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)

??? 這種設(shè)備的使用模式與DSC及PMP比較類(lèi)似。我們同樣要考慮，需要多大存儲(chǔ)容量,？隨著這種設(shè)備新增 MP3 播放器,、百萬(wàn)像素相機(jī)等更多功能，以及聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模增大,，其存儲(chǔ)容量也在迅速擴(kuò)大,。隨著存儲(chǔ)容量的擴(kuò)大，同步連接也需要采用高速標(biāo)準(zhǔn),。與 DSC 和 PMP 一樣,，移動(dòng)電話(huà)和PDA 也非常適合采用 OTG 技術(shù)。它們既是率先支持 OTG 功能的設(shè)備類(lèi)型之一,，同時(shí)也具備 WUSB 實(shí)施方案的所有主要特性,。這類(lèi)設(shè)備很可能成為率先支持原生 WUSB 功能的設(shè)備，而不是通過(guò)外接無(wú)線適配器來(lái)支持,。

打印機(jī)

??? 與海量存儲(chǔ)設(shè)備一樣,，打印設(shè)備首先要考慮的問(wèn)題也是，數(shù)據(jù)吞吐能力的瓶頸會(huì)發(fā)生在什么地方,？激光打印機(jī)和噴墨／氣泡噴墨打印機(jī)的數(shù)據(jù)吞吐能力要求不一樣。包括數(shù)據(jù)壓縮等在內(nèi)的其它打印機(jī)參數(shù)也會(huì)影響頻寬要求,。不過(guò),，這些特性都會(huì)影響成本，而成本對(duì)消費(fèi)類(lèi)設(shè)備的影響是至關(guān)重要的,。

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??? 噴墨／氣泡噴墨打印機(jī)是消費(fèi)者最常用的設(shè)備,。因此，這種設(shè)備對(duì)成本要求也是最敏感的,。為了盡可能降低成本,，通常由 PC 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)壓縮工作，但這要求設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)吞吐能力,，特別在發(fā)送彩色文件時(shí)要求更高,。高速 USB 接口可支持打印機(jī)最快打印速度（以每分鐘打印頁(yè)數(shù)為單位）。對(duì)不帶壓縮引擎的打印機(jī)而言,，理想頻寬可達(dá)到 300 Mbps,；而對(duì)帶有數(shù)據(jù)壓縮引擎的打印機(jī)來(lái)說(shuō)，理想頻寬則可降至 10 Mbps 左右,，不過(guò)這會(huì)增加打印機(jī)的成本,。因此，對(duì)帶有壓縮引擎的噴墨打印機(jī)來(lái)說(shuō),，消費(fèi)者盡管可以采用全速 USB 連接,，但成本方面還是不合算。因此，高速 USB 連接是更合適的選擇,。由于本市場(chǎng)領(lǐng)域中成本非常重要,，因此許多打印機(jī)仍然采用全速標(biāo)準(zhǔn)，每分鐘打印的頁(yè)數(shù)都不多,，不過(guò)仍然基本滿(mǎn)足消費(fèi)者的價(jià)位需求,。

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??? 激光打印機(jī)面向較高端的市場(chǎng)，因此在成本上要求不是很?chē)?yán)格,。這就可以在打印機(jī)中集成壓縮功能,，以便分擔(dān)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理任務(wù)。通常說(shuō)來(lái),，激光打印機(jī)的打印速度要高于噴墨打印機(jī),。因此，我們需要高帶寬的高速 USB 接口來(lái)滿(mǎn)足有關(guān)需求,。

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??? 要是在成本敏感型噴墨打印機(jī)市場(chǎng)中實(shí)施 Certified WUSB 的話(huà),，很可能行不通。而激光打印機(jī)市場(chǎng)倒是能夠承受這部分增加的成本,。通常來(lái)說(shuō),，激光打印機(jī)要滿(mǎn)足 SOHO 辦公應(yīng)用的需求，更需要在打印機(jī)和筆記本電腦之間實(shí)現(xiàn)方便的連接,。

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??? 若為上述兩種打印機(jī)添加 OTG 功能,，它們便能直接打印 DSC 或 PDA 等便攜式消費(fèi)類(lèi)設(shè)備中存儲(chǔ)的內(nèi)容，特別適合更高端的打印機(jī)的需要,，這種打印機(jī)甚至開(kāi)始配置小型數(shù)碼顯示器,，不僅能顯示圖片和文件，而且還可進(jìn)行圖文編輯,。盡管這在連接到 PC 時(shí)沒(méi)什么用,，不過(guò)對(duì)兩用 OTG 設(shè)備來(lái)說(shuō)還是非常有用的。

PC 攝像頭或網(wǎng)絡(luò)攝像頭

??? 網(wǎng)絡(luò)攝像頭通常分為兩類(lèi),，一是采用壓縮技術(shù)的設(shè)備,，二是發(fā)送原始數(shù)據(jù)流的設(shè)備。這兩種類(lèi)型的設(shè)備都支持同步數(shù)據(jù)流,。第一種設(shè)備通常以每秒 30 幀的速率對(duì)未壓縮視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行播放,，分辨率為 640x480 百萬(wàn)像素；第二種設(shè)備以每秒 24 幀的速率進(jìn)行播放,，分辨率為 1024x768,，支持 RGB-24 (24 位，數(shù)百萬(wàn)種色彩),。此外,，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過(guò)總線供電,。與噴墨打印機(jī)一樣，這種設(shè)備不同品牌差別也不大,，都是價(jià)格敏感型產(chǎn)品,。表 1 和圖 2 顯示了使用不同攝像頭對(duì)非壓縮數(shù)據(jù)的帶寬要求。

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表 1. 網(wǎng)絡(luò)攝像頭的帶寬要求

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圖 2. 網(wǎng)絡(luò)攝像頭的帶寬要求

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??? 圖 2 顯示出,，在使用非壓縮攝像頭時(shí),，必須采用高速 USB 標(biāo)準(zhǔn)。即便攝像頭采用壓縮數(shù)據(jù),，吞吐能力仍然要達(dá)到 30 Mbps 乃至更高,。因此，這時(shí)我們必須使用高速 USB 連接,。

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??? USB OTG 不適用于網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用,，攝像頭功能無(wú)需作為主機(jī)使用。同樣,，攝像頭也不適合作 OTG 設(shè)備的外設(shè),，因?yàn)閿z像頭會(huì)要求 OTG 主機(jī)提供超過(guò) 8mA 的電流，而且這樣一來(lái)會(huì)增加外接電源或要求采用電池,。

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???? 同樣,，就 Certified WUSB 而言，功耗和成本問(wèn)題也會(huì)使攝像頭不適于采用 Certified WUSB 連接,。攝像頭的平均售價(jià)約為 60 至 100 美元,。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，如果采用WUSB 硅技術(shù)將使攝像頭的成本相應(yīng)提高5至10美元甚至更高,，這是不可行的。此外,，要支持 WUSB 的話(huà),，攝像頭制造商還必須提供 AC 電源轉(zhuǎn)換器，這不僅會(huì)提高成本,，而且還會(huì)讓 WUSB 的便捷優(yōu)勢(shì)大打折扣,。

揚(yáng)聲器／耳機(jī)

??? 我們?cè)诳紤]揚(yáng)聲器的同步帶寬要求時(shí)，首先要做的就是了解其支持哪種音頻格式,，具體包括杜比數(shù)碼 (AC-3),、DTS 數(shù)字環(huán)繞音響、THX 和新一代非壓縮音響等,。杜比數(shù)碼是一種 5.1 聲道的環(huán)繞音響格式,，也是 DVD 視頻的標(biāo)準(zhǔn)。DTS數(shù)字環(huán)繞音響也是一種 5.1 聲道的環(huán)繞音響格式,，是一種能夠與杜比數(shù)碼相媲美的類(lèi)似技術(shù),。THX Surround EX 也稱(chēng)作杜比數(shù)碼 EX,，指的是支持最新 6.1 聲道環(huán)繞音響格式的新版杜比數(shù)碼，它通過(guò)新增位于觀眾身后的一個(gè)或兩個(gè)揚(yáng)聲器,，改進(jìn)了原先的 5.1 聲道效果,。此外，還有幾種音頻格式也能與杜比數(shù)碼相提并論,，如頂級(jí)揚(yáng)聲器可支持 24 位,、每聲道 96kHz 的非壓縮數(shù)據(jù)流。表 2 總結(jié)了不同格式的帶寬要求,，其中唯一超越全速 USB 支持能力的格式就是新一代非壓縮音頻,。

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表 2. 音頻帶寬要求

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??? 揚(yáng)聲器似乎不太適合作為全面的 OTG 設(shè)備,，不過(guò)它們可以作為具備OTG功能的外設(shè),，支持音頻或視頻播放器，其中包括如 MP3 或便攜式 DVD 播放機(jī)器等,。對(duì) WUSB 而言,，重點(diǎn)主要是高端揚(yáng)聲器，它們能承受更高的材料清單成本(BOM),。這種揚(yáng)聲器可以作為 PC 的高端游戲音響系統(tǒng),，也能作為家庭娛樂(lè)系統(tǒng)的低音炮和揚(yáng)聲器組合。一般 PC 揚(yáng)聲器（低成本揚(yáng)聲器,，通常都隨 PC 或其它低端專(zhuān)用產(chǎn)品配套提供）不會(huì)采用這種標(biāo)準(zhǔn),，因?yàn)檫@會(huì)提高成本，消費(fèi)者也不希望為性能平平的無(wú)線揚(yáng)聲器多掏腰包,。

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??? 相比于揚(yáng)聲器,，耳機(jī)的帶寬要求更容易被滿(mǎn)足，全速 USB 完全可以滿(mǎn)足有關(guān)要求,。通常說(shuō)來(lái),，耳機(jī)只需要 128 kbps 的帶寬來(lái)支持兩個(gè)高質(zhì)量音頻流。耳機(jī)不必支持 OTG 功能,，不過(guò)作為目標(biāo)外設(shè),，還是很不錯(cuò)的解決方案。高端耳機(jī)（平均零售價(jià)在 199 美元以上）可采用 WUSB 技術(shù)連接到 PC,，支持 VoIP 等應(yīng)用,，也可支持 PDA、移動(dòng)電話(huà)等,。

未來(lái)——今后 USB 將如何發(fā)展,？

??? 為了真正評(píng)估速率需求,，我們應(yīng)了解哪些因素將推動(dòng)速率增長(zhǎng)。上述終端設(shè)備的發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢(shì)：一是內(nèi)容越來(lái)越豐富,，二是存儲(chǔ)容量越來(lái)越大,。正如蛋和雞的道理，我們說(shuō)不清楚到底是豐富的內(nèi)容推動(dòng)了存儲(chǔ)容量需求的增長(zhǎng),，還是存儲(chǔ)容量的增長(zhǎng)催生了消費(fèi)者對(duì)內(nèi)容豐富性的需求,。

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??? 內(nèi)容的豐富性突出表現(xiàn)在數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)上。1998 年,，DSC 的平均分辨率為 100 萬(wàn)像素,。2004 年為 500 萬(wàn)。現(xiàn)在,，像素已接近 1000 萬(wàn),。如今，移動(dòng)電話(huà)也具有支持 130 萬(wàn)像素的拍照功能,，今后幾年將向 500 萬(wàn)像素發(fā)展,。沒(méi)有任何跡象表明這一發(fā)展趨勢(shì)會(huì)減速。

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??? 同時(shí),，DSC 正從光學(xué)變焦（需要龐大而昂貴的機(jī)電子系統(tǒng)）向數(shù)碼變焦發(fā)展,。數(shù)碼變焦推動(dòng)了更高分辨率的需求，可支持 DSC 用戶(hù)在已捕獲到的數(shù)碼圖像基礎(chǔ)上進(jìn)行放大,，同時(shí)又能保持圖像原始的高清晰度,。這兩種趨勢(shì)均要求具備更大的存儲(chǔ)容量并支持更大圖像文件的傳輸。JPEG 拍照?qǐng)D像的平均大小已從 1998 年的 100 KB 上升到了目前的 4 MB,。此外,，還需要頻繁地清空數(shù)碼相機(jī)的存儲(chǔ)空間。用戶(hù)希望將內(nèi)容從相機(jī)中移走,，以釋放更多剩余空間,，接著又會(huì)很快被用完。

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??? 內(nèi)容的豐富性還體現(xiàn)在采用了基于硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)的便攜式媒體播放器上,。該播放器包括 MP3 和視頻播放器。大多數(shù)內(nèi)容都應(yīng)支持途中欣賞,。電影正從標(biāo)清（需 5.7GB 的存儲(chǔ)空間）向高清格式過(guò)渡（25 GB 的存儲(chǔ)空間）,。有了 40GB 的存儲(chǔ)空間，MP3 播放器就能存儲(chǔ) 1 萬(wàn)首歌曲,，這一功能正在逐步推廣,。

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??? 存儲(chǔ)容量的發(fā)展超過(guò)了過(guò)去幾十年的技術(shù)發(fā)展速度，甚至超過(guò)了摩爾定律,。就存儲(chǔ)容量而言,，我們要考慮到硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 (HDD) 和閃存領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),。1996 年，普通 HDD 直徑為 3.5 英寸,，轉(zhuǎn)速為 3,600 RPM,，存儲(chǔ)容量為 540 MB。2004 年,，普通 HDD 直徑為 2.5 英寸,，轉(zhuǎn)速為 9,600 RPM，存儲(chǔ)容量達(dá) 160 GB,。HDD 的尺寸也在不斷縮小,，如今有些容量達(dá) 5 GB 的硬盤(pán)只有 1 英寸大小，甚至容量為 4 GB 的硬盤(pán),，其尺寸僅為0.85 英寸,。這種新型 HDD 面向小型化便攜式應(yīng)用，其中包括移動(dòng)電話(huà)和 MP3 播放器等,?？紤]到上述因素，從發(fā)展趨勢(shì)上講,，我們可以預(yù)計(jì),，在保持當(dāng)前 104% 的年容量增幅情況下（這是摩爾定律的兩倍），到 2008 年,，普通硬盤(pán)的平均容量（不是最高容量）將達(dá) 2,750 GB,，直徑將為 2.1 英寸，轉(zhuǎn)速將達(dá) 15,700 RPM,。閃存首次出現(xiàn)于 1989 年,，容量為 1 MB，到 2004 年,，閃存容量達(dá)到了 1 GB,。若能繼續(xù)保持這種發(fā)展態(tài)勢(shì)，則到 2008 年,，閃存芯片將支持 6.4 GB 的容量（存儲(chǔ)容量年增長(zhǎng)率達(dá) 58%,，僅次于摩爾定律）。

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??? 我們從圖 3 可以分析出在電腦和存儲(chǔ)設(shè)備間傳輸 20 GB 數(shù)據(jù)所需的速率,，在此我們假定帶寬效率為 50%,，設(shè)傳輸時(shí)間分別為 10 秒鐘、1 分鐘和 5 分鐘,。通常,，多數(shù)用戶(hù)對(duì)移動(dòng)設(shè)備傳輸時(shí)間的忍耐極限為 5 分鐘，而且大都希望傳輸時(shí)間為一分鐘甚至更短,。很少有用戶(hù)會(huì)將移動(dòng)設(shè)備中的全部?jī)?nèi)容都發(fā)送出來(lái),。因此,，我們不妨估計(jì)，今后 USB 提速改進(jìn)時(shí)可將 5 Gbps 作為一個(gè)目標(biāo),。圖 4 顯示了在假定帶寬效率為 50% 的情況下,，傳輸不同尺寸的數(shù)據(jù)圖像所需的時(shí)間。

圖 3. 在電腦與存儲(chǔ)設(shè)備間傳輸 20GB 數(shù)據(jù)所需的速率分析（假定帶寬效率為 50%,，設(shè)傳輸時(shí)間分別為 10 秒鐘,、1 分鐘和 5 分鐘）

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圖 4. 傳輸不同尺寸數(shù)據(jù)圖像所需的時(shí)間（假設(shè)帶寬效率為 50%）

哪種 USB 是您的最佳選擇？

??? 第一部分回顧了 PC 外設(shè)發(fā)展的簡(jiǎn)史,、對(duì)通用接口的需求以及 USB 規(guī)范的演進(jìn),。我們還討論了 USB 規(guī)范本身及其對(duì)最終用戶(hù)使用體驗(yàn)的影響。最后還回顧了規(guī)范的發(fā)展歷程,，介紹了當(dāng)前使用的幾種不同的 USB 版本,。

第二部分介紹了常見(jiàn)的應(yīng)用，討論了不同 USB 版本的優(yōu)劣勢(shì),，由此確定不同應(yīng)用該如何選擇合適的 USB 版本,。之后討論了某些應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展，指出到 2009 年乃至更遠(yuǎn)的未來(lái),，勢(shì)必需要更高級(jí)的數(shù)據(jù)吞吐管道,。

關(guān)于作者：

??? Dan Harmon 過(guò)去六年來(lái)一直擔(dān)任 TI 通用接口連接產(chǎn)品部的產(chǎn)品線市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理。他在 TI 工作了 20 年,，設(shè)計(jì)了夜視 FLIR 系統(tǒng),，還曾擔(dān)任過(guò) CCD 影像產(chǎn)品部的攝像頭設(shè)計(jì)工程師，隨后擔(dān)任 CCD 產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)工程師,。他自代頓大學(xué) (University of Dayton)獲得電子工程學(xué)士學(xué)位,，并自得克薩斯大學(xué)阿靈頓分校 (University of Texas in Arlington) 獲得電子工程碩士學(xué)位。Dan 的電子郵件為：[email protected],。

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??? TM－所有商標(biāo)均為其各自所有者的財(cái)產(chǎn),。

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