威锋电子：打破技术壁垒　运用USB2Expressway技术可以较低成本显着提升设备效能

威锋电子在DTF嵌入式技术与应用论坛会场摊位上，向学员解说USB2Expressway技术与优势。

由于USB 3.0具有数据传输速度快，又可向下兼容原有的USB 2.0/1.1装置，既有熟悉的使用习惯亦无需改变…等特性，使得其普及率在很短的时间内便由去年的20~30%而迅速提升80~90%的水准。但该界面若要进入工业控制领域，却还有既存USB 2.0设备性能无法借此而提升、有效信息信号传输长度仅有3米…等限制。对此USB 3.0技术领先全球业者的威锋电子(VIA Labs, Inc)乃着手推出USB2Expressway…等技术，以便在降低设备成本、简化繁复安装的条件下，达成提高系统设备效能的目标。

以往PC周边装置上的数据连接界面种类繁多，几乎不同的设备都会有其专属的规格，不仅彼此之间毫不兼容，也造成设备在使用之前往往还需要花费人力进行额外界面驱动程序的安装及设定，这除了造成难以管理、使用不便的问题之外，无形之中也会使企业耗费相当多的人力及时间成本。而USB(Universal Serial Bus)界面顾名思义，其发展的目标便是要解决过去规格版本纷杂多异下，各式不同装置界面所产生的问题，并进而成为业界各型电子装置数据传输界面的一致标准。

威锋电子(VIA Labs)产品行销副总裁David Hsu表示，USB界面规格由于其所具备的操作简单、即插即用、可热插拔等便利特性，因此很快地在许多ICT应用产品，如键盘、鼠标、喇叭、存储设备、视讯装置、多功能事务机、工业控制设备…等项目中，都可看到USB界面的踪影。「除了做为数据输出入界面外，有不少设备甚至还将其做为电力来源的插孔使用。」若就市场普及程度来看，David Hsu认为，USB规格可说是人类史上最成功的应用界面发明。

USB 3.0乃大势所趋

不过USB界面自从其发表之后，随着每年IT技术的不断演进，以往所定义出的规格俨然不敷使用，必须提升规格才能应付目前系统装置运作的基本需求。「这也是为何会需要有USB 3.0出现的原因。」David Hsu说，由于USB 3.0的数据传输速度比USB 2.0要快上10倍，并可进行双向传输，在效能上有显着的提升，而且又向下兼容原有的USB 2.0/1.1装置，既有熟悉的使用习惯亦无需改变，使得USB 3.0的普及率在很短的时间内便大幅提升。「去年USB 3.0的普及率大约只有20~30%而已。」David Hsu表示：「今年则可望达到80~90%的水准。」

David Hsu说：「不仅Intel、AMD、nVideo等ICT硬件制造大厂已经陆续提供具有USB 3.0界面规格的产品，微软下一时代的Windows 8也会紧接跟着支持USB 3.0 内建驱动程序。」至于在工业控制领域方面，相对于USB 2.0而言，由于USB 3.0具有可提供高达5Gbps的超高速带宽，便于操作者使用的热插拔及即插即用功能，以及支持hub结构，结合多端口连结后，一台主机即可同时控制多台设备…等特性，因此也开始有业者采用。

USB 3.0进入工业控制领域的挑战

USB 3.0的高效率对于提升工厂或使用者生产力有很大的帮助。举例来说，「自从USB 2.0在1998年发表以来，当年1张容量16MB的SD memory Card，现在相同大小尺寸的memory card就可到达16GB，两者之间可相差1,000倍。」而这样大小的数据量，如果是使用USB 2.0每秒30MB的传输速度，全部传完的时间得要花上8分53秒的时间。「使用USB 3.0每秒300MB的传输速度仅需53秒。」对于有大量使用USB界面的工厂控制设备之企业而言，其产能及作业效率即可获得10倍的提升。「这对强化工厂的竞争力会有相当的助益。」David Hsu这麽认为。

但USB 3.0要真正进入工业控制领域，其实还有相当的难度与问题有待克服，因此在一时之间完全取代USB 2.0的可能性不高。David Hsu说：「主要原因是USB 3.0解决方案和定制化设计仍相当复杂，在支持大量应用方面还未臻至成熟阶段，而工业控制领域在USB 3.0技术的设计掌握度也不完整，导致业界专门针对工业控制或嵌入式平台所设计的USB 3.0设备控制芯片极少。」这也使得工厂内标准的USB 3.0设备与传统的USB 2.0设备仍需要并行存在一段时间。

但是若工厂采用USB 3.0主机搭配USB 3.0 Hub的架构时，现有既存的USB 2.0设备性能往往无法因此而获得提升，有时甚至还会变得更为缓慢。David Hsu表示，这是因为「当多台USB 2.0设备同时运作时，会共享单一USB 2.0的带宽(480Mbps)，使得设备的性能难以充份发挥(如果有4台USB 2.0设备时，每一装置平均所分配到的带宽仅有120Mbps)，进而影响工厂的整体产能。」此外，标准的USB 3.0传输线长度限制在3米以内，设备与设备之间的距离非常短。「对于讲求规模及效率的工厂而言，都会要求被操作设备与主机之间保持一定以上的距离才行。」而这些限制也都会造成USB 3.0进入工业控制领域时的障碍。

威锋电子的解决之道─USB2Expressway与USB 3.0 AOC

为了解决上述问题，威锋电子首创USB2Expressway技术，可运用其USB 3.0增强集线器(Enhanced HUB)的概念及独家研发出的U3TT芯片技术，针对大多工业控制领域「一对多」的控制模式，提供每个连接于其hub下游的USB 2.0设备同时运作之时，专用且充分的480Mbps带宽。「以往USB 2.0设备就只能使用及分享USB 2.0 hub所提供的带宽，即便USB 3.0 hub的带宽没有设备在使用，该线路依然只能被闲置。」David Hsu表示，透过威锋电子特殊的设计，其USB 3.0增强集线器的USB 2.0设备现在也能使用USB 3.0高达5Gbps的带宽，这让每个USB 2.0设备都能有机会同时达到480Mbps的全速，使其设备效能获得显着提升。

另一方面，为了延伸USB 3.0信号的有效传输距离，使其摆脱原有3米的限制，威锋电子也开发出高速光学收发器─V0510，并将其应用到USB 3.0主动光学缆线 (Active optical cable；AOC)之中，使其有效传输距离可大幅提升到100~300米左右的水准。「之所以会使用光纤而非主动信号增加器，主要的考量是因为光纤本身所传导的是以『光』为主体，不易受到电磁的干扰而减弱其信号。而光纤本身不会发射电磁的特性，更可让采用光纤的USB 3.0适合用于医疗影像、广播电视、数码看板、零售端销售客户，以及其他需要抗干扰的应用当中。」

David Hsu表示，威锋电子所独有的USB2Expressway专用带宽技术，不仅能够可同时支持多项USB 2.0设备，还能为每个埠口提供完整且专用的带宽，对于提升系统整体运作效能有极大的帮助。「根据测试数据显示，仅连接一台USB 2.0设备的情况下，采用一般及USB2Expressway技术的设备传输效能都约是35MB/s上下；但当连接设备数量逐渐增加至4台时，以USB2Expressway技术连接的USB 2.0设备效能平均仍可维持相同的水准，而一般连接的设备则落到10MB/s左右。」因此企业无须花费大笔预算汰换其工厂现有的USB 2.0设备，繁复的安装及设定工作亦可获得简化。「用户只需汰换Hub即可。」

总部位于台北，成立于2008年的威锋电子一向致力于USB 3.0产品产业生态环境的推动，不仅是全世界首家拥有USB 3.0 Host、Hub及Devices全产品系列的公司，与USB-IF及Microsoft两大USB标准制订单位亦保持长期的良好互动关系，强大的逻辑与轫体技术研发团队，其Host产品内的相关核心技术、零组件、数码电路及软件驱动程序…等项目，也全都是由威锋电子内部自行设计。「在短短的两年之内，威锋电子就开发出4条USB 3.0产品线并皆顺利出货。」David Hsu说，现在威锋电子除了提供Buffalo、Microsoft、Acer、Asus、MSI、Gigabyte、D-link…等知名企业USB 3.0量产方案及完整产品线外，USB-IF协会在进行USB 3.0的Interop Tree与Backwards Compatibility Tree时，亦是指定使用威锋电子的Hub产品。