通用串列汇流排（USB）正迅速地成为行动电话及其它消费性电子产品首选的互连（interconnect）标准。 USB本来只应用在电脑及其周边设备之间，但由于其设计简单可靠，而使它成为业界应用最广、成长最快的互连技术。随着行动电话及其他消费性电子产品的功能不断地增加，因此也就兴起了一股可与邻近设备连接的标准化互连技术之需求。虽然其他技术如IrDA和Bluetooth（蓝芽）等也因为此一目的而被采用，但USB仍以其优越的性能而成?最佳的选择。

USB是一种随插即用的硬体介面，最初的目的是?了取代PC与周边之间的传统串列和并列连接。早先的1.5Mbps低速（LS）及12Mbps全速（FS）这两种以主机为中心之标准版本已可满足这类应用的需求。在整合进Windows 98作业系统中之后，USB已成功地建立起它在市场上根深蒂固的地位，现已广泛地被用来当作PC与滑鼠、键盘、印表机及扫描器等设备间的连接标准。由于USB使用简便，而且已获得电脑作业系统广泛地采用，因此也使它成为许多次要应用的一个具有吸引力之选项。虽然其他无线连接技术如IrDA及蓝芽等也已在利基市场上取得良好的成绩，但事实证明USB是更为普及的解决方案。它具有庞大的安装数量，提供无线技术无可比拟的功能。除了可靠的差动数据路径外，USB缆线还可透过主机提供高达500mA的电流。在某些低功耗及超可携式（ultra-portable）应用中，这就足以满足其功率及充电的要求了。

消费性电子产品应用需求日增

过去几年以来，由于消费性电子产品的采用，使得USB的普及性得以惊人的速度成长。许多消费及超可携式电子产品日益增加的功能，需要一种标准化的连接方法，以便连接到网际网路、PC及其它电子产品。除了标准的电脑应用外，USB现已成?行动电话、PDA、数位音乐播放器、数位相机、游戏机及机顶盒的常用连接技术。如今，业界各大厂商都在其消费性电子产品中加上USB功能。为了配合USB的快速发展，现今许多电脑的标准配备都设有6个或以上的USB埠。

尽管USB是通用且低成本的连接方案，但仍有些挑战必须克服，以便让它适应某些应用。 USB实施者论坛（USB IF）将继续采用目前的标准，并发展未来的标准，以便让USB更适合普罗大?使用。晶片供应商也会针对新的消费性及超可携式电子应用调整其产品。

除了原有的LS和FS版本外，高速（HS）USB也已由USB IF确认成为一项标准，以便为像是外部储存和串流视讯等对频宽需求很大的应用提供解决方案。在480Mbps的速率下，HS USB的性能可与IEEE1394标准在诸如数位视讯、相机的高速应用领域中竞争。 HS USB与LS及FS USB的向后相容性，可确保与现有USB产品的互通性。原有USB标准的另一个局限是以主机为中心的结构。虽然它在PC与周边的连接上运作顺畅，但却不适用于点对点（peer-to-peer）的通讯应用。针对像行动电话这些不想经过PC、而想直接与其他设备通讯的应用而言， USB IF开发出了USB On The Go（OTG）标准来因应。此一标准可以让任何OTG埠配置成主机或周边，而实现类似点对点的通讯架构。

除了支援次要应用的新标准外，一些智慧财产权（IP）及晶片供应商也已推出产品，以支援消费性电子产品中的USB应用。许多IP及晶片已经可用来实现USB控制器、收发器、集线器及交换器。举例来说，行动电话及其它超可携式产品可以引进多项产品以支援一个USB介面。以IP为基础的USB控制器通常被整合到基频晶片组、ASIC或其他可编程逻辑元件中，而外部的收发器和/或交换器则用来支援这种介面并扩充其功能。

新兴解决方案

超小型（ultra-small）封装技术可让元件整合到电路板空间有限的产品设计中。收发器可用来产生具有充足电压、驱动及ESD保护的USB相容信号，类比开关则用来支援在单一USB连接中将多个信号多工的功能。由于行动电话及其它超可携式?品对小尺寸、低功耗及低电压的需求，USB收发器及类比开关必须针对这些应用而特别设计。

在超可携式应用中，收发器通常需要与USB实体层介接。虽然无线晶片组一般都含有支援USB介面的控制器功能，但它们通常还是需要收发器来产生一个与USB标准相容的信号。这对于许多行动电话处理器来说十分困难，因为这些处理器的设计是以很小的制程尺寸为基础，因此不能支援USB所需的电压位准。随着处理器进一步采用0.15微米或更小的制程，这样的需求将持续增加。

收发器也为采用USB的超可携式设计带来不少优点。市面上已见到某些新兴解决方案利用所有USB连接都有的DC信号，为USB信号提供上拉（pull-up）参考电压 ，如(图一)。如果不是这样，在没有最低3.3V电源电压的情况下，便很难产生3.3V的参考电压。 USB收发器还可为昂贵的处理器和ASIC提供ESD保护。一般情况下，这些高度整合元件指定的ESD保护值只?2 kV或以下。对于经由USB连接器暴露在外的USB信号而言，这一点十分重要。大多数USB收发器可为这些关键的资料信号提供至少7.5 kV的ESD保护。

《图一 DC信号为USB提供上拉参考电压》

另外，其他一些元件如类比开关等也被拿来改善新款消费性及超可携式设计中的USB介面弹性。便有厂商推出一款为了将类比及USB资料切换到单一USB链路上所设计的双SPDT类比开关产品。例如，美国消费性电子协会（Consumer Electronics Association）已将汽车行驶中免手提行动电话操作所设计的USB车载设备介面（Carkit Interface）订定为标准，称为CEA-936-A。此一标准定义了USB资料及行动电话音频信号可在其上进行多工的介面，如(图二)。该设计简化了连接器，并且让现有的USB链路也可供非USB的信号来使用。

《图二 CEA-936-A多任务接口》

结论

在过去几年中，作为一项标准的USB已经历过一令人惊讶的成长，并且将持续到可以预见的未来。由于应用简单、可靠及庞大的安装数量，USB现已在PC及周边连接市场中取得主导的地位。随着消费性电子产品的功能不断增加，对标准化互连标准的需求也会相对地增加。 USB已经成为PDA、行动电话、数位音乐播放器及其他通用消费性电子产品首选的连接技术。随着高速USB和USB OTG在市场的地位日渐提高，以及全新支援IC的推出，USB势将继续成?各式崭新应用的宠儿。 （作者任职于Fairchild快捷半导体）

延 伸 阅 读

在数位化潮流的驱动下，各类消费性电子产品已被视为继资讯产品之后，推动市场成长的重要力量。无庸置疑的，这样的发展趋势仍将持续下去，而且随着技术的进展，厂商无不将更丰富、更高品质的数位影音内容整合到更多样化的装置中。相关介绍请见「消费性电子产品将整合更多的视讯应用」一文。 于2003 年1 月9 日至12 日在美国拉斯维加斯举办的消费科技博览会９９（ International CES ）不论是在展场规模、参展厂商数量、参观人数都突破了历史纪录，相较于去年秋季以PC 为主题的全球三大电脑展之一， Comdex Fall 的冷清场面，形成了强烈的对比。这无异是宣示了 IT 产业的主轴由 PC 走向消费性电子的大趋势。事实上，消费性电子产品可说是完全承继了 PC 走入人类生活后所带动的数位化风潮，并引领了数位时代的下一波革命。你可在「从CES看消费性电子产品对PC的解构与异变?」一文中得到进一步的介绍。 USB 界面在1995 年提出之后，多数应用在个人电脑相关领域，目前在这个领域当中， USB 界面的采用率已经超过99.5 ％以上， 2002 年USB 的市场规模大约是3.7 亿套，而市场会在2007达到8.6 亿套，而其中以消费性电子的市场发展最为快速，从2002 到2007 年的复合成长率达到39.5 ％，消费性电子产品的市场将是USB 产品下一波发展的重心，而这也是OTG 产品得以发展的关键。在「USB OTG对1394的影响」一文为你做了相关的评析。

市场动态

全球消费性电子硬碟机领导厂商希捷科技(NYSE:STX) 宣布，希捷USB 2.0 口袋型硬碟机(Pocket Hard Drive) 荣获由2005 美国国际消费性电子展（ Consumer Electronics Show; CES ）主办单位以及消费性电子协会（ Consumer Electronics Association ； CEA ）所评选及颁发的2005 CES 创新产品奖（ CES Innovation Award ），以表彰希捷在消费性电子领域的杰出设计和工程成就。相关介绍请见「希捷科技口袋型硬碟机荣获美国CES创新产品奖肯定」一文。 台湾爱普生科技影像事业群总经理陈维钧表示，家庭是下一波兵家必争之地， EPSON ，结合旗下数位相机、相片印表机、无线可携式投影机、 Photo Player 等产品蓄势待发，野心勃勃地抢占新一波消费性电子产品市场霸主地位。你可在「EPSON发表多款消费性电子产品」一文中得到进一步的介绍。 家庭网路再也不仅只是一种高科技趣味品！根据 In-Stat 最新市场研究调查指出，直至 2008 年全世界将有超过 9700 万的使用者拥有家庭网路。伴随此成长趋势，标显出储存倍增的需求，为此Maxtor 今日发表全新的共享储存方案（ Shared Storage? solution ），可让家庭使用者或SOHO 族，透过有线或无线网路，轻松完成集中管理、组织及分享资料、照片或音乐等。在「Maxtor 看准高度成长的SOHO及家庭网路市场」一文为你做了相关的评析。