相對USB2.0而言,,USB3.0超高速標(biāo)準在數(shù)據(jù)傳輸速率方面呈現(xiàn)高速增長,,因此可以賦予工程師更多的可以解決能力數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用場景的能力,。然而一些潛在因子可能會放緩采用下一代整合的界面科技,。下面的文章將詳細介紹目前正在采用USB3.0的半導(dǎo)體廠商,,并而以不同的角度就中/長期的策略,,找出最有效的解決方案,。
由市場研究公司全球工業(yè)分析師于今年初的市場分析,,全球USB 3.0的設(shè)備的銷售量到2020年的使用會沖破30億大關(guān)。 亞太地區(qū)很可能在此期間主導(dǎo)需求(預(yù)計有36%的年復(fù)合增長率),。
最好的例子是,,USB3.0技術(shù)至今已廣泛的運用於需要大量數(shù)據(jù)的傳送的各種外部存儲設(shè)備中。在這應(yīng)用中,,資料的讀寫速度的大幅增加是最大的特點,,同時并避免越來越普遍的數(shù)據(jù)堵塞問題。重要的是要認識到,,USB3.0將不僅是消費者主導(dǎo)的現(xiàn)象,。市場的增長和在這個標(biāo)準上工程師們不斷激發(fā)的熱情也帶來一些額外的動力并帶來顯著效果。還有一些其他的主要應(yīng)用在於一些成熟的市場像高清安防設(shè)備和工業(yè)數(shù)據(jù)采集硬件,,以及醫(yī)療成像和高清(HD)顯示系統(tǒng),,銷售系統(tǒng)等
USB 3.0:功能與用途
USB3.0在未來看起來是一片樂觀,USB接口受歡迎的原因是因為提供相同接頭和隨插及用的特性,,使它成為世界上最普遍的接口技術(shù)(每年超過30億套)的,,但USB3.0 增加了一些優(yōu)勢,,它可以以高達5Gbits / s的速率通過全雙工的I/O結(jié)構(gòu)傳輸數(shù)據(jù),比起原本通過USB2.0可達到的數(shù)據(jù)傳輸速率480Mbit/s而言,,是一大突破,。
此外,USB Power Delivery 的規(guī)格從上一代的提供10W的電力輸送到一個令人印象深刻的100W,。這意味著,,可以產(chǎn)生的應(yīng)用將比現(xiàn)代的系統(tǒng)范圍更大更廣。而它的向下兼容性又是另一個很大的特色,,可以方便升級現(xiàn)有設(shè)備,。跟其他競爭對手和其他互連技術(shù)相比,在速度方面,,它可以超越最新的FireWire的800Mbits/ s和CameraLink的2.08Gbits/s,,更遠遠比HDMI更靈活。以前USB 3.0可能只有少部分的操作系統(tǒng)可支持 ,,但現(xiàn)在USB3.0已經(jīng)可以工作在Linux等嵌入式等提供各種工業(yè)用途,。
USB3.0在消費電子領(lǐng)域以外的一個主要的前景是工業(yè)數(shù)據(jù)記錄-例如檢測液體流過管道,以便可以防止泄露和堵塞,,或者環(huán)境感測系統(tǒng),,該系統(tǒng)能夠確保空氣化學(xué)化合物或者顆粒不超過安全閥值,,另一大應(yīng)用則是是多媒體內(nèi)容傳輸,。
支持速度為120Hz的1920x1080pixel的視頻,USB 3.0具有足夠的帶寬可用,。高清圖像數(shù)據(jù)可以以幀速率展示,,并允許沒有任何延遲或者缺陷的流暢的播放。因此可以支持多種視頻成象應(yīng)用,,并實現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率,,由於使用易于安裝的標(biāo)準USB 3.0 - 不但可做為數(shù)據(jù)傳輸,還可以提供電源,。
由于資料與電源都集成在同一電纜,,所以不論開發(fā)的時間丶PCB版所占的的空間,都可被最佳化,。它可以被用在機器視覺- 使更高分辨率的圖像傳感器更規(guī)范,,所以在工廠生產(chǎn)線的這些產(chǎn)品可以以更快的速度檢查更細節(jié)的地方。
在品質(zhì)控制標(biāo)準被提升的時候,,有時反而會帶來一些機會,。比如交通監(jiān)控用的攝像頭系統(tǒng)需要更大的解晰度(辨識的車牌號可以被認定為法律中的證物),在這應(yīng)用下USB3.0即可提供足夠的頻寬,另外丶像是三維成像,,在同一個時間用相機從多個角度拍照儲存,,如身臨其境的游戲或者為假肢裝配的身體成像等應(yīng)用下,USB 3.0也備受重視,。
支持USB3.0的芯片
很顯然,,即將到來的USD3.0有很多可能性,但必須指出的是,,目前大部分的半導(dǎo)體解決方案在備份標(biāo)準上仍有有其局限性,。這些主要基于MCU控制器的集成電路是一大關(guān)鍵。在相當(dāng)大比例的應(yīng)用上,,它們的適用度方面,,人們已經(jīng)提出了問題。
因為需要用MCU為元素來開發(fā),,編譯和調(diào)試編碼,第一波的USB3.0接口設(shè)備已經(jīng)證明去實現(xiàn)它們是比較復(fù)雜的,。他們需要有經(jīng)驗的工程團隊和大量的開發(fā)時間,。這些ICs內(nèi)在的MCU內(nèi)核的成本架構(gòu)也會相對較高,而且占用大量的電路板面積,。除此之外,,也要考慮更多的功耗。有個相當(dāng)強勁的需求就是要給MCU式的USB3.0系統(tǒng)設(shè)計找一個替代選擇,,最好又能夠精簡BOM成本,,電路板空間和消耗的功率。
圖1:FTDI Chip 開發(fā)的 FT600 USB 3.0 IC
有鑒於此FTDI Chip 已經(jīng)著手針對USB3.0技術(shù)的需求而布局,,以滿足更有價格競爭力,,更小空間,更低功耗的應(yīng)用需求,。它避免了一些基于MCU實現(xiàn)上的缺陷,,并在最近推出了新一代的USB3.0接口IC。
FT600/1 USB3.0 轉(zhuǎn)FIFO橋接設(shè)備最快時可以提供3.2Gbits/ s數(shù)據(jù)吞吐率,。FT600及FT601分別帶一個16位及32位寬的FIFO總線接口,。它們基于一個內(nèi)建的32位處理器核心(運行在100兆赫),內(nèi)件程序來控制不同的內(nèi)部IC子單元,。這意味著工程師不需要擔(dān)憂如同其他解決方案那樣需要編寫大量的代碼,。這部分工作轉(zhuǎn)化為一個USB 3.0集成電路,它提供更低的價格 (只有競爭ICs 30%的成本)和超短的開發(fā)時間,。
FT600系列設(shè)備各有兩種接口模式,。它們是標(biāo)準的同步的245FIFO模式-這是簡單直接的優(yōu)化的實現(xiàn),另外還有多通道FIFO模式-支持最多4個邏輯的FIFO通道和為更高吞吐量優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),,同時提供更多的系統(tǒng)設(shè)計靈活性,。
8個USB endpoints可以使用 為創(chuàng)建多接口設(shè)備的需求,,這些端點足可應(yīng)對多種不同類型終端的設(shè)計,也就是說一個全新的驅(qū)動程序架構(gòu)已經(jīng)到位,。另外FT600的遠程喚醒功能能迅速將USB主機從休眠狀態(tài) 下喚醒,,而電池充電檢測功能可檢測出USB兼容專用充電端口,并可用外部線路來啟動較高的充電電流,。
總之,,嵌入式系統(tǒng)的MCU已經(jīng)越來愈廣泛使用USB3.0,而非只是從成本與單純的技術(shù)層面,。有線的解決方案可以克服許多潛藏的問題,,對於很多應(yīng)用而言,更是最佳的方式,。通過它們,,工程師將有機會使用成本更低丶操作更簡便性的芯片。