USB總線的結構及應用技術發展研究

李婧雯　彭　蘇　吳　軍（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，湖北　武漢　430070）

USB總線的結構及應用技術發展研究

李婧雯彭蘇吳軍
（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，湖北武漢430070）

近年來，USB總線已成為計算機領域發展最快的技術之一，是計算機外設連接的重大改革，并成為了新型計算機接口的主流。并被眾多個人電腦使用者所接受。本文主要從專利文獻的角度USB總線設計及技術趨勢的發展做出了全面的統計和分析，以時間順序為主線對該技術相關的專利進行分析研究，以關鍵技術的專利為線索進行專利分析研究，以重要申請人/發明人為線索進行專利分析研究。針對USB總線接口的應用做了詳細的概述，最后對國內外的專利申請情況做了統計分析，并從中得出了有用的規律和數據。

USB；總線；標準；規范；技術發展

1　USB總線的技術發展與分類

總線標準，主要是用于PC機與其他外圍設備之間的互聯，作為計算機的外設總線規范，USB最早就以方便易用、廉價高速、穩定可靠等為目標，制定了較為復雜但又全面的通訊議協。并隨著技術發展，協議的種類不斷增多，功能不斷增強。

根據USB總線技術的領域特征，從影響其發展的幾個方面可以將其分解為如下幾個技術分支：（1）USB總線系統的物理連接；（2）USB的數據流模式；（3）USB總線的邏輯結構；（4）USB總線協議；（5）USB固件設計及接口應用。

2　USB總線技術全球范圍的演進路線

本節主要對全球的專利申請狀況的趨勢以及重要申請人進行分析，從中得到技術發展趨勢，以及各階段專利申請人所屬的國家分布和主要申請人。主要以USB更新換代的時間階段為順序進行專利的分析研究。

2.1國內外專利申請總趨勢

根據對該領域申請量自1995年至今以來的數據統計表明，2009年之前該領域的申請量總體來說一直呈上升發展趨勢，但在2009年達到1 300多件之后申請量有所回落，2009年至2014年至今又有稍微滑落，之后區域穩定階段，主要因為金融危機的影響，科技行業蕭條，2009年之后申請量呈一定的下降趨勢，2013年開始回升。

2.2國內外專利申請狀況

2.2.1中國專利申請趨勢與分布情況

據統計顯示，我國1995至2009年，申請量呈穩步上升趨勢，2009年達到頂峰541件，由于專利申請18個月公開的制度，導致后幾年申請量處于下降趨勢，到2013年又重新回升后趨于穩定狀態。

在國內專利中涉及USB總線技術的申請中，共有2400多件，國內申請為1 700多件，占68％，國外來華申請為800件，占32％，數據上可以顯示涉及USB總線的申請是國內領先。在USB總線技術相關的專利申請中，國內原創申請量為1 700多件，其原創區域分布如圖1所示。從區域分布圖表可以看出，北京在該領域的申請量處于第一位，達到總量的19％；深圳位居第二名，達到總量的17％；廣東和上海為并列第三，分別占11％；杭州位列第四，占8％。由此可知，在USB總線技術領域中，北京、深圳、廣東、上海、江蘇有較大的競爭優勢。

圖1　國內申請分布區域

2.2.2主要申請人分析

我國USB總線技術占據重要位置的國外企業和科研院所在我國申請的涉及USB總線技術的專利申請量如圖2、圖3所示：

圖2　國內主要申請人分布

圖3　國外主要申請人分布

從上述圖示可以看出，大型跨國公司仍然在申請量上占據優勢。國外來華申請中微軟排名第一，充分體現他該領域優勢地位。而國內申請中，富士康、中興等大企業位列前茅，而浙大、清華、哈工大等高校也占有一席之地。同時，從國內主要申請人來看，致力于該領域的申請人之間差距不大，科研能力都有待提高。

根據本節的統計和分析，從申請趨勢上看，總體來說呈上升發展趨勢；從全球區域分布上看，美國、日本和歐盟處于強勢地位，我國處在第四位；從國內區域分布上看，日本和美國仍然是主要國外來華申請國，我國占據申請量前五位的省市是北京、上海、深圳、廣東、杭州。

3　涉及USB總線技術重要專利概述

1999年4月7日，日本的三菱公司提出了一種在主計算機與設備之間形成物理連接時，可以向主計算機傳送設備是否在使用的信息的使用狀況傳送裝置及方法。

2012年4月18日，美國微軟公司公開了一種主機設備包括控制器和連接器。主機連接器包括固定功能和多功能引腳。第一組主機連接器引腳包括固定功能引腳中的一個或多個，而第二組引腳包括固定功能引腳中的其余引腳以及多功能引腳。

2013年11月6日，日本三星電子株式會社公開了一種用于識別通用串行總線主機的方法及電子設備。提供了用于USB主機識別的操作電子設備的方法和裝置。所述方法包括從主機設備接收包括至少一個字段的設置數據，主機設備通過USB連接至電子設備，確定設置數據的至少一個字段是否被設置為對應于第一類型主機的值。

2005年9月23日，惠普開發有限公司提出了一個典型的系統的實施例包括接口邏輯，它配置成獲取關于客戶機節點組的信息、將客戶機節點的子集預配置成預配置拓撲結構以及使預配置拓撲結構的信息可用。

2013年3月11日，美國的德克薩斯儀器股份有限公司提出了一種無線通用串行總線（USB）系統，其包括無線USB主機、第一無線USB設備以及第二無線USB設備。無線USB主機被配置為基于無線USB協議通過無線USB網絡（103）無線傳輸信標。

2014年9月17日，聯想有限公司提出了一種信息處理的方法及電子設備，所述電子設備具有USB接口，在所述USB接口處于通電狀態時，通過所述USB接口接收來自第二電子設備的USB格式的第一數據；通過與所述USB接口連接的信號轉換單元將所述第一數據轉換成COM格式的第二數據；通過與所述信號轉換單元電性連接的SIO芯片將所述第二數據傳輸到與所述SIO芯片連接的COM控制器。

從重點專利上來看，歐美和日本在各技術分支上占有絕對的技術優勢。而我國的專利無論是在數量上還是質量上都缺少與美國、日本形成競爭的技術優勢，核心專利較少，有待突破國外的技術壁壘，另辟蹊徑。

4　結語

隨著最新的USB3.0的速度達到了5.0Gb/s，USB接口進入了高速接口的行列，同時，USB具有的即插即用和強大的接口擴展能力，都使得USB接口在同領域中具備了強大的競爭力。根據目前的發展趨勢，以及USB本身良好的兼容性，再加上幾大電子公司巨頭聯盟的強大推廣，USB3.0標準將很快的得到更加廣泛的應用，并得到廣大用戶的青睞。

本文分析了國內外USB總線相關技術的專利申請趨勢，以及主要申請人等等。通過上述分析，使得對于USB總線領域的現有技術的發展水平和趨勢有了更進一步的認識，根據對該技術申請量和申請人的分析，對USB總線技術的發展方向和趨勢提供了參考和研究基礎。

［1］劉澤西，程晶晶，孔力.基于USB2.0接口的高速實時數據采集系統［J］.測控技術.2007，26（2）：34～36.

［2］謝蘭英.基于USB數據采集系統的研究與設計［D］.武漢：武漢理工大學，2007.

［3］周立功等.USB2.0與OTG規范及開發指南［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2004：36-48.

A Review of Universal Serial Bus structure and the Development of Its Related Patents

Li JingwenPeng SuWu Jun
（Patent Examination Cooperation Hubei Center of the Patent Office，SIPO，Wuhan Hubei 430070）

Universal serial bus（USB）is one of the fastest growing areas about computer science recently.It brings revolution in peripheral devices connection and becomes the mainstream of latest computer interface.It has been accepted by many personal computer users.This paper makes a comprehensive analysis of the design of USB and the trend of its technology in the perspective of patents.We fellow the time series and use the threads of patents about the important technologies and their important applicants or inventors.We make a detailed review about the applications of USB.We also make a statistical analysis of related patent application status at home and abroad and discover some useful pattern and data.

USB；bus；standard；specification；technology development

TP334.7

A

1003-5168（2016）05-0059-03

2016-5-15

李婧雯（1988-），女，碩士，審查員，研究方向：信息安全。