哪種ＵＳＢ接口適用于您的應用？（下）

數碼相機

不管分辨率有多高(從VGA至800多萬像素)，DSC的特點都很相似。目前，所有相機都通過存儲卡來存儲數碼照片，包括CF卡、SmartMedia和MediaStick等，當然也有的通過嵌入式硬盤驅動器來存儲。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，這些設備可脫離計算機工作，只有在進行最后數據圖形的編輯、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，那么數據很快就會占滿空間，從而需要經常傳輸。傳輸頻率高，就需要經常清空存儲空間，這樣用戶才能繼續使用相機。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備，關鍵是要確保USB連接不會成為在相機和電腦間照片傳輸的瓶頸。與外置存儲設備一樣，數據管道越大，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，也可以采用全速標準來滿足其低成本要求。

DSC這種終端設備非常適合采用OTG技術。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外設列表上。支持OTG功能的DSC會嘗試采用USB設備的“打印機”類驅動程序，但如果打印機需要特殊驅動程序才能打印高質量相片的話，這就會產生問題。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，相機與打印機線連就像相機與PC連接一樣，從而可以實現對相機的存取。現在許多照片打印機都內置閃存讀卡器，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標準，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標準所帶來的成本問題。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。

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。就用戶的同步應用而言，前面關于DSC的問題同樣也適用于這種設備。對這種設備而言，只有高速USB才是真正最適用用的解決方案，不過對極低端的設備而言可能例外。DSC和便攜式媒體播放器(PMP)的唯一本質區別在于，PMP可能在回放中要求支持向PC同步實時傳輸數據流，或者采用OTG技術來直接將實時數據流傳送至揚聲器／耳機系統。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用。不過，在處理實時視頻流時，頻寬會猛增到30Mbps左右，因此需要高速連接。與DSC類似，這種設備也很適合采用OTG和WUSB連接。在此情況下，目標外設為揚聲器或耳機，而不是打印機。移動電話／個人數字助理(PDA)

這種設備的使用模式與DSC及PMP比較類似。我們同樣要考慮，需要多大存儲容量?隨著這種設備新增MP3播放器、百萬像素相機等更多功能，以及聯系人數據庫的規模增大，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準。與DSC和PMP一樣，移動電話和PDA也非常適合采用OTG技術。它們既是率先支持OTG功能的設備類型之一，同時也具備WUSB實施方案的所有主要特性。這類設備很可能成為率先支持原生WUSB功能的設備，而不是通過外接無線適配器來支持。

PC攝像頭或網絡攝像頭

網絡攝像頭通常分為兩類，一是采用壓縮技術的設備，二是發送原始數據流的設備。這兩種類型的設備都支持同步數據流。第一種設備通常以每秒30幀的速率對未壓縮視頻數據進行播放，分辨率為640x480百萬像素；第二種設備以每秒24幀的速率進行播放，分辨率為1024x768，支持RGB一24(24位，數百萬種色彩)。此外，大多數網絡攝像頭通過總線供電。與噴墨打印機一樣，這種設備不同品牌差別也不大，都是價格敏感型產品。表1和圖2顯示了使用不同攝像頭對非壓縮數據的帶寬要求。

圖2顯示出，在使用非壓縮攝像頭時，必須采用高速USB標準。即便攝像頭采用壓縮數據，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不適用于網絡攝像頭應用，攝像頭功能無需作為主機使用。同樣，攝像頭也不適合作OTG設備的外設，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。從經濟角度來說，如果采用WUSB硅技術將使攝像頭的成本相應提高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電源轉換器，這不僅會提高成本，而且還會讓WUSB的便捷優勢大打折扣。

打印機

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

噴墨／氣泡噴墨打印機是消費者最常用的設備。因此，這種設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負責數據壓縮工作，但這要求設備提供更高的數據吞吐能力，特別在發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(以每分鐘打印頁數為單位)。對不帶壓縮引擎的打印機而言，理想頻寬可達到300Mbps，而對帶有數據壓縮引擎的打印機來說，理想頻寬則可降至10Mbps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。由于本市場領域中成本非常重要，因此許多打印機仍然采用全速標準，每分鐘打印的頁數都不多，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格。這就可以在打印機中集成壓縮功能，以便分擔部分數據處理任務。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辦公應用的需求，更需要在打印機和筆記本電腦之間實現方便的連接。

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等便攜式消費類設備中存儲的內容，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設備來說還是非常有用的。

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，具體包括杜比數碼(AC-3)、DTS數字環繞音響、THX和新一代非壓縮音響等。杜比數碼是一種5.1聲道的環繞音響格式，也是DVD視頻的標準。DTS數字環繞音響也是一種5.1聲道的環繞音響格式，是一種能夠與杜比數碼相媲美的類似技術。THXSurround EX也稱作杜比數碼EX，指的是支持最新6.1聲道環繞音響格式的新版杜比數碼，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的非壓縮數據流。表2總結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。

揚聲器似乎不太適合作為全面的OTG設備，不過它們可以作為具備OTG功能的外設，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，也能作為家庭娛樂系統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或其它低端專用產品配套提供)不會采用這種標準，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完全可以滿足有關要求。通常說來，耳機只需要128kbps的帶寬來支持兩個高質量音頻流。耳機不必支持OTG功能，不過作為目標外設，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技術連接到PC，支持VoIP等應用，也可支持PDA、移動電話等。

今后USB將如何發展?

為了真正評估速率需求，我們應了解哪些因素將推動速率增長。上述終端設備的發展呈現兩大趨勢：一是內容越來越豐富，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容豐富性的需求。

內容的豐富性突出表現在數碼相機市場上。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500萬像素發展。沒有任何跡象表明這一發展趨勢會減速。

同時，DSC正從光學變焦(需要龐大而昂貴的機電子系統)向數碼變焦發展。數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碼圖像基礎上進行放大，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100KB上升到了目前的4MB。此外，還需要頻繁地清空數碼相機的存儲空間。用戶希望將內容從相機中移走，以釋放更多剩余空間，接著又會很快被用完。

內容的豐富性還體現在采用了基于硬盤驅動的便攜式媒體播放器上。該播放器包括MP3和視頻播放器。大多數內容都應支持途中欣賞。電影正從標清(需5.7GB的存儲空間)向高清格式過渡(25GB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。

存儲容量的發展超過了過去幾十年的技術發展速度，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動器(HDD)和閃存領域的技術發展趨勢。1996年，普通HDD直徑為3.5英寸，轉速為3，600RPM，存儲容量為540MB。2004年，普通HDD直徑為2.5英寸，轉速為9，600RPM，存儲容量達160GB。HDD的尺寸也在不斷縮小，如今有些容量達5GB的硬盤只有1英寸大小，甚至容量為4GB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用，其中包括移動電話和MP3播放器等。考慮到上述因素，從發展趨勢上講，我們可以預計，在保持當前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2，750GB，直徑將為2.1英寸，轉速將達15，700RPM。閃存首次出現于1989年，容量為1MB，到2004年，閃存容量達到了1GB。若能繼續保持這種發展態勢，則到2008年，閃存芯片將支持6.4GB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備間傳輸20GB數據所需的速率，在此我們假定帶寬效率為50％，設傳輸時間分別為10秒鐘、1分鐘和5分鐘。通常，多數用戶對移動設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備中的全部內容都發送出來。因此，我們不妨估計，今后USB提速改進時可將5Gbps作為一個目標。圖4顯示了在假定帶寬效率為50％的情況下，傳輸不同尺寸的數據圖像所需的時間。

哪種USB是您的最佳選擇?

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

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