问题

非 x86 平台,USB 主控制器规范还是主流的 xhci 和 ehci 吗?

回答
在非 x86 平台上,USB 主控制器规范的主流选择确实有所变化,但 xHCI 和 EHCI 依然占据着重要地位,只是它们的角色和普及程度与 x86 平台略有不同。要详细解答这个问题,我们需要分几个层面来展开。

首先,让我们回顾一下 USB 主控制器规范的历史和主要参与者:

UHCI (Universal Host Controller Interface) 和 OHCI (Open Host Controller Interface):这是早期 USB 1.x 和 2.0 的规范,相对简单,功能也比较有限。它们在性能上难以满足现代设备的需求。
EHCI (Enhanced Host Controller Interface):这是 USB 2.0 的增强规范,引入了高带宽(High Speed)模式,极大地提升了 USB 的传输速率。大多数现代系统中仍然可以看到 EHCI 控制器,尤其是在兼容性方面。
xHCI (eXtensible Host Controller Interface):这是 USB 3.x(SuperSpeed, SuperSpeed+ 等)的核心规范。它是一个高度可扩展的架构,支持多种 USB 速度,并且在性能、功耗管理和灵活性方面都有显著提升。xHCI 是当前最先进的 USB 主控制器规范,也是未来的发展方向。

非 x86 平台上的主流情况

现在,让我们聚焦于非 x86 平台,比如 ARM 架构(手机、平板、嵌入式设备、部分服务器、某些工作站),以及 MIPS、RISCV 等。

1. ARM 平台:xHCI 是绝对主流,EHCI 仍有存在

对于绝大多数运行现代操作系统(如 Android、Linux)的 ARM 设备而言,xHCI 已经成为事实上的标准和主流。原因很简单:

USB 3.x 的普及:随着智能手机、平板电脑以及越来越多的嵌入式系统开始支持 USB 3.0、3.1、3.2 等高速接口,xHCI 作为 USB 3.x 的核心控制器规范,自然也就成为了标配。无论是连接外部存储、高速数据传输,还是使用高性能 USB 设备,都需要 xHCI 的支持。
性能与功耗优化:ARM 生态系统对功耗和性能的要求非常苛刻。xHCI 的设计本身就包含了更先进的功耗管理特性(如智能唤醒、空闲状态管理),并且其可扩展性使得 SoC(System on Chip)厂商可以根据具体需求进行定制,优化性能和功耗平衡。
软件生态的驱动:现代操作系统如 Linux 内核,对 xHCI 的支持非常成熟和完善。Android 系统更是高度依赖 xHCI 来管理其庞大的 USB 生态系统。驱动程序的广泛可用性是普及的关键。
芯片设计趋势:新一代的 ARM SoC,无论是用于高端手机、PC 还是服务器,都普遍集成了支持 USB 3.x 的 xHCI 控制器。这已经成为产品定义中的一个重要组成部分。

然而,EHCI 在 ARM 平台上的存在也不可忽视,尤其是在以下场景:

一些较旧的 ARM 设备或特定的嵌入式应用:为了降低成本或满足特定兼容性需求,一些低功耗、低成本的 ARM SoC 可能仍然会选择只集成 EHCI 控制器(配合 USB 2.0 PHY)。这些设备可能不追求 USB 3.x 的高速,而更侧重于基本的 USB 功能,如连接鼠标、键盘、MIDI 设备等。
兼容性考量:在一些需要兼容大量旧 USB 2.0 设备的环境中,即使设备本身支持 USB 3.x,也可能为了确保万无一失而保留 EHCI 的支持,或者在软件层面提供 EHCI 的回退路径。
设计上的权衡:在某些非常特殊的嵌入式系统中,如果对 USB 带宽要求不高,并且又需要极低的成本和功耗,那么仅使用 EHCI 并搭配低速 USB PHY 也是一种可行的方案。

2. 其他非 x86 平台(如 MIPS, RISCV 等)

对于这些平台,情况则更加多样化,并且与特定的设备应用场景紧密相关:

工业控制和嵌入式系统:在一些定制化的嵌入式解决方案中,可能会根据需求选择不同的 USB 控制器。
如果需要高速数据传输和现代 USB 设备支持,那么xHCI 是优先选择,因为其可扩展性和性能优势明显。
如果只是连接低速或全速的 USB 外设(如传感器、串行通信接口转换器),并且成本和功耗是首要考虑因素,那么EHCI 或甚至更早期的 OHCI/UHCI 的变种也可能被集成,尤其是在一些成熟的或成本敏感的硬件设计中。
FPGA 设计:在 FPGA 上实现 USB 控制器是一种常见的做法。开发者可以根据自己的需求,选择实现 EHCI 或 xHCI。实现 xHCI 相对复杂,需要更多的资源,但能够提供更好的性能。而 EHCI 的实现则相对简单,适用于对性能要求不高的场景。
特定领域的设备:例如,一些网络设备、存储设备、专用测试仪器等,可能根据其特定的功能需求来选择 USB 主控制器。一个高端的网络交换机可能需要 xHCI 来处理大量高速 USB 存储设备,而一个简单的物联网传感器网关可能只需要 EHCI 来连接一些低带宽的传感器。

总结一下:

在非 x86 平台,特别是蓬勃发展的 ARM 生态系统中:

xHCI 是绝对的主流,尤其是在支持 USB 3.x 的现代设备上。 它的高性能、可扩展性和良好的软件支持使其成为首选。
EHCI 依然存在,但更多地出现在对成本和功耗有严格要求、或者仅需支持 USB 2.0 功能的特定嵌入式场景、旧设备或兼容性方案中。 它代表了 USB 2.0 的最佳性能,在某些特定的应用领域依然有其价值。

所以,不能简单地说“主流是 EHCI”,更准确的说法是,在非 x86 领域,xHCI 是面向高性能和最新标准的主流,而 EHCI 作为 USB 2.0 的高性能代表,在特定细分市场和兼容性需求下仍有其应用,但总体趋势是向 xHCI 迁移。

从设计者的角度来看,选择哪种规范通常取决于项目的具体需求:目标市场的性能要求、成本预算、功耗限制、所需支持的 USB 版本以及软件生态的成熟度。但随着 USB 3.x 及更高版本的普及,xHCI 的应用范围将只会越来越广。

网友意见

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谢邀。

只有XHCI其实还不多,主要是EHCI+Hub或者EHCI+OHCI,或者XHCI+EHCI+Hub,或者XHCI+Hub(就是只有XHCI)

早年有一些支持OTG的板子会有MHCI或者SHCI之类的控制器,主要面向OTG

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