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齐头并进:USB和1394迎来发展新高潮

菜鸟
2005-10-13 15:35:00    评分
回首过去的一年,USB和1394这两个总线技术遍地开花,在整个不景气的岁月里可谓独树一帜。USB2.0的高速度点燃了各个半导体供应商和OEM的热情,转眼之间,原本应用领域相对狭小的USB已被推进到了手机、外接式硬盘、打印机和数码相机这些需要与外界进行大规模数据传输的领地,成为各种手机、PC和周边设备的标准接口配置,同时也催生了很多应用技术的成长和繁荣。其中,快闪存储盘、USB硬盘和MP3播放机这些移动手持终端,在去年卖得红红火火。看起来似乎是东风压倒了西风,而1394当然不甘落后,于是1394b芯片在呼唤声中闪亮登场,该技术在1394a基础上的速度和范围延伸使得1394的追捧者激动不已,并导致不断有新产品面世。 未来又将如何?我们尚且不论USB和1394孰是孰非,也不想再争论谁最具有市场前景。因为,这两种技术对于移动手持终端产品市场而言都不可或缺。总的看来,USB将继续在手机、PC和周边设备中站稳脚跟,而1394将转向家庭联网。 USB:OTG和无线USB是今年的发展重点 毫无疑问,USB将是2003年半导体市场的一个亮点。In-Stat/MDR公司研究显示,USB2.0已经被市场迅速接受,并将加速USB接口市场的发展。该公司预计,到2006年将有7.57亿的设备带有USB接口,这一数字是2001年的2.2倍。 乐观的市场前景吸引供应商积极开发USB2.0产品,除了英特尔、杰尔(Agere)、赛普拉斯(Cypress)、NEC、飞利浦等传统欧美半导体强者外,很多台湾的供应商也受到鼓舞,纷纷挤身进来,如扬智(ALI)科技、瑞昱(Realtek)等。基本上,欧美和台湾的供应商走的是两条不同的路线;欧美的供应商如赛普拉斯和杰尔,都专注于单芯片的USB2.0解决方案,而台湾的供应商更多的是走应用路线,开发带有USB2.0接口的应用型控制IC。其中,USB闪存控制器占了相当的比例。Semico Research公司研究指出,USB闪存的发货量将由去年的1,000万只增长到2006年的5,000万只,年均复合增长38%。 下一步,USB发展的主要精力将主要放在两个方面:一是USB OTG(On the Go),二是无线USB。USB在诞生初期就有一个缺陷:USB设备之间的数据传输必须依靠PC来完成。为解决这个尴尬问题,OTG应运而生。在去年,OTG的产品开始不断面世,这些USB产品实现了在设备端虚拟主机的功能,从而使设备与设备之间能够通过USB来实现端对端的连接。 “要实现手机和其他周边设备的互联并不容易。”爱普生半导体部IC产品规划经理Tatsuo Asada说,“在USB OTG的帮助下,这种局面将发生巨大变化。” 高通公司已经在去年底宣布了从TransDimension公司处获得USB OTG技术授权,并计划在高通下一代手机芯片组MSM6250里集成USB OTG。尽管高通没有公布具体的发展计划,但其他的USB供应商和OEM不由得为之一振。因为手机一向被视为未来消费电子产品的移动主机,可预见的是,在不久的将来,用户将能够用手机下载图片,并通过USB OTG将图片传输到周围的打印机上打印出来;数码相机也可以通过OTG将照好的照片传送到手机,然后通过手机发送出去。“通过集成TransDimension公司的OTG方案,我们将创造3G手机和USB设备的互联新时代。”高通总裁Don Schrock说。 除了手机外,OTG也将在PC和周边产品等领域得到大规模应用。“USB OTG是USB2.0的延伸,既具有USB2.0的带宽,又能实现端对端的数据传输。”台湾扬智科技公司中国区总经理修俊良说,从市场方面看,全球PC周边设备中有2亿套为打印机、扫描仪和数码相机产品,OTG拥有相当巨大的市场空间。 2003年,单芯片的OTG产品将会越来越多,而且这些新的OTG产品大多都将采用0.25微米的CMOS工艺,以降低功耗水平。“OTG和1394都具有很高的速度,但功耗也相对较高。相比之下,OTG更加适合移动手持终端。”爱普生半导体部芯片设计部总经理Hideki Takei说,“我们在设计芯片时,优先考虑的是降低功耗、减轻主机系统CPU的负载。” 降低功耗的另一个途径就是在通常的半导体设计中都会采用的节电模式。即当OTG不工作时,所有的USB控制器、锁相环、振荡器和电荷激励器都将处于休眠状态;一旦有事件发生,它们也能够立刻激活响应。 ARC公司市场总监Brian Machesney表示:“很多人担心480Mbit/s的速度会使器件的功耗非常大,但我们的分析显示在传输同样多的数据时,速度越高、功耗越小。”飞利浦公司也宣称,该公司的OTG技术已经将USB器件的功耗从500毫安降低到了8毫安,从而极大的延长了手持设备的电池寿命。 USB发展的另一个方向是无线USB。事实上,USB和1394这两种总线技术都在寻求更大范围的延伸,因此无线领域肯定是它们争相发展的重点。去年10月,赛普拉斯半导体公司发布了名为CY694X的无线射频USB,目的是以2.4GHz的工作频率,用无线USB的方式把PC鼠标、键盘与游戏器主机等外围设备与PC主机连接。 赛普拉斯个人通信部无线通讯行销总监Geoff Zawolkow认为,目前的无线HID(人机应用接口)技术,包括27MHz技术和蓝牙等,都面临许多的问题。因此无线USB能够近一步开拓出更多的无线HID市场。这种单芯片的CY694X将跳频接收器和基带两个模块集成在一起,分别采用了0.25微米的BiCMOS和CMOS工艺,可为每部主机支持七个节点。Zawolkow表示,赛普拉斯将在今年第1季度实现CY694X的量产,并于同期推出可支持键盘、鼠标、摇杆等产品的研发工具及参考设计方案。 英特尔已经宣布其将在今年陆续量产的ICH5和ICH6南桥芯片都将支持八个USB 2.0接口。随着USB继续被英特尔支持,未来基于USB的应用型芯片将越来越多。这些芯片将分别针对不同的应用领域,将USB和控制模块整合在一起。USB闪存、MP3播放机、数码相机和USB硬盘仍将是OEM发展的重点。 1394b:向家庭联网继续深入 1394在消费电子领域的发展也比较迅猛。In-Stat/MDR公司分析师Bian O'Rourke表示,2002年所有的便携式摄象机都装备了1394接口,而到2002年5月,索尼公司基于1394接口的PS2游戏机的发货量已经超过了3,000万台。O'Rourke还曾经表示2006年以前,基于1394接口的整机产品的数量将以年均25%的速度增长。另外一家调研公司也预测,到2005年为止将会有6,000万个整机设备带有1394接口。 然而,1394市场一度在USB2.0的疯狂挤压下步履维艰,尤其是在PC和周边市场。而1394b器件的面世终于使这一局面得到改观。首先是在速度上得到成倍数的提升,现在1394b的速度已经达到800Mbit/s。乐观的估计,1394b在今年初能够达到1.6Gbit/s的速度,而到年末将最终达到3.2Gbit/s。在这种高速度下,1394b对于设备之间的视频传输将十分得心应手。 “1394是实时视频信号传输的更好的选择,它能提供可靠的带宽。这样,发射端和接收端都能实时精确的掌握信号的传输情况。而USB则无法做到这一点,它在实时视频通信上比较弱。”1394协会主席James Snider说,“2003年,1394b将会在计算机及周边、音视频消费电子产品中大量采用。我们注意到,越来越多的来自中国、韩国和欧洲的OEM对1394b表示出浓厚的兴趣。” 正是看到旺盛的需求,1394的创始者苹果公司才于2002年一举收购一家在1394芯片和软件整套上有独特优势的供应商Zayante,扩展其原有的实力。而其他的如德州仪器、O'xford半导体、飞利浦和索尼半导体等也纷纷秣马厉兵,甚至连台湾的IC设计公司瑞昱和Acer也推出自己的低成本1394控制芯片。 1394b特别适合传输流媒体,在1394的两根线缆中,每一根的数据流向都是单向的,从而保证了信号的完整。另外,1394b能够用5类线和塑料光纤传输到100米的距离,同时继承了1394a特有的热插拔(PnP)、点对点的连接和同步通道,这些都保证了1394具有消费电子、PC和周边应用的带宽需求。从某种意义上来说,1394更象是网络技术,而非是串行总线技术。 “1394正朝着家庭联网方向发展。”Snider说,“近来,美国CEA、三菱电子(美国)、微软和韩国政府都把采用1394实现家庭联网提上了议程。如果手持终端要想通过家庭网络实现通信,那就必须要有1394。” 德州仪器的连通性消费电子产品营销客户经理Tom Ballew也认为:“1394是一种理想的A/V联网解决方案,因为它在简化连接及增加用户经验方面的潜力非常可观。它能够在一根电缆上对音频、视频和控制数据提供支持,还大大简化了用户的安装,给制造商带来的最终成本的节约。” 然而1394要实现真正的家庭联网还有很多路要走。在今年,1394将着力解决两个问题:一是提高网络效率和接口速度,建立融合性的1394网络;二是实现无线1394,即解决1394和无线网络技术的协议转换问题。 1394技术有一个缺点:如果在1394网络中插入或拔掉一个设备,都能产生一个总线复位,这种突发性的再同步会导致每个应用的数据传输被中断,从而产生数据丢失。因此,1394桥接器件在2003年将有长足发展。这种桥接器可以确立总线复位发生的位置,并将其隔离开来,使一个部分的总线再复位不影响到网络的其他部分,从而使整个网络能够运行得更加稳定。 另外,1394b的网络效率也需要提高,从而减少实施的复杂性。目前,名为BOSS的传输数据包判优机制已经被加入到1394b中,以在更低的带宽下提高传输效率。同时,1394阵营也正对接口进行改进,将采用被称为SBP-3的串行总线协议(当前使用的是SBP-2)。据称这项协议将减少不必要的网络堵塞,提高整体的流量,并降低中央处理器的负荷,提供大规模DMA控制。这些协议的实施,这使得1394设备更容易集成到网络中,最终把1394数据包转换成TCP/IP数据包,并通过因特网发送出去。 为此,1394协会在去年成立了“网络工作小组”,以解决上述问题。其主席Michael Teener说:“采用1394在硬件和软件方面都需要很多考虑,而实现的复杂性也会影响互操作性,并且实现成本仍然很高。”他进而表示,集成了1394硅片、固件和软件的一站式解决方案今年将出台,易于采用的参考平台也将出现。另外,为解决该标准的高成本问题,已有集成的1394物理层芯片推向市场,并且目前仅支持1394b的PHY可很容易的集成到通用的硅片IP设计中。 无线的1394也是发展的重点。“1394是在大规模实时传输方面有着固有的优势,因此,802.11协会曾邀请我们帮助他们完善802.11的QOS和在802.11上实现大规模影像传输。”Snider说,“现在,这两个项目小组正通力合作,共同解决1394和802.11之间的协议转换问题,以期在未来实现将1394数据包在802.11网络上无缝传输。” 因此,无线工作小组的目标是先开发出1394和802.11a产品之间的“融合层”。这样一个协议适应层将使“在一种媒体上运行两种不同的逻辑网络”成为可能。该小组曾计划在去年9月完成其对该协议适应层草稿的审核,并计划在今年底之前开发出硬件参考平台和软件组件。“目前为止,我们在协议转换问题上完成了75%,最大的障碍来自于802.11e小组。”无线工作小组主席John Nels Fuller说,“即使802.11e进入最后的投票定案阶段,我们也不能保证1394是否能在802.11e上提供服务,因为身份识别是个大问题。” 飞利浦公司也声称,其研究中心和飞利浦半导体部正通力合作来开发一种桥接方案,使得无线的移动手持终端能够与有线的1394设备进行无缝互联。 事实上,全球各地都在寻求不同的解决方案,以期实现互联。除美国的1394协会外,欧洲电信标准研究院(ETSI)正在探索将1394在HyperLan 2上进行传输;日本多媒体移动接入委员会(MMAC)也正制定适合于日本市场的无线1394标准。 “HiperLan 2走在了最前面,现在已经实现了在其技术标准上直接提供1394服务,无须无线工作小组为他们编写特别的协议标准。”Fuller评论说,“而802.15.3也已被证实可以很容易的提供1394服务。”



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