USB 3.0(現已改稱USB 3.1 Gen1)介面具備高速傳輸與大功率供電能力，理論上非常適合用於各種嵌入式系統，但目前市場上絕大多數的USB 3.0解決方案都是以微控制器(MCU)架構為基礎，導入成本相對高昂，因此普及速度相對緩慢。擺脫MCU架構所帶來的成本包袱，將有助於USB 3.0在嵌入式應用領域的推廣。
頻寬、供電能力大躍進 USB 3.0切合嵌入式應用需求
對許多嵌入式系統而言，USB 3.0是非常理想的介面選擇，主要理由分別是頻寬更高、供電能力更強。
與USB 2.0相比，USB 3.0在數據傳輸速率上做了相當大幅度的提升，而工程師們也從之前的USB使用經驗上相當熟悉隨插即用的連接方式，這是該介面最大的優勢。
由於USB 3.0的頻寬可達5Gbit/s，而且是全雙工傳輸，因此工程師們能透過USB 3.0來實現許多需要傳輸大量數據的應用。另外，USB 3.0可搭配電力傳輸(Power Delivery, PD)規格，提供100W電力給各種硬體裝置使用，這項能力也使得USB 3.0有機會實現外部線路更簡潔、布署更方便的嵌入式系統設計。
除了頻寬更高、可供應更多電力外，USB 3.0與既有的USB向後相容，而且連接器相對小巧，也符合許多嵌入式系統的應用需求。向後相容意味著原有設備升級到USB 3.0相對簡單，而且和合乎成本效益；小巧的連接器則使得該介面可以應用在許多尺寸精巧的嵌入式設備中。
USB 3.0潛在應用領域五花八門
顯而易見的，使用USB 3.0對外部儲存設備進行大量數據傳輸是很重要的一項應用。另外，各行各業對高解晰度影像內容的需求也在增加。而這領域將可應用在先進的機械視覺系統，監控設備，數位看板，醫學影像，工業數據記錄以及銷售終端機(PoS)。FTDI已經收到大量的客戶需求在不同的應用，其中包括：
．管線的流體監測
監測數據以確保防止任何泄漏或堵塞問題。
．在保全及門禁系統的應用
由於USB 3.0能提供足夠的頻寬，可傳送解析度達1,920×1,080，每秒120格的高畫質影像，而且影像不會有停滯或失真的情形，因此很適合用在視訊監控系統上。
．環境偵測系統
用於檢測空氣中可能有害的化合物含量，確認安全界限避免超標。
．工廠生產線
機器視覺在過去幾年有很大的進展。更精細影像的需求不斷地增加，因此需要更高解析度的感測器與高速資料傳輸介面才能發揮效能。機器視覺系統更精確，不但能做好品管目標且能提高產能。
．3D圖像
例如銀行同時用多個攝影機從多個角度攝影一樣，此技術可用於逼真的遊戲，或捕捉身體或肢體影像，實現其它應用。
．交通監控系統
高解析度的影像感測器輔以USB 3.0介面可帶來更清晰的圖像，可運用於路口攝像系統。此影像系統能精確無誤的辨識車輛及車牌，使肇事者遭受罰款或起訴。
在上述應用中，FireWire、HDMI、乙太網路(Ethernet)和CameraLink將會是USB 3.0的主要競爭對手。就頻寬而言，USB 3.0勝過乙太網路、FireWire與CameraLink，且應用上又比HDMI更加靈活，因為USB 3.0可提供100W電力。以USB 3.0攝影系統為例，採用USB 3.0的攝影機只需要一條電纜就可進行數據傳送並取得所需電源，較其他介面的方案更簡單、便宜，所需要的空間也更小。
USB 3.0進軍嵌入式應用聲聲慢
USB 3.0標準已經存在相當長的一段時間，為何到現在為止還沒有被大量的應用在嵌入式系統設計中？問題出在生態系統的搭配還不夠到位。
在USB 3.0問世初期，許多嵌入式系統內的其他硬體元件沒有跟上，因此形成瓶頸。在此情況下，就算設計人員升級到更高速互連技術，從整體系統的角度也看不到性能提升的好處。如果在系統中的各元件如感測器、記憶體等的性能同步提高，USB 3.0對嵌入式系統的吸引力將會跟著增加。
另外，作業系統(OS)的支持也帶來一定程度的影響。許多傳統的作業系統不支援USB 3.0，因此嵌入式系統的介面要升級到USB 3.0，開發者須自行解決軟體相容性方面的問題。所幸USB 3.0在過去幾年裡快速成為平板電腦、筆記型電腦的標準介面，在Linux與Windows 10等作業系統已陸續支援USB 3.0的情況下，作業系統不支援這項障礙已經不復存在，未來USB 3.0在嵌入式領域將更有發揮的空間。
不過，作業系統的支援性並不是USB 3.0進軍嵌入式應用最大的阻礙。除了作業系統外，在嵌入式應用領域，USB 3.0仍有許多技術與成本上的挑戰需要克服。
如同上述，USB 3.0的應用前景相當光明，半導體業者理應能提供各種晶片解決方案，以便符合工程師的系統設計需求。然而，目前市面上大多數USB 3.0晶片都是基於MCU架構，對於嵌入式系統而言並不是最理想的解決方案。
固線式方案克服成本難題
採用MCU架構最大的負面影響是導致系統成本居高不下，又得耗費大量工程資源。使用MCU架構，意味著開發團隊需要有經驗的工程師來撰寫、編譯大量程式碼，而相關的除錯也會更耗費時間。因此，使用MCU架構的USB 3.0解決方案會造成開發成本顯著增加。
現在許多人開始想使用固線式(Hardwired)方案來取代MCU解決方案，以便更有效率地實現USB 3.0。筆者也認同這種看法。很明顯的，利用MCU來實作USB 3.0不是最有效率的選擇。從程式的觀點，為了實現USB 3.0所撰寫的程式碼大多不是必須的，這會造成系統增加不必要的負擔、更耗電、更占用印刷電路板(PCB)空間、拖延開發時間等。
以FTDI為例，目前其所推出FT60X系列(圖1)，就是為了解決MCU架構的缺點。FT60X使用固線式32位元架構，運作時脈為100MHz，開發人員不用編寫大量程式，自然也免去除錯工作，對縮短研發時間、減少材料成本有很大的幫助。
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| 圖1 FT60X功能方塊圖 |
(本文作者為FTDI產品開發部總監)