USB Hub已成為螢幕產品的主流配備，搭配的USB裝置以及充電、KVM等應用模式也越來越多元，若運作不正常將嚴重影響產品體驗，本文依實驗室統計，列出螢幕內建USB Hub產品無法通過相容性測試的常見問題。
現在市面上越來越多的螢幕都有掛載USB集線器(Hub)，而USB Hub功能支援與否也成為使用者選購螢幕的指標之一。
根據零售網站Amazon的2022年3月螢幕銷售前百大排行榜，扣除掉主打低價策略的基本款螢幕，在統計報告中看出，售價200美元以上的螢幕且支援USB Hub功能占了約45%，可見USB Hub已成為螢幕很常見的標準配備(圖1)。
圖1 Amazon銷售螢幕前百名排行
螢幕上的USB Hub使用方式
想要使用螢幕上的USB Hub前，需先接上一條線到系統上來啟用USB Hub，但連接的線將因螢幕的上行埠(Upstream Port)而有所不同，目前以USB-B和USB-C為主，使用搭配的線材連接螢幕到系統後，便可以使用螢幕上提供的USB擴充插槽了，此USB擴充插槽即是下行埠(Downstream Port)。螢幕上的USB Hub除了擴充可使用的USB埠的數量，也能讓使用者更加便利，假使遇到不方便將USB設備接到系統主機的情況，舉例來說主機沒有前置USB或距離使用者較遠，可將USB設備直接接到螢幕的USB Hub上，該方法增加許多便利性(圖2、3)。
圖2 USB-B上行埠和搭配的線材
圖3 USB-C上行埠和搭配的線材
螢幕USB Hub優勢
目前能接到螢幕上使用的USB設備已多不勝數，最常見的利用方式就是鍵盤、滑鼠、USB隨身碟和外接硬碟。尤其是USB隨身碟和外接硬碟，在作業或工作上需要頻繁傳資料，就可不必再彎腰找主機的USB埠，直接用螢幕的USB Hub即可。除此之外，螢幕上的USB Hub擁有供電功能，主要分為SDP(Standard Downstream Port) 和CDP(Charging Downstream Port)，供電簡要如表1。
從表中可得知，螢幕USB Hub若不支援USB BC 1.2的話，充電通常在5V/900mA以下，充電速度則會偏慢，因此若有供電的需求，選購螢幕時可注意是否有支援CDP，通常有支援BC 1.2的USB埠會帶有閃電或者電池的圖示，支援電流最高可達到1.5A(圖4)。
圖4 常有支援BC 1.2的USB埠會帶有閃電或者電池圖示
當手機臨時想充電，但手邊剛好沒有充電器時，亦可接到螢幕的USB埠來充電。另外也可以搭配其他需要供電的螢幕周邊設備，例如螢幕掛燈，另外隨著螢幕進入省電模式也會停止USB Hub供電，這時螢幕掛燈也會自動熄燈，相當便利。有些螢幕支援功能較多，包含了支援視訊攝影機和內建喇叭，這兩個功能也是消費者挑選螢幕的指標，但如果現有螢幕沒有支援也沒關係，其實可以單獨購買視訊攝影機和USB喇叭再接到螢幕上的USB Hub，有些產品還可以用夾具或者採用磁吸的方式掛在螢幕上，這樣就能夠將螢幕再升級。
螢幕USB Hub的應用
KVM即鍵盤、顯示器、滑鼠的英文首字母縮寫(Keyboard、Video、Mouse)，是一種可以讓使用者透過一組鍵盤、螢幕和滑鼠控制多台電腦的設備，以達到節省空間和成本並提高生產力。
內建KVM連接器功能的螢幕(如圖5)會有多個上行埠，只要將多個系統分別接到螢幕的上行埠，再將共用的鍵盤、滑鼠接到螢幕的擴充USB埠(下行埠)，在螢幕選單(OSD)做好設定後，就只需要一組鍵盤、螢幕和滑鼠，就可以在快速輕鬆在多台系統中切換使用了。
圖5 KVM連接器內建在螢幕中
KVM連接器能有效提升工作效率，能運用的場合非常多，常見的包含辦公室、機房、控制室、廠房等等，運用得好可以減少設備的紊亂，工程師也不必到處跑來跑去，待在一個地點就能操控多台設備，是提升效率的利器。
螢幕USB Hub潛在風險
螢幕USB Hub在使用上非常便利，也有機會與各式各樣的USB設備搭配使用，因此相容性成為產品品質的至要關鍵。對此，驗證中心百佳泰在過去實驗經驗中，整理出螢幕USB Hub可能產生的問題，接下來將介紹以下常見的8種情形。
．第1點：螢幕USB Hub無法運作
該點是目前漏洞(Bug)比率最常發生，也是最為最嚴重的問題。當螢幕USB Hub無法運作時，USB Hub將完全不能使用，甚至系統根本無法辨認到USB Hub。由於螢幕上面的USB Hub構造較為複雜，會有多層Hub以及高低速介面混合存在，再加上為了與液晶螢幕控制板(Monitor Scaler)串接，因此中間有環節出錯時，就容易產生問題。
．第2點：螢幕USB Hub上的USB設備無法運作
此點相較第一點發生率稍低，且當發生第二點問題時，通常USB Hub還能運作。雖說某些廠牌或某些USB設備的相容性較差，但符合規格是產品設計的基本要求，因此規格都會在上、下限的容忍值存在。該問題所發生情況通常是在兩個產品相接時，有可能剛好溝通時序錯誤，也有可能電氣訊號差一點，這時就會導致無法認出資料，或是容易產生問題。
該情況對於業界較為常見，因此各家大廠皆會進行相容性驗證，以確保上市後的品質。較常見無法在USB Hub上正常運作的設備如USB隨身碟、視訊攝影機、滑鼠鍵盤等。
．第3點：進入睡眠模式後，使用USB Hub的滑鼠或鍵盤無法喚醒
當系統進入睡眠模式(Sleep Mode)之後，使用USB Hub上的滑鼠或鍵盤無法喚醒，發生率占比約12%，一般而言是螢幕USB Hub與系統相容性的問題居多。
．第4點：USB Hub無法正常供電給行動裝置(如手機或平板)
此問題占比也有15%之多，並且此問題無論螢幕是否支援USB BC 1.2，都有發現此類的失效案例。例如，要讓Apple AirPods充電，但接上去之後會發生裝置識別失敗或異常，以致於充電失敗，雖然最後都是不能充電，但卻是因裝置識別而衍生的問題。
．第5點：Black Screen(常見於螢幕相容性測試當中)
此問題是指螢幕無法正常接受訊號端送出的畫面，因而造成螢幕進入省電模式(Power Save Mode)。通常此問題跟USB Hub較無關係，但也有少數特殊案例呈現的狀況是接上螢幕USB Hub之後，反而會影響到螢幕接收訊號。
．第6點：螢幕USB Hub傳輸速度問題
此部分通常是USB Hub未能達到USB 3.0要求的超高速(Super Speed)，如圖6案例，藉由工具可以觀察到其USB速率模式只有高速(High Speed)。
圖6 螢幕USB Hub傳輸速度問題
．第7點：在KVM功能上所發現的問題
由於支援KVM功能的螢幕產品比例不算太高，因此此類的Bug Report數量不如其他類型。
．第8點：其他問題
由於螢幕USB Hub所遇到的Bug種類繁多，但個別的數量較少，因此歸類為其他問題，如OSD訊息、USB設備使用不流暢、系統無法正常進Sleep Mode、螢幕上的USB相關功能設定和機構問題，還有許多Bug無法一一條列，但其餘漏洞加總起來也有19%之多(參見圖7)。 在上述列點之中，第1點和第2點屬於非常嚴重的問題，也都是相容性測試中很常遇到的Bug，會嚴重影響到使用者對於產品的信任程度。在螢幕USB Hub Bug Report中此兩種問題加起來所占的比率將近50%，切莫等閒視之。
圖7 螢幕USB Hub的Bug Report比例
(本文作者為百佳泰產品認證暨硬體驗證技術中心主任)