USB標(biāo)準(zhǔn)適用于哪些應(yīng)用

通用串行總線 (USB) 外設(shè)接口已廣泛應(yīng)用于所有個人計算平臺及眾多工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施平臺。不過，與此同時，人們對適用于給定應(yīng)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(guī)范的發(fā)布，以及 Microsoft 操作系統(tǒng)為這一標(biāo)準(zhǔn)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(shè)由傳統(tǒng)接口，如串行 (RS-232)、PS-2（鼠標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)過渡。

隨著 USB 2.0 規(guī)范的發(fā)布，使高速連接成為可能，USB 外設(shè)的數(shù)量出現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，下半部分將討論常見的應(yīng)用，并介紹給定應(yīng)用采用哪種 USB 標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)。目前常用的標(biāo)準(zhǔn)為 USB 1.1、USB 2.0、USB OTG 和 WUSB。在許多情況下，這些不同標(biāo)準(zhǔn)會使工程師和最終用戶產(chǎn)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(shù)據(jù)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(guī)范的補充，定義了新的設(shè)備類型。此外，還擴展了外設(shè)產(chǎn)品的功能，增加了有限的主機功能。OTG 設(shè)備能支持 USB 2.0 支持的所有速率。Certified WUSB 是最新的標(biāo)準(zhǔn)擴展版，定義了無線接口，將有線 USB 技術(shù)的高速和安全性與無線技術(shù)的易用性相結(jié)合。Certified WUSB 通過 WiMedia Alliance 開發(fā)的常見的 WiMedia MB-OFDM 超寬帶 (UWB) 無線電平臺來支持穩(wěn)健的高速無線連接，連接距離為 3 米時最高數(shù)據(jù)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(yōu)缺點。通過全面了解每種技術(shù)的成本、功耗及吞吐能力，有助于我們確定哪種標(biāo)準(zhǔn)最適合給定的應(yīng)用需求。

低速與高速 USB

低速 USB 的最大優(yōu)點就是低成本、低功耗。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率為 1.5 Mbps 時，盡管收發(fā)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(shù)據(jù)吞吐能力不高。如果數(shù)據(jù)傳輸速率為 1.5 Mbps 的話，那么實際數(shù)據(jù)吞吐能力還不到 1 Mbps，因為 USB 規(guī)范本身還會有一些開銷。與之相對的高速 USB 數(shù)據(jù)規(guī)范，其數(shù)據(jù)吞吐能力很高，但同時也會導(dǎo)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(dāng)速率高達 480 Mbps 時，確保傳輸質(zhì)量就是一個很大的技術(shù)問題了。

全速 USB 填補了低速和高速之間的空白，其數(shù)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(biāo)準(zhǔn)有線 USB 進行比較。USB 規(guī)范最初的目的之一就是通過主機而不是外設(shè)完成大部分處理工作，從而實現(xiàn)低成本的外設(shè)連接方式。這就決定了 USB 以主機為中心的本質(zhì)，從而有助于大幅降低外設(shè)連接實施方案的成本。處理功能的成本主要由 PC 承擔(dān)，而不是由外接到總線的不同外設(shè)承擔(dān)。OTG 改變了這一機制，在標(biāo)準(zhǔn)的 USB 外設(shè)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(shè)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(shù)，還涉及到整個產(chǎn)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(yōu)勢在于，它能在沒有電腦的情況下實現(xiàn) USB 設(shè)備的數(shù)據(jù)共享。我們在稍后討論有關(guān)應(yīng)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(yōu)勢在于易用性，無需線纜即可在電腦與外設(shè)間進行數(shù)據(jù)傳輸。此外，在不用 USB 線纜的情況下，您還能直接為許多外設(shè)供電，所需設(shè)備可通過標(biāo)準(zhǔn)的 AC 適配器或電池自供電。

人機接口（或輸入）設(shè)備

人機接口（或輸入）設(shè)備 (HID) 應(yīng)用的實例包括鼠標(biāo)、跟蹤球、鍵盤、游戲桿和游戲控制器等。通常，這些設(shè)備都采用中斷數(shù)據(jù)傳輸方式，并通過主機定期輪詢來確定其是否要向活動應(yīng)用提供數(shù)據(jù)。鼠標(biāo)數(shù)據(jù)輪詢的時間間隔通常為 8ms，可傳輸 32 位數(shù)據(jù)；鍵盤的輪詢間隔與鼠標(biāo)相同，可傳輸數(shù)據(jù)為 64 位。更高級一些的游戲桿和游戲控制器（帶多個按鍵，支持力反饋技術(shù)）輪詢間隔也是 8ms，每次請求發(fā)送 6 字節(jié)數(shù)據(jù)，這樣最大數(shù)據(jù)吞吐能力約為 8 Kbps (0.008 Mbps)，比低速傳輸速率 1.5 Mbps 的標(biāo)準(zhǔn)要低很多。不管人們打字或按鍵的速度有多快，都不會超過低速 USB 標(biāo)準(zhǔn)的支持范圍。因此，HID 設(shè)備的帶寬消耗很低，近期還不會超出幾個 kbps 的范圍。這種應(yīng)用低速標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備有助于降低成本。

這種設(shè)備一般也不會支持主機功能，這是因為添加主機，同時相應(yīng)要提高處理功能，從而會增加成本，因此這種設(shè)備也不會成為全速 OTG 設(shè)備。這種設(shè)備非常適合作為支持 OTG 設(shè)備的外設(shè)，比方說便攜式鍵盤，在沒有電腦的情況下，通過該鍵盤可向個人數(shù)字助理 (PDA) 或移動手持終端中鍵入內(nèi)容。不過在這種情況下，我們要考慮當(dāng)前 USB OTG 規(guī)范規(guī)定的 8 mA 電流能否滿足有關(guān)應(yīng)用的要求，是否需要采用電池。

無線鼠標(biāo)和鍵盤已問世多年。事實上，我正用這種設(shè)備來輸入本文。每種設(shè)備都采用制造商專有的無線解決方案，都需要無線收發(fā)器插入標(biāo)準(zhǔn) USB 端口，以實現(xiàn)到 PC 的連接。在眾多情況下，除非為新設(shè)備購買或添加新的收發(fā)器，否則我們不能簡單更新鼠標(biāo)或鍵盤，也不能在系統(tǒng)中添加更多無線 HID 設(shè)備。通過采用 Certified WUSB 支持的標(biāo)準(zhǔn)化實施方案，我們能解決上述問題。任何新的 Certified WUSB 鍵盤、鼠標(biāo)或游戲桿都能像標(biāo)準(zhǔn)的有線 USB 外設(shè)一樣直接連接到系統(tǒng)。就近期而言，我們還需要外置 Certified WUSB 收發(fā)器來支持連接功能，不過在今后幾年，這種 Certified WUSB 收發(fā)器將會集成到電腦中，這樣就不再需要外置收發(fā)器，從而進一步降低了實施外設(shè)連接的成本。HID 設(shè)備采用無線解決方案的一大劣勢在于，設(shè)備需要電池。有線解決方案則能從 USB 線纜獲得所需的所有電力。

海量存儲設(shè)備

海量存儲類 (MSC) 設(shè)備包括外置硬盤驅(qū)動器 (HDD)、DVD-RW、CD-RW、閃存卡讀卡器、ZIP 驅(qū)動器、磁光盤 (MO) 驅(qū)動器及 USB 閃存驅(qū)動器等。在選擇 USB 速率時，要確保 USB 連接不會成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。舉例來說，圖 1 顯示的是假定沒有瓶頸時數(shù)據(jù)傳輸所需的理想速率，我們由此可以看到不同目標(biāo)應(yīng)用需要哪種 USB 速率。如果我們假定帶寬使用為理想狀態(tài)（無開銷），我們就可以分析出在驅(qū)動器和 PC 之間傳輸 1 GB 數(shù)據(jù)所需的時間。

圖 1. 理想狀態(tài)下傳輸 1GB 數(shù)據(jù)所需的時間

顯然，理想帶寬是不現(xiàn)實的。因此，圖 1 中所列的時間要快于在實際應(yīng)用中的情況。在本例中，只有高速 USB 標(biāo)準(zhǔn)才適合要求。那么接下來的問題是：Certified WUSB 或 OTG 等非標(biāo)準(zhǔn) USB 實施方案適用于這種應(yīng)用嗎？

USB 閃存驅(qū)動器本身體積很小，可以方便地從有線 USB 連接獲得電力。因此，這種應(yīng)用不太適合無線應(yīng)用。如果用電池電池供電，就會提高成本，同時也不會給最終用戶帶來什么額外的功能。如果閃存驅(qū)動器能支持 OTG 會話功能的話，似乎還有些用，不過也這會增加成本，相對于有限的功能增加來說，反而得不償失。

就那些始終要連接到電腦的“固定式”驅(qū)動器而言，有線 USB 的連接更適用。用戶很可能通過墻上電源連接供電，因為這樣最適合該類型驅(qū)動器的供電需求。如果設(shè)備是“移動”或便攜式的，那么 OTG 或 WUSB 可能更為適用。通常，移動設(shè)備都不是獨立的設(shè)備，而是具備某種消費娛樂功能的設(shè)備，例如 MP3 播放器、數(shù)碼相機 (DSC) 等，也可能是通過 HDD 擴展存儲容量的移動電話/PDA 等。無線連接非常適用于上述這些設(shè)備。最終用戶只需走到辦公桌前，將設(shè)備放在 PC 邊上，由于眾多設(shè)備都采用非標(biāo)準(zhǔn)的 USB 連接器，因此立即就能實現(xiàn)文件與 PC 的同步，不用再為找線纜連線而頭疼了。OTG 也是一種合適的選擇，特別適用于相機和打印機的互連，也能讓移動電話/PDA 彼此通信。

數(shù)碼相機

不管分辨率有多高（從 VGA 至 800 多萬像素），數(shù)碼相機 (DSC) 的特點都很相似。目前，所有相機都通過存儲卡來存儲數(shù)碼照片，包括 CF卡、SmartMedia 和 MediaStick 等，當(dāng)然也有的通過嵌入式硬盤驅(qū)動器來存儲。所有 DSC 都采用電池供電，因此除了電池充電外，通常不需要通過 USB 連接獲得電力。此外，這些設(shè)備可脫離計算機工作，只有在進行最后數(shù)據(jù)圖形的編輯、打印、存儲或傳輸時才會連接到計算機。

相機的存儲介質(zhì)類型并不重要，存儲量才是最重要的。如果相機存儲容量較小，那么數(shù)據(jù)很快就會占滿空間，從而需要經(jīng)常傳輸。傳輸頻率高，就需要經(jīng)常清空存儲空間，這樣用戶才能繼續(xù)使用相機。如果相機存儲容量較大，其使用模式就有些像此前說過的外置存儲設(shè)備，關(guān)鍵是要確保 USB 連接不會成為在相機和電腦間照片傳輸?shù)钠款i。與外置存儲設(shè)備一樣，數(shù)據(jù)管道越大，性能就越高。因此，高速 USB 顯然是最佳選擇。對更加關(guān)心成本的低端相機來說，要是存儲量不大，也可以采用全速標(biāo)準(zhǔn)來滿足其低成本要求。

DSC 這種終端設(shè)備非常適合采用 OTG 技術(shù)。如果能到店里找臺打印機，不用連接電腦就能直接把相機中的照片打出來，那確實是非常理想的應(yīng)用方式。不過問題是，所選的相機和打印機是否在彼此的目標(biāo)外設(shè)列表上。支持 OTG 功能的 DSC 會嘗試采用 USB 設(shè)備的“打印機”類驅(qū)動程序，但如果打印機需要特殊驅(qū)動程序才能打印高質(zhì)量相片的話，這就會產(chǎn)生問題。相反，如果讓打印機作為主機，這樣打印機就能支持海量存儲外設(shè)，相機與打印機線連就像相機與PC連接一樣，從而可以實現(xiàn)對相機的存取?，F(xiàn)在許多照片打印機都內(nèi)置閃存讀卡器，這對支持 OTG 功能的相機和照片打印機市場都產(chǎn)生了較大影響。

考慮到 DSC 的便攜性，在向 PC 傳輸照片以清空相機的存儲空間時，Certified WUSB 似乎也是一種理想的選擇。不過唯一潛在的問題是，在 DSC 中采用 WUSB 標(biāo)準(zhǔn)，會增加成本，而 DSC 本身對成本控制是非常重視的。不過，我們可以通過這種技術(shù)省去連接線纜的麻煩，而且相機本身也不用再配備 USB 接口，這或許會抵消支持 WUSB 標(biāo)準(zhǔn)所帶來的成本問題。顯然，如果 WUSB 還不能做到像目前有線 USB 一樣普及的話，那么取消 DSC 上的 USB 連接器就不可能實現(xiàn)。

便攜式媒體（音頻或視頻）播放器

與 DSC 一樣，便攜式音頻或視頻播放器也涉及到存儲類型與容量的問題。存儲類型有兩種，一是硬盤存儲，二是閃存存儲。就用戶的同步應(yīng)用而言，前面關(guān)于 DSC 的問題同樣也適用于這種設(shè)備。對這種設(shè)備而言，只有高速 USB 才是真正最適用用的解決方案，不過對極低端的設(shè)備而言可能例外。DSC和便攜式媒體播放器 (PMP) 的唯一本質(zhì)區(qū)別在于，PMP 可能在回放中要求支持向 PC 同步實時傳輸數(shù)據(jù)流，或者采用 OTG 技術(shù)來直接將實時數(shù)據(jù)流傳送至揚聲器／耳機系統(tǒng)。我們會看到，除了極高端的新一代音頻格式之外，全速 USB 更適用于同步音頻流應(yīng)用。不過，在處理實時視頻流時，頻寬會猛增到 30 Mbps 左右，因此需要高速連接。與 DSC 類似，這種設(shè)備也很適合采用 OTG 和 WUSB 連接。在此情況下，目標(biāo)外設(shè)為揚聲器或耳機，而不是打印機。

移動電話／個人數(shù)字助理 (PDA)

這種設(shè)備的使用模式與DSC及PMP比較類似。我們同樣要考慮，需要多大存儲容量？隨著這種設(shè)備新增 MP3 播放器、百萬像素相機等更多功能，以及聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫的規(guī)模增大，其存儲容量也在迅速擴大。隨著存儲容量的擴大，同步連接也需要采用高速標(biāo)準(zhǔn)。與 DSC 和 PMP 一樣，移動電話和PDA 也非常適合采用 OTG 技術(shù)。它們既是率先支持 OTG 功能的設(shè)備類型之一，同時也具備 WUSB 實施方案的所有主要特性。這類設(shè)備很可能成為率先支持原生 WUSB 功能的設(shè)備，而不是通過外接無線適配器來支持。

打印機

與海量存儲設(shè)備一樣，打印設(shè)備首先要考慮的問題也是，數(shù)據(jù)吞吐能力的瓶頸會發(fā)生在什么地方？激光打印機和噴墨／氣泡噴墨打印機的數(shù)據(jù)吞吐能力要求不一樣。包括數(shù)據(jù)壓縮等在內(nèi)的其它打印機參數(shù)也會影響頻寬要求。不過，這些特性都會影響成本，而成本對消費類設(shè)備的影響是至關(guān)重要的。

噴墨／氣泡噴墨打印機是消費者最常用的設(shè)備。因此，這種設(shè)備對成本要求也是最敏感的。為了盡可能降低成本，通常由 PC 負責(zé)數(shù)據(jù)壓縮工作，但這要求設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)吞吐能力，特別在發(fā)送彩色文件時要求更高。高速 USB 接口可支持打印機最快打印速度（以每分鐘打印頁數(shù)為單位）。對不帶壓縮引擎的打印機而言，理想頻寬可達到 300 Mbps；而對帶有數(shù)據(jù)壓縮引擎的打印機來說，理想頻寬則可降至 10 Mbps 左右，不過這會增加打印機的成本。因此，對帶有壓縮引擎的噴墨打印機來說，消費者盡管可以采用全速 USB 連接，但成本方面還是不合算。因此，高速 USB 連接是更合適的選擇。由于本市場領(lǐng)域中成本非常重要，因此許多打印機仍然采用全速標(biāo)準(zhǔn)，每分鐘打印的頁數(shù)都不多，不過仍然基本滿足消費者的價位需求。

激光打印機面向較高端的市場，因此在成本上要求不是很嚴(yán)格。這就可以在打印機中集成壓縮功能，以便分擔(dān)部分數(shù)據(jù)處理任務(wù)。通常說來，激光打印機的打印速度要高于噴墨打印機。因此，我們需要高帶寬的高速 USB 接口來滿足有關(guān)需求。

要是在成本敏感型噴墨打印機市場中實施 Certified WUSB 的話，很可能行不通。而激光打印機市場倒是能夠承受這部分增加的成本。通常來說，激光打印機要滿足 SOHO 辦公應(yīng)用的需求，更需要在打印機和筆記本電腦之間實現(xiàn)方便的連接。

若為上述兩種打印機添加 OTG 功能，它們便能直接打印 DSC 或 PDA 等便攜式消費類設(shè)備中存儲的內(nèi)容，特別適合更高端的打印機的需要，這種打印機甚至開始配置小型數(shù)碼顯示器，不僅能顯示圖片和文件，而且還可進行圖文編輯。盡管這在連接到 PC 時沒什么用，不過對兩用 OTG 設(shè)備來說還是非常有用的。

PC 攝像頭或網(wǎng)絡(luò)攝像頭

網(wǎng)絡(luò)攝像頭通常分為兩類，一是采用壓縮技術(shù)的設(shè)備，二是發(fā)送原始數(shù)據(jù)流的設(shè)備。這兩種類型的設(shè)備都支持同步數(shù)據(jù)流。第一種設(shè)備通常以每秒 30 幀的速率對未壓縮視頻數(shù)據(jù)進行播放，分辨率為 640x480 百萬像素；第二種設(shè)備以每秒 24 幀的速率進行播放，分辨率為 1024x768，支持 RGB-24 (24 位，數(shù)百萬種色彩)。此外，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過總線供電。與噴墨打印機一樣，這種設(shè)備不同品牌差別也不大，都是價格敏感型產(chǎn)品。表 1 和圖 2 顯示了使用不同攝像頭對非壓縮數(shù)據(jù)的帶寬要求。

表 1. 網(wǎng)絡(luò)攝像頭的帶寬要求

圖 2. 網(wǎng)絡(luò)攝像頭的帶寬要求

圖 2 顯示出，在使用非壓縮攝像頭時，必須采用高速 USB 標(biāo)準(zhǔn)。即便攝像頭采用壓縮數(shù)據(jù)，吞吐能力仍然要達到 30 Mbps 乃至更高。因此，這時我們必須使用高速 USB 連接。

USB OTG 不適用于網(wǎng)絡(luò)攝像頭應(yīng)用，攝像頭功能無需作為主機使用。同樣，攝像頭也不適合作 OTG 設(shè)備的外設(shè)，因為攝像頭會要求 OTG 主機提供超過 8mA 的電流，而且這樣一來會增加外接電源或要求采用電池。

同樣，就 Certified WUSB 而言，功耗和成本問題也會使攝像頭不適于采用 Certified WUSB 連接。攝像頭的平均售價約為 60 至 100 美元。從經(jīng)濟角度來說，如果采用WUSB 硅技術(shù)將使攝像頭的成本相應(yīng)提高5至10美元甚至更高，這是不可行的。此外，要支持 WUSB 的話，攝像頭制造商還必須提供 AC 電源轉(zhuǎn)換器，這不僅會提高成本，而且還會讓 WUSB 的便捷優(yōu)勢大打折扣。

揚聲器／耳機

我們在考慮揚聲器的同步帶寬要求時，首先要做的就是了解其支持哪種音頻格式，具體包括杜比數(shù)碼 (AC-3)、DTS 數(shù)字環(huán)繞音響、THX 和新一代非壓縮音響等。杜比數(shù)碼是一種 5.1 聲道的環(huán)繞音響格式，也是 DVD 視頻的標(biāo)準(zhǔn)。DTS數(shù)字環(huán)繞音響也是一種 5.1 聲道的環(huán)繞音響格式，是一種能夠與杜比數(shù)碼相媲美的類似技術(shù)。THX Surround EX 也稱作杜比數(shù)碼 EX，指的是支持最新 6.1 聲道環(huán)繞音響格式的新版杜比數(shù)碼，它通過新增位于觀眾身后的一個或兩個揚聲器，改進了原先的 5.1 聲道效果。此外，還有幾種音頻格式也能與杜比數(shù)碼相提并論，如頂級揚聲器可支持 24 位、每聲道 96kHz 的非壓縮數(shù)據(jù)流。表 2 總結(jié)了不同格式的帶寬要求，其中唯一超越全速 USB 支持能力的格式就是新一代非壓縮音頻。

表 2. 音頻帶寬要求

揚聲器似乎不太適合作為全面的 OTG 設(shè)備，不過它們可以作為具備OTG功能的外設(shè)，支持音頻或視頻播放器，其中包括如 MP3 或便攜式 DVD 播放機器等。對 WUSB 而言，重點主要是高端揚聲器，它們能承受更高的材料清單成本(BOM)。這種揚聲器可以作為 PC 的高端游戲音響系統(tǒng)，也能作為家庭娛樂系統(tǒng)的低音炮和揚聲器組合。一般 PC 揚聲器（低成本揚聲器，通常都隨 PC 或其它低端專用產(chǎn)品配套提供）不會采用這種標(biāo)準(zhǔn)，因為這會提高成本，消費者也不希望為性能平平的無線揚聲器多掏腰包。

相比于揚聲器，耳機的帶寬要求更容易被滿足，全速 USB 完全可以滿足有關(guān)要求。通常說來，耳機只需要 128 kbps 的帶寬來支持兩個高質(zhì)量音頻流。耳機不必支持 OTG 功能，不過作為目標(biāo)外設(shè)，還是很不錯的解決方案。高端耳機（平均零售價在 199 美元以上）可采用 WUSB 技術(shù)連接到 PC，支持 VoIP 等應(yīng)用，也可支持 PDA、移動電話等。

未來——今后 USB 將如何發(fā)展？

為了真正評估速率需求，我們應(yīng)了解哪些因素將推動速率增長。上述終端設(shè)備的發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢：一是內(nèi)容越來越豐富，二是存儲容量越來越大。正如蛋和雞的道理，我們說不清楚到底是豐富的內(nèi)容推動了存儲容量需求的增長，還是存儲容量的增長催生了消費者對內(nèi)容豐富性的需求。

內(nèi)容的豐富性突出表現(xiàn)在數(shù)碼相機市場上。1998 年，DSC 的平均分辨率為 100 萬像素。2004 年為 500 萬。現(xiàn)在，像素已接近 1000 萬。如今，移動電話也具有支持 130 萬像素的拍照功能，今后幾年將向 500 萬像素發(fā)展。沒有任何跡象表明這一發(fā)展趨勢會減速。

同時，DSC 正從光學(xué)變焦（需要龐大而昂貴的機電子系統(tǒng)）向數(shù)碼變焦發(fā)展。數(shù)碼變焦推動了更高分辨率的需求，可支持 DSC 用戶在已捕獲到的數(shù)碼圖像基礎(chǔ)上進行放大，同時又能保持圖像原始的高清晰度。這兩種趨勢均要求具備更大的存儲容量并支持更大圖像文件的傳輸。JPEG 拍照圖像的平均大小已從 1998 年的 100 KB 上升到了目前的 4 MB。此外，還需要頻繁地清空數(shù)碼相機的存儲空間。用戶希望將內(nèi)容從相機中移走，以釋放更多剩余空間，接著又會很快被用完。

內(nèi)容的豐富性還體現(xiàn)在采用了基于硬盤驅(qū)動的便攜式媒體播放器上。該播放器包括 MP3 和視頻播放器。大多數(shù)內(nèi)容都應(yīng)支持途中欣賞。電影正從標(biāo)清（需 5.7GB 的存儲空間）向高清格式過渡（25 GB 的存儲空間）。有了 40GB 的存儲空間，MP3 播放器就能存儲 1 萬首歌曲，這一功能正在逐步推廣。

存儲容量的發(fā)展超過了過去幾十年的技術(shù)發(fā)展速度，甚至超過了摩爾定律。就存儲容量而言，我們要考慮到硬盤驅(qū)動器 (HDD) 和閃存領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢。1996 年，普通 HDD 直徑為 3.5 英寸，轉(zhuǎn)速為 3,600 RPM，存儲容量為 540 MB。2004 年，普通 HDD 直徑為 2.5 英寸，轉(zhuǎn)速為 9,600 RPM，存儲容量達 160 GB。HDD 的尺寸也在不斷縮小，如今有些容量達 5 GB 的硬盤只有 1 英寸大小，甚至容量為 4 GB 的硬盤，其尺寸僅為0.85 英寸。這種新型 HDD 面向小型化便攜式應(yīng)用，其中包括移動電話和 MP3 播放器等?？紤]到上述因素，從發(fā)展趨勢上講，我們可以預(yù)計，在保持當(dāng)前 104% 的年容量增幅情況下（這是摩爾定律的兩倍），到 2008 年，普通硬盤的平均容量（不是最高容量）將達 2,750 GB，直徑將為 2.1 英寸，轉(zhuǎn)速將達 15,700 RPM。閃存首次出現(xiàn)于 1989 年，容量為 1 MB，到 2004 年，閃存容量達到了 1 GB。若能繼續(xù)保持這種發(fā)展態(tài)勢，則到 2008 年，閃存芯片將支持 6.4 GB 的容量（存儲容量年增長率達 58%，僅次于摩爾定律）。

我們從圖 3 可以分析出在電腦和存儲設(shè)備間傳輸 20 GB 數(shù)據(jù)所需的速率，在此我們假定帶寬效率為 50%，設(shè)傳輸時間分別為 10 秒鐘、1 分鐘和 5 分鐘。通常，多數(shù)用戶對移動設(shè)備傳輸時間的忍耐極限為 5 分鐘，而且大都希望傳輸時間為一分鐘甚至更短。很少有用戶會將移動設(shè)備中的全部內(nèi)容都發(fā)送出來。因此，我們不妨估計，今后 USB 提速改進時可將 5 Gbps 作為一個目標(biāo)。圖 4 顯示了在假定帶寬效率為 50% 的情況下，傳輸不同尺寸的數(shù)據(jù)圖像所需的時間。

圖 3. 在電腦與存儲設(shè)備間傳輸 20GB 數(shù)據(jù)所需的速率分析（假定帶寬效率為 50%，設(shè)傳輸時間分別為 10 秒鐘、1 分鐘和 5 分鐘）。

圖 4. 傳輸不同尺寸數(shù)據(jù)圖像所需的時間（假設(shè)帶寬效率為 50%）。

哪種 USB 是您的最佳選擇？

第一部分回顧了 PC 外設(shè)發(fā)展的簡史、對通用接口的需求以及 USB 規(guī)范的演進。我們還討論了 USB 規(guī)范本身及其對最終用戶使用體驗的影響。最后還回顧了規(guī)范的發(fā)展歷程，介紹了當(dāng)前使用的幾種不同的 USB 版本。

第二部分介紹了常見的應(yīng)用，討論了不同 USB 版本的優(yōu)劣勢，由此確定不同應(yīng)用該如何選擇合適的 USB 版本。之后討論了某些應(yīng)用的未來發(fā)展，指出到 2009 年乃至更遠的未來，勢必需要更高級的數(shù)據(jù)吞吐管道。