《圖一　USB 2.0連接網路》

EHCI暫存器組

USB 1.0的設備在市場上的發展進度緩慢就是一項證明。雖然英特爾(Intel)在1996年推出了一個符合USB 1.0標準介面的PC晶片組，但USB 1.0的合格周邊設備，卻直到1998年才開始在市場上出現，主要原因是牽涉到裝置驅動軟體開發的延誤。

然而，USB 2.0驅動軟體發展看起來似乎會比USB 1.0較為順利，因為許多針對USB 1.1所研發的驅動軟體不需修改即可使用(圖二)。可能造成整個USB 2.0發展延緩的惟一障礙是主控制器IC的裝置驅動軟體發展，微軟(Microsoft)宣布它已收到兩個主控制器IC，而且發展進行順利。主控制器IC的發展得以順利，主要是因為英特爾從USB１.0計劃中學到了許多教訓。

《圖二　主控制器驅動程式堆疊》

英特爾在USB 1.0的主控制器IC發展中是確定領先的，但它拒絕透露稱為「萬用主控制器介面」(Universal Host Controller Interface-UHCI)內建暫存器組的細節。因此，微軟、康柏電腦(Compaq Computer)、國家半導體(National Semiconductor)及其他公司最後開發了一個配有稱為「開放主控制器介面」(Open Host Controller Interface-OHCI)的不同暫存器組之主控制器。這也意謂著市場上的主控制器晶片具有不同的暫存器組，因而導致驅動軟體發展的延緩。

有此前車之鑑，在USB 2.0發展方面，英特爾決定要免費提供「加強的主控制器介面」(Enhanced Host Controller Interface-EHCI)暫存器組。這表示由多家廠商研發的所有USB 2.0主控制器IC都將使用相同的暫存器組，以利於裝置驅動軟體的發展。

驅動軟體

基本上，周邊等級的裝置驅動軟體不需要任何修改，事實上，也都是如此。因為，目前周邊製造商所展示的USB 2.0合格設備就是以未經修改的USB 1.1驅動軟體製作的。然而，在480Mbit/s的等時(Isochronous)數據傳輸率下，需要研發一些新的驅動軟體，對USB 2.0而言，最小的數據傳輸單位為125μs，或是USB 1.1的八分之一。這表示必須提供新的裝置驅動軟體來實作具有較短微框的等時傳輸。這對於傳輸視訊數據照相機的設計師或是處理語音數據的音訊設備製造商而言，是相當重要的。

微軟沒有計劃針對如視窗2000或視窗98等既有的作業系統，提供USB 2.0的等時傳輸裝置驅動軟體，可能的原因是該公司不想因為替多個作業系統製作驅動軟體，而嚴重影響驅動軟體和視窗作業系統的發展。據稱，以USB 2.0驅動軟體作為標準配備的作業系統，很可能是目前被列管中名為「Whistler」的系統。

互連驗證:

為了要使USB 2.0合格設備被廣泛採用，將需要謹慎且徹底的互連驗證。如果市場上的一些設備無法在某些組合中正常操作時，那麼將會嚴重影響市場對USB 2.0的接受度。雖然USB纜線問題已有一段時間不被提及，而且符合USB 1.1標準的纜線可以實際地連接至一個USB 2.0的合格裝置上，但是市面上已存在的一些纜線並不完全符合USB 1.1標準。根據美國GigaTest Labs的調查顯示，11個被當成USB 1.1合格纜線產品當中，就有兩個是不符合規格的。

USB介面的標準化組織--USB Implementers Forum(USB-IF)，將透過第三者提供纜線和周邊設備操作性測試，而且會頒發合格標誌給通過的設備。具有此標誌的產品會列在該團體的網站上開讓消費者取得。

雖然USB操作性測試和標誌系統已存在一段時間了，但是仍然無法知道最終的產品是否已針對偵測出的問題加以修正。換句話說，人們無法判定標誌對於該產品是否真的有意義，因此，USB-IF將開發新的標誌。英特爾也計劃自2000年第四季開始啟用新的標誌，此團體透過已獲認證的第三者來處理測試服務。美國的Contech Research Inc和National Technical Systems(NTS) Corp在纜線和連接器方面已獲認證，而比利時的Professional Interactive Media Centre NV已在周邊設備測試方面獲得認證。但是這些組織還需要一段時間才可提供原型完整的測試服務，新的標誌也將應用在USB 1.1的產品上，USB 1.1合格產品的整體標誌規劃正被仔細地審查當中。不過，是否是「換湯不換藥」則仍然有待觀察。

發展進度

USB 2.0的合格IC已經運銷了，2000年的夏天，周邊和PC製造商必須利用FPGA(Field Programmable Gate Array)評估晶片研製樣品，但大約在秋天以前應該可以開始運銷實際的產品，這將進一步加速配有USB 2.0介面的周邊和PC之發展。廣泛而言，這三個USB 2.0合格IC(圖三)分別是PC中內建的主控制器IC、外部儲存裝置、掃瞄器、印表機等等所用的周邊IC，以及提供USB 2.0介面分支的中樞器之中樞器IC(USB Hub IC)。

《圖三　三種類型的USB 2.0 IC》

主控制器IC和周邊IC的評估晶片樣品已經開始交貨了。由於中樞器IC的電路比USB 1.1還要複雜許多，因此中樞器IC的發展可能會落後其他晶片，似乎會在2000年下半年開始運銷，但是由於周邊設備作業可以只用主控制器和周邊IC來設計製造和驗證，因此這對於周邊設備發展應不會有太大的問題。

1.主控制器IC：

即將於今年下半年在市場上推出的主控制器IC，是單晶片化的USB 2.0及USB 1.1控制器(圖四)，這是為了可以包括USB 1.1和USB 2.0標準所研發的裝置控制器。如果沒有安裝USB 2.0的合格裝置驅動軟體的話，晶片的功能就如同一個USB 1.1的合格主控制器一般。在這種情況下，內部埠配置電路將會連接到USB 1.1控制電路和實體層。

《圖四　主控制器IC架構》

如果USB 2.0驅動軟體存在的話，埠配置電路將先連接USB 2.0控制電路和實體層電路。如果在介面上偵測到USB 1.1的合格裝置時，那麼只有該埠的實體層會被轉換成USB 1.1控制器。英特爾計劃逐步去除主控制器IC的USB 1.1控制電路，並且整合一個中樞器IC控制器，使它可以連接符合USB 1.1的設備。

NEC在主控制器IC的發展上是居於領先的地位，其樣品運銷已在2000年4月開始，而量產則排定在近期開始。該公司的主控制器IC具有一個PCI(Peripheral Component Interconnect)匯流排介面，除了被裝置在母板上之外，NEC還希望可以將它放在PCI匯流排擴充卡上。它也有一個內部的實體層，因此不需要外部的實體層IC。英特爾最快也要到2001年才會推出其具有USB 2.0主控制器的晶片組；因此，在那之前，周邊設備必須透過具有主控制器IC的擴充板來支援USB 2.0。飛利浦電子(Philips Electronics NV)、美國的朗訊科技(Lucent Technologies)及其他廠商都已經開始開發這種電路板。

2.周邊設備IC：

USB 2.0的周邊設備IC最初將會做成多個晶片組的形式(圖五)，這和一開始就將邏輯和實體層單晶片化的主控制器IC不同。這是因為雖然只需要一種主控制器IC，但是，如掃瞄器、印表機及CD-ROM等各種不同的周邊需要許多不同類型的控制電路。

《圖五　USB2.0 IC量產進度》

自2000年下半年開始運銷的周邊設備IC中，大部分都是專為在實際周邊中搭配控制器IC使用而設計的一般用途產品。因此，它們大部分都會配有一個整合裝置電子/AT轉接器封包介面(IDE/ATAPI)，或是一般用途的匯流排介面，以便可以和微控制器直接連接。採用既有的控制IC可以縮短研發周邊設備所需的時間，而且因為單晶片的控制器可以搭配許多類型的周邊使用，量產之後應有助於成本的降低。

具有一個內部IDE/ATAPI介面電路的IC是最普遍的裝置類型，目前正由美國Cypress Semiconductor、In-System Design和NEC等廠商研發當中，使它可以相當輕易地搭配例如CD-ROM和DVD等已有IDE/ATAPI介面的外部儲存裝置來使用USB2.0。美國的NetChip Technology所推出的產品已有一個一般用途的匯流排，它是專為和周邊微控制器的外部匯流排連接而設計的。

預定在2000年下半年運銷的一些周邊設備IC，將不會整合實體層電路，因為這將需要額外的設計和測試時間。In-System Design考慮整合實體層電路，但是他們決定先不放在第一代的產品中，因為開發時間表並不許可。

參與實體層電路巨集設計的Innovative Semiconductor，提供了一個評估其巨集技術的實體層IC，並且最近決定將它量產，以便滿足邏輯層IC製造商的需求。很顯然地，這有助於在整合任何類比電路之前，先在邏輯層IC的階段完成數位電子回路的除錯。但是，如果使用實體層IC的話，成本肯定比整合式的要高。目前USB 2.0實體層IC的成本在2至5美元之間，如果整合了邏輯層電路的話，將會增加晶片的尺寸，但是成本只增加不到1美元。

一些製造商正透過其他廠商的協助來整合實體層電路，NetChip Technology將他們自己的實體層電路整合在USB 1.1產品中，但是基於時間的考慮，他們決定發包給精工愛普生(Seiko Epson)來處理他們USB 2.0晶片的設計。在周邊設備IC製造商的極力推廣整合之下，業界正朝向標準化實體層巨集前進。美國的inSilicon這家公司，還有英特爾及其他七家來自日本、美國和歐洲的公司，在2000年3月定義了實體和邏輯層介面的USB 2.0收發器巨集介面(USB2.0 Transceiver Macrocell Interface;UTMI)規範，目標是讓人們可以設計一個UTMI的合格邏輯層IC，以及可以更輕易地整合巨集成為單晶片。在此規範下，邏輯層IC的介面也可以用來直接連接實體層電路。

朗訊科技和Innovative Smiconductors現在正為那些計劃逐步整合UTMI實體層電路的製造商們研發合格的UTMI實體層IC。UTMI定義了邏輯層電路8和16 bits的數據匯流排，然而大部分的IC製造商似乎比較可能選擇16 bits的匯流排，這是和邏輯層IC的外部介面作業頻率問題有關。晶片製造商是以標準的資料庫線路來設計邏輯層IC的，但是要以標準的資料庫線路執行60MHz是很難的。如果外部匯流排的作業頻率降至30MHz時，那麼就可以用一個16 bits的實體層IC來達到480Mbit/s。

16 bits IC的價格當然比8 bits IC來得高，但是此一較高的成本大部分是由於包裝上有較多的接腳所致。實體層電路只有大約6,000個電閘，因此晶片的尺寸和成本視接腳的數量而定。在大約2001年以前，預計當UTMI合格巨集面世時，周邊設備IC將整合實體層IC以便將成本降至最低。

3.中樞器IC：

中樞器IC的樣品運銷預期會落後主控制器或周邊設備IC。據微軟表示，他們必須先收到各家廠商的評估晶片，以便驗證裝置驅動器的操作狀況，但是該公司一直都還無法取得任何的中樞器IC進行評估。

造成中樞器IC準備情形落後的主要因素，是採用了分散處理功能，以便有效地在480、12和1.5Mbit/s下控制數據傳輸。當主控制器發出一項存取要求給中樞器IC以便存取一個USB1.1的合格裝置時，就會發生分散處理(圖六)。

《圖六　USB Hub IC分散處理》

主控制器IC首先將存取要求交給中樞器IC處理，並且釋出訊號串給其他的存取要求。在短暫的停頓之後，它會詢問中樞器IC看它是否已準備好可以回應，如果此條件符合的話，它會收到所需的數據。換言之，中樞器IC將取代主控制器IC以USB 1.1的合格裝置來處理USB 1.1數據交換的程序。這樣可以防止當由12或1.5Mbit/s 的USB 1.1裝置存取和回應要求時，而造成480Mbit/s訊號串的使用效率降低。由於支援分散處理，預估從USB 1.1跨至USB 2.0時，中樞器IC的電路大約要加倍的複雜了。