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数据、电源和4K,一个USB接口全搞定!【2】

2014年02月20日09:03    

借助高速化支持4K影像传输

使最大10Gbit/秒的高速数据通信成为现实的是“USB3.1”。据USB-IF介绍,其实效数据传输速度至少“将达到8Gbit/秒以上,约是USB 3.0的2倍”。这样快的数据传输速度有望促成4K影像的无压缩传输。USB-IF虽然没有透露具体的可以传输的影像格式,但是,8Gbit/秒的实效速度已经达到了无压缩传输RGB各色为8bit、30帧/秒的4K影像的水平。

USB 3.1标准于2013年7月出台,一致性测试规范预定于2014年第二季度之前确立。支持USB 3.1的收发IC产品最快将在2014年内上市。

面向智能手机的新连接器

现在,跳出个人电脑和外设的范畴,旨在把USB 3.1推广到智能手机和平板电脑等小型便携终端的新型USB连接器标准“Type C”也制定之中。这种连接器的插口比过去的Micro USB还要小,将支持USB3.1标准,还将加入满足USB PD标准的大功率供电功能(注3)。

(注3)按照USB PD的标准,只有标准尺寸的USB连接器的供电功率能达到100W,面向便携终端的Micro USB的供电功率最高为60W。因此,估计Type C的最大供电功率也将维持在60W。

现在,Micro-B连接器已经在Android终端中普及,但最高只支持USB 2.0。反观USB 3.0,虽然有专用的Micro规格连接器,却未实现普及,因为在这种连接器上,USB2.0端子和USB 3.0端子横向排列,开口宽度较大,阻碍了其普及。而Type C则提出了可解决这一问题方案(注4)。

(注4)Type C连接器无法插入老式的USB连接器,可能需要通过适配器来实现Type C连接器与老式USB连接器的连接。

Type C的标准预定在2014年内出台,估计最早将在2015年配备到电子产品上。

活用USB连接器

智能手机和平板电脑标配的是Micro-B规格的USB连接器,但是,为了满足消费者对于无压缩传输HD和4K影像的需求,企业已没有时间等待Type C连接器的上市。因此,在影像传输用途已经采用了其他接口。

那就是“MHL”和“SlimPort”。这两种标准都没有规定连接器,而是沿用Micro-B连接器。当终端连接USB设备时,连接器遵循USB标准,当连接MHL或SlimPort设备时,连接器就遵循MHL或SlimPort的标准工作。

其中,晶像公司开发的MHL得到了广泛采用。已经有200多家企业售出了3.3亿部支持MHL的终端,普及速度十分惊人。而且,该标准还在不断更新,“MHL 3.0”已于2013年8月出台。最新标准能够无压缩传输30帧/秒的4K影像,供电功率也从过去的4.5W提高到了10W。

紧随MHL之后的是SlimPort。这是硅谷数模半导体(Analogix Semiconductor)公司开发的接口,使用的数据传输技术与DisplayPort相同,已经得到了部分智能手机和平板电脑的采用。今后,SlimPort将与DisplayPort相同,由显示器相关业界团体“VESA(Video Electronics StandardsAssociation)”制定标准,推进普及。

HDMI标准提高到4K、60帧/秒

与USB进军影像传输领域的动态针锋相对,AV信号传输接口的霸主——HDMI将提高4K影像的帧频。其最新标准“HDMI 2.0”已于2013年9月出台,把无压缩传输影像数据的帧频提高到了4K、60帧/秒。

借助新标准,一条线缆的最大数据传输速度从过去的10.2Gbit/秒提高到了18Gbit/秒。现在,支持HDMI 2.0的收发IC、电视机、蓝光录像机等产品也已问世,显露出了普及的迹象(图3)。

图3:旨在高速显示4K影像的HDMI 2.0

HDMI 2.0在提高数据传输速度后,可以显示60帧/秒的4K影像,而过去为30帧/秒。支持HDMI 2.0的收发IC和AV产品等已经出现。例如,晶像开发出了支持HDCP 2.2的收发IC。松下除了配备HDMI 2.0的蓝光录像机和电视机之外,还在销售该公司生产的收发IC(b)。图片均为在“2014 International CES”上进行演示的情形。

失去存在意义的Thunderbolt

随着USB的功能不断拓展,集约型接口“Thunderbolt”的定位愈发模糊。这种接口由英特尔开发,得到了苹果等企业的个人电脑的采用。

过去,Thunderbolt是通过融合PCI Express数据通信以及DisplayPort影像传输的方式,与USB形成差异。然而,在USB实现无压缩传输4K影像之后,二者的差别将变得不明显。

数据传输速度方面,Thunderbolt一条线缆的平均传输速度可以达到20Gbit/秒,但USB-IF已经表态,“总有一天会使USB达到20Gbit/秒”,也就是说,将来二者在速度方面的差距将消失。到那时,Thunderbolt的存在价值将进一步削弱。

还将应用于无线和设备内部布线

USB通过拓展功能,扩大了活跃的舞台,其应用范围还将覆盖无线通信和设备内部布线,也就是“Media Agnostic(MA) USB”和“SuperSpeed USB Inter-Chip(SSIC)”。

MA USB是主要面向WLAN(Wi-Fi)的新标准。按照设想,该标准的物理层将使用WLAN,在此基础上,利用USB的通信协议收发数据。MA USB标准目前正在制定,即将在2014年第一季度确定。

SSIC是使用USB作为设备内部芯片间接口的标准。该标准使用便携设备内部的数据传输标准“MIPI(Mobile IndustryProcessor Interface)”的物理层“M-PHY”,在其基础上利用USB的通信协议。该标准的优势在于速度快且功耗低,设想用于基带处理IC与应用处理器的连接部分。(作者:根津 祯,日经技术在线!供稿)

(责编:值班编辑、庄红韬)

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