USB标准适用于哪些应用

USB标准适用于哪些应用

通用串行总线 (USB) 外设接口已广泛应用于所有个人计算平台及众多工业和基础设施平台。不过，与此同时，人们对适用于给定应用的 USB 版本，如 USB 1.0，USB 1.1，USB 2.0，On-the-Go (OTG) 或 WirelessUSB (WUSB) 等，还不太清楚。随着 USB 1.1 规范的发布，以及 Microsoft 操作系统为这一标准提供原生支持，这使得 USB 主机接口在 PC 中快速普及，同时也使众多外设由传统接口，如串行 (RS-232)、PS-2（鼠标和键盘）和并行端口（打印机使用的 Centronix 和 IEEE-1284）等，向这种新型通用接口标准过渡。

随着 USB 2.0 规范的发布，使高速连接成为可能，USB 外设的数量出现激增，从而大幅改善了最终用户的使用体验。本文上半部分讨论了 USB 标准的发展，下半部分将讨论常见的应用，并介绍给定应用采用哪种 USB 标准最好。

选用 USB 1.1、USB 2.0、USB OTG 还是 WUSB？

我们不妨先来简单看看不同 USB 版本之间的差别，以此作为本文的基础。目前常用的标准为 USB 1.1、USB 2.0、USB OTG 和 WUSB。在许多情况下，这些不同标准会使工程师和最终用户产生混淆。USB 2.0 是 USB 1.1 的官方正式升级版，提供了如下三种数据传输速率：

• 1.5 Mbps 的低速 (LS)
• 12 Mbps 的全速 (FS)
• 480 Mbps 的高速 (HS)

前两种速率的定义与 USB 1.1 完全相同。USB OTG 是USB 2.0 规范的补充，定义了新的设备类型。此外，还扩展了外设产品的功能，增加了有限的主机功能。OTG 设备能支持 USB 2.0 支持的所有速率。Certified WUSB 是最新的标准扩展版，定义了无线接口，将有线 USB 技术的高速和安全性与无线技术的易用性相结合。Certified WUSB 通过 WiMedia Alliance 开发的常见的 WiMedia MB-OFDM 超宽带 (UWB) 无线电平台来支持稳健的高速无线连接，连接距离为 3 米时最高数据传输速率可达 480 Mbps；连接距离为 10 米时最高速率可达 110 Mbps。每种版本都有其优缺点。通过全面了解每种技术的成本、功耗及吞吐能力，有助于我们确定哪种标准最适合给定的应用需求。

低速与高速 USB

低速 USB 的最大优点就是低成本、低功耗。当数据传输速率为 1.5 Mbps 时，尽管收发器的速率很有限，但成本和功耗也很低。其明显的缺点就是数据吞吐能力不高。如果数据传输速率为 1.5 Mbps 的话，那么实际数据吞吐能力还不到 1 Mbps，因为 USB 规范本身还会有一些开销。与之相对的高速 USB 数据规范，其数据吞吐能力很高，但同时也会导致成本增加，功耗大幅提升。实际 USB 控制器的成本高于全速或低速 USB。电路板实施的成本还会更高，因为相比于 12 Mbps 乃至更低的速率，当速率高达 480 Mbps 时，确保传输质量就是一个很大的技术问题了。

全速 USB 填补了低速和高速之间的空白，其数值处于三种矢量之间。

由于 USB OTG 可采用这三种速率中的任何一种，因此在比较 USB OTG 的不同速率版本时，上面讨论的问题同样适用。我们不妨将 OTG 与标准有线 USB 进行比较。USB 规范最初的目的之一就是通过主机而不是外设完成大部分处理工作，从而实现低成本的外设连接方式。这就决定了 USB 以主机为中心的本质，从而有助于大幅降低外设连接实施方案的成本。处理功能的成本主要由 PC 承担，而不是由外接到总线的不同外设承担。OTG 改变了这一机制，在标准的 USB 外设上集成了有限的主机功能，不管这种外加的功能多么有限，都会提高外设的成本。成本的提高不仅涉及到支持主机功能的 USB 控制器硅技术，还涉及到整个产品，其中包括与主机功能相配套的更高的存储器与处理功能要求等。USB OTG 的一大优势在于，它能在没有电脑的情况下实现 USB 设备的数据共享。我们在稍后讨论有关应用时将给出具体实例和案例研究。

Certified WUSB 相对于有线 USB 的最大优势在于易用性，无需线缆即可在电脑与外设间进行数据传输。此外，在不用 USB 线缆的情况下，您还能直接为许多外设供电，所需设备可通过标准的 AC 适配器或电池自供电。