如果使用电脑等控制电子测量仪器或电源装置，需要设备之间通信。在民用产品中，无线（Wi-Fi，Bluetooth等）占据一定优势；但在测量仪器，电源等工业用途中，则要求具有稳定性和可靠性，因此很多情况下会使用有线。

在工业用途中，典型的有线通信方式有GPIB，RS232C，USB，LAN等。过去，测量仪器通信的主流是“GPIB（General Purpose Interface Bus）”，而最近使用较多的则是USB，LAN。与LAN相比，USB可以更加轻松（如果不熟悉LAN通信的话，确实还是有些困难的…）地使用电脑完成案头实验，构建简易测量系统，使用更加方便。

本篇文章想和大家谈一下在此情况下可能会使用的“USB集线器”。

USB集线器不稳定？

我不知道大家是否遇到过这样的问题？例如，外置硬盘直接连接电脑时没有问题，而通过USB集线器连接时，就会出现时而识别，时而不识别，时而发生异常的情况？

据说，电子仪器也存在“兼容性”等问题。但“如果不实际使用就不清楚是否兼容”的话，是非常不方便的。如果可能，我想知道其中缘由（原因构成）。因此，虽然不算是模仿前辈大塚贤一先生的文章《分解的建议》，但我决定尝试拆解USB集线器。

查看USB集线器内部

在市场上销售的民用产品中，有可以连接4台以上设备的多端口型USB集线器（10端口等）。因此，我购买了普通消费者用10端口USB集线器和工业用USB集线器，对其进行拆解，比较其中差异。

民用10端口USB集线器（图1）配备了三个USB控制器。它并非使用一个芯片控制10个端口，而是通过三个USB控制器芯片进行控制。市面上流通的USB控制器芯片，许多是一个芯片最多控制4个端口的产品。

该产品通过一个USB控制器芯片进行级联（多级连接），连接到另外两个USB控制器芯片（图3）。因此，在10端口USB集线器中，通过级联实现10个端口。

与之相比，工业用USB集线器没有采用级联，而是使用一个芯片实现多个端口的USB控制。那么，为何工业用USB集线器内部不是级联方式呢？可以想象，USB控制器芯片由于支持端口数不同，成本也会有所差异（支持多端口的控制器芯片价格会更高）。在当今社会，即使是工业用，成本要求也越来越严苛。使用多端口时，利用廉价的芯片可能更有优势。为什么工业用还要使用价格昂贵的芯片呢？

兼容性的本来面目

USB通信标准中规定，集线器上最多可连接127台设备。另外，主机和设备之间最多可以使用5台集线器。

根据我的经验，将主机（电脑等），集线器和USB设备组合使用时，即使满足上述条件，通信也可能不稳定。其原因之一可能就是这种民用多端口集线器。也就是说，从物理角度来讲，即使USB集线器的台数为5台，但其内部采用了级联结构，因此实际构成数量已经超出标准（5台以上）。

如果不了解这种民用多端口集线器结构，当发生异常时，马上归结于“好像兼容性不好”这种毫无根据的原因，从而寻找其他产品的情况不在少数。然而可以想象的结果是，通过使用偶然发现的集线器（未采用内部级联的产品），问题竟莫名其妙地解决了。

民用和工业用的区别

民用和工业用的区别在于对上述不确定现象的思路（可靠性）不同。简而言之，就是“成本与可靠性”。在成本与可靠性之间存在权衡关系。民用重视成本，工业用则重视可靠性。因此，即使从外观上看是具有相同功能的产品，但民用和工业用的实际情况却有区别。

一般来说，工业用途通常被认为价格昂贵。而价格昂贵的原因之一便是“为了确保稳定性甘心承受高成本”的思想（当然也因生产数量少，难以达到民用品的量产效果…）。

如上所述，我们再把主题回到USB上，如果追求通信稳定性，那么主机和USB设备（不使用集线器）进行一对一连接也许是最好的。如果使用USB集线器，我们建议仔细挑选，选择内部没有级联的产品（工业用）。

有一句谚语叫做“疑心生暗鬼”。电子仪器中“毫无根据地误认为‘兼容性’出了问题”就是暗鬼。作为工程师来说，不应受到这种城市传说的影响，需要充分调查原因，查清它的真面目。