新一代高速串行接口USB3_0介绍
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地 "u sB 3 . 0总线在包头中采用发送
列表区段来进行发包 , 上行接 口提供
3 . 接口结构 如图2 所示 , U SB 3.0新增了5个 触 点 , 为 了兼容U S B 2 .0及 以下标 准 , U SB 3 . 的接 口设计 了上下两 0 层触 点 , 新的触点将 会并排在 目前 4 个触点 的后方 " 其中下层4 个触 点
度 和IE E E 13 94接 口 , SATA 2. , 0
图5 : U SB 3刀 线缆结 构图
国日. . . . . 油 翻画画T ch ol e n o留 For m u
M a 20 10 y
与U S B 2.0及 以下接 口标准兼容 , 上
层 中与下层4 个触 点相交错 的5 个触
下标准提供数据传输 " 5 # SB 3. 的测试 U 0 美 国测 量 仪器 公 司泰克 (T ek tronix ) 和力科都提 出了U SB 3.0 的测试方案 , 推 出了相关的综合 测试工具 " 如力科公司于20 9年4月 0 发布了U SB 3. 的物理层测试解决方 0
盘 ! 打印机 ! 扫描仪 ! 摄像头 ! 闪存
盘 ! M P ! 手机 ! 数码相机 ! 移动硬 3 盘 ! 外置光软驱 ! U S B 网卡 ! A D SL M odem ! e able M odem 等几乎所有的 外部设备 "
游戏程 序 ! 数 码照片 的容量 动辄几
G B , 大容量 闪存 ! M P 4及 /海量 0 移动硬 盘等U S B 设备不 断增加 , 用 户 随时会遇到同时传输几G B 甚 至几
(SSR X ) , 中间的触点是为U S B 3. 0 特别增加的 , 可连接额外的信号接地
案 , 能提供端到端的互操作测试和兼
容性测试 , 包括了T a sm i e 测试 ! r n tr R eceiver测试 ! T D R 测试 "此外 , 力
科还提供了业界领 先的U SB 3.0协议
无线U SB 适配器, 而摆脱 了传统U SB
计算机 ! 电子技 术的 发展 , U S B 2 . 0接 口传输速率 已经不能满足 用户 的需 求 , U S B 应 用者论坛
组织开 发 了 S B 3 . U 0新一 代高速 串行接 口 " 本文将衬U S B 3.O特点 ! 兼容性 ! 技 术实现 ! 测试 等
进行 详细的介 绍 "
令清华大学光盘国家工程研究中心深圳分中心 王宗超 倪凯 王伟能 王鸿钧 赵诣
二 ! u SB 发展历程
U SB 是 由英 特 尔 ! 康柏 ! N E C !
就应运而生, 2008年11月 , U SB 3.0 标准正式 完成 并公开发布 , 最大传 输带宽高达5 . b/s的Su per Sp eed , oG
T 量级 "对于快速发展 的高清电影, 0 2 G B 以上的单个高清晰电影文件 ,
和D 一 用来进 行数据传输 , 两 边分 ,
更快 的完成充电 "新P ow e e 一接 口 rd B
由额外 的2条线路组成, 提供 了高达
1000毫安的电力支持 , 完全可 以驱动
别 为G N D 和V B U S 电源端 口; 上层 的5 个触 点 " 两 条 为数 据输 出 , 两 条 数据 输人 , 分别 为U s B 3 .0 的数 据发送触点(S ST x )和数据接收触点
新一代高速串行接 口 U SB 3. 0介绍
A b str a ct: U S B seria l in terf ee w it th e a d v an tag e o f P l g an d P l y an d h ig h P erf rm an ee 一 rie e a h u a o P ratio , h a s w o n u se r,5 e x ten J:ve a P P ro v al. A l n g w ith th e d ev e l P m e n t o f e o m P u ter an d ele etron ie o o
闲 ! 睡眠和中断状态 "U SB 3 . 0能够
提供5 % 一8 % 更多的电力支持那些 0 0
点 是为U S B 3 .0设 备提 供的 : 下层
的4 个触 点的定义与U SB 2 . 及 以下 0
需要更多 电能驱动的设备 , 而那些通
过U SB 来充电的设备, 则预示着能够
标准相 同 , 中间两个触点分别为D +
对成熟 "U SB 版本到 目前为止, 历经
了三 个阶段 "第一代 : U S B I.0是在 1996年出现的, 速度只有 l.SM b s, /
历 了多年的发展 , 至现在已经发展为
广泛使用 的2 . 版本和即将 大规模推 0
广的3 . 版本 , 成为 目前 电脑中的标 0 准扩展接 口 "U SB 具有传输速度快 ,
工具 "
总线架构 , U SB 3 .0 的H U B 设 计与
U SB 2.0及以下标准的H U B 设计是相
五 ! U SB 3 . 应用前景 O
随着U SB 3. 的速度达到5 QG b/ , 0 . s U SB 接 口步人 了高速 接 口的行列 , 又 由于其具 有 即插 即用和强 大的接 口扩展能力 , 这使得U S B 接 口具备 了强大的竞争力 " 目前U SB 3 . 的速 0
a n aly ze s eh arae t eristi s, eo m P atib ili an d t eh n ieal i P lem en tatio n , testin g an d 50 on o f U S B 3 . in e y t e m 0
d e tail.
摘要 : U SB 串行接 口以其 即插 即 用 ! 性价 比高等优 点 , 目前 已经获得 用户的广泛认 可 " 随 着
十 G B 的 大 文 件 " 电脑 硬 盘 的容 量 也 从 以前 40G B 增 加 到现 在 几百 G B 甚至
1.1的四十倍 ; U SB 2 0 与U SB 1. 0/1.1 的接 口是相互 兼容的 "第三 代 : 经 过几年的发展 , U SB 2 . 0的速度早 已
经 无 法 满 足 应 用 需 要 , u S B 3 .0 也
适配器靠线缆连接 的必要 "所以u SB
3.0还有 良好的无线扩展功能 "除了 使 用了铜作 为传输 介质之外 , u S B
3.0的接 口和线缆还可 以支持光纤传
线G N D " 4 .U SB 3. 工作原理 0 为了保持对U SB 2. 及以下标准 0
的兼容 , U SB 3 . 设计采用 了双总线 O 结构 " 图3所示是U SB 3 . 标准的双 0
分 旧设备上还 能看到这种标 准的接 口; 第 二代 : 2 0 0 0年4 月 , 目前广 泛使用的U SB 2.0推出, 速度达到了
4 80 M b/s, 又 称H igh Sp eed , 是U SB
控制芯片会对每 台设备可支配的带宽 进行分配 ! 控制 , 因此一般U S B 2 .0
接 口速度很难超过40 M B s "但是随 / 着数字 媒体 的 日益普及 , 单个文件 的所 占空间越 来越大 , 高清视频 !
分散式的U S B 3. 互联 , 下行接 口支 0
持u s B 2 . 0设备 , 从而用简单的方法
实现高速传输和兼容性并举的双重好
处"
领域 " 2 . 技术兼容性
与U SB 1.1升级到U SB 2. 0一样 , U SB 3 . 仍然采用U SB 2.0相 同的架 0 构 , 向下兼容先 前的 即插 即用U SB 版本 , U SB 2. 和U SB 1.1设备 , 都 0 能够 与U S B 3 . 口的设备相兼容 " 0接 从接 口结构来看 , U SB 2.0线缆使用 了4条 线的封装设计 , 所 以U S B 2 .0 接 口使用了4 个金属触点 , 它 们分别
为+ SV 取 电 ! 数据一 数据十! G N D 接 !
图3: U SB 3. 0双总 线架构
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图l : U S B 3 刀 的标志
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即使是U S B 2 . 的480 M bPs传输速率 0 也将 耗时十几 至二十分钟 " 显然 , U SB 2 0 接 口传输速度满足不了新产 品的需求 , 新一 代U SB 高 速接 口急 需开 发 " 20 07 年底 , 英特尔公司和 惠普 ! N E C ! N X P 半导体 以及德州 仪器 (T xas Instrum ents) 等公司一 e 起组建了U SB 3 . 0推广联盟, 旨在开 发速 度超过之 前 1 倍 的超高效U SB 0 互联 技 术 , 并 扩 展 其 应 用范 围 " 2 0 0 8年 11月 , U S B 3 .0 组 织发布 了 U SB 3 . 0正式标准白皮书 "U SB 3. 版 0 在 以往 几个版本 的基 础上 , 提 出了 更为 先进的标准 和更为广 泛的应 用
teehno logy, U S B 2.0 interf ee tran sm ission rate ean not satisf the dem and o f users, and U SB a y