中心議題：

• USB技術(shù)演進(jìn)
• Wireless USB
• USB On-The-Go
• Inter-Chip USB

USB技術(shù)演進(jìn)

USB自1996年發(fā)表以來至今，其技術(shù)發(fā)展可分成三個時期：1996年～2000年的成熟期、普及推廣期，2000年～2004年的向IEEE 1394看齊、追趕期，而2005年后至今則是超越IEEE 1394，或與IEEE 1394各行其路的時期。

第一個時期簡言之即是USB 1.x（包含USB 1.0、1.1）的階段，這個階段USB快速低價化、普遍化，但是在速率與體質(zhì)上仍無法與IEEE 1394媲美，所以才有2000年之后的各項新提升計畫，包括將傳輸率提高40倍的USB 2.0，以及讓USB裝置直接相互連接的USB OTG，因為USB 1.x的傳輸率僅12Mbps，無法與IEEE 1394a的400Mbps相比，而USB 2.0讓USB傳輸達(dá)480Mbps，以此來超越IEEE 1394a，且USB 2.0也被稱為HI-SPEED USB。

由于傳統(tǒng)USB僅允許各USB周邊裝置與PC連接，不允許各USB周邊裝置跳略過PC而自行互接，然IEEE 1394卻可以，為了彌補此一「體質(zhì)」的不足，因而增訂了USB OTG。當(dāng)然，USB OTG也是為了因應(yīng)日漸增多的手持式裝置，為了讓各手持行動裝置能在戶外、無攜帶PC/Laptop時仍能夠相互傳遞資料，對此也需要訂立USB OTG。此外，USB OTG也與USB 2.0相互唿應(yīng)，以USB 1.x的速率進(jìn)行互接的USB OTG即稱「USB On-The-Go」，而以USB 2.0速率進(jìn)行互接的則稱為「HI-SPEED USB On-The-Go」。

到了2004年，由于全球的USB用量已到達(dá)相當(dāng)可觀的地步，光是USB裝置用的接線、纜線就已經(jīng)突破20億條，長久下去將會使接線到達(dá)空前紊亂，因此USB去線化、無線化的聲音開始出現(xiàn)，自此提議出Wireless USB（WUSB）。另外，為了讓針對USB硬件所開發(fā)的韌體、軟件等投資達(dá)到更大化的發(fā)揮效益，USB-IF也增訂了內(nèi)接用的USB，讓USB從過去的外接銅纜線，轉(zhuǎn)變成機內(nèi)印刷電路板（PCB）上的銅箔線，使USB從機外裝置間的互連，跨足延伸到機內(nèi)晶片間的互連，此稱為Inter-Chip USB（簡稱：IC_USB）。

當(dāng)USB進(jìn)入WUSB、IC_USB階段后，可說是開始超越IEEE 1394，或與IEEE 1394分路而行，在無線化的進(jìn)程上，WUSB比Wireless 1394（簡稱：W1394）更快速，目前W1394幾乎沒有動靜。至于內(nèi)連化的IC_USB，IEEE 1394并無相同的作法，相對的IEEE 1394朝車用的IDB-1394，以及不同傳輸實體介質(zhì)的路線發(fā)展，例如用光纖（Optical Fiber）、塑膠光纖（Plastic Optical Fiber；POF）、Ethernet等線路來傳輸。（附註：IEEE 1394a為400Mbps，但之后訂立的IEEE 1394b則可達(dá)800Mbps，仍領(lǐng)先今日USB 2.0的480Mbps，此外光纖化、塑膠光纖等新介質(zhì)作法則在IEEE 1394c中擬定。）

隨著USB 1.x/USB 2.0的成熟，USB技術(shù)的發(fā)展與推行重心，已經(jīng)開始專往手持式運用的USB OTG/HI-SPEED USB OTG、Wireless USB、以及Inter-Chip USB。

Wireless USB

Wireless USB 1.0標(biāo)準(zhǔn)是在2005年5月12日正式發(fā)佈，它的實體層（PHY Layer）、媒控層（MAC Layer）是使用MBOA組織所訂立的超寬頻（UWB）技術(shù)，在PHY層、MAC層之上再搭建一層WiMEDIA Alliance所訂立的聚合層（Convergence Layer，IEEE 802.15.3a），在聚合層之上再依據(jù)不同的無線傳輸應(yīng)用而訂立不同的協(xié)定因應(yīng)層（Protocol Adaptation Layer；PAL），最后才將WUSB的通信建立于最上端，如此使WUSB運作。（附註：MBOA（Multi-Band OFDM Alliance）于2005年3月與WiMEDIA Alliance合併。）

一般而言，只要PHY層、MAC層等基礎(chǔ)確立后，即可實現(xiàn)WUSB無線應(yīng)用，而為了讓日后的各種無線應(yīng)用（特別是WPAN）能夠直接共容互通，包括W1394、Bluetooth 3.0（使用UWB技術(shù)的Bluetooth）等，所以加插Convergence Layer與PAL，其他的無線應(yīng)用只要一樣具備與Convergence Layer介接的PAL，即可與WUSB相通。

Wireless USB透過協(xié)定因應(yīng)層與聚合層的轉(zhuǎn)化，即能與其他的無線應(yīng)用（如Wireless 1394、Bluetooth 3.0等）共容互通。
　USB|Wireless|SRP
與其他無線應(yīng)用互通只是其一，更受到重視的是WUSB的技術(shù)表現(xiàn)。目前，WUSB最遠(yuǎn)可達(dá)10m的傳輸距離，最快則可達(dá)到與USB 2.0相同的480Mbps速率。不過，480Mbps速率僅限3m距離內(nèi)，3m～10m距離中速率會降至110Mbps。

此外，WUSB與傳統(tǒng)USB相同，最多都可以連接127個裝置，然更好的是：WUSB已經(jīng)去線化，所以不需要使用集線器（USB Hub），所以連接拓樸也有所改變，過往USB是階層式的星狀連接（或可說是樹狀連接），而WUSB則是直接從PC端與各WUSB裝置進(jìn)行無線連通，屬星狀連接。

WUSB規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)雖然成形，且未來的PC將盡可能預(yù)裝配備WUSB的主控器，以利WUSB的推廣普及，不過業(yè)界也很重視如何讓現(xiàn)有PC也支援WUSB，因此提出了HWA（Host Wire Adaptor）與DWA（Device Wire Adaptor）等配接器，只要將HWA連接在現(xiàn)有PC的USB埠上，以及將現(xiàn)有實線式USB裝置的接線接上DWA，如此HWA、DWA間即可用WUSB來互連運作，使現(xiàn)有實線USB透過轉(zhuǎn)接升級成無線運作。這是為推行WUSB的一種過渡手法。

UWB的頻譜跨佔3.168GHz～10.296GHz，并將此區(qū)間劃分成5個波段群，除最后的第5個波段群只有2個波段外每個波段群內(nèi)都有3個波段，總共14個波段，每波段占用528MHz頻寬。一般而言，WUSB使用第1個波段群（3.168GHz～4.488GHz），第2～5個波段群為選用，如果有U-NII（Unlicensed National Information Infrastructure）則必須避用第2個波段群，甚至在不同國度與地區(qū)必須避開更多波段群，在美國5個波段群都可使用，但在歐洲就必須避開第2、5、及若干第4波段群的波段。此外，在日本、韓國也多半不允許使用第2及若干第3、5波段群的波段。

圖中可見，美國、歐洲、日本、南韓等地對超寬頻的頻段開放程度，美國因FCC的規(guī)令而全面開放，
但美國之外的各國仍有若干程度的保留。

USB On-The-Go

USB OTG 1.0版是在2001年12月18日頒佈，之后在2003年6月24日推出修訂的USB OTG 1.0a，更之后在2006年2006年4月4日提出1.2版。USB OTG之所以能讓2個USB裝置直接互接對傳，其實是以權(quán)宜方式來實現(xiàn)，將兩個裝置中的其一暫時喬裝、轉(zhuǎn)變成主控端（Host），讓另一個USB裝置誤以為自己是連到Host，以此來進(jìn)行傳輸。暫時喬裝成Host的USB裝置，之后仍可與PC連接，與PC連接時會恢復(fù)成原有的裝置型（Device）受控角色，這種既可為Host也可為Device的裝置被稱為DRD（Dual-Role Device），反之無論在何種情況下都只是Device的則稱為POD（Peripheral-Only Device）。

圖中的手機即是典型USB OTG中的DRD，手機與PC相連時，手機為Device的從端角色，
PC為主端角色，而圖下手機與數(shù)字相機相連時，手機為主端，數(shù)字相機為從端。

USB OTG如何確認(rèn)何者為對接時的Host？又何者為Device？答案是透過為USB OTG所新增的接腳，在USB原有4個接腳（Vbus、D+、D-、GND）外，再增加一個ID接腳，ID接腳的阻值為零（短路、接地）者為主端，反之阻值為無窮大（開路，或稱：空接、浮接）者為從端，此在裝置相接之后透過阻值偵測即可確認(rèn)。更具體來說，阻值低于10歐姆者即是趨近零，屬于主端；而阻值大于100k歐姆者，被視為近乎無窮大的阻值，屬于從端。

當(dāng)某一裝置被視為主端后，也必須負(fù)責(zé)傳統(tǒng)USB主端的「對外供電」角色，在傳統(tǒng)USB規(guī)范中，USB埠必須對外供應(yīng)最少100mA，最高不超過500mA的5V電力，然由于USB OTG的裝置多為使用電池運作的手持式裝置，自身電能有限，若再向外供電就更會快見拙，因此USB OTG標(biāo)準(zhǔn)將主端向外供電的要求加以放寬，最高仍不可超過500mA，但最低只要不低于8mA，依然是合乎規(guī)范。

雖然USB OTG可以讓兩裝置對接，但要注意的是：至目前為止USB OTG尚無法向傳統(tǒng)USB般使用上Hub。此外，UTB OTG一般而言是使用USB 1.x中的低速（Low-Speed）1.5Mbps或全速（Full-Speed）12Mbps，高速（Hi-Speed）的480Mbps屬于選用。

再者，USB OTG的接頭、接座也與傳統(tǒng)USB不同，傳統(tǒng)USB有A型（主-電腦）接頭接座與B型（從-裝置）接頭接座，而USB OTG為了因應(yīng)更小巧裝置的設(shè)計需要，使用增訂的迷你型設(shè)計，即Mini-A接頭接座、Mini-B接頭接座。Mini-A、Mini-B與傳統(tǒng)A、B相同，都具有防呆（避免錯接）的機構(gòu)設(shè)計，但除此之外的還有一種Mini-AB的接座，此種接座（或稱：接孔）只有接座設(shè)計而無接頭設(shè)計，此種設(shè)計是為了前述的DRD而設(shè)，讓DRD可以用同一個接座來進(jìn)行USB OTG的對接（A主角色），或在另一時間與PC連接（B從角色）。


USB OTG規(guī)范中的3種接座（Mini-A、Mini-B、Mini-AB）、2種接頭（Mini-A、Mini-B），
其中Mini-AB接座可以連接Mini-A或Mini-B的接頭，主要是為USB OTG中的DRD而設(shè)計。　

此外，USB OTG為了對接也增訂兩種新協(xié)定：HNP（Host Negotiation Protocol）與SRP（Session Request Protocol），前者可以讓USB OTG對接時，且主端電力不足時，可與從端協(xié)調(diào)，使主從角色互換，以利持續(xù)傳輸。至于SRP，是為了對接的電能精省而設(shè)立，USB OTG為了對傳時能夠節(jié)省電能，所以在未有傳輸時會進(jìn)入省電狀態(tài)，使USB埠停止運作，而SRP則是由從端向主端發(fā)出，要求主端重新甦醒，好為從端進(jìn)行傳輸服務(wù)。

另外，由于手持式裝置的軟硬件資源相當(dāng)有限，且實現(xiàn)的軟硬件方式也比PC多樣，所以無法像PC一樣支援各形各色的USB裝置，所以在驅(qū)動程式的支援上較為拘限，關(guān)于此USB OTG主端裝置內(nèi)會建立一份TPL（Targeted Peripheral List），一旦接入USB OTG的從端裝置后，會查核該裝置屬于清單中的何種類型，合乎類型則加以服務(wù)，未有合乎類型則當(dāng)發(fā)出相關(guān)信息，告知使用者因裝置不合而無法進(jìn)行對傳。
USB|Wireless|SRP
Inter-Chip USB

Inter-Chip USB 1.0是在2006年3月13日頒佈，專用于電路板上的晶片間連接，也由于用在電路板上，因此許多連接規(guī)則都與傳統(tǒng)USB不同。首先，IC_USB與WUSB、USB OTG一樣，也不能使用Hub，所以IC_USB與WUSB一樣，采行星狀的連接拓樸，每個從端都用一組USB接線與主端相連。其次，IC_USB在線路長度上也加以限縮，一般USB允許最長5m的接線，低成本（未具包覆屏蔽）的接線也可有1.8m，但I(xiàn)C_USB僅能有10cm的銅箔線路。再者，IC_USB由于只用于機內(nèi)，一般而言機內(nèi)的裝置、晶片不會有進(jìn)行熱插拔、熱置換的需求，如此IC_USB也就不用支援傳統(tǒng)USB的隨插即用（PnP）機制。
　


Inter-Chip USB并不支援透過Hub的連接（紅線），只有傳統(tǒng)USB可透過Hub進(jìn)行連接（黑線）。
　

也因為IC_USB從銅纜線改成銅線箔以及半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，使得IC_USB的供電線路的電壓也有所不同，傳統(tǒng)USB的供電線路為5V電壓，這是在1996年就定下的，而今半導(dǎo)體技術(shù)已又長進(jìn)了十年，晶片需求的工作電壓已不斷降低，從5V降至3.3V、從3.3V降至2.5V，如今更有1.8V、1.3V，很明顯的，IC_USB若持續(xù)使用5V電壓，并不合乎實際之需。此外，由于IC_USB只在短距離內(nèi)傳輸，所以不一定要使用差動（Differential）傳輸，也可使用較傳統(tǒng)的單端（Single End）傳輸，IC_USB提供兩種傳輸方式的選擇。

所以，IC_USB降低了電壓準(zhǔn)位，不再使用5V，而是另行提供5種電壓值：3V（或3.3V）、1.8V、1.5V、1.2V、1V等，這些電壓準(zhǔn)位值是取自JEDEC機構(gòu)所訂立的標(biāo)準(zhǔn)，至于實際運作時要使用哪個5種電壓值，則由相連的晶片間自行溝通、協(xié)調(diào)來決定。


Inter-Chip USB在電壓類別（Voltage Class）上的協(xié)調(diào)順序圖。
　
IC_USB也將接腳名稱進(jìn)行調(diào)整，過去稱為Vbus、D+、D-、GND的接腳，被依序改名為IC_VDD、IC_DP（IC Data Plus）、IC_DM（IC Data Minus）、GND（未改）。許多人重視的傳輸速率方面，IC_USB目前以FS為主支援，LS則必須由Host與Device間相互協(xié)議才能支援，至于HS尚未支援，HS的支援目前仍在研擬嘗試中。

毫無疑問的，USB依然是充滿演化活力的技術(shù)規(guī)格，依然有許多可能性發(fā)展，不過無論如何發(fā)展，都會盡可能保障過往的研發(fā)投資，特別是在韌體、軟件上的相容上，畢竟韌軟件占應(yīng)用設(shè)計中的成本、心力等比重正節(jié)節(jié)上升，因此USB的實體硬件可以變化，但這些必要的變化，卻能使韌、軟件的投資價值更為擴展、延伸。