USB总线的结构及应用技术发展研究

李婧雯　彭　苏　吴　军（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北　武汉　430070）

USB总线的结构及应用技术发展研究

李婧雯彭苏吴军
（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉430070）

近年来，USB总线已成为计算机领域发展最快的技术之一，是计算机外设连接的重大改革，并成为了新型计算机接口的主流。并被众多个人电脑使用者所接受。本文主要从专利文献的角度USB总线设计及技术趋势的发展做出了全面的统计和分析，以时间顺序为主线对该技术相关的专利进行分析研究，以关键技术的专利为线索进行专利分析研究，以重要申请人/发明人为线索进行专利分析研究。针对USB总线接口的应用做了详细的概述，最后对国内外的专利申请情况做了统计分析，并从中得出了有用的规律和数据。

USB；总线；标准；规范；技术发展

1　USB总线的技术发展与分类

总线标准，主要是用于PC机与其他外围设备之间的互联，作为计算机的外设总线规范，USB最早就以方便易用、廉价高速、稳定可靠等为目标，制定了较为复杂但又全面的通讯议协。并随着技术发展，协议的种类不断增多，功能不断增强。

根据USB总线技术的领域特征，从影响其发展的几个方面可以将其分解为如下几个技术分支：（1）USB总线系统的物理连接；（2）USB的数据流模式；（3）USB总线的逻辑结构；（4）USB总线协议；（5）USB固件设计及接口应用。

2　USB总线技术全球范围的演进路线

本节主要对全球的专利申请状况的趋势以及重要申请人进行分析，从中得到技术发展趋势，以及各阶段专利申请人所属的国家分布和主要申请人。主要以USB更新换代的时间阶段为顺序进行专利的分析研究。

2.1国内外专利申请总趋势

根据对该领域申请量自1995年至今以来的数据统计表明，2009年之前该领域的申请量总体来说一直呈上升发展趋势，但在2009年达到1 300多件之后申请量有所回落，2009年至2014年至今又有稍微滑落，之后区域稳定阶段，主要因为金融危机的影响，科技行业萧条，2009年之后申请量呈一定的下降趋势，2013年开始回升。

2.2国内外专利申请状况

2.2.1中国专利申请趋势与分布情况

据统计显示，我国1995至2009年，申请量呈稳步上升趋势，2009年达到顶峰541件，由于专利申请18个月公开的制度，导致后几年申请量处于下降趋势，到2013年又重新回升后趋于稳定状态。

在国内专利中涉及USB总线技术的申请中，共有2400多件，国内申请为1 700多件，占68％，国外来华申请为800件，占32％，数据上可以显示涉及USB总线的申请是国内领先。在USB总线技术相关的专利申请中，国内原创申请量为1 700多件，其原创区域分布如图1所示。从区域分布图表可以看出，北京在该领域的申请量处于第一位，达到总量的19％；深圳位居第二名，达到总量的17％；广东和上海为并列第三，分别占11％；杭州位列第四，占8％。由此可知，在USB总线技术领域中，北京、深圳、广东、上海、江苏有较大的竞争优势。

图1　国内申请分布区域

2.2.2主要申请人分析

我国USB总线技术占据重要位置的国外企业和科研院所在我国申请的涉及USB总线技术的专利申请量如图2、图3所示：

图2　国内主要申请人分布

图3　国外主要申请人分布

从上述图示可以看出，大型跨国公司仍然在申请量上占据优势。国外来华申请中微软排名第一，充分体现他该领域优势地位。而国内申请中，富士康、中兴等大企业位列前茅，而浙大、清华、哈工大等高校也占有一席之地。同时，从国内主要申请人来看，致力于该领域的申请人之间差距不大，科研能力都有待提高。

根据本节的统计和分析，从申请趋势上看，总体来说呈上升发展趋势；从全球区域分布上看，美国、日本和欧盟处于强势地位，我国处在第四位；从国内区域分布上看，日本和美国仍然是主要国外来华申请国，我国占据申请量前五位的省市是北京、上海、深圳、广东、杭州。

3　涉及USB总线技术重要专利概述

1999年4月7日，日本的三菱公司提出了一种在主计算机与设备之间形成物理连接时，可以向主计算机传送设备是否在使用的信息的使用状况传送装置及方法。

2012年4月18日，美国微软公司公开了一种主机设备包括控制器和连接器。主机连接器包括固定功能和多功能引脚。第一组主机连接器引脚包括固定功能引脚中的一个或多个，而第二组引脚包括固定功能引脚中的其余引脚以及多功能引脚。

2013年11月6日，日本三星电子株式会社公开了一种用于识别通用串行总线主机的方法及电子设备。提供了用于USB主机识别的操作电子设备的方法和装置。所述方法包括从主机设备接收包括至少一个字段的设置数据，主机设备通过USB连接至电子设备，确定设置数据的至少一个字段是否被设置为对应于第一类型主机的值。

2005年9月23日，惠普开发有限公司提出了一个典型的系统的实施例包括接口逻辑，它配置成获取关于客户机节点组的信息、将客户机节点的子集预配置成预配置拓扑结构以及使预配置拓扑结构的信息可用。

2013年3月11日，美国的德克萨斯仪器股份有限公司提出了一种无线通用串行总线（USB）系统，其包括无线USB主机、第一无线USB设备以及第二无线USB设备。无线USB主机被配置为基于无线USB协议通过无线USB网络（103）无线传输信标。

2014年9月17日，联想有限公司提出了一种信息处理的方法及电子设备，所述电子设备具有USB接口，在所述USB接口处于通电状态时，通过所述USB接口接收来自第二电子设备的USB格式的第一数据；通过与所述USB接口连接的信号转换单元将所述第一数据转换成COM格式的第二数据；通过与所述信号转换单元电性连接的SIO芯片将所述第二数据传输到与所述SIO芯片连接的COM控制器。

从重点专利上来看，欧美和日本在各技术分支上占有绝对的技术优势。而我国的专利无论是在数量上还是质量上都缺少与美国、日本形成竞争的技术优势，核心专利较少，有待突破国外的技术壁垒，另辟蹊径。

4　结语

随着最新的USB3.0的速度达到了5.0Gb/s，USB接口进入了高速接口的行列，同时，USB具有的即插即用和强大的接口扩展能力，都使得USB接口在同领域中具备了强大的竞争力。根据目前的发展趋势，以及USB本身良好的兼容性，再加上几大电子公司巨头联盟的强大推广，USB3.0标准将很快的得到更加广泛的应用，并得到广大用户的青睐。

本文分析了国内外USB总线相关技术的专利申请趋势，以及主要申请人等等。通过上述分析，使得对于USB总线领域的现有技术的发展水平和趋势有了更进一步的认识，根据对该技术申请量和申请人的分析，对USB总线技术的发展方向和趋势提供了参考和研究基础。

［1］刘泽西，程晶晶，孔力.基于USB2.0接口的高速实时数据采集系统［J］.测控技术.2007，26（2）：34～36.

［2］谢兰英.基于USB数据采集系统的研究与设计［D］.武汉：武汉理工大学，2007.

［3］周立功等.USB2.0与OTG规范及开发指南［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2004：36-48.

A Review of Universal Serial Bus structure and the Development of Its Related Patents

Li JingwenPeng SuWu Jun
（Patent Examination Cooperation Hubei Center of the Patent Office，SIPO，Wuhan Hubei 430070）

Universal serial bus（USB）is one of the fastest growing areas about computer science recently.It brings revolution in peripheral devices connection and becomes the mainstream of latest computer interface.It has been accepted by many personal computer users.This paper makes a comprehensive analysis of the design of USB and the trend of its technology in the perspective of patents.We fellow the time series and use the threads of patents about the important technologies and their important applicants or inventors.We make a detailed review about the applications of USB.We also make a statistical analysis of related patent application status at home and abroad and discover some useful pattern and data.

USB；bus；standard；specification；technology development

TP334.7

A

1003-5168（2016）05-0059-03

2016-5-15

李婧雯（1988-），女，硕士，审查员，研究方向：信息安全。