USB標準適用于哪些應用

通用串行總線 (USB) 外設接口已廣泛應用于所有個人計算平臺及眾多工業和基礎設施平臺。不過，與此同時，人們對適用于給定應用的 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 規范的發布，以及 Microsoft 操作系統為這一標準提供原生支持，這使得 USB 主機接口在 PC 中快速普及，同時也使眾多外設由傳統接口，如串行 (RS-232)、PS-2（鼠標和鍵盤）和并行端口（打印機使用的 Centronix 和 IEEE-1284）等，向這種新型通用接口標準過渡。

隨著 USB 2.0 規范的發布，使高速連接成為可能，USB 外設的數量出現激增，從而大幅改善了最終用戶的使用體驗。本文上半部分討論了 USB 標準的發展，下半部分將討論常見的應用，并介紹給定應用采用哪種 USB 標準最好。

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。目前常用的標準為 USB 1.1、USB 2.0、USB OTG 和 WUSB。在許多情況下，這些不同標準會使工程師和最終用戶產生混淆。USB 2.0 是 USB 1.1 的官方正式升級版，提供了如下三種數據傳輸速率：

• 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 規范的補充，定義了新的設備類型。此外，還擴展了外設產品的功能，增加了有限的主機功能。OTG 設備能支持 USB 2.0 支持的所有速率。Certified WUSB 是最新的標準擴展版，定義了無線接口，將有線 USB 技術的高速和安全性與無線技術的易用性相結合。Certified WUSB 通過 WiMedia Alliance 開發的常見的 WiMedia MB-OFDM 超寬帶 (UWB) 無線電平臺來支持穩健的高速無線連接，連接距離為 3 米時最高數據傳輸速率可達 480 Mbps；連接距離為 10 米時最高速率可達 110 Mbps。每種版本都有其優缺點。通過全面了解每種技術的成本、功耗及吞吐能力，有助于我們確定哪種標準最適合給定的應用需求。

低速與高速 USB

低速 USB 的最大優點就是低成本、低功耗。當數據傳輸速率為 1.5 Mbps 時，盡管收發器的速率很有限，但成本和功耗也很低。其明顯的缺點就是數據吞吐能力不高。如果數據傳輸速率為 1.5 Mbps 的話，那么實際數據吞吐能力還不到 1 Mbps，因為 USB 規范本身還會有一些開銷。與之相對的高速 USB 數據規范，其數據吞吐能力很高，但同時也會導致成本增加，功耗大幅提升。實際 USB 控制器的成本高于全速或低速 USB。電路板實施的成本還會更高，因為相比于 12 Mbps 乃至更低的速率，當速率高達 480 Mbps 時，確保傳輸質量就是一個很大的技術問題了。

全速 USB 填補了低速和高速之間的空白，其數值處于三種矢量之間。

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，上面討論的問題同樣適用。我們不妨將 OTG 與標準有線 USB 進行比較。USB 規范最初的目的之一就是通過主機而不是外設完成大部分處理工作，從而實現低成本的外設連接方式。這就決定了 USB 以主機為中心的本質，從而有助于大幅降低外設連接實施方案的成本。處理功能的成本主要由 PC 承擔，而不是由外接到總線的不同外設承擔。OTG 改變了這一機制，在標準的 USB 外設上集成了有限的主機功能，不管這種外加的功能多么有限，都會提高外設的成本。成本的提高不僅涉及到支持主機功能的 USB 控制器硅技術，還涉及到整個產品，其中包括與主機功能相配套的更高的存儲器與處理功能要求等。USB OTG 的一大優勢在于，它能在沒有電腦的情況下實現 USB 設備的數據共享。我們在稍后討論有關應用時將給出具體實例和案例研究。

Certified WUSB 相對于有線 USB 的最大優勢在于易用性，無需線纜即可在電腦與外設間進行數據傳輸。此外，在不用 USB 線纜的情況下，您還能直接為許多外設供電，所需設備可通過標準的 AC 適配器或電池自供電。