如果使用電腦等控制電子測量儀器或電源裝置，需要設備之間通信。在民用産品中，無線（Wi-Fi，Bluetooth等）占據一定優勢；但在測量儀器，電源等工業用途中，則要求具有穩定性和可靠性，因此很多情況下會使用有線。

在工業用途中，典型的有線通信方式有GPIB，RS232C，USB，LAN等。過去，測量儀器通信的主流是“GPIB（General Purpose Interface Bus）”，而最近使用較多的則是USB，LAN。與LAN相比，USB可以更加輕松（如果不熟悉LAN通信的話，确實還是有些困難的…）地使用電腦完成案頭實驗，構建簡易測量系統，使用更加方便。

本篇文章想和大家談一下在此情況下可能會使用的“USB集線器”。

USB集線器不穩定？

我不知道大家是否遇到過這樣的問題？例如，外置硬盤直接連接電腦時沒有問題，而通過USB集線器連接時，就會出現時而識别，時而不識别，時而發生異常的情況？

據說，電子儀器也存在“兼容性”等問題。但“如果不實際使用就不清楚是否兼容”的話，是非常不方便的。如果可能，我想知道其中緣由（原因構成）。因此，雖然不算是模仿前輩大塚賢一先生的文章《分解的建議》，但我決定嘗試拆解USB集線器。

查看USB集線器内部

在市場上銷售的民用産品中，有可以連接4台以上設備的多端口型USB集線器（10端口等）。因此，我購買了普通消費者用10端口USB集線器和工業用USB集線器，對其進行拆解，比較其中差異。

民用10端口USB集線器（圖1）配備了三個USB控制器。它并非使用一個芯片控制10個端口，而是通過三個USB控制器芯片進行控制。市面上流通的USB控制器芯片，許多是一個芯片最多控制4個端口的産品。

該産品通過一個USB控制器芯片進行級聯（多級連接），連接到另外兩個USB控制器芯片（圖3）。因此，在10端口USB集線器中，通過級聯實現10個端口。

與之相比，工業用USB集線器沒有采用級聯，而是使用一個芯片實現多個端口的USB控制。那麼，為何工業用USB集線器内部不是級聯方式呢？可以想象，USB控制器芯片由于支持端口數不同，成本也會有所差異（支持多端口的控制器芯片價格會更高）。在當今社會，即使是工業用，成本要求也越來越嚴苛。使用多端口時，利用廉價的芯片可能更有優勢。為什麼工業用還要使用價格昂貴的芯片呢？

兼容性的本來面目

USB通信标準中規定，集線器上最多可連接127台設備。另外，主機和設備之間最多可以使用5台集線器。

根據我的經驗，将主機（電腦等），集線器和USB設備組合使用時，即使滿足上述條件，通信也可能不穩定。其原因之一可能就是這種民用多端口集線器。也就是說，從物理角度來講，即使USB集線器的台數為5台，但其内部采用了級聯結構，因此實際構成數量已經超出标準（5台以上）。

如果不了解這種民用多端口集線器結構，當發生異常時，馬上歸結于“好像兼容性不好”這種毫無根據的原因，從而尋找其他産品的情況不在少數。然而可以想象的結果是，通過使用偶然發現的集線器（未采用内部級聯的産品），問題竟莫名其妙地解決了。

民用和工業用的區别

民用和工業用的區别在于對上述不确定現象的思路（可靠性）不同。簡而言之，就是“成本與可靠性”。在成本與可靠性之間存在權衡關系。民用重視成本，工業用則重視可靠性。因此，即使從外觀上看是具有相同功能的産品，但民用和工業用的實際情況卻有區别。

一般來說，工業用途通常被認為價格昂貴。而價格昂貴的原因之一便是“為了确保穩定性甘心承受高成本”的思想（當然也因生産數量少，難以達到民用品的量産效果…）。

如上所述，我們再把主題回到USB上，如果追求通信穩定性，那麼主機和USB設備（不使用集線器）進行一對一連接也許是最好的。如果使用USB集線器，我們建議仔細挑選，選擇内部沒有級聯的産品（工業用）。

有一句諺語叫做“疑心生暗鬼”。電子儀器中“毫無根據地誤認為‘兼容性’出了問題”就是暗鬼。作為工程師來說，不應受到這種城市傳說的影響，需要充分調查原因，查清它的真面目。