前言：USB接口基于標準化的傳輸協議，可以方便地實現設備間互聯。USB 2．0標準最高支持480Mbps的傳輸速率。普通USB傳輸系統存在抗干擾性差和傳輸距離近的問題，對其應用場合帶來了限制。本文以車載應用為例，提出車載USB傳輸方案，有效地解決了上述問題，可作為與車載以太網并列的下一代車載數據傳輸方案。

圖1給出了車載視頻與數據傳輸的典型應用，中控主機連接前／后視攝像頭、激光雷達、DSM、行車記錄儀、USB Hub擴展等設備。其中主機與很多設備間需要傳輸多種數據類型，USB 2．0作為使用最廣泛的接口，在電子設備中無所不在，使用USB 2．0協議進行車載數據傳輸具有天然的優勢。USB 2．0支持480Mbps的傳輸速率且功耗低，在傳輸速率、功耗及選擇性上都遠遠超過100M車載以太網。并且車載USB可以與廣泛的電子設備及芯片無縫對接，提供完美的設備兼容性。

然而車載數據傳輸線路需要穿過電磁環境復雜的區域，而普通USB傳輸系統存在抗干擾性差和傳輸距離近的問題，對其應用場合帶來了限制。在車載設備中搭載基于NS1021／1021E的車載USB方案，就可以有效保證傳輸的可靠性和穩定性。

圖1

車載USB（Automotive USB），是一種用于車載的USB傳輸協議，其提供與標準USB 2．0設備完全兼容的連接，但在物理層數據傳輸時通過專利技術，將標準USB 2．0的DC耦合信號，變為AC耦合信號，極大的提高了抗共模干擾能力，并通過數據編解碼等技術使得傳輸距離長達30m。

標準USB線纜的長度不超過5m，但在車載應用中，由于復雜電磁環境的存在，即使1m也對可靠性有很大挑戰，縮短距離并不能完全避免干擾。為徹底解決上述問題，圖2給出了基于NS1021／NS1021E芯片的車載USB傳輸方案。在Host端的NS1021／NS1021E通過標準USB 2．0接口與主控SOC連接，在Device端的NS1021／NS1021E通過標準USB 2．0接口與USB Device芯片連接從而提供完全的USB 2．0兼容性。而在NS1021／NS1021E之間，則通過AC耦合的車載USB信號進行傳輸，使得傳輸距離可以長達30m，并具有強抗干擾能力。

圖2

車載USB可以使用車載低頻HSD連接器及線纜或車載USB連接器及線纜。其中標準HSD連接器已經廣泛用于主機與分離屏的連接，但標準HSD連接器的帶寬要求到2GHz以上，連接器阻抗要求為差分100歐姆＋／－15％，一般搭配高質量進口線材使用，生產工藝復雜，價格高；而車載低頻HSD連接器帶寬要求為400MHz，連接器處的阻抗要求為差分100歐姆＋／－25％即可，很多國產線材能達到性能要求，從而大幅降低線纜成本，并在30m長度范圍內可靠傳輸。

NS1021／1021E是天津瑞發科半導體技術有限公司推出的基于專利技術的USB 2．0接口增強傳輸方案，已在業界得到廣泛應用，累計出貨超過一百萬片。NS1021采用1對屏蔽雙絞線傳輸，傳輸速率600Mbps；NS1021E采用2對屏蔽雙絞線傳輸，傳輸速率300Mbps，NS1021E進一步降低了對連接器及線纜帶寬的要求。用戶可根據實際產品的需求選擇合適的型號。

NS1021／1021E本身不解析USB 2．0協議，而是通過專利技術的AC耦合和編解碼技術，來提升傳輸的距離與可靠性。NS1021／1021E的傳輸機制保證了零延時，其也實現了自動均衡技術，從而自適應線纜長度、類型及長期使用后的電特性變化。

一對NS1021／1021E從邏輯上可以認為等同于一條適于車載應用的高抗干擾性USB 2．0 High Speed線纜，其對USB 2．0協議為透明傳輸，可以兼容任何現有的USB 2．0 High Speed主機、設備或USB 2．0 Hub，也可以通過USB 2．0 Hub兼容任何USB 1．1 Full Speed或USB 1．1 Low Speed設備。

圖3給出了連接USB 2．0 Hub時的應用實例。Host端或者Device端都可以通過USB 2．0 Hub進行連接，從而可以極大的提高系統設計的靈活性。

圖3

目前，基于NS1021／1021E的車載USB方案已經應用于多個車廠／一級供應商量產的DSM和行車記錄儀系統中。NS1021／1021E芯片的應用，使得傳輸距離不再受限，而且USB 2．0信號抗干擾性達到車載應用環境的要求。

結語：NS1021／NS1021E在兩個互聯的USB 2．0設備間提供了一條高速通道，而且對其兩端的USB設備來說，通道是透明的，兼容任何USB 2．0主機、設備及Hub。NS1021／NS1021E自2017年引入車載市場，目前已經在多個車型的DSM和行車記錄儀中使用。本文基于NS1021／NS1021E提出車載USB傳輸方案，可作為與車載以太網并列的下一代車載數據傳輸方案。