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具有成本效益的可靠的USB3.0系統(tǒng)設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2011-01-08 來(lái)源:Pericom半導(dǎo)體

中心議題:

  • USB3.0系統(tǒng)設(shè)計(jì)

解決方案:

  • 使用信號(hào)調(diào)節(jié)技術(shù)恢復(fù)信號(hào)質(zhì)量
  • 信號(hào)裕度預(yù)算
  • 高信號(hào)質(zhì)量推動(dòng)成本的降低
  • 雙向信號(hào)調(diào)節(jié)
  • 有關(guān)時(shí)鐘和信號(hào)交換的問(wèn)題
  • 使用USB管理智能以節(jié)省耗電


USB是當(dāng)今最成功的PC接口,安裝數(shù)量超過(guò)60億,在PC和接口設(shè)備上的普及率接近100%。雖然高速USB的480Mbps數(shù)據(jù)傳輸速度可滿(mǎn)足許多消費(fèi)者現(xiàn)有的需求,但是與日俱增需求(如高清視頻和更快速的數(shù)碼影音文件的下載)推動(dòng)了SuperSpeed USB(3.0)的發(fā)展。

一般接口的新一代規(guī)格,其數(shù)據(jù)傳輸速度通常要增加兩倍,而USB3.0的帶寬卻增加了十倍。此外,USB3.0規(guī)格不再使用簡(jiǎn)單的主從式、封包廣播式的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu),而是使用更加復(fù)雜的雙向封包交換架構(gòu)。
 
USB3.0系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的最主要挑戰(zhàn)是解決5Gbps信號(hào)傳輸速度所帶來(lái)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)師必須解決包括系統(tǒng)對(duì)信號(hào)衰減和抖動(dòng)增加的敏感度等問(wèn)題。此外,USB3.0對(duì)USB2.0接口的向下兼容性讓問(wèn)題更復(fù)雜,因?yàn)閁SB2.0原本是為較低傳輸速率而設(shè)計(jì)。
 
產(chǎn)品設(shè)計(jì)師碰到最大的問(wèn)題也許是達(dá)到消費(fèi)者延續(xù)對(duì)上一代USB產(chǎn)品的低價(jià)期待。USB3.0使用了雙倍數(shù)據(jù)率技術(shù),將傳輸速率增加到最高5Gbps,因而需要高速信號(hào)完整性的解決方案。在最長(zhǎng)可到3米的線(xiàn)纜、多個(gè)接口和PCB板上的長(zhǎng)途線(xiàn)路上傳送高速信號(hào),產(chǎn)品設(shè)計(jì)師必須謹(jǐn)慎處理信號(hào)衰減和抖動(dòng)問(wèn)題。
                      發(fā)送器端的開(kāi)眼圖和接收器端的閉合眼圖
                                       圖1:發(fā)送器端的開(kāi)眼圖和接收器端的閉合眼圖。
 
信號(hào)裕度預(yù)算

與低速信號(hào)相比,高速度信號(hào)的質(zhì)量損失更加多,由PCB線(xiàn)路、連接器和線(xiàn)纜所造成的信號(hào)損耗累計(jì)起來(lái)將快速損害信號(hào)質(zhì)量。根據(jù)信號(hào)裕度的要求,USB3.0容許的通道損耗(由發(fā)送器眼圖到接收器的眼圖)在2.5GHz下為6~9dB。此外,SuperSpeed一般有-3.5dB的去加重,這樣全部的信號(hào)損耗預(yù)算為9.5~12.5dB。 
 
為滿(mǎn)足兼容性要求,USB3.0信號(hào)必須可以通過(guò)3米長(zhǎng)的線(xiàn)纜,并保持信號(hào)眼圖開(kāi)口有足夠的寬度。但這只是部分的路徑,因?yàn)樵诩嫒菪詼y(cè)試中測(cè)量的是接收器經(jīng)過(guò)均衡化處理過(guò)后的信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō),在一般的筆記本電腦架構(gòu)中,USB控制芯片到連接器的距離大約是10英寸,因此信號(hào)實(shí)際上可能另外經(jīng)過(guò)大約半米的路徑和數(shù)個(gè)連接器。
 
在一般的筆記本電腦至外圍設(shè)備的應(yīng)用中,信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)于12英寸的PCB線(xiàn)路(10英寸線(xiàn)路在筆記本電腦中,2英寸在接口設(shè)備中),這將導(dǎo)致3.552dB的線(xiàn)路損耗(12英寸x0.296dB/英寸,使用9/10/9 FR4走線(xiàn),2.5GHz信號(hào)速度,不包括任何PCB導(dǎo)通孔)。加上每一個(gè)連接器產(chǎn)生的-1dB損耗,通過(guò)兩個(gè)連接器產(chǎn)生的損耗一共是2dB,因此留給線(xiàn)纜的信號(hào)損耗預(yù)算只剩下5.948~8.948dB。有遮蔽差分信號(hào)對(duì)線(xiàn)纜、2.50GHz速度的信號(hào)衰減大約是在34AWG的4.4dB/m到26AWG的1.9dB/m范圍內(nèi)。表1列出了根據(jù)這些數(shù)字計(jì)算出的能符合USB3.0規(guī)范的SDP線(xiàn)纜的最大長(zhǎng)度。表1中第三列到最后一列顯示,如果不使用信號(hào)調(diào)節(jié)產(chǎn)品,即便高質(zhì)量的28AWG線(xiàn)纜,也無(wú)法達(dá)到USB3.0規(guī)范要求的3米長(zhǎng)度。
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產(chǎn)品制造商可以選擇使用高質(zhì)量的26AWG SDP線(xiàn)纜來(lái)通過(guò)認(rèn)證測(cè)試,但是這種線(xiàn)纜非常貴,如果隨產(chǎn)品出貨,線(xiàn)纜的成本會(huì)大幅增加產(chǎn)品的成本。此外,即使隨產(chǎn)品出貨這種線(xiàn)纜,也無(wú)法保證使用者不會(huì)混用到其它低質(zhì)量的線(xiàn)纜。雖然在產(chǎn)品上可以強(qiáng)調(diào)必須使用適當(dāng)?shù)木€(xiàn)纜,但USB產(chǎn)品的使用者已經(jīng)習(xí)慣了在連接產(chǎn)品時(shí)不需擔(dān)心線(xiàn)纜的質(zhì)量。這里的關(guān)鍵問(wèn)題,是當(dāng)由于使用低質(zhì)量的線(xiàn)纜連接產(chǎn)品而造成產(chǎn)品效能低的時(shí)候,使用者會(huì)直覺(jué)地認(rèn)為是產(chǎn)品的問(wèn)題而不是線(xiàn)纜的問(wèn)題。這可能會(huì)造成較高的產(chǎn)品退貨率,并且大幅減少采用USB3.0規(guī)格產(chǎn)品的早期利潤(rùn)。另一個(gè)影響新科技采用率的重要因素是使用的困難度,如果使用者感覺(jué)USB3.0技術(shù)很難使用,將嚴(yán)重影響市場(chǎng)的成長(zhǎng)。 
 
                        在每個(gè)連接器端都有轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器。縮短(drop)“信號(hào)通道”。顯示了發(fā)送器端的開(kāi)眼圖和接收器端的閉合眼圖
                                 圖2:與圖1相同,但在每個(gè)連接器端都有轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器。縮短(drop)“信號(hào)通道”。
                                                  顯示了發(fā)送器端的開(kāi)眼圖和接收器端的閉合眼圖。

使用信號(hào)調(diào)節(jié)技術(shù)恢復(fù)信號(hào)質(zhì)量

當(dāng)信號(hào)質(zhì)量由于抖動(dòng)(抖動(dòng))和衰減而下降時(shí),可以采用信號(hào)調(diào)節(jié)器件恢復(fù)信號(hào)質(zhì)量。信號(hào)調(diào)節(jié)器件也被稱(chēng)做轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器(redriver),因?yàn)樾盘?hào)在被傳送之前重新被驅(qū)動(dòng)(redriven)。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以放在發(fā)送器和接收器之間,可以恢復(fù)、調(diào)節(jié)、再發(fā)送接收到的信號(hào)。
 
如果放在接收器之前,轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以有效打開(kāi)信號(hào)眼圖的開(kāi)口,從而將信號(hào)質(zhì)量恢復(fù)到可以接收的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以調(diào)節(jié)信號(hào)、使用信號(hào)均衡的功能減少信號(hào)衰減和抖動(dòng),因此可以在更長(zhǎng)的距離和通過(guò)多個(gè)連接器的情況下提供干凈的信號(hào)傳送通道。信號(hào)可以恢復(fù)原有的強(qiáng)度再次傳送,就像是將信號(hào)通道拆成數(shù)個(gè)段落,并且在每個(gè)段落恢復(fù)信號(hào)的質(zhì)量。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器也允許產(chǎn)品設(shè)計(jì)師依照特定的應(yīng)用類(lèi)型調(diào)整最佳的信號(hào)均衡效果,因此可以確保設(shè)備可以通過(guò)最嚴(yán)格的USB3.0認(rèn)證要求。
 
信號(hào)調(diào)節(jié)功能可以增加信號(hào)裕度,讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師有更多的空間來(lái)擴(kuò)展信號(hào)傳送距離,或更靈活地設(shè)計(jì)信號(hào)在PCB上傳送的路徑,特別是在可能要求使用較少層的PCB以達(dá)到更好的信號(hào)與接地隔離,或是有更大的機(jī)會(huì)一次設(shè)計(jì)就能通過(guò)驗(yàn)證情況下。經(jīng)過(guò)改善的信號(hào)質(zhì)量不但可以給設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)信號(hào)鏈上更多的靈活度和選擇,也可以因較低的比特誤碼率而增加產(chǎn)品穩(wěn)定性,減少傳送錯(cuò)誤,從而增加實(shí)際有效的信息吞吐量且讓系統(tǒng)工作更有效。
 
在設(shè)備需要經(jīng)常被連接和移除的消費(fèi)應(yīng)用中,自適應(yīng)信號(hào)均衡功能有最好的效果,因?yàn)槭褂貌煌L(zhǎng)度的線(xiàn)纜加上可以插拔的周邊設(shè)備內(nèi)部的信號(hào)布線(xiàn),使整體的信號(hào)通路可隨時(shí)改變。例如,針對(duì)3米線(xiàn)纜優(yōu)化的信號(hào)均衡參數(shù),應(yīng)用在沒(méi)有線(xiàn)纜的USB移動(dòng)存儲(chǔ)上時(shí)會(huì)損害信號(hào)的完整性。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器通過(guò)持續(xù)的再適應(yīng)(retraining)可以確保針對(duì)真正的信號(hào)路徑進(jìn)行最佳化的調(diào)節(jié)。
 
相反,如果信號(hào)的路徑靜止不變,轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器就不需要使用再適應(yīng)功能。在這種環(huán)境中,例如從來(lái)不需要移除任何線(xiàn)纜的服務(wù)器中,再適應(yīng)功能有可能造成負(fù)面影響。在一個(gè)類(lèi)似這種穩(wěn)定的應(yīng)用中,可配置的信號(hào)均衡功能是最好的選擇。
 
 滿(mǎn)足USB3.0規(guī)范的最大線(xiàn)纜長(zhǎng)度
                                                表1:滿(mǎn)足USB3.0規(guī)范的最大線(xiàn)纜長(zhǎng)度
 
高信號(hào)質(zhì)量推動(dòng)成本的降低

轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器在接收器增加6dB的信號(hào)均衡度,可以大幅增加信號(hào)在SDP線(xiàn)纜的傳送距離,因此可以幫助解決線(xiàn)纜方面的困擾。如果在發(fā)送器也放置轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器,總共可以增加12dB的信號(hào)均衡度,可以確保信號(hào)在超過(guò)3米的34AWG線(xiàn)纜中傳送,并通過(guò)認(rèn)證測(cè)試(表1)。
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增加信號(hào)均衡度可以讓信號(hào)在較長(zhǎng)且便宜的線(xiàn)纜中傳送,可以讓消費(fèi)者使用低價(jià)、有彈性、美觀(guān)和較細(xì)的線(xiàn)纜,而無(wú)需為減少信號(hào)損耗而購(gòu)買(mǎi)較粗且昂貴的高質(zhì)量線(xiàn)纜。因此,如果考慮線(xiàn)纜的成本,使用轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器不但可確保產(chǎn)品按照預(yù)期工作,還可以降低產(chǎn)品的整體成本。雖然使用轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器會(huì)增加一個(gè)板上元件,但轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器只占極小的PCB面積(4平方毫米),這在便攜式設(shè)備中非常重要。
 
靜電釋放(ESD)是使用轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)考慮。為降低系統(tǒng)的成本,USB接口很有可能被集成到主要的芯片組中,這樣不但USB接口控制器件對(duì)ESD沒(méi)有防備,而且整個(gè)芯片組都有可能被損壞,造成整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法使用。因?yàn)檗D(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器芯片位于連接器與發(fā)送器/接收器之間,所以可以隔絕內(nèi)置USB接口的芯片組。如果有ESD事件發(fā)生,轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以保護(hù)系統(tǒng)的控制芯片,在最壞的情況下只損失單個(gè)USB接口,讓系統(tǒng)的其他功能正常工作。 
 
轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器必須有認(rèn)知通訊協(xié)議的能力才能高效率地發(fā)揮信號(hào)平衡功能。由于轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有設(shè)備身份識(shí)別ID,所以無(wú)法像USB終端設(shè)備一樣中止信息傳遞。如果轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以辨識(shí)通訊協(xié)議,便可支持接收器偵測(cè)和電氣閑置等功能,而不僅是回復(fù)和傳送信號(hào)。理想情況下,轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器將支持USB3.0規(guī)范定義的連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性均衡技術(shù),該技術(shù)與發(fā)送器期望遠(yuǎn)端終端設(shè)備用來(lái)均衡信號(hào)的技術(shù)是相同的。最后,轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器必須在不被察覺(jué)的情況下工作,否則轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器之后的根設(shè)備(root device)將不會(huì)被辨認(rèn),即使這種情況在實(shí)驗(yàn)室中可以工作,但在實(shí)際應(yīng)用中則不行。
 
雙向信號(hào)調(diào)節(jié)

實(shí)現(xiàn)消費(fèi)應(yīng)用是使用者期待USB3.0的價(jià)格于USB2.0一樣。USB2.0的一個(gè)重要設(shè)計(jì)考慮是能以很便宜的價(jià)格進(jìn)行生產(chǎn),因此許多制造廠(chǎng)商會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為可以用同樣的方式生產(chǎn)USB3.0設(shè)備。此外,必須降低成本的壓力將使制造商考慮使用低質(zhì)量線(xiàn)纜,或是讓接收器解決信號(hào)調(diào)節(jié)問(wèn)題等快捷方式。因?yàn)槭袌?chǎng)對(duì)低價(jià)的集線(xiàn)器和周邊設(shè)備的期待,將有制造商生產(chǎn)這些產(chǎn)品,并且使用高質(zhì)量的線(xiàn)纜達(dá)到通過(guò)認(rèn)證測(cè)試所需要的結(jié)果。但是,一般的使用者卻希望使用任何的USB線(xiàn)纜,系統(tǒng)都能穩(wěn)定工作。
 
在這種情況下,有責(zé)任心的制造廠(chǎng)商不得不面對(duì)市場(chǎng)上充斥著次級(jí)產(chǎn)品的問(wèn)題:這些產(chǎn)品有價(jià)格上的優(yōu)勢(shì),但是當(dāng)連接到只有接收器有信號(hào)調(diào)節(jié)功能的設(shè)備時(shí),可能不能穩(wěn)定地工作。也就是說(shuō),這些設(shè)備可以穩(wěn)定地接收信號(hào),但是當(dāng)向這些次級(jí)產(chǎn)品傳送信號(hào)時(shí)卻出現(xiàn)性能明顯降低甚至出錯(cuò)。舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)外接硬盤(pán)因?yàn)椴涣嫉男盘?hào)質(zhì)量,不斷發(fā)出接收器錯(cuò)誤的信息,使用者會(huì)認(rèn)為這是硬盤(pán)的問(wèn)題,而不是用在其它產(chǎn)品時(shí)看起來(lái)沒(méi)有問(wèn)題的低質(zhì)量線(xiàn)纜或是集線(xiàn)器設(shè)備的問(wèn)題,這將導(dǎo)致退貨增加,損失贏利。
 
在每一個(gè)外接的連接器上都裝一個(gè)接收用的轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器,可以確保信號(hào)在進(jìn)入和離開(kāi)時(shí)都可以得到正確恢復(fù)。此外,如果也對(duì)傳送出去的信號(hào)做調(diào)節(jié)處理,就算其它設(shè)備沒(méi)有在接收器做信號(hào)調(diào)節(jié),產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師也可以確保設(shè)備通過(guò)任何長(zhǎng)度的線(xiàn)纜,并與其它設(shè)備互通。
 
市面上的轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品分單通道和雙通道兩種。雙通道轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器在接收和傳送信號(hào)通道都具有信號(hào)調(diào)節(jié)的功能,因此可以確保與沒(méi)有接收信號(hào)調(diào)節(jié)功能的低質(zhì)量設(shè)備的連接。單通道轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器具有可以分開(kāi)調(diào)節(jié)接收和傳送信號(hào)路徑的靈活性。
 
另一個(gè)使用轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品時(shí)的特點(diǎn)是電源電壓的靈活性。例如,服務(wù)器通常使用1.2V電壓,而PC使用3.3V電壓,一個(gè)可以選擇前面任一個(gè)電壓的轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品可以滿(mǎn)足兩個(gè)市場(chǎng),因此可以用更大的整體出貨量來(lái)壓低價(jià)格。,此外,其內(nèi)置的LDO功能則可以節(jié)省一個(gè)外接的LDO元件。
 
有關(guān)時(shí)鐘和信號(hào)交換的問(wèn)題

USB控制器芯片、器件、終端設(shè)備、集線(xiàn)器和內(nèi)置USB接口的處理器都需要一個(gè)準(zhǔn)確可靠的時(shí)鐘源。時(shí)鐘信號(hào)在保持良好的SuperSpeed USB信號(hào)質(zhì)量方面扮演著非常重要的角色,因?yàn)楫?dāng)時(shí)鐘速度增加時(shí),可用的抖動(dòng)預(yù)算就減少了。
 
把時(shí)鐘技術(shù)看成一種陳舊的技術(shù)是一個(gè)常見(jiàn)誤解。事實(shí)上,時(shí)鐘技術(shù)(尤其是在高速度時(shí))是極精密的技術(shù)。由于高速度時(shí)鐘比較昂貴,比較節(jié)省成本的方法是把較低速度的時(shí)鐘信號(hào)以數(shù)倍增加。但是,把低速度的時(shí)鐘信號(hào)數(shù)倍增加到高速度時(shí),所產(chǎn)生的抖動(dòng)也會(huì)以同樣倍數(shù)放大,從而占用了有限的信號(hào)裕度。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的挑戰(zhàn)是平衡輸入速度(等同價(jià)錢(qián))和產(chǎn)生的抖動(dòng),因此時(shí)鐘緩沖器只能容許非常低的抖動(dòng),這樣當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)倍增時(shí),不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的抖動(dòng)。
 
同樣,USB交換器必須提供平滑轉(zhuǎn)換。比如,交換器可以減少擴(kuò)展塢等實(shí)際應(yīng)用中使用的信號(hào)接口,降低成本。通過(guò)保持低電阻和低阻抗,交換器可以保持低的輸入信號(hào)損耗,不讓信號(hào)的瑕疵反饋到發(fā)送器,從而保持信號(hào)完整性。
 
使用USB管理智能以節(jié)省耗電
 
許多消費(fèi)型USB3.0終端設(shè)備使用電池,因此USB3.0具有幾個(gè)新的省電模式,包括閑置(idle)、睡眠和暫停(suspend)模式。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可以利用這些新功能,關(guān)閉轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器信號(hào)電路以延長(zhǎng)產(chǎn)品工作時(shí)間。
 
USB接口是雙通道,傳送和接收通道可以單獨(dú)開(kāi)關(guān)。發(fā)送器的轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的電源管理比較簡(jiǎn)單,當(dāng)沒(méi)有信號(hào)傳送時(shí)可以直接進(jìn)入睡眠模式。USB有熱插拔的能力,管理接收器較為復(fù)雜,因?yàn)殡S時(shí)都有可能接收信號(hào),轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器必須具有支持復(fù)雜前端信號(hào)偵測(cè)能力的機(jī)制,才能保持器件的透明性。
 
當(dāng)有連接到其它設(shè)備時(shí),轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以更頻繁地利用電氣閑置閾值電壓(electrical idle threshold)來(lái)檢查是否有信號(hào)傳輸。當(dāng)信號(hào)在閾值電壓下,表示沒(méi)有信號(hào)輸入,可以進(jìn)入深層睡眠模式。這個(gè)閾值電壓一般是100mV,但如果想要增加通過(guò)長(zhǎng)距離線(xiàn)纜傳送的低電壓信號(hào)的敏感度,可以將它調(diào)節(jié)到更低的60mV。例如,數(shù)碼電視的USB接口可能連接其它非常遠(yuǎn)的電子裝置,因此需要較高的敏感度來(lái)偵測(cè)信號(hào)。服務(wù)器應(yīng)用中的USB3.0接口,因?yàn)槭褂幂^長(zhǎng)的PCB布線(xiàn),比較低的閾值電壓也是較好的選擇。 
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USB3.0
 
熟悉PCI Express Gen 2的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師,可能會(huì)比熟悉USB2.0更容易上手USB3.0設(shè)計(jì),因?yàn)閁SB3.0和PCI Express Gen 2使用相似的鏈接初始化、封包結(jié)構(gòu)和錯(cuò)誤修復(fù)方式。此外,這兩種通訊協(xié)議使用完全相同的發(fā)送和接收模塊和單元,包括加擾碼、8b/10b編碼、串行器/解串器等。
 
USB3.0和PCI Express Gen 2的相似之處會(huì)大大減少PCI Express Gen 2的應(yīng)用,特別是因?yàn)閁SB3.0的信號(hào)傳輸量和不需要再次轉(zhuǎn)譯通訊協(xié)議到USB的特性。舉例來(lái)說(shuō),USB3.0已經(jīng)設(shè)計(jì)在擴(kuò)充塢里,因?yàn)閁SB3.0不像PCI Express Gen 2信號(hào)需要再次轉(zhuǎn)換(需要使用HBA 或是PCI-USB控制器)。使用USB3.0擴(kuò)充塢就將有集線(xiàn)器扇出信號(hào)的功能,因此可簡(jiǎn)化整體架構(gòu)并且減少成本。
 
USB是當(dāng)今最普遍的消費(fèi)電子產(chǎn)品通訊協(xié)議,與PCI Express相比占有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)閁SB3.0連接器和控制器必須向下支持USB2.0設(shè)備,從PCI Express Gen 2平臺(tái)轉(zhuǎn)向USB3.0的供應(yīng)商可以立即進(jìn)入這個(gè)龐大的市場(chǎng)。向下支持USB2.0協(xié)儀的確增加了設(shè)計(jì)USB3.0產(chǎn)品的難度,但由于USB2.0和USB3.0共享連接器,所以大多數(shù)難題都在芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中。
 
PCI Express Gen 2仍然在明確的芯片外接口占有一席之地,包括處理器的內(nèi)部總線(xiàn)接口和其它的服務(wù)器、儲(chǔ)存、嵌入式應(yīng)用等。當(dāng)然,這現(xiàn)存的優(yōu)勢(shì)的前提是PCI Express Gen 2仍是主要的內(nèi)置接口。
 
預(yù)計(jì)USB3.0將和其它新的和舊的接口規(guī)格競(jìng)爭(zhēng),如HDMI、DisplayPort、PCI Express、DVI等連接監(jiān)視器的接口。USB3.0有高的通道寬度和低的價(jià)格,當(dāng)集成至芯片組之后,沒(méi)有理由不會(huì)用來(lái)連接監(jiān)視器。USB3.0不會(huì)完全取代HDMI和DisplayPort通訊協(xié)議,因?yàn)樗鼈兏髯远加性黾幼约旱膽?yīng)用范圍。比如,HDMI因?yàn)榫哂蟹聪蛲ǖ滥芰Χ诒O(jiān)控?cái)z像機(jī)市場(chǎng)具有影響力。但能預(yù)期的是,USB3.0將蠶食那些正在使用至少一個(gè)USB接口的其它通訊協(xié)議應(yīng)用的市場(chǎng)占有率。
 
USB3.0在很多方面會(huì)改變電子市場(chǎng)的現(xiàn)狀,但為要達(dá)到高性能和穩(wěn)定性,必須使用信號(hào)調(diào)節(jié)產(chǎn)品來(lái)補(bǔ)償PCB、連接器、以及最重要的線(xiàn)纜信號(hào)損耗。消費(fèi)應(yīng)用無(wú)法接受用來(lái)保持信號(hào)完整性的高價(jià)的高速度元件,但也不能忍受信號(hào)完整性問(wèn)題帶來(lái)的應(yīng)用性能和可靠性下降。如果在發(fā)送器和接收器端使用轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器恢復(fù)信號(hào)質(zhì)量,工程師可以保持良好的信號(hào)裕度,以便用更長(zhǎng)的線(xiàn)纜,或使PCB布線(xiàn)有更高的靈活性。他們也將確保產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅可以通過(guò)嚴(yán)格的USB3.0認(rèn)證測(cè)試,也可以使用低質(zhì)量的線(xiàn)纜并與其它USB3.0設(shè)備具有很好的互操作性。
 
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