USB 3.0在高速影音传输上之应用

原昶科技行销业务部部长 解咏钧

原昶科技(Evolution)为台湾ASIC设计服务及IP研发销售领导厂商智原科技(Faraday) 100%转投资之IC设计公司。公司员工80%以上为RD&FAE研发？技术服务人员，产品规划上着重于前端系统整合，产品线囊括了语音识别、噪音消除、USB 3.0相关应用芯片，而智原科技提供后端IP设计区块与服务上的支持，客户只要找上其中一家合作，两家(原昶？智原)公司都能提供服务。

在主讲议题「USB 3.0在高速影音传输上之应用」中，原昶科技行销业务部部长解咏钧先生认为，该公司特地挑了两个与其他业者不同的领域范畴，以USB 3.0 Hub分接器，以及USB 3.0 to Display影音应用作为开发产品的范畴。

低功耗高兼容度USB 3.0 Hub的设计挑战

解先生认为，USB 3.0 Hub在周边装置插拔兼容性是最具挑战的，因为它需要往上连接USB 3.0 Host主控芯片，往下连接到广泛的USB 3.0周边装置，怎样把一个USB 3.0的PHY，在这麽多Host/Device芯片之间做到兼容性，是相当大的挑战，也因此USB IF协会对于Hub的认证尚未有明确规范。

USB 3.0 Hub设计上可以有独立Hub产品，整合于桌机或笔记本电脑、液晶屏幕甚至智能电视侧边或底座，另外像是扩充船坞(Docking Station)或嵌入式系统产品等，也是常见的USB Hub应用。原昶开发的ET12U310 USB 3.0 Hub控制芯片采LQFP80封装，支持USB 3.0以及兼容USB 2.0/1.1规范，提供1组上传速率5Gbps/480Mbps/12Mbps Full-Speed连接埠，4组下载速率5Gbps/480Mbps/12M
bps的连接埠。对USB 2.0转接部分，提供多重交易传输特性(Multiple Transaction Translator；MTT)、低功耗管理(Low Power Mnangement；LPM)，目前支持电池充电(Battery Charging) 1.1版规格，将来的时程蓝图会将BC 1.2版规格纳入。

ET12U310内建I2C界面规格的EEPROM电子可抹写唯读内存，可供产品商自行烧录？升级制造商信息；内建展频抑讯时脉产生器(Spread Spectrum Clock Genertaor)，可做成时脉微调整来发挥最大的抑制EMI电磁干扰效果，无需成本高昂的扼流圈(Choke)，同时也支持上传？下载双向传输时的过电流防护。

解部长认为，ET12U310的优势来自智原的USB 3.0 PHY实体层IP电路，已经过市场的广泛验证，像友商睿思科技(Fresco)、银灿等都是采用智原的PHY。同时ET12U310 Hub控制芯片，在接4组USB 3.0装置同时操作的情况下，Hub控制芯片操作电流仅667mW，相较于友厂产品的操作电流1.5W(1,500mA)一半不到，超低功耗表现可说相当出色。再者，目前Hub PCB板已经做到两层版，相较其他业者，有更低的BOM物料表成本，完整的功能，优异的兼容性。同时原昶也提供客户初期评估工程样板(Evaluation Board)，有助于客户快速评估并加速开发产品到市场(Time to market)争取商机。

音讯？视讯透过USB的应用

音讯？视讯透过USB(Audio/Video Over USB)的应用概念，是因为USB已经广泛成为所有电脑、笔记本电脑的标准界面，大多数消费型电子产品与移动设备也都具备USB。USB既然能传输存储装置的数码数据，当然也能够传输未压缩或已压缩的实时影音数据，以及被编码保护的影音内容。

以目前USB 3.0传输速率5Gbps而言，实测传输速率约370~390MB/s，约可以容纳500个频道的DVD画质影音数据流，或100个频道的HD高画质(720x480@60Hz)影音数据串流量；即使传递1个未压缩的Full HD高画质电影数据流，1,920x1,080@60Hz数据串流量约每秒190MB，USB 3.0的传输速度也绰绰有余。

Audio/Video Over USB就是直接将影音数据藉由USB Hub传输到分接的AV视听装置，不仅可以做到多屏幕显示，运用USB的单一连接线设计，可以取代以往的信号线与音源线，连电源都可以藉由USB连接线供应，作为支持USB显示装置的供电、周边充电以及韧体升级之用。USB IF正在对USB 3.0的影音应用，制定相关的AV装置级别(USB AV Devcie Class)，目前制定规格到0.8a版。

第2个应用就是可携移动设备，像是手机也可藉由USB连接线，将手机影像画面，藉由USB连接线传送到支持USB显示的大尺寸显示器，同时又可以进行充电动作。

第3个应用就是当我们携带笔记本电脑或平板电脑回到办公室或家中，可以藉由USB连接线与家中桌上型电脑连接，转移一些网络以及虚拟桌面的工作环境，把运算环境转移到运算能力较强的平台环境。

原昶的USB 3.0影音显示方案

原昶科技针对USB 3.0的影音方案，提供ET12U320 USB 3.0显示桥接芯片，以及ET12U321 USB 3.0转HDMI芯片。两者均采用12mm x 12mm的TFBGA256芯片封装，其主要规格为支持USB 3.0以及兼容USB 2.0规格，是全球首颗获得USB-IF认证USB 3.0视频芯片。支持USB UAC 1.0、HID 1.1与MSC 1.3等所有USB级别驱动程序。芯片内建8位元微控制器整合PROM、RAM，并整合SDRAM作为影像缓冲区；内建RGB类比转换电路，同时支持DVI 1.0以及HDMI v1.2规格信号做同步显示或虚拟大屏幕的输出，并提供Windows XPDM与 WDDM V1.1版驱动程序，支持Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows MultiPoint Server 2010等操作系统。ET12U320/321也提供双通道PS/2界面连接传统键盘与鼠标。

原昶ET12U320/321视讯桥接芯片，可以应用在USB扩展船坞(Mobile PC Docking Station)、USB显示器适配器(USB to Video Adaptor)、USB精简型电脑(USB Zero Client)、USB显示器(USB LCD Monitor)、USB微投影仪/投影仪(USB Pico Projector/Projector)，以及USB无线显示器(USB Wireless Display)等。

AV应用带动下一波USB 3.0应用风潮

在论坛会场外的原昶摊位上，有展示一些原昶的USB显示应用的概念型产品，从输入的键盘、鼠标，到显示的影音数据、读卡机、触控屏幕，都可藉由USB连接线来连接。其中一家跟原昶配合的是奇美的低功耗液晶显示器，已经可以做到直接以USB 3.0连接线来供电，而不必另外再接电源线。

另外像是USB 3.0显示器适配器，可以将USB 3.0传递的影像信号转成VGA/DVI/HDMI输出并且搭配传统显示器，达成USB 3.0显示甚至多屏幕输出的应用效果。

还有在云端运用下的精简型电脑(Thin Client)，搭配Windows MultiPoint Server 2010操作系统，只要1部运算电脑主机，对外连接1部USB 3.0的Hub，称之为Zero Client，这个Zero Client再连接到提供USB 3.0显示功能的显示器、USB键盘与鼠标，每一个使用者都能透过眼前的USB显示器与USB鼠标？键盘，利用USB 3.0传输信息来共享、共享这部运算电脑主机。如此可以节省大笔的信息设备投资。而原昶ET12U320/U321 USB桥接视讯芯片额外提供的2组PS/2功能，应用在Zero Client上，可以直接连接更低成本的传统键盘与鼠标。

另外一家亚信电子则使用原昶的UT12U310 Hub控制芯片、ET12U320/U321 USB桥接视讯芯片，搭配自家开发的AX88178控制芯片，开发出可藉由USB 3.0、以太网络进行显示的扩充船坞，是一种USB to Ethernet显示应用产品，USB微投影仪/投影仪(USB Pico Projector/Projector)则是另一项USB的显示应用。原昶目前是与力群科技合作，藉由低功耗DLP或LCos光学投影模块，以及原昶USB 3.0桥接视讯芯片，不需要复杂的屏幕信号线转接以及电源线的连接，就可以藉由USB 3.0连接线来进行投影机视讯数据输入与投影输出，以及电源的供应。USB 3.0微投影机？投影机的机身得以缩减，携带上也会更加的便利，同时提供更佳的性价比。而在未来微缩技术日益进步的趋势演进下，具备USB显示投影功能的USB微投影机，极有可能被整合到笔记本电脑上，甚至是移动设备如平板电脑、手机上。