我来说说究竟什么是“USB异步传输” (Asynchronous USB)吧

whisky_qz

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废话不多说，直奔主题吧。

对于USB音频传输，有一个规范，叫做“标准USB音频规范”。这个规范有什么用处和好处？
它的用处就在于，实现了以USB接口实时传输音频信号。（汗）
它的好处就在于，直接集成在WINDOWS系统内，也就是说，只要符合这个规范的USB音频产品，WINDOWS系统内的集成驱动就能直接支持，而不用厂商另外开发驱动程序。相反，如果某款USB音频产品有自己的驱动程序，那么它就是不支持这个规范的。（但不表示这个产品就不好，自己开发驱动本身是有研发实力的表现。）

在这个标准USB音频规范下，有三种传输模式：同步、自适应，和异步。
同步：标准的同步模式其实很少见，基本不太用到的，这里省略。
自适应：大多数的产品（比如TI PCM270X、PCM290X系列）都是用的自适应传输模式。
异步：这里的异步，才真正是AYRE QB9所大肆宣传的异步USB传输模式。
所以严格来说，所谓“异步USB传输”，有个大前提，就是在标准USB音频规范下而言。

那么自适应传输模式和异步传输模式到底有何区别呢？
这里先要了解一下USB音频处理的大致流程。电脑通过USB接口将音频数据流传递给DAC上的USB接收芯片，USB接收芯片一边接收数据，一边合成时钟信号，然后转化为标准的I2S或者SPDIF信号，再传递给后面的数据接收芯片，再之后的流程与一般的DAC就没有分别了。
而在这个过程中，影响USB音频音质的关键，就是USB接收芯片所合成的时钟信号。

在自适应模式下，USB接收芯片，在合成时钟信号的过程中，会根据USB传输速率的变化，对时钟信号进行实时的调整。也就是说，在这种情况下，USB传输速率的变化，会直接影响到合成的时钟信号。
举个夸张点的例子：比如现在播放一段44.1K的音频，当然就要求USB接收芯片合成一个44.1K的时钟。而这个44.1K的时钟，对应于USB传输的速率，比如，胡乱说一个，是200个数据包每秒。
也就是说，如果要让USB接收芯片稳定的合成44.1K 的时钟，USB传输速率，也必须稳定在200个数据包每秒。
但现在的问题是，USB传输的速度不可能这么稳定，也许这一秒传递了200个数据包，而下一秒，突然增加到了400个。而这个时候，USB接收芯片会怎么做?它会把实际合成的时钟，提高到88.2K。如果再下一秒的USB速率又变为100个数据包每秒，那么相应的合成时钟就变成了22.05K。当然，这是一个极端夸张的例子。
可是为什么USB接收芯片要这么做？很简单。因为如果USB接收芯片只是单纯的合成44.1K的时钟，每秒处理200个数据包，那么一旦真的收到了400个或者100个数据包，缓存就会溢出，或者断流。
所以，在自适应模式下，USB接收芯片所合成的时钟信号，是随USB口的传输速率实时变化的，传输速率是主，时钟信号为从，USB传输速率的变化直接影响到合成的时钟信号。那么可想而知，这个时钟信号的JITTER有多大。从而你也可以理解，为什么有人会说，换质量好的USB线能提高音质。

那么异步传输是怎么工作的呢？说起来更简单，USB接收芯片现在只需要稳定的合成44.1K的时钟，也就是说，现在这个时钟与USB传输速率无关了。
可是如果这样的话，缓存的问题怎么解决？答案是，软件控制。通过一套软件，根据缓存的负载情况，实时的控制USB口的传输速率，从而保证缓存不会溢出或者断流。在这种情况下，时钟信号为主，传输速率为从，时钟信号不受传输速率变化的影响，理论上这时的JITTER源，就只有工作晶振本身的误差了。

这个方案，就是AYRE QB9所大肆宣传的“异步USB传输”模式。它的实现方式，就是通过TAS1020B这块芯片，配合本地的6M晶振，还有关键的控制传输速率的固件，来完成。
而TAS1020B这块芯片，是一块可编程的芯片，并不是说用了这块芯片就一定是异步USB传输。DAC1USB，DA11用的也是这块芯片，但都只用到了它的自适应模式，关键还是看固件怎么写。所以从某种程度上来说，现在的DAC设计，比拼的已经不是硬件，而是软件了。

21940528

被科普了

richter328

原来如此，研究研究

mvw

恩 其实音响行业早就是比拼软件的行业的 典型的比如高文之于先锋

如果单纯就硬件规范来说 ieee1394比usb要严谨的多 所以理论上minidac音质远好于任何usbdac 但实际上也不能这么说 其中一个关键就在于软件的合理配置

另外所谓的升频不也是软件的结果吗？呵呵 要想回归人工干预较少的声音 诸位还得投身lp啊：）

mvw

另外一个让人费解的是不知道为什么没有hifi厂家推出PCMCIA规范的解码器

多好的数字通信接口啊 比ieee和ubs靠谱多了 不过可惜的是 只能兼容笔记本了 汗……

水云

要谢谢lZ

shang_2000

多谢楼主的辛苦收集和分享！

wcc120

之前乐之邦的USD宣称是采用异步传输的,不过现在好像渐渐淡了,不提了.
请问楼主对此是怎么理解的?

KGy

感觉不大像，尤其是“自适应”这一段的解释。
我看过半吊子的USB协议，英文的。
简单地说，USB传输协议采用的机制跟网络上的都差不多，分包，校验，回应等等都是齐备的。在这种机制支持之下是不大容易从数据里恢复时钟出来的。这跟数字电视的实时广播网络是不同的。同理，USB数据线上的电信号也“不稳”，根本就是一个包一个包地来，有上行有下行的，其信号质量对数据传输影响不大，顶多是影响整个芯片工作的大环境。

lsl156

CD的日子快到头了

whisky_qz

原帖由 wcc120 于 2009-10-21 09:40 发表
之前乐之邦的USD宣称是采用异步传输的,不过现在好像渐渐淡了,不提了.
请问楼主对此是怎么理解的?

因为“异步USB传输”这个概念是在《USB音频规范》的范畴内而言的。
而乐之邦的USB芯片组技术并不兼容《USB音频规范》，严格来说，不能算“异步USB传输”。所以如果还用“异步USB传输”来作为宣传，可能会有误导和混淆概念的嫌疑。
但他们这个芯片租，通过FPGA，以本地独立时钟对音频数据进行重组，本身是属于比较先进的技术，这点是值得肯定的。

东东

难道不同质量的USB线可以改变USB的传输速率吗。

whisky_qz

原帖由 东东 于 2009-10-21 17:00 发表
难道不同质量的USB线可以改变USB的传输速率吗。

USB线材的质量当然会影响USB数据传输的稳定性，从而直接或间接影响到实际传输速率。

ricepig

好文，赞一个！

不过，我想说的是，USB速率并不是光是软件可以控制的，lz说的都是理想状况。实际状况是，虽然软件控制，但是由于硬件原因，USB的传输速度仍旧是不太稳定的。