通用串列匯流排（USB）正迅速地成為行動電話及其它消費性電子產品首選的互連（interconnect）標準。USB本來只應用在電腦及其周邊設備之間，但由於其設計簡單可靠，而使它成為業界應用最廣、成長最快的互連技術。隨著行動電話及其他消費性電子產品的功能不斷地增加，因此也就興起了一股可與鄰近設備連接的標準化互連技術之需求。雖然其他技術如IrDA和Bluetooth（藍芽）等也因為此一目的而被採用，但USB仍以其優越的性能而成?最佳的選擇。

USB是一種隨插即用的硬體介面，最初的目的是?了取代PC與周邊之間的傳統串列和並列連接。早先的1.5Mbps低速（LS）及12Mbps全速（FS）這兩種以主機為中心之標準版本已可滿足這類應用的需求。在整合進Windows 98作業系統中之後，USB已成功地建立起它在市場上根深蒂固的地位，現已廣泛地被用來當作PC與滑鼠、鍵盤、印表機及掃描器等設備間的連接標準。由於USB使用簡便，而且已獲得電腦作業系統廣泛地採用，因此也使它成為許多次要應用的一個具有吸引力之選項。雖然其他無線連接技術如IrDA及藍芽等也已在利基市場上取得良好的成績，但事實證明USB是更為普及的解決方案。它具有龐大的安裝數量，提供無線技術無可比擬的功能。除了可靠的差動數據路徑外，USB纜線還可透過主機提供高達500mA的電流。在某些低功耗及超可攜式（ultra-portable）應用中，這就足以滿足其功率及充電的要求了。

消費性電子產品應用需求日增

過去幾年以來，由於消費性電子產品的採用，使得USB的普及性得以驚人的速度成長。許多消費及超可攜式電子產品日益增加的功能，需要一種標準化的連接方法，以便連接到網際網路、PC及其它電子產品。除了標準的電腦應用外，USB現已成?行動電話、PDA、數位音樂播放器、數位相機、遊戲機及機頂盒的常用連接技術。如今，業界各大廠商都在其消費性電子產品中加上USB功能。為了配合USB的快速發展，現今許多電腦的標準配備都設有6個或以上的USB埠。

儘管USB是通用且低成本的連接方案，但仍有些挑戰必須克服，以便讓它適應某些應用。USB實施者論壇（USB IF）將繼續採用目前的標準，並發展未來的標準，以便讓USB更適合普羅大?使用。晶片供應商也會針對新的消費性及超可攜式電子應用調整其產品。

除了原有的LS和FS版本外，高速（HS）USB也已由USB IF確認成為一項標準，以便為像是外部儲存和串流視訊等對頻寬需求很大的應用提供解決方案。在480Mbps的速率下，HS USB的性能可與IEEE1394標準在諸如數位視訊、相機的高速應用領域中競爭。HS USB與LS及FS USB的向後相容性，可確保與現有USB產品的互通性。原有USB標準的另一個局限是以主機為中心的結構。雖然它在PC與周邊的連接上運作順暢，但卻不適用於點對點（peer-to-peer）的通訊應用。針對像行動電話這些不想經過PC、而想直接與其他設備通訊的應用而言， USB IF開發出了USB On The Go（OTG）標準來因應。此一標準可以讓任何OTG埠配置成主機或周邊，而實現類似點對點的通訊架構。

除了支援次要應用的新標準外，一些智慧財產權（IP）及晶片供應商也已推出產品，以支援消費性電子產品中的USB應用。許多IP及晶片已經可用來實現USB控制器、收發器、集線器及交換器。舉例來說，行動電話及其它超可攜式產品可以引進多項產品以支援一個USB介面。以IP為基礎的USB控制器通常被整合到基頻晶片組、ASIC或其他可編程邏輯元件中，而外部的收發器和/或交換器則用來支援這種介面並擴充其功能。

新興解決方案

超小型（ultra-small）封裝技術可讓元件整合到電路板空間有限的產品設計中。收發器可用來產生具有充足電壓、驅動及ESD保護的USB相容信號，類比開關則用來支援在單一USB連接中將多個信號多工的功能。由於行動電話及其它超可攜式?品對小尺寸、低功耗及低電壓的需求，USB收發器及類比開關必須針對這些應用而特別設計。

在超可攜式應用中，收發器通常需要與USB實體層介接。雖然無線晶片組一般都含有支援USB介面的控制器功能，但它們通常還是需要收發器來產生一個與USB標準相容的信號。這對於許多行動電話處理器來說十分困難，因為這些處理器的設計是以很小的製程尺寸為基礎，因此不能支援USB所需的電壓位準。隨著處理器進一步採用0.15微米或更小的製程，這樣的需求將持續增加。

收發器也為採用USB的超可攜式設計帶來不少優點。市面上已見到某些新興解決方案利用所有USB連接都有的DC信號，為USB信號提供上拉（pull-up）參考電壓 ，如(圖一)。如果不是這樣，在沒有最低3.3V電源電壓的情況下，便很難產生3.3V的參考電壓。USB收發器還可為昂貴的處理器和ASIC提供ESD保護。一般情況下，這些高度整合元件指定的ESD保護值只?2 kV或以下。對於經由USB連接器暴露在外的USB信號而言，這一點十分重要。大多數USB收發器可為這些關鍵的資料信號提供至少7.5 kV的ESD保護。

《圖一　DC信號為USB提供上拉參考電壓》

另外，其他一些元件如類比開關等也被拿來改善新款消費性及超可攜式設計中的USB介面彈性。便有廠商推出一款為了將類比及USB資料切換到單一USB鏈路上所設計的雙SPDT類比開關產品。例如，美國消費性電子協會（Consumer Electronics Association）已將汽車行駛中免手提行動電話操作所設計的USB車載設備介面（Carkit Interface）訂定為標準，稱為CEA-936-A。此一標準定義了USB資料及行動電話音頻信號可在其上進行多工的介面，如(圖二)。該設計簡化了連接器，並且讓現有的USB鏈路也可供非USB的信號來使用。

《圖二　CEA-936-A多工介面》

結論

在過去幾年中，作為一項標準的USB已經歷過一令人驚訝的成長，並且將持續到可以預見的未來。由於應用簡單、可靠及龐大的安裝數量，USB現已在PC及周邊連接市場中取得主導的地位。隨著消費性電子產品的功能不斷增加，對標準化互連標準的需求也會相對地增加。USB已經成為PDA、行動電話、數位音樂播放器及其他通用消費性電子產品首選的連接技術。隨著高速USB和USB OTG在市場的地位日漸提高，以及全新支援IC的推出，USB勢將繼續成?各式嶄新應用的寵兒。（作者任職於Fairchild快捷半導體）

延 伸 閱 讀

在數位化潮流的驅動下，各類消費性電子產品已被視為繼資訊產品之後，推動市場成長的重要力量。無庸置疑的，這樣的發展趨勢仍將持續下去，而且隨著技術的進展，廠商無不將更豐富、更高品質的數位影音內容整合到更多樣化的裝置中。相關介紹請見「消費性電子產品將整合更多的視訊應用」一文。 於 2003 年 1 月 9 日至 12 日在美國拉斯維加斯舉辦的消費科技博覽會９９（ International CES ）不論是在展場規模、參展廠商數量、參觀人數都突破了歷史紀錄，相較於去年秋季以 PC 為主題的全球三大電腦展之一， Comdex Fall 的冷清場面，形成了強烈的對比。這無異是宣示了 IT 產業的主軸由 PC 走向消費性電子的大趨勢。事實上，消費性電子產品可說是完全承繼了 PC 走入人類生活後所帶動的數位化風潮，並引領了數位時代的下一波革命。你可在「從CES看消費性電子產品對PC的解構與異變?」一文中得到進一步的介紹。 USB 界面在 1995 年提出之後，多數應用在個人電腦相關領域，目前在這個領域當中， USB 界面的採用率已經超過 99.5 ％以上， 2002 年 USB 的市場規模大約是 3.7 億套，而市場會在 2007 達到 8.6 億套，而其中以消費性電子的市場發展最為快速，從 2002 到 2007 年的複合成長率達到 39.5 ％，消費性電子產品的市場將是 USB 產品下一波發展的重心，而這也是 OTG 產品得以發展的關鍵。在「USB OTG對1394的影響」一文為你做了相關的評析。

市場動態

全球消費性電子硬碟機領導廠商希捷科技 (NYSE:STX) 宣佈，希捷 USB 2.0 口袋型硬碟機 (Pocket Hard Drive) 榮獲由 2005 美國國際消費性電子展（ Consumer Electronics Show; CES ）主辦單位以及消費性電子協會（ Consumer Electronics Association ； CEA ）所評選及頒發的 2005 CES 創新產品獎（ CES Innovation Award ），以表彰希捷在消費性電子領域的傑出設計和工程成就。相關介紹請見「希捷科技口袋型硬碟機榮獲美國CES創新產品獎肯定」一文。 台灣愛普生科技影像事業群總經理陳維鈞表示，家庭是下一波兵家必爭之地， EPSON ，結合旗下數位相機、相片印表機、無線可攜式投影機、 Photo Player 等產品蓄勢待發，野心勃勃地搶佔新一波消費性電子產品市場霸主地位。你可在「EPSON發表多款消費性電子產品」一文中得到進一步的介紹。 家庭網路再也不僅只是一種高科技趣味品！根據 In-Stat 最新市場研究調查指出，直至 2008 年全世界將有超過 9700 萬的使用者擁有家庭網路。伴隨此成長趨勢，標顯出儲存倍增的需求，為此 Maxtor 今日發表全新的共享儲存方案（ Shared Storage? solution ），可讓家庭使用者或 SOHO 族，透過有線或無線網路，輕鬆完成集中管理、組織及分享資料、照片或音樂等。在「Maxtor 看準高度成長的SOHO及家庭網路市場」一文為你做了相關的評析。