Internes USB 2.0 mit USB-3.0-Geschwindigkeit

Vor rund 16 Jahren erschien die USB-3.0-Spezifikation und verzehnfachte das maximale Tempo von USB-Datenübertragungen von 480 Mbit/s (USB 2.0 Highspeed) auf 5 Gigabit/s (SuperSpeed, heute USB 3.2 Gen 1 genannt). Dazu führte USB 3.0 allerdings neue Kabel, Stecker und Buchsen ein, weil die SuperSpeed-Signale über zwei zusätzliche Adernpaare sausen: je eines zum Senden und Empfangen differenzieller Signale, ähnlich wie bei PCI Express (PCIe-Lane).

Die Spezifikation eUSB 2.0 V2 (eUSB2V2) für eingebettetes USB 2.0 verzichtet auf die zusätzlichen Leitungspfade von USB 3.x und begnügt sich mit den zwei simplen Signalbahnen D+ und D- aus der USB-Steinzeit. Darüber jagt eUSB2V2 aber viel mehr Daten pro Sekunde, nämlich ganzzahlige Vielfache von 480 Mbit/s bis hinauf zu 4,8 Gbit/s.

Dabei verzichtet eUSB2V2 ausdrücklich auf externe Kabel, Buchsen, Stecker und Hubs. Erlaubt sind maximal ein Retimer-Chip im Signalpfad sowie ein interner Steckverbinder, der nicht standardisiert ist.

Vorgänger: eUSB 2.0

Die Spezifikation eUSB2V2 1.0 ist bereits im August 2024 erschienen und greift Konzepte der älteren Spezifikation für Embedded USB2 (eUSB2) auf. Letztere senkte beispielsweise die Signalspannung auf den Leitungen D+/D- von 3,3 auf 1,2 oder 1,0 Volt. Dadurch lässt sich ein eUSB2-Controller einfacher in Chips mit feineren Strukturen integrieren, weil kleinere Transistoren tendenziell weniger Spannung vertragen.

eUSB2V2 1.0 arbeitet jetzt mit einer Spannungsdifferenz von lediglich 0,36 bis 0,8 Volt.

Anwendung: Bessere Webcams

eUSB2V2 ist vor allem zur kostengünstigen internen Anbindung von eingebauten Webcams in Notebooks und ähnlichen Geräten gedacht. Denn einerseits reichen 480 Mbit/s für hochauflösende Videosignale nicht mehr aus, andererseits benötigen standardisierte Übertragungsverfahren für höhere Datenraten wie eben USB 3.x oder MIPI CSI-2 mehr Signalpfade.

Außerdem benötigen viele Chips ohnehin mindestens einen USB-2.0-Controller, sodass die Integration eines eUSB2V2-Controllers den Entwicklungsaufwand reduzieren kann im Vergleich zum Einbau einer anderen Schnittstelle. Anbieter von EDA-Tools zum Designen von Chips, darunter Cadence, haben bereits eUSB2V2 als Intellectual Property Core (IP-Core) im Angebot.

(ciw)