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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)算平臺及眾多工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施平臺。不過，與此同時(shí)，人們對適用于給定應(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）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？

??? 我們不妨先來簡單看看不同 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)會使工程師和最終用戶產(chǎn)生混淆。USB 2.0 是 USB 1.1 的官方正式升級版，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，定義了無線接口，將有線 USB 技術(shù)的高速和安全性與無線技術(shù)的易用性相結(jié)合。Certified WUSB 通過 WiMedia Alliance 開發(fā)的常見的 WiMedia MB-OFDM 超寬帶 (UWB) 無線電平臺來支持穩(wěn)健的高速無線連接，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，那么實(shí)際數(shù)據(jù)吞吐能力還不到 1 Mbps，因?yàn)?USB 規(guī)范本身還會有一些開銷。與之相對的高速 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器與處理功能要求等。USB OTG 的一大優(yōu)勢在于，它能在沒有電腦的情況下實(shí)現(xiàn) USB 設(shè)備的數(shù)據(jù)共享。我們在稍后討論有關(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 相對于有線 USB 的最大優(yōu)勢在于易用性，無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、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，并通過主機(jī)定期輪詢來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)輪詢的時(shí)間間隔通常為 8ms，可傳輸 32 位數(shù)據(jù)；鍵盤的輪詢間隔與鼠標(biāo)相同，可傳輸數(shù)據(jù)為 64 位。更高級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)）輪詢間隔也是 8ms，每次請求發(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，都不會超過低速 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，從而會增加成本，因此這種設(shè)備也不會成為全速 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)，比方說便攜式鍵盤，在沒有電腦的情況下，通過該鍵盤可向個(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 電流能否滿足有關(guān)應(yīng)用的要求，是否需要采用電池。

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??? 無線鼠標(biāo)和鍵盤已問世多年。事實(shí)上，我正用這種設(shè)備來輸入本文。每種設(shè)備都采用制造商專有的無線解決方案，都需要無線收發(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)備購買或添加新的收發(fā)器，否則我們不能簡單更新鼠標(biāo)或鍵盤，也不能在系統(tǒng)中添加更多無線 HID 設(shè)備。通過采用 Certified WUSB 支持的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施方案，我們能解決上述問題。任何新的 Certified WUSB 鍵盤、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)器來支持連接功能，不過在今后幾年，這種 Certified WUSB 收發(fā)器將會集成到電腦中，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)備采用無線解決方案的一大劣勢在于，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。

海量存儲設(shè)備

??? 海量存儲類 (MSC) 設(shè)備包括外置硬盤驅(qū)動(dòng)器 (HDD)、DVD-RW、CD-RW、閃存卡讀卡器、ZIP 驅(qū)動(dòng)器、磁光盤 (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 連接不會成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。舉例來說，圖 1 顯示的是假定沒有瓶頸時(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)（無開銷），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。那么接下來的問題是：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)用不太適合無線應(yīng)用。如果用電池電池供電，就會提高成本，同時(shí)也不會給最終用戶帶來什么額外的功能。如果閃存驅(qū)動(dòng)器能支持 OTG 會話功能的話，似乎還有些用，不過也這會增加成本，相對于有限的功能增加來說，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。用戶很可能通過墻上電源連接供電，因?yàn)檫@樣最適合該類型驅(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 HDD 擴(kuò)展存儲容量的移動(dòng)電話/PDA 等。無線連接非常適用于上述這些設(shè)備。最終用戶只需走到辦公桌前，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/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)都通過存儲卡來存儲數(shù)碼照片，包括 CF卡、SmartMedia 和 MediaStick 等，當(dāng)然也有的通過嵌入式硬盤驅(qū)動(dòng)器來存儲。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 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、存儲或傳輸時(shí)才會連接到計(jì)算機(jī)。

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??? 相機(jī)的存儲介質(zhì)類型并不重要，存儲量才是最重要的。如果相機(jī)存儲容量較小，那么數(shù)據(jù)很快就會占滿空間，從而需要經(jīng)常傳輸。傳輸頻率高，就需要經(jīng)常清空存儲空間，這樣用戶才能繼續(xù)使用相機(jī)。如果相機(jī)存儲容量較大，其使用模式就有些像此前說過的外置存儲設(shè)備，關(guān)鍵是要確保 USB 連接不會成為在相機(jī)和電腦間照片傳輸?shù)钠款i。與外置存儲設(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。對更加關(guān)心成本的低端相機(jī)來說，要是存儲量不大，也可以采用全速標(biāo)準(zhǔn)來滿足其低成本要求。

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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，那確實(shí)是非常理想的應(yīng)用方式。不過問題是，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 會嘗試采用 USB 設(shè)備的“打印機(jī)”類驅(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，這就會產(chǎn)生問題。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)對相機(jī)的存取。現(xiàn)在許多照片打印機(jī)都內(nèi)置閃存讀卡器，這對支持 OTG 功能的相機(jī)和照片打印機(jī)市場都產(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)的存儲空間時(shí)，Certified WUSB 似乎也是一種理想的選擇。不過唯一潛在的問題是，在 DSC 中采用 WUSB 標(biāo)準(zhǔn)，會增加成本，而 DSC 本身對成本控制是非常重視的。不過，我們可以通過這種技術(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，這或許會抵消支持 WUSB 標(biāo)準(zhǔn)所帶來的成本問題。顯然，如果 WUSB 還不能做到像目前有線 USB 一樣普及的話，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類型與容量的問題。存儲類型有兩種，一是硬盤存儲，二是閃存存儲。就用戶的同步應(yīng)用而言，前面關(guān)于 DSC 的問題同樣也適用于這種設(shè)備。對這種設(shè)備而言，只有高速 USB 才是真正最適用用的解決方案，不過對極低端的設(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，在處理實(shí)時(shí)視頻流時(shí)，頻寬會猛增到 30 Mbps 左右，因此需要高速連接。與 DSC 類似，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／個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)

??? 這種設(shè)備的使用模式與DSC及PMP比較類似。我們同樣要考慮，需要多大存儲容量？隨著這種設(shè)備新增 MP3 播放器、百萬像素相機(jī)等更多功能，以及聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫的規(guī)模增大，其存儲容量也在迅速擴(kuò)大。隨著存儲容量的擴(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)備類型之一，同時(shí)也具備 WUSB 實(shí)施方案的所有主要特性。這類設(shè)備很可能成為率先支持原生 WUSB 功能的設(shè)備，而不是通過外接無線適配器來支持。

打印機(jī)

??? 與海量存儲設(shè)備一樣，打印設(shè)備首先要考慮的問題也是，數(shù)據(jù)吞吐能力的瓶頸會發(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)也會影響頻寬要求。不過，這些特性都會影響成本，而成本對消費(fèi)類設(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（以每分鐘打印頁數(shù)為單位）。對不帶壓縮引擎的打印機(jī)而言，理想頻寬可達(dá)到 300 Mbps；而對帶有數(shù)據(jù)壓縮引擎的打印機(jī)來說，理想頻寬則可降至 10 Mbps 左右，不過這會增加打印機(jī)的成本。因此，對帶有壓縮引擎的噴墨打印機(jī)來說，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)，每分鐘打印的頁數(shù)都不多，不過仍然基本滿足消費(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，因此在成本上要求不是很嚴(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)。通常說來，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 接口來滿足有關(guān)需求。

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??? 要是在成本敏感型噴墨打印機(jī)市場中實(shí)施 Certified WUSB 的話，很可能行不通。而激光打印機(jī)市場倒是能夠承受這部分增加的成本。通常來說，激光打印機(jī)要滿足 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)類設(shè)備中存儲的內(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)沒什么用，不過對兩用 OTG 設(shè)備來說還是非常有用的。

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，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 幀的速率對未壓縮視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行播放，分辨率為 640x480 百萬像素；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)百萬種色彩)。此外，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過總線供電。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像頭會要求 OTG 主機(jī)提供超過 8mA 的電流，而且這樣一來會增加外接電源或要求采用電池。

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???? 同樣，就 Certified WUSB 而言，功耗和成本問題也會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)角度來說，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，攝像頭制造商還必須提供 AC 電源轉(zhuǎn)換器，這不僅會提高成本，而且還會讓 WUSB 的便捷優(yōu)勢大打折扣。

揚(yáng)聲器／耳機(jī)

??? 我們在考慮揚(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)碼相媲美的類似技術(shù)。THX Surround EX 也稱作杜比數(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 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 或其它低端專用產(chǎn)品配套提供）不會采用這種標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@會提高成本，消費(fèi)者也不希望為性能平平的無線揚(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足，全速 USB 完全可以滿足有關(guān)要求。通常說來，耳機(jī)只需要 128 kbps 的帶寬來支持兩個(gè)高質(zhì)量音頻流。耳機(jī)不必支持 OTG 功能，不過作為目標(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)電話等。

未來——今后 USB 將如何發(fā)展？

??? 為了真正評估速率需求，我們應(yīng)了解哪些因素將推動(dòng)速率增長。上述終端設(shè)備的發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢：一是內(nèi)容越來越豐富，二是存儲容量越來越大。正如蛋和雞的道理，我們說不清楚到底是豐富的內(nèi)容推動(dòng)了存儲容量需求的增長，還是存儲容量的增長催生了消費(fèi)者對內(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)市場上。1998 年，DSC 的平均分辨率為 100 萬像素。2004 年為 500 萬?，F(xiàn)在，像素已接近 1000 萬。如今，移動(dòng)電話也具有支持 130 萬像素的拍照功能，今后幾年將向 500 萬像素發(fā)展。沒有任何跡象表明這一發(fā)展趨勢會減速。

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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。這兩種趨勢均要求具備更大的存儲容量并支持更大圖像文件的傳輸。JPEG 拍照圖像的平均大小已從 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)的存儲空間。用戶希望將內(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 的存儲空間）向高清格式過渡（25 GB 的存儲空間）。有了 40GB 的存儲空間，MP3 播放器就能存儲 1 萬首歌曲，這一功能正在逐步推廣。

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??? 存儲容量的發(fā)展超過了過去幾十年的技術(shù)發(fā)展速度，甚至超過了摩爾定律。就存儲容量而言，我們要考慮到硬盤驅(qū)動(dòng)器 (HDD) 和閃存領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢。1996 年，普通 HDD 直徑為 3.5 英寸，轉(zhuǎn)速為 3,600 RPM，存儲容量為 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 的硬盤只有 1 英寸大小，甚至容量為 4 GB 的硬盤，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)電話和 MP3 播放器等。考慮到上述因素，從發(fā)展趨勢上講，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，則到 2008 年，閃存芯片將支持 6.4 GB 的容量（存儲容量年增長率達(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)用戶對移動(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。很少有用戶會將移動(dòng)設(shè)備中的全部內(nèi)容都發(fā)送出來。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)展的簡史、對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)范本身及其對最終用戶使用體驗(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的應(yīng)用，討論了不同 USB 版本的優(yōu)劣勢，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)用的未來發(fā)展，指出到 2009 年乃至更遠(yuǎn)的未來，勢必需要更高級的數(shù)據(jù)吞吐管道。

關(guān)于作者：

??? Dan Harmon 過去六年來一直擔(dān)任 TI 通用接口連接產(chǎn)品部的產(chǎn)品線市場營銷經(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 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)品市場營銷工程師。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：ti_danharmon@list.ti.com。

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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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