在8月初举办的德州仪器(TI)技术日北京站活动上,公司模拟器件业务拓展工程师王胜为我们介绍了有关TI USB3.0的现状及未来规划。
USB3.0的诞生给大规模数据传输带来了希望,虽说USB
2.0的理论传输速率也已经达到了480Mbps,但是面对动辄以TB计算的磁盘容量和以10GB为单位的蓝光视频源,也只能望而却步,绕到远行。“USB
3.0的传输速率是2.0的10倍----最大能够达到4.8Gbps,虽说在实际数据传输过程中可能由于受计算机硬件条件的限制,传输的速率会远远低于这个标准,但是也能保证最低传输速率超过300Mbps,”王胜介绍说,“而且单从4.8Gbps的理论传输速率来讲,USB
3.0标准甚至超越了号称“USB移动硬盘终结者”的eSATA技术。”
USB 3.0与USB2.0的区别
“抛去纸面意义上的数据,到底USB
3.0和2.0在同样情况下,传输能力表现有何具体不同呢?”王胜说,“我们以同等情况下90秒两者能够传输的实际数据为例。”如下面示,USB
3.0能够传输大约7000首4MB左右大小的歌曲/图片,4.5部6G左右大小的影片或者25G大小的高清视频1部以上,而USB
2.0却只能传输675首左右的4M资源,小于50%的6G影片以及小于11%的25G高清视频。
图中的高速系统是指实际传输速率保持在25MB/s的USB 2.0系统;超高速系统是指传输最低速率达到300MB/s以上的USB
3.0系统。
USB 3.0的结构原理
王胜介绍其实单从技术上来讲,USB 3.0并没有什么特别的难点。与2.0接口相比,USB
3.0最大的特点也就是增加了两条并行模式的物理总线。“传统的USB
2.0总线只有一对数据输入输出链路,所有的任务只能采用串行数据方式执行。USB
3.0则是在2.0的基础上增加了2对数据链路,使得数据任务可以并行处理。”
USB 3.0结构框图
如上图示,USB
3.0总线中一共有8条线路,其中4条线路与2.0标准类似(包括1对数据传输线路,电源线以及地线)。除此之外,还有新增的2对数据传输传输链路。王胜说,USB
3.0采用的还是主机控制的方式,不过利用了双向数据传输模式,不再是USB 2.0时代的半双工模式。

USB 3.0内部总线构成
半双工模式是指在数据通信过程中,信息既可由A传到B,又能由B传A,但同一时间只能有一个方向上的数据传输存在。系统每一端的收发接口通过收/发开关进行方向切换,因此会产生时间延迟。
全双工通信与半双工通信的异同
但是在数据传输速率增加的同时,USB
3.0也面临着需要较2.0相比更多功耗的问题。“这就需要接口产品具备更短的唤醒时间,更低的休眠功耗。在最短的时间内完成数据传输工作,”王胜补充道。
德州仪器的USB 3.0方案
在USB
3.0标准制定的道路上,德州仪器绝对算是先行者。从2007年始,德州仪器就开始联手英特尔、惠普、NEC、NXP半导体等公司共同制定并开发USB3.0技术。截止目前,在市面上我们已经能够看见很多基于USB
3.0技术的产品,如集成了3.0标准的PC,大容量移动硬盘,芯片测试工具等。这其中德州仪器能够提供的产品主要包括收发器,再驱动器/均衡器,双通道
ESD 解决方案,高精度USB电源开关以及收发器检测芯片。附:《德州仪器推出业界首款分立式SuperSpeed USB 3.0收发器》、《TI推出首款符合SuperSpeed USB标准的收发器测试芯片》
德州仪器能够提供的USB 3.0产品链路
收发器TUSB1310
TUSB1310典型应用
桥接控制器芯片TUSB9260
桥接控制器芯片TUSB 9260可实现SuperSpeed USB到SATA 3Gbps的高速传输。
在演讲报告的最后,王胜补充说后继TI还将推出基于USB 3.0技术的外设、桥接器、集线器以及主机器件。“现在各家厂商在USB 3.0研发上投入的精力越来越多,我们有理由相信在未来3~5年,USB 3.0将会慢慢取代今天的2.0接口地位,”王胜信心满满。