數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)及其實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)這個(gè)概念其實(shí)出現(xiàn)兩三年了，近來(lái)隨著3C融合技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越受到業(yè)界和用戶的關(guān)注。那么究竟什么是數(shù)字家庭？什么是數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)？為什么要聯(lián)網(wǎng)？本文將介紹這些概念，介紹數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的可能和實(shí)現(xiàn)方法，以及TI相關(guān)的連接技術(shù)。

　　數(shù)字家庭和數(shù)字客廳

　　數(shù)字家庭是從數(shù)字客廳的概念發(fā)展而來(lái)的，例如DLNA就是數(shù)字客廳網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟。從字面上看我們就知道數(shù)字家庭涉及的范圍要比數(shù)字客廳廣得多，數(shù)字客廳只局限在客廳、臥室中的家庭娛樂(lè)設(shè)備，而數(shù)字家庭則還包括了家庭中的所有電器設(shè)備，例如電腦及其周邊設(shè)備、白色家電和手持設(shè)備，隨著汽車進(jìn)入家庭，還應(yīng)該包括汽車電器。

　　數(shù)字化

　　在這里數(shù)字化是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，只有實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，才有可能實(shí)現(xiàn)后面將討論的網(wǎng)絡(luò)化，而模擬的電子產(chǎn)品是無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能的。那什么是數(shù)字化的電器呢？我們知道，我們生活在一個(gè)模擬化的環(huán)境中，電子信號(hào)的幅度、頻率都是隨時(shí)間連續(xù)變化的，只有用數(shù)字化的方法去采集這些信號(hào)，進(jìn)而處理、發(fā)送、接收，才可以稱得上是數(shù)字化的電子產(chǎn)品，但最后還原出來(lái)的可能依然是模擬的信號(hào)。所以數(shù)字化的產(chǎn)品并不是完全沒(méi)有模擬的部分，但模擬信號(hào)只能存在于最前端和最后端。以數(shù)字電視為例，首先要用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝，輸出的是數(shù)字信號(hào)，以后經(jīng)過(guò)編碼和調(diào)制處理通過(guò)電視臺(tái)發(fā)射，發(fā)射時(shí)可能使用模擬的載波，但其核心依然是數(shù)字信號(hào)，這是發(fā)送端；在接收端，經(jīng)過(guò)解調(diào)、解碼后獲得原始的數(shù)碼流，接下來(lái)可以直接去顯示部分顯示，也可以繼續(xù)傳送到其他的電器上保存或顯示。經(jīng)常會(huì)看到有人問(wèn)背投和等離子電視是不是數(shù)字電視，而回答的人理直氣壯地說(shuō)等離子電視是，而背投電視不是。其實(shí)這是錯(cuò)誤的概念，事實(shí)上背投、等離子、CRT、LCD或DLP指的是顯示技術(shù)，恰恰是處在整個(gè)鏈路的最后端，顯示技術(shù)是模擬的還是數(shù)字的與是否數(shù)字電視無(wú)關(guān)。

　　3C融合

　　3C指的是計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computing）、通訊（Communication）和消費(fèi)電子（Consumer）。今天計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，這給我們的生活和工作帶來(lái)了極大的便利。我們看到這兩項(xiàng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的過(guò)程中和之后，出現(xiàn)了巨大的市場(chǎng)，大量的新產(chǎn)品、新概念和新服務(wù)紛紛涌入，而巨大市場(chǎng)所帶來(lái)的巨大利潤(rùn)促使相關(guān)企業(yè)大量投入新技術(shù)和新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了各自技術(shù)的提高和良性再發(fā)展。同樣我們有理由相信一旦實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)電器的網(wǎng)絡(luò)化，也會(huì)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，甚至更為壯觀。

　　3C融合為數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)上的保證，而數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)潛在的巨大市場(chǎng)也會(huì)獲得資金上的保證。

　　數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)

　　對(duì)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)最簡(jiǎn)單的理解就是將家庭中全部或大部分的電子產(chǎn)品連成網(wǎng)絡(luò)�？赡芎芏嗳硕枷雴�(wèn)為什么要把家用電器聯(lián)網(wǎng)，這可能不是一二句話能解釋清楚的。不同于電腦進(jìn)入普通家庭只有短短的幾年，家用電器在普通家庭中存在的歷史已經(jīng)很長(zhǎng)了，而且很多人就是因?yàn)殡娔X能上網(wǎng)才去購(gòu)買電腦的，而長(zhǎng)久以來(lái)用戶已經(jīng)習(xí)慣了家用電器目前不聯(lián)網(wǎng)的狀況。那我們?nèi)绾稳フ业匠渥愕睦碛勺屍胀ǖ南�費(fèi)者接受這樣一個(gè)新的概念，從而產(chǎn)生購(gòu)買的愿望呢？

　　1、聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)什么？

　　聯(lián)網(wǎng)首先應(yīng)該給用戶帶來(lái)方便，其次應(yīng)該帶來(lái)成本的降低，而后一點(diǎn)往往被有意地回避了。經(jīng)�？梢月�(tīng)到這樣一個(gè)例子，說(shuō)是在聯(lián)網(wǎng)以后，在你下班回家的路上可以打一個(gè)電話回家，電話機(jī)在接收到你預(yù)設(shè)的指令后可以打開(kāi)電飯煲或空調(diào)器的開(kāi)關(guān)，這樣等你回到家中飯已煮好，家中也已涼爽。且不論這樣是否真的帶來(lái)多大的便利，有一點(diǎn)是不容置疑的，那就是這是會(huì)增加成本的，不僅是在電話機(jī)這一端，在另一端也會(huì)，所以你越多的連接增加的成本也越多。其實(shí)這樣的想法是沒(méi)有抓住家庭網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，家庭網(wǎng)絡(luò)首先是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)，他更多的應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部資源的共享，而不是從外部去控制和監(jiān)視。所以針對(duì)類似的電器我們可以提出這樣的設(shè)想，我們知道在白色家電產(chǎn)品中出現(xiàn)了一些很好的技術(shù)，比如模糊控制技術(shù)和變頻技術(shù)，這些都是很好的技術(shù)，可以節(jié)能，但成本都比較高，很多用戶沒(méi)有強(qiáng)烈的購(gòu)買欲。那能否將所有的控制部分都集中到一塊控制板上，由這塊控制板分別去控制所有的白色家電呢？而這又需要怎樣的技術(shù)呢？這其實(shí)需要的是一個(gè)強(qiáng)大的處理器，需要有強(qiáng)大的同步運(yùn)算能力，這是不是無(wú)法實(shí)現(xiàn)呢？事實(shí)上，今天的CPU和DSP已經(jīng)具備了這種能力，一旦實(shí)現(xiàn)帶來(lái)的不僅僅是方便，也會(huì)大大地降低成本，你連上的電器越多節(jié)省的錢也越多，你甚至可以增加一塊冗余的備用控制板，一旦主控制板出現(xiàn)故障，備用板馬上可以接替工作，你可以有充足的時(shí)間去修理或更換壞板。至于上面例子中提到的遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)更是不在話下。

　　2、聯(lián)網(wǎng)連接的是什么？

　　其實(shí)上面例子中提到的是控制信息的共享，這僅僅是家庭網(wǎng)絡(luò)共享資源的一小部分，我們來(lái)看看家庭網(wǎng)絡(luò)中主要的信息。家庭不同于辦公室，信息應(yīng)該是與人息息相關(guān)的。我們知道人類與外界接觸是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)和觸覺(jué)這五種方式，后面三種方式我們現(xiàn)在還無(wú)法用電子的方法實(shí)現(xiàn)，只能借助于文字，所以家庭網(wǎng)絡(luò)需要處理和傳輸?shù)男畔⒕褪且曨l信息、音頻信息和文字信息。以傳輸信號(hào)的類型來(lái)區(qū)別有兩類，一類叫異步信號(hào)，注重的是信號(hào)的質(zhì)量，信號(hào)不能錯(cuò)誤，比如文字信息和控制信息，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤必須重新發(fā)送；另一類叫等時(shí)信號(hào)，注重的是時(shí)效，信號(hào)不能出現(xiàn)延時(shí)和停頓，比如視頻信息和音頻信息，出現(xiàn)錯(cuò)誤造成的是噪音，而出現(xiàn)延時(shí)和停頓卻是用戶無(wú)法忍受的。這兩類信號(hào)中異步信號(hào)的數(shù)據(jù)量相對(duì)來(lái)說(shuō)非常小，而等時(shí)信號(hào)的數(shù)據(jù)量非常大。以高清電視信號(hào)為例，一路高清電視信號(hào)在不壓縮的情況下可以達(dá)到270Mbps的流量，這樣的數(shù)據(jù)量目前還沒(méi)有什么接口技術(shù)可以支持，所以必須使用壓縮技術(shù)。以目前比較常用的MPEG-2壓縮技術(shù)來(lái)計(jì)算，一路高清電視信號(hào)需要達(dá)到25Mbps的帶寬，因此要傳送畫(huà)中畫(huà)信號(hào)（二路）就需要50Mbps的帶寬。音頻信息同樣需要很大的帶寬，例如DVD-Audio或SACD是高品質(zhì)的音頻信號(hào)，信號(hào)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們熟悉的CD音質(zhì)，其采樣頻率高達(dá)192KHz，并具有7.1聲道，如果采樣精度為8位，需要的帶寬是12Mbps，如果采樣精度提高到10位，需要的帶寬是16Mbps。所以數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)需要非常高速的接口技術(shù)，100Mbps應(yīng)該是基本的要求。

　　3、怎么去聯(lián)網(wǎng)？

　　聯(lián)網(wǎng)的方式可以是有線的、無(wú)線的，或者是他們的結(jié)合。需要再一次指出的是我們談?wù)摰氖菙?shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，是連接數(shù)字化的家用電器，所以需要的是數(shù)字化的連接方式。那么模擬的連接方式有哪些呢？以視頻信息舉例，我們比較熟悉的有射頻（RF）、全電視信號(hào)（CVBS）、S端子（S-Video）、AV信號(hào)等。如果還是用這些接口，那就不是真正意義上的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，事實(shí)上這些接口支持的分辨率很低，無(wú)法滿足高清電視信號(hào)的傳輸需求，所以必將被新型的數(shù)字接口取代，剩下得只是時(shí)間問(wèn)題。數(shù)字接口中，有線的有1394、USB、PCI-Express和DVI/HDMI，無(wú)線的有UWB和WLAN。目前來(lái)看，沒(méi)有任何一種技術(shù)可以單獨(dú)承擔(dān)建立整個(gè)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的能力，我們看到的將是他們有機(jī)的結(jié)合。

　　4、內(nèi)容需不需要保護(hù)？

　　這是一個(gè)敏感的話題，也是一個(gè)無(wú)法回避的話題。隨著保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的理念被越來(lái)越多人接受，著作者的勞動(dòng)將被尊重，所以內(nèi)容最終將被保護(hù)。這樣將會(huì)帶來(lái)用戶使用習(xí)慣上的一些變化，例如內(nèi)容的存儲(chǔ)。今天由于盜版光盤(pán)非常便宜，也沒(méi)有什么需要收費(fèi)的電視節(jié)目，絕大部分的人沒(méi)有將電視節(jié)目存儲(chǔ)起來(lái)的習(xí)慣。但這種習(xí)慣有可能受到挑戰(zhàn)，正版的光盤(pán)一般來(lái)說(shuō)是很貴的，而好的數(shù)字電視節(jié)目很有可能需要付費(fèi)，這將會(huì)促使用戶產(chǎn)生保存節(jié)目的需求，而存儲(chǔ)內(nèi)容將是聯(lián)網(wǎng)所能帶來(lái)的最大好處。今天高品質(zhì)的音樂(lè)已經(jīng)在全球范圍得到有效的保護(hù)，你不可能像下載免費(fèi)的MP3音樂(lè)那樣在因特網(wǎng)上免費(fèi)下載到DVD-Audio或SACD音樂(lè)。目前有兩個(gè)涉及內(nèi)容保護(hù)的協(xié)議，一個(gè)是與1394接口有關(guān)的數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)協(xié)議（DTCP），一個(gè)是與DVI/HDMI接口有關(guān)的高分辨率內(nèi)容保護(hù)協(xié)議（HDCP）。

　　5、有線還是無(wú)線？

　　近來(lái)UWB（無(wú)線超寬帶）引起了國(guó)內(nèi)很多高校、媒體和企業(yè)的注意，特別是MBOA與DS-CDMA在IEEE802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)制定委員會(huì)中激烈的競(jìng)爭(zhēng)，很容易給人一種感覺(jué)，就是家庭中無(wú)線的時(shí)代快要來(lái)臨了。其實(shí)還遠(yuǎn)沒(méi)有到這一步，無(wú)線技術(shù)有它的局限性，至少現(xiàn)在還無(wú)法滿足整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)的連接，我們用下面這張圖來(lái)解釋一下各種接口技術(shù)的區(qū)別。有線技術(shù)（USB和1394a/b）在其規(guī)格定義的距離中傳輸速率是一個(gè)常值，例如1394a的距離是4.5米，在4.5米的范圍里它都可以保證400Mbps的速率。USB2.0也一樣，可以在5米的范圍里保證480Mbps，而1394b可以達(dá)到100米。但無(wú)線傳輸技術(shù)（UWB和WLAN）卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)，它的傳輸速率隨著距離的增加急劇地下降，UWB在1米的距離可以實(shí)現(xiàn)480 Mbps，相當(dāng)于桌面范圍的應(yīng)用，當(dāng)距離增加到10米時(shí)，傳輸速率就下降到100 Mbps，這只相當(dāng)于一個(gè)房間的范圍，也就是所謂的微微網(wǎng)，還無(wú)法覆蓋到整個(gè)家庭。

　　UWB技術(shù)的其他不足還有：對(duì)其他無(wú)線接口可能存在干擾，反過(guò)來(lái)也會(huì)受到其他無(wú)線接口的干擾，由于UWB是相對(duì)比較新的技術(shù)，它還無(wú)法要求對(duì)它的頻帶提供保護(hù)；發(fā)射的高頻電磁波有可能對(duì)人體有害；不容易加密，所以存在被惡意截取個(gè)人信息的隱患；會(huì)受到周圍環(huán)境和氣候的影響，等等。這些細(xì)節(jié)從技術(shù)上可以解決，也可能無(wú)法完全解決。

　　當(dāng)然，UWB帶來(lái)的好處也是顯而易見(jiàn)的，最容易想到的就是方便，它不用像有線接口那樣需要預(yù)先布線，這對(duì)于已裝修好的家庭來(lái)說(shuō)尤為重要。而有線技術(shù)也在力圖解決這個(gè)問(wèn)題，例如1394b和PCI-Express就可以使用普通的網(wǎng)線進(jìn)行通訊，當(dāng)畢竟不如無(wú)線接口那樣方便，特別是不能隨意更換位置。

　　總之，無(wú)線接口和有線接口都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而一個(gè)完整的家庭網(wǎng)絡(luò)將是他們的有機(jī)結(jié)合。

　　1394總線為消費(fèi)類電器提供理想的數(shù)字接口

　　1394即IEEE1394，目前有三個(gè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：

　　394-1995。定義的是6引腳線纜和插座，可以在一些臺(tái)式電腦主板上看到，6根引線中有兩對(duì)差分線，電源和地。主機(jī)需要提供1.5A /12V的電流，所以基本上只能應(yīng)用在臺(tái)式電腦；蘋(píng)果公司注冊(cè)的“Firewire“（火線）的商標(biāo)比較多見(jiàn)于這類應(yīng)用中。1394a-2000。在1394-1995的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，增加了4引腳線纜和插座的定義，不需要向其他設(shè)備提供電源，所以非常適合應(yīng)用在消費(fèi)電子產(chǎn)品。索尼公司首先在其數(shù)碼攝像機(jī)產(chǎn)品上使用該接口，商標(biāo)是“i.Link”。由于1394a是1394-1995的擴(kuò)展，今天我們只提1394a了。1394a需要使用STP5的線纜，即帶屏蔽層的5類雙絞線，傳輸距離是4.5米，傳輸速率有100/200/400Mbps三種。

　　1394b-2002。1394b標(biāo)準(zhǔn)的制定來(lái)自于兩方面的需求，在PC工業(yè)界，電腦外部存儲(chǔ)的容量越來(lái)越大，需要更為快速的傳輸速率，1394b將傳輸速率提高到800/1600/3200Mbps；在消費(fèi)電子領(lǐng)域，需要將家用電器連接成網(wǎng)，要求傳輸距離更長(zhǎng)，1394b將傳輸距離提供到100米，并且提供更多的線纜選擇，表1列出不同線纜能夠支持的速率和距離。

　　非屏蔽5類雙絞線其實(shí)就是普通的5類網(wǎng)線，目前正在制定可以支持到S1600的規(guī)格，這對(duì)在家庭中的應(yīng)用即方便又實(shí)惠。1394采用對(duì)等傳輸?shù)姆绞剑╬eer-to-peer）和公平競(jìng)爭(zhēng)的原則，連在總線上的設(shè)備（叫做節(jié)點(diǎn)）都機(jī)會(huì)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，不需要一臺(tái)主機(jī)來(lái)控制，這很適合消費(fèi)電子產(chǎn)品的特點(diǎn)。1394支持異步傳輸和等時(shí)傳輸，可以即插即用，其中1394b還支持閉環(huán)連接方式，對(duì)用戶更友好。1394采用分層處理的模式，其中物理層和鏈路層與硬件相關(guān)，傳輸層和應(yīng)用層與軟件相關(guān)，比較方便工程師的設(shè)計(jì)。

　　與1394有關(guān)的還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEC61883，IEC61883為音視頻設(shè)備定義了低層的傳輸協(xié)議和控制命令。具體如下：

　　IEC61883-2：標(biāo)清DV；
　　IEC61883-3：高清DV；
　　IEC61883-4：MPEG-2傳輸數(shù)據(jù)流；
　　IEC61883-5：DSS；
　　IEC61883-6：高品質(zhì)音頻。

　　使用1394接口需要向1394LA繳納專利費(fèi)，每臺(tái)設(shè)備的費(fèi)用是0.25美元，不管有幾個(gè)1394接口。如果需要支持內(nèi)容保護(hù)功能，即DTCP(5C)，則另外要向DTLA的5家公司交納14,000美元（大量）或18,000美元（小量）的年費(fèi)，每一組秘鑰的費(fèi)用為5-7美分。

　　USB2.0是PC機(jī)與其外設(shè)連接的理想選擇

　　PC機(jī)向外擴(kuò)展的接口有很多，在其發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)了并口、串口、PS-2、紅外、ISA、PCI等，我們把這些接口稱為傳統(tǒng)接口。傳統(tǒng)接口發(fā)展到今天多多少少已成為系統(tǒng)的瓶頸，速度比較慢、沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、成本較高、占用空間，都需要一種方便、簡(jiǎn)潔和標(biāo)準(zhǔn)化的接口來(lái)取代，USB就滿足了這些需求。

　　USB是通用串行總線的簡(jiǎn)稱，現(xiàn)在的版本是2.0。USB2.0支持三種傳輸速率：低速（1.5Mbps）、全速（12Mbps）和高速（480Mbps）。習(xí)慣上有人把支持低速和全速的USB稱為USB1.1，其實(shí)今天不應(yīng)該再有USB1.1的叫法，而應(yīng)該叫做USB2.0的全速。

　　USB采用主從的架構(gòu)，主機(jī)控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。這非常適合PC機(jī)與其外設(shè)之間的連接，PC機(jī)是主機(jī)，PC機(jī)強(qiáng)大的處理器和巨量的存儲(chǔ)空間可以輕易實(shí)現(xiàn)主控制器的硬件和軟件，而外設(shè)只需要實(shí)現(xiàn)它自己的功能，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)也降低了成本。

　　USB將其類似的外設(shè)分成不同的類（Class），例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)這些低速的設(shè)備被歸為人機(jī)接口類，音頻類，大存儲(chǔ)器類，打印機(jī)類，以及正在制定的視頻類等。Windows為這些類提供標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)計(jì)人員只需要編寫(xiě)外設(shè)端的控制程序，而不需要操心主機(jī)端的驅(qū)動(dòng)程序，例如大家很熟悉的U盤(pán)，在Windows 2000和xP下就不需要安裝驅(qū)動(dòng)程序，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別到。

　　一個(gè)USB的根接口可以支持127個(gè)外設(shè)，如果主機(jī)上的USB口不夠，可以使用集線器來(lái)擴(kuò)展，集線器最多可以有5層，每層之間的線纜長(zhǎng)度可以達(dá)到5米。今天很多芯片組都提供多達(dá)8個(gè)的USB根接口，基本可以滿足PC機(jī)的外設(shè)擴(kuò)展需求。

　　USB的主從架構(gòu)決定了外設(shè)與外設(shè)之間無(wú)法直接通訊，所以不適合應(yīng)用在消費(fèi)電器的互聯(lián)。USB的主機(jī)還需要提供500mA的電流，也不適合應(yīng)用在手持設(shè)備的互聯(lián)，這是USB OTG標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的主要原因。

　　USB發(fā)展到今天，已被廣泛的接受和使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)市場(chǎng)上已經(jīng)存在15億條USB的線纜。但USB也面臨著一個(gè)問(wèn)題，USB不提供加密功能，使得越來(lái)越多的公司用戶擔(dān)心機(jī)密數(shù)據(jù)的丟失，為此微軟有可能在下一代的公司級(jí)操作系統(tǒng)中不支持USB。

　　USB OTG為手持設(shè)備的連接提供便利

　　如上一節(jié)中提到的兩個(gè)原因，在諾基亞、摩托羅拉這些手機(jī)制造商的推動(dòng)下，業(yè)界制定了USB OTG標(biāo)準(zhǔn)。OTG是On-The-Go的縮寫(xiě)。USB OTG的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)外設(shè)與外設(shè)之間的連接，不用提供過(guò)大的電流，同時(shí)統(tǒng)一不同公司自己定義的各種線纜。

　　在實(shí)現(xiàn)上，可以把USB OTG簡(jiǎn)單理解成一個(gè)簡(jiǎn)化的USB主控制器，這個(gè)主控制器只需要提供有限的主控功能，你需要什么就提供什么，而不用象PC機(jī)上的主控制器那樣，必須有全部的主控功能。USB OTG需要提供的最小電流僅為8mA，這對(duì)手機(jī)、PDA這些用電池供電的手持設(shè)備尤為重要，當(dāng)然如果在你的臺(tái)式設(shè)備要讀取U盤(pán)，你仍然可以提供更大的電流。

　　USB OTG實(shí)現(xiàn)的連接依然是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的（point-to-point），只能在兩個(gè)設(shè)備間通訊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，所以USB OTG是對(duì)USB標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，它也無(wú)法取代1394在消費(fèi)電器之間互聯(lián)的作用。

　　盡管USB OTG只需要實(shí)現(xiàn)有限的USB主控制器功能，但各種設(shè)備都有不同的平臺(tái)和不同的操作系統(tǒng)，工程師需要基于這些平臺(tái)和操作系統(tǒng)編制驅(qū)動(dòng)程序。在相同的設(shè)備之間通訊，驅(qū)動(dòng)程序可以比較簡(jiǎn)單，但在不同的設(shè)備之間通訊，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序的工作量可能會(huì)很大，如何實(shí)現(xiàn)盡可能的互操作性將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

　　目前支持USB OTG的設(shè)備還很少，但這一標(biāo)準(zhǔn)本身蘊(yùn)含著巨大的市場(chǎng)潛力，將極大地豐富手持設(shè)備甚至是臺(tái)式設(shè)備的功能。

　　PCI-Express異軍突起，將為3C融合帶來(lái)革命

　　PCI總線是PC機(jī)的內(nèi)部總線，取代了傳統(tǒng)的ISA總線，今天也被廣泛地應(yīng)用在其他領(lǐng)域，比如通訊業(yè)界。PCI總線是并行總線，最高可以支持532MB/s的傳輸速率，即64位/66MHz，但常用的是133MB/s，即32位/33MHz。

　　PC機(jī)發(fā)展到今天，CPU的時(shí)鐘越來(lái)越快，PCI總線已成為瓶頸，單純靠加快時(shí)鐘和加寬數(shù)據(jù)線的方法已無(wú)法滿足需求，特別是在PC機(jī)內(nèi)部如此擁擠和復(fù)雜的環(huán)境中。由于是并行總線，加快時(shí)鐘和加寬數(shù)據(jù)線都會(huì)帶來(lái)無(wú)法解決的電磁輻射干擾。另外，過(guò)多的I/O口也會(huì)增加芯片的成本。還有一個(gè)問(wèn)題是PCI的擴(kuò)展槽在PC機(jī)的內(nèi)部，用戶必須關(guān)機(jī)并打開(kāi)機(jī)箱，插入PCI擴(kuò)展卡也需要小心翼翼，這對(duì)用戶不夠友好。為此PCI SIG制定了PCI-Express這一新標(biāo)準(zhǔn)。

　　PCI-Express是串行總線，采用差分?jǐn)?shù)據(jù)線，輸入輸出各一對(duì)，稱為一個(gè)Lane，用x1表示，輸入和輸出的傳輸速率都達(dá)到2.5Gbps。還可以根據(jù)需要增加Lane數(shù)，比如用x16取代了顯卡的AGP總線，在南北橋之間使用x4，這些都將在明年的新型臺(tái)式和手提電腦中看到。PCI-Express對(duì)外設(shè)的擴(kuò)展需要使用Express卡，Express卡類似我們熟悉的PC卡，但寬度只有PC卡的一半，Express卡必須支持x1的PCI-Express和USB2.0。

　　PCI SIG最近又在制定PCI-Express的線纜標(biāo)準(zhǔn)，可以使用普通的6類網(wǎng)線擴(kuò)展外設(shè)。由于x1的PCI-Express可以提供500MB/s的高速，它幾乎可以做任何事。TI公司最近演示了一個(gè)平臺(tái)，同時(shí)傳輸4道高清的壓縮視頻流，包括1394相機(jī)、DVD播放機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)和高清電視，效果非常理想。這一標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有規(guī)定線纜的傳輸距離，在TI的演示平臺(tái)上使用2米多的6類網(wǎng)線，線纜的長(zhǎng)度取決于物理層控制器的驅(qū)動(dòng)能力，估計(jì)6-7米的長(zhǎng)度應(yīng)該問(wèn)題不大。

　　PCI-Express是PCI的延續(xù)和繼承，在軟件上是兼容的，因此系統(tǒng)升級(jí)只需要升級(jí)硬件部分。目前有很多與數(shù)字電視有關(guān)的處理器多支持PCI接口，例如Zoran公司的TL81x/TL85x和G9系列、Broadcom公司的7038和ATI公司的ATI225/226，以它們?yōu)榛�礎(chǔ)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)如需連接到PC機(jī)，只需要一個(gè)PCI-Express轉(zhuǎn)PCI的橋，而無(wú)需改動(dòng)硬件和軟件。

　　為什么PCI-Express在3C融合中顯得如此重要呢？這是基于一個(gè)共識(shí)，在一個(gè)家庭里PC機(jī)中的CPU是最強(qiáng)大的處理器，其處理能力、運(yùn)算速度和軟件支持都是其他處理器無(wú)法比擬的。PC機(jī)還具有海量的存儲(chǔ)能力，零售價(jià)也不斷下滑，由PC機(jī)擔(dān)當(dāng)家庭網(wǎng)絡(luò)的主控制器是很好的選擇。之前由于PC機(jī)擴(kuò)展接口提供的帶寬不夠，這一優(yōu)勢(shì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而PCI-Express的線纜標(biāo)準(zhǔn)正好滿足了這一需求。

　　PCI-Express會(huì)不會(huì)取代USB總線呢？在這一二年之內(nèi)肯定不會(huì)，之后要看PCI-Express的外設(shè)是否足夠的多，也要看象Intel、AMD和Apple這樣的公司采取什么樣的策略。但不管怎么樣，PCI-Express的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)來(lái)了，其線纜的標(biāo)準(zhǔn)也即將會(huì)來(lái)到，必將會(huì)給3C融合帶來(lái)革命性的提高。

　　DVI/HDMI連接顯示器

　　DVI指數(shù)字視頻接口，HDMI是高分辨率多媒體接口，DVI只支持視頻信號(hào)，HDMI還支持音頻信號(hào)。DVI/HDMI實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)并串/串并轉(zhuǎn)換，在發(fā)送端把并行的音視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行的TMDS信號(hào)，在接收端再把TMDS信號(hào)還原成音視頻信號(hào)，這里的音視頻信號(hào)是指未經(jīng)壓縮的原始信號(hào)。

　　目前連接到顯示器的有幾種方式，TTL、LVDS和DVI/HDMI。TTL是并行接口，關(guān)于使用并行接口的問(wèn)題前面已經(jīng)談到，所以這種接口基本上只能在一些小尺寸的顯示器上看到。LVDS采用差分的串行方式，缺點(diǎn)是支持的速率不夠高，只能達(dá)到230MB/s左右，即SXGA的分辨率。另外LVDS也無(wú)法提供內(nèi)容保護(hù)的機(jī)制，所以和TTL接口類似，LVDS主要應(yīng)用在一些中小尺寸的顯示器上。

　　DVI/HDMI可以支持到UXGA的分辨率，已經(jīng)超過(guò)了高清電視需要的分辨率。DVI可以通過(guò)HDCP提供內(nèi)容保護(hù)的功能，而HDMI本身就含有HDCP的內(nèi)核。基于這兩個(gè)因素，帶HDCP的DVI或HDMI已被美國(guó)FCC強(qiáng)制規(guī)定必須加在與高清電視有關(guān)的電子產(chǎn)品上，例如高清電視機(jī)、有線機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)等，歐洲、日本和韓國(guó)很快也會(huì)有類似的要求，我國(guó)可能會(huì)先將DVI接口作為一個(gè)可選項(xiàng)，之后再過(guò)渡為一個(gè)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)接口。HDCP的費(fèi)用為15,000美元的年金，每組秘鑰根據(jù)每單定貨量的不同在0.5-10美分之間。

　　DVI/HDMI是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。在一臺(tái)設(shè)備上如果需要接入多個(gè)其它設(shè)備，可以使用開(kāi)關(guān)或分配器。DVI/HDMI的應(yīng)用范圍比較單一，只能用在與顯示器有關(guān)的產(chǎn)品上，所以在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中屬于終端接口，是數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)一個(gè)有機(jī)的組成部分。

　　無(wú)線傳輸?shù)那熬盁o(wú)限

　　目前比較多見(jiàn)的無(wú)線傳輸方式有藍(lán)牙(Bluetooth)和無(wú)線局域網(wǎng)(WLan)，無(wú)線超寬帶(UWB)是一個(gè)比較新的標(biāo)準(zhǔn)。在前面的圖中，我們看到WLan適合應(yīng)用在高速的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，而UWB適合應(yīng)用在高分辨率的音視頻信號(hào)傳輸和短距離的高速數(shù)據(jù)同步。藍(lán)牙受限于其傳輸速率過(guò)低的缺點(diǎn)，沒(méi)有在市場(chǎng)上找到更多的定位點(diǎn)。

　　無(wú)線傳輸?shù)淖畲髢?yōu)點(diǎn)在于擺脫了線纜的束縛，因?yàn)橛脩艨赡苄枰�添加、更換和升級(jí)電器，不同的接口和線纜是一個(gè)令人頭疼的事。對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，線纜和接口是很關(guān)鍵的部件，用戶大都有這樣的經(jīng)歷，家中電視機(jī)的畫(huà)面質(zhì)量不好，這很有可能是線纜的阻抗不匹配造成的。目前的電器連接局限在有限的幾臺(tái)設(shè)備之間，而且數(shù)據(jù)傳輸速率較低，如果升級(jí)到標(biāo)清或高清的數(shù)字電視，線纜的影響可能會(huì)更大，如果使用不合格的線纜，輕者使圖像質(zhì)量下降，重者可能無(wú)法接受。我們當(dāng)然建議用戶選用得到認(rèn)證的線纜，但這些線纜肯定比較昂貴，在一次性投資時(shí)用戶不一定能接受。接口也有同樣的問(wèn)題，隨著半導(dǎo)體工藝的提高，芯片抗擊靜電的能力有所下降，對(duì)于具有熱插拔功能的接口技術(shù)要求很好的防靜電設(shè)計(jì)，電器本身也需要有很好的接地，如果這兩者不理想，很有可能在熱插拔時(shí)將芯片擊壞，嚴(yán)重的可能傷害整個(gè)系統(tǒng)。而使用無(wú)限傳輸就不會(huì)有類似的煩惱。

　　WLan已是很成熟的技術(shù)了，除了應(yīng)用在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也有人嘗試將它應(yīng)用在家用電器上，在最近召開(kāi)的第六屆高交會(huì)上康佳公司就展出了這樣的產(chǎn)品，并引起了很多參觀者的興趣。WLan的問(wèn)題在于傳輸速率還是比較低，無(wú)法滿足高清電視節(jié)目的傳輸需求，而且發(fā)送需要的功率較大，帶來(lái)的結(jié)果是成本比較高。

　　UWB是新興的標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)上來(lái)講很適合應(yīng)用在家庭網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率高、發(fā)送所需的功率小、成本很低等都是它的優(yōu)勢(shì)。UWB還處于起步階段，以MBOA聯(lián)盟為例，目前有Staccato和Wisair公司實(shí)現(xiàn)了PHY層控制器，TI、Intel和NEC公司實(shí)現(xiàn)了MAC層控制器，但到真正的產(chǎn)品面市還需要一年的時(shí)間。

　　UWB真正被用戶接受還需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)界的共同努力，首先需要有大量不同的終端產(chǎn)品，否則使用UWB就沒(méi)什么意義；其次要有很好的服務(wù)，通過(guò)豐富的增值服務(wù)帶來(lái)新的商機(jī)和吸引更多的用戶是因特網(wǎng)和手機(jī)在短時(shí)間里獲得飛速發(fā)展的重要原因；成本永遠(yuǎn)是一個(gè)關(guān)鍵的因素，采用新技術(shù)和新工藝將保證用戶獲得最具性價(jià)比的終端產(chǎn)品。

　　無(wú)線傳輸特別是UWB技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，將來(lái)它將取代有線連接技術(shù)，或者僅僅是有線連接技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充，或者兩者平分秋色，我們將拭目以待。但不管采用何種技術(shù)和接口，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代必將到來(lái)。

　　作者：潘曉磊
　　德州儀器連接產(chǎn)品線高級(jí)應(yīng)用工程師