USB远距离光传输系统设计
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usb远距离传输方案随着科技的发展和应用的广泛,USB(Universal Serial Bus)已成为连接电脑和其他外设的最常用的接口标准之一。
然而,传统的USB接口只能在较短的距离内进行数据传输,这在一些特殊应用中可能会受到限制。
因此,针对长距离USB传输的需求,开发出了一些相应的方案。
一、无线 USB传输技术无线USB传输技术可以通过无线信号的传输来实现远距离USB设备的连接和数据传输。
其中,Wi-Fi和蓝牙是最常见的无线USB传输技术。
1. Wi-Fi技术Wi-Fi技术是一种基于无线局域网(WLAN)标准的通信技术,可以通过路由器或者热点设备来实现设备之间的连接和数据传输。
通过Wi-Fi技术,用户可以实现将USB设备通过网络连接到电脑,从而实现远距离的USB传输。
不过,Wi-Fi技术的传输速率相对较慢,且存在信号干扰的问题,因此在某些对传输速度和稳定性要求较高的应用中可能不太适用。
2. 蓝牙技术蓝牙技术是一种短距离无线通信技术,可以实现设备之间的连接和数据传输。
虽然蓝牙技术的传输速率相对较低,但它在低功耗、设备兼容性等方面具有优势。
通过蓝牙技术,用户可以实现将USB设备连接到电脑,并进行远距离的USB传输。
蓝牙技术在无线音频设备、无线鼠标等领域有着广泛的应用。
二、光纤传输技术光纤传输技术是一种利用光信号进行数据传输的技术,其可以实现远距离、高速、稳定的USB传输。
这种技术通过光纤传输USB信号,可以在传输距离上克服传统铜缆的局限性,同时光纤传输技术可以提供更稳定和可靠的数据传输。
不过,由于光纤传输技术成本较高,一般用于对传输性能要求非常高的应用场景,如医疗设备、电力系统等。
三、电力线传输技术电力线传输技术是一种利用电力线进行数据传输的技术。
通过电力线传输技术,用户可以在室内的电力线上进行USB信号的传输,实现远距离的USB设备连接。
这种技术具有成本低、应用范围广的特点,可以在家庭、办公场所等地方使用。
USB光传输方案引言随着科技的不断进步,我们对数据传输的需求也越来越高。
传统的数据传输方式使用电线进行信号传递,这种方式存在着信号受干扰、传输距离受限等问题。
为了解决这些问题,USB光传输方案应运而生。
USB光传输方案利用光传输线代替传统的铜导线,通过光信号进行数据传输。
这种方案具有传输速度快、抗干扰能力强、传输距离远等优点,因此在各种应用场景中得到了广泛的应用。
本文将介绍USB光传输方案的原理、优势以及应用领域,帮助读者更好地理解和应用这一技术。
USB光传输方案原理USB光传输方案的核心原理是利用光信号进行数据传输。
它主要包括以下几个关键组件:1.光发射器:通过将电信号转换为光信号,将数据发送至光传输线。
2.光传输线:采用光纤作为传输介质,将光信号沿线传输。
3.光接收器:将光信号转换为电信号,实现数据的接收和解码。
USB光传输方案中的光发射器使用半导体激光器将电信号转换为光信号,并将光信号通过光传输线传输到目标设备。
光传输线采用高纯度的光纤,具有良好的传输性能和抗干扰能力。
光接收器则将光信号转换为电信号,经过解码后得到原始数据。
USB光传输方案优势USB光传输方案相对于传统的电线传输方式具有许多优势。
以下是几项主要的优势:1. 高速传输USB光传输方案采用光信号进行数据传输,相比传统的电信号传输方式具有更高的速度。
它可以实现更快的数据传输,满足高速数据传输的需求。
2. 抗干扰能力强由于光信号传输不受电磁干扰的影响,USB光传输方案具有良好的抗干扰能力。
这意味着在复杂的电磁环境中,数据传输的稳定性更高,可以有效避免信号丢失和传输错误。
3. 传输距离远传统的电线传输方式在传输距离上有一定限制,而USB光传输方案可以实现更远距离的数据传输。
光传输线的传输损耗较小,可以支持更长的传输距离。
4. 安全性高USB光传输方案采用光信号进行数据传输,相比电信号传输方式更安全可靠。
光信号无法从传输线上进行窃听,提高了数据的安全性。
usb远距离传输方案:技术的进步和应用的突破随着科技的快速发展和人们对数据传输的不断追求,USB技术也在不断升级。
USB是人们熟知的一种标准数据传输接口,应用非常广泛。
然而,USB接口的传输距离一直限制着其应用领域的范围。
传统的USB传输距离仅在几米左右,对于一些跨大型建筑物或者其他需要长距离传输的应用就显得捉襟见肘,这时,解决USB远距离传输问题就成为了研究者的挑战。
近些年来,一些企业和研究机构推出了一些无线USB的解决方案,如:“无线USB”、“USB Over IP”,让USB产品在传输距离上迈入了一个全新的境界。
今天,我们就来一起聊一聊的技术原理和应用突破。
一、技术原理1. 无线USB技术传统USB接口依赖于物理接口,即两端直接用线连接。
但无线USB技术的出现,将传输距离的限制扩展了很多,它通过建立一个无线基站模型或者直接通过蓝牙的方式进行传输,将数据传输距离无限扩大。
无线USB技术的推出,是USB技术发展历程中的一大突破,为PC和智能移动设备之间的文件传输、存储和多媒体传输等应用提供了新的可能性。
2. USB Over IP技术传统的USB接口是通过物理线连接,而USB Over IP则是在无线网络的基础上建立一套可控性较强的虚拟USB传输系统,通过网络将数据进行传输并解码,解决了传统物理USB传输距离短的问题,并且具备较强的稳定性和安全性。
二、应用突破1. 医疗领域医疗行业经常需要跨越各个科室和机构之间的数据传输,传统的USB传输距离难以满足其需求。
如今,随着无线USB技术和USB Over IP技术的应用,在医院大型电视墙、会议室、手术室等区域的数据文件传输中,这些技术的应用突破了传输距离的限制,并且在数据传输的同时,也保证了数据的安全性和稳定性。
2. 工控系统工控现场传输距离有时需要更长的线缆和设备才能满足需求,管理和维护都需要耗费大量的时间和精力。
随着USB Over IP技术的应用,在大型数据中心中,通过无线网络和USB Over IP业务实现数字信号的传输,不仅提高了数据的传输速度,还实现了对设备的远程监控和维护。
usb远距离传输方案USB(通用串行总线)是一种常用的电脑外部接口,可用于连接各种外设,如打印机、扫描仪和移动存储设备等。
然而,传统的USB接口有一个明显的限制:它们只能在短距离内传输数据。
为了解决这个问题,人们提出了许多远距离传输方案,本文将探讨其中几种方案。
首先,我们来谈谈无线USB传输方案。
作为一种新兴的技术,无线USB可以使USB设备在更远的距离内传输数据。
它通过无线信号传输来代替传统的有线连接,从而消除了距离限制。
无线USB需要一个基站和一个接收设备,基站与电脑相连,接收设备则与所需设备相连。
无线USB传输不仅方便,而且可以提供更高的灵活性,使人们能够在更大范围内使用USB设备。
然而,无线USB设备的价格通常较高,而且可能受到干扰。
其次,我们介绍一种基于光纤的USB传输方案。
通过使用光纤可以更好地解决远距离传输的问题。
光纤传输是一种使用光信号传输数据的技术,它可以达到非常高的传输速度和稳定性。
在基于光纤的USB传输方案中,USB设备与光纤适配器相连,而光纤适配器则通过光纤连接到电脑。
这种方案不仅可以消除距离限制,而且还可以减少数据传输过程中的干扰和损耗。
然而,基于光纤的USB传输方案需要专门的设备和设施,并且成本较高。
还有一种远距离传输方案是基于网络的USB传输方案。
通过使用网络,USB设备可以通过网络连接到电脑,从而实现远距离传输。
这种方案不仅可以消除距离限制,而且还可以方便地共享USB设备。
例如,一个USB打印机可以通过网络与多台电脑连接,使多台电脑都可以使用该打印机。
同时,基于网络的USB传输方案还可以实现远程访问USB设备,使用户可以在任何地方使用USB设备。
然而,基于网络的USB传输方案可能会受到网络带宽和稳定性的限制。
通过上述三种远距离传输方案的介绍,我们可以看出每种方案都有其优点和局限性。
选择适合自己需求的方案需要综合考虑多个因素,如传输距离、成本和稳定性等。
无论采用哪种方案,我们都应该注重数据的安全性和稳定性,并且选择可靠的设备和厂商。
一种实现USB远距离传输的方案分析作者:李晓斌赵浪涛曹军邢敬宏来源:《电子技术与软件工程》2015年第06期摘要 USB接口作为电脑周边设备数据交换的必备接口之一,以其高速稳定且方便的传输性能大大方便了人们的日常生活。
但是由于其传输距离只有3米这么短的缺点,阻碍了远距离场所的广泛应用。
为了拓展USB接口的应用,本文讨论了一种延长USB传输距离的方案,通过CH315G系列芯片作为信号放大、转换和还原芯片,以RJ45接口为转换头,实现信号的放大、远距离传输和信号还原输入。
并且通过科学的实验和论证,从而真正实现了USB达到200米远距离的传输的技术支持和产品研发。
【关键词】USB接口远距离传输信号放大 RJ45接口USB接口已经在人们的日常生活中得以广泛应用,方便的实现了数码相机、智能手机、键盘、鼠标、打印机等设备和电脑的连接。
从USB1.0、1.1、2.0发展到目前最新的USB3.0标准,数据传输带宽得以显著扩大,速度得以大幅提高,但延长传输距离依然是一大难题,最佳距离长度没有超过3米。
从而影响了其在现代农业、工业控制、安全防卫、医疗监控及一些对传输距离有特殊要求的行业的应用范围和效果。
USB传输距离的延长问题,理论上可以通过两种方案来实现。
一种是直接延长USB线缆,但是由于信号衰减和干扰,使得这种方案的延长距离仍然不理想,最远只能达到20米左右;另一种是用RJ45水晶头作为转换接口,辅以数模,模数转换芯片和信号放大芯片,能够实现最远100米的理想距离的信号传输。
但这两种方式无疑将USB的应用实现了最大化,并且带来了良好的用户体验。
本文主要介绍第二种延长方案和相应产品的研发。
文章第二部分介绍研发此类产品的实验环境;第三部分介绍该方案的设计实现;第四部分介绍产品形式;最后是结语,总结了全文。
1 实验环境1.1 电脑为了测试USB信号的传输距离,需要一台普通的台式电脑或者笔记本电脑,操作系统为Windows 系列。
usb远距离传输方案随着科技的不断进步,USB已经成为了我们日常生活中最常用的接口之一。
然而,由于传输距离的限制,USB在很多场景下并不能满足我们的需求。
本文将介绍一些USB远距离传输的方案,帮助读者解决这个问题。
一、USB延长线USB延长线是最常见也是最简单的USB远距离传输方案。
它可以将原本2米或者更短的USB数据线延长到更长的距离。
使用USB延长线连接设备时需要注意以下几点:1. 选择合适的USB延长线长度。
USB延长线的长度有很多种选择,一般从1米到10米不等。
需要根据实际需求选择合适的长度。
如果需要更长的传输距离,可以考虑使用多个USB延长线进行级联。
2. 选择高质量的USB延长线。
由于信号衰减等问题,在选择USB延长线时一定要选择质量可靠的产品,确保信号的稳定传输。
二、USB信号放大器USB信号放大器是一种专门用来增强USB信号的设备。
它可以将USB信号放大并传输到更远的距离。
使用USB信号放大器进行远距离传输时需要注意以下几点:1. 选择合适的USB信号放大器。
不同的USB信号放大器适用于不同的传输距离,需要根据实际需求选择合适的设备。
2. 安装合适的USB信号放大器。
USB信号放大器通常需要在USB 主机和USB设备之间插入。
在安装时需要确保插入正确,并且设备电源正常。
三、光纤USB延长线光纤USB延长线是一种使用光纤传输USB信号的方案。
光纤具有传输距离长、抗干扰能力强等优点,可以将USB信号稳定地传输到更远的距离。
使用光纤USB延长线进行远距离传输时需要注意以下几点:1. 选择合适的光纤USB延长线。
不同的光纤USB延长线适用于不同的传输距离和接口类型,需要根据实际需求选择合适的产品。
2. 进行正确的连接。
光纤USB延长线需要正确连接USB主机和USB设备,并且光纤的两端需要正确插入光纤转换器或者USB接口。
总结:本文介绍了一些USB远距离传输的方案,包括USB延长线、USB 信号放大器和光纤USB延长线。
基于FPGA的远程USB高速传输系统设计张继军;刘小平;陶治洲;杨芳;顾适夷;范少池【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2012(035)005【摘要】提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的远程高速通用串行总线(USB)传输系统。
FPGA作为一种实用的可编程器件,将其应用到USB传输系统中,并配合USB 2.0收发器和光纤传输模块,克服了USB硬件结构对其传输距离的限制,实现了USB远程高速透明传输,使系统传输速度达到480Mb/s,传输距离达10km以上,减少了开发周期,降低了风险。
%This paper brings forward a long-distance high-speed universal serial bus(USB) transmission system based on field programmable gate array(FPGA).As a practical programmable device,FPGA is applied to the USB transmission system,and overcomes the limitation of USB hardware structure to its transmission distance cooperating with USB 2.0 transceiver and optical fiber transmission module,realizes the long-distance high-speed transparent transmission of USB,which makes the system transmission speed reach 480 Mb/s and the transmission distance exceed 10 km,shortens the developmentperiod,reduces the risk.【总页数】4页(P97-100)【作者】张继军;刘小平;陶治洲;杨芳;顾适夷;范少池【作者单位】中国电子科技集团公司55所,南京210016;重庆三峡职业学院,重庆404155;海军驻重庆453厂军事代表室,重庆400021;中国电子科技集团公司55所,南京210016;中国电子科技集团公司55所,南京210016;重庆江陵机械厂,重庆404020【正文语种】中文【中图分类】TP344【相关文献】1.基于FPGA的数字核脉冲高速传输系统设计 [J], 胡宁;庹先国;王磊;王琳2.基于USB+LVDS的FPGA远程测试系统 [J], 陈一新3.基于FPGA和LabVIEW的USB高速传输系统设计 [J], 董淑伟;郑宾4.基于USB虚拟技术的FPGA远程片内调试方法实现 [J], 翟刚毅;王静娇;姜小祥;杨阳5.基于FPGA+FT2232H多通道并行数据USB采集系统设计 [J], 杨会伟;周先飞;李敏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
usb远距离传输方案1USB远距离传输方案一、概述随着科技的不断发展,USB接口已成为人们日常生活中必不可少的一种连接方式。
然而,传统的USB传输距离有限,仅限于短距离传输。
为了满足远距离传输的需求,人们开始寻求能够实现USB远距离传输的方案。
本文将介绍一种可行的USB远距离传输方案。
二、传统USB传输的限制传统的USB接口采用四根线缆进行数据传输,其中两根是用于数据传输的差分线(D+和D-),另外两根线是用于电源供电的线(VCC和GND)。
由于差分信号传输方式的特性,USB的传输距离被限制在5米左右。
三、USB超级信号扩展技术为了实现远距离的USB传输,USB超级信号扩展技术应运而生。
该技术采用了新型的信号传输方式,克服了传统USB传输距离的限制,能够实现更长距离的数据传输。
其主要原理包括信号放大器、信号重塑器和均衡器等技术手段。
1. 信号放大器信号放大器是USB超级信号扩展技术中的关键组成部分。
它能够将传输信号进行放大,增加信号的传输距离。
通过合理设计信号放大器的参数,并结合信号的衰减和信噪比等影响因素,可以实现长距离的USB信号传输。
2. 信号重塑器信号重塑器是USB超级信号扩展技术的另一个重要组成部分。
它可以对传输信号进行重塑和修整,消除传输过程中的失真和噪声,提高传输质量。
通过合理设置信号重塑器的参数,可以有效地增加USB 信号的传输距离。
3. 均衡器均衡器是USB超级信号扩展技术的一种补偿手段,主要用于消除传输线路中的频率响应不平衡和信号损耗问题。
通过在传输线路中增加均衡器,可以有效地提高信号的传输质量和距离。
四、USB远距离传输方案的优势相比传统的USB传输方式,USB远距离传输方案具有以下优势:1. 增加传输距离:USB远距离传输方案能够实现更长的传输距离,满足各种使用场景的需求。
2. 良好的稳定性:采用USB超级信号扩展技术后,信号传输的稳定性得到了显著提高,降低了传输错误率。
usb远距离传输方案USB(Universal Serial Bus)被广泛应用于个人电脑和其他电子设备之间的数据传输和连接。
然而,传统的USB连接具有传输距离限制,通常限制在5米以内。
对于需要大范围传输数据的场景,我们需要一种可行的USB远距离传输方案。
本文将探讨几种可以实现USB远距离传输的方案。
一、使用USB延长器USB延长器是一种简单有效的方法,可以将USB信号传输距离延长到50米甚至更远。
USB延长器的工作原理是将两个端口连接在一起,通过发送和接收设备之间的信号。
这种方案适用于需要将USB设备信号延长到远距离的场景,例如会议室、办公室或者展览会等。
二、使用USB转换器另一种可以实现USB远距离传输的方案是使用USB转换器。
USB转换器将USB信号转换为其他协议的信号,通过其他传输介质进行远距离传输。
例如,可以使用USB到以太网转换器将USB信号转换为以太网信号,通过以太网电缆进行传输。
这种方案适用于需要将USB信号传输到更远距离的场景,例如远程摄像头、工业自动化控制系统等。
三、使用光纤传输光纤传输是一种高效可靠的远距离传输方案,可以实现几百米甚至更长距离的USB信号传输。
通过将USB信号转换为光信号,可以使用光纤电缆进行传输。
这种方案适用于需要将USB信号传输到较远距离的场景,例如医学影像设备、舞台灯光控制系统等。
四、使用无线USB方案无线USB方案是一种很有前景并且逐渐流行起来的USB远距离传输方案。
通过将USB信号转换为无线信号,可以实现无线传输,消除了传统USB连接所受到的距离限制。
这种方案适用于需要在无线环境中传输USB信号的场景,例如家庭娱乐系统、无线打印机等。
总结在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的USB远距离传输方案。
无论是使用USB延长器、USB转换器、光纤传输,还是无线USB方案,都可以帮助我们解决传统USB连接距离限制的问题。
未来,随着技术的发展,我们可以期待更多创新的USB远距离传输方案的出现,满足不同场景下的需求。
USB光传输方案USB光传输方案是一种通过光信号进行数据传输的技术方案,相比于传统的电信号传输,它具有更高的传输速度、更长的传输距离和更低的电磁干扰等优势。
USB光传输方案在各种领域中都有广泛的应用,包括计算机、通信、娱乐等。
USB光传输方案的核心技术是利用光纤传输数据。
光纤具有良好的传输特性,可以传输高速、大容量的数据,并且可以有效地隔断电磁干扰。
在USB光传输方案中,光纤被用于代替传统的铜线,从而实现了更高速的数据传输。
USB光传输方案有多种实现方式。
其中一种常见的方式是将光纤直接连接到USB接口上,形成USB光纤连接器。
这种方案可以实现高达10 Gbps的传输速度,并且可以传输超过100米的距离。
USB光纤连接器通常由光收发器、电-光转换器和光-电转换器等组成,通过光信号的发送与接收来实现数据的传输。
另一种USB光传输方案是通过适配器实现的。
这种方案可以将光纤连接到传统的USB接口上,从而实现电信号和光信号之间的转换。
适配器内部一般包括光电转换电路和USB控制芯片,用于转换和解码光信号,并将其发送到计算机或其他设备。
USB光传输方案的未来发展潜力巨大。
随着数据传输速度的不断提高和传输距离的不断增加,USB光传输方案将能够更好地满足用户的需求。
此外,随着光纤技术和光电子技术的不断发展,USB光传输方案的成本也在逐渐降低,将更加普及和应用。
总的来说,USB光传输方案是一种具有高速、长距离和低干扰等优势的数据传输技术方案。
它在各种领域中都有广泛的应用,为用户提供了更好的数据传输体验。
随着技术的不断发展,USB光传输方案将在未来发展中发挥更大的作用。
usb远距离传输方案1(正文)随着科技的不断进步和应用的普及,USB(通用串行总线)已成为人们生活中常见的连接和传输设备。
然而,由于USB的传输距离有限,一直以来都存在着长距离传输的问题。
本文将介绍一种能够解决USB远距离传输的方案。
一、背景介绍USB作为一种常见的计算机外设接口,已经成为了大多数设备和电脑之间进行数据传输的首选方案。
然而,根据USB规范,传输距离一般不超过5米。
这对于需要在大范围内进行传输的情况,比如工业自动化、远程监控和多媒体演示等,造成了很大的限制。
二、传统解决方案在传统的解决方案中,常见的方法是使用USB延长线或者USB集线器来实现长距离传输。
然而,这种方法存在着一些问题。
首先,USB延长线的传输距离受到物理电压和信号损耗的限制,容易出现信号衰减问题。
其次,USB集线器的使用必须要求在传输线上放置额外的设备,增加了复杂性和成本。
三、USB远距离传输方案1针对USB远距离传输的需求,近年来推出了一种新的解决方案,即基于光纤的USB扩展器。
该方案通过光纤传输来实现超长距离的USB连接。
下面将详细介绍这种方案的工作原理和优势。
1. 工作原理光纤USB扩展器是通过将USB信号转换成光信号进行传输的。
主要包括两个部分:发送端和接收端。
发送端将USB信号转换成光信号,并通过光纤将信号传输到接收端。
接收端将光信号转换回USB信号,再将数据传输到目标设备。
2. 优势相比于传统的解决方案,光纤USB扩展器具有以下优势:(1)超长距离传输:基于光纤的传输方式,可以实现数百米的长距离传输,适用于各种需要跨越大范围的应用场景。
(2)稳定可靠:光信号传输不受电磁干扰的影响,信号稳定可靠,保证数据传输的质量和稳定性。
(3)高速传输:光纤传输的带宽较大,可以满足高速数据传输的需求,适用于需要大数据传输的场合。
(4)易扩展:基于光纤的传输方式可以方便地扩展设备数量,满足不同规模和需求的应用场景。
四、应用案例USB远距离传输方案1已经在多个领域得到了广泛应用。
USB
远距离光传输系统设计
发表时间:
2018-11-11T11:17:01.623Z 来源:《电力设备》2018年第17期 作者: 曾凡亮
[导读] 摘要:当前,远程USB传输系统的研究开发具有重要意义。
(
公诚管理咨询有限公司第三分公司 广东东莞 523000)
摘要:当前,远程USB传输系统的研究开发具有重要意义。基于此,本研究设计提出了一种利用光纤传输技术实现USB信号远程传输
的方案,得到了理想的光纤
USB传输效果,为今后USB信号长距离传输进一步开发提供了参考。
关键词:光纤传输;USB技术;接收端
USB
在电子产品的设计中有着非常广泛的使用。它具有支持设备的即插即用、热插拔、使用灵活等特点。但是由于其传输距离短的缺
点
,大大阻碍了远距离场所的广泛应用。随着USB技术这些年的快速发展, 我们有必要针对USB技术研发能使USB信号实现长距离传输的系
统。
1.USB
信号的远距离光传输系统总体构架
系统的总体构架框图如图1 所示。整个系统分为发射端和接收端两部分。发射端通过USB 电缆与PC主机连接,接收端作为终端接
口,提供
4 个USB 用户接口。发射端和接收端之间通过单模光缆连接。PC 主机可以实现对终端设备的透明访问,终端接口允许设备热插
拔并能自动识别插入设备类型
[1]。
图1 USB 信号的远距离光传输系统总体构架
2.
系统功能单元的划分和设计
本文按照系统的功能和信号传输要求,将设备划分为多个功能单元进行设计。包括USB 信号处理单元、千兆以太网信号处理单元、光
电转换单元、
USB 接口扩展单元以及电源供电单元。其中,USB 信号处理单元、千兆以太网信号处理单元、光电转换单元和电源供电单元
在发射端和接收端可以通用,而
USB 接口扩展单元只在接收端存在。各功能单元系统框图如图2 所示。
(a) 发射端
(b) 接收端
图2 系统功能单元框图
2.1 USB
信号处理单元设计
USB
信号处理单元主要完成的功能是将USB 信号转换为RGMII 接口信号。采用某公司的CH317 芯片, 外加少量外围电路即可实现所
需功能。
CH317 作为一款USB 延长器控制芯片, 支持高速、全速和低速USB 传输;支持USB 扩展;不需要额外安装软件; 兼容所有操
作系统;
支持热插拔、即插即用。CH317 芯片原理框图如图3 所示。
图3 CH317 芯片原理框图
我们在进行设计时,应注意将发射端CH317 芯片USB 接口设置为上位机模式,接收端设置为下位机模式。具体实现方式为:芯片38
号管脚(
MOD0)接地时,USB 接口工作在下位机模式;悬空时,工作在上位机模式[2]。
2.2
千兆以太网信号处理单元
千兆以太网信号处理单元主要是采用MARVELL公司的88E1111 芯片作为主芯片,将RGMII 信号转换为适合光传输的高速串行数据。
88E1111
芯片应用示意框图如图4 所示。
图4 88E111 芯片应用示意图
88E1111
芯片工作在RGMII 信号转换为光纤信号模式下。信号接口可以与CH317 芯片的对应接口直接相连,连接示意如图5 所示。
图5 CH317 与88E1111 信号连接示意图
图5 中, TXC和RXC 分别为发送时钟和接收时钟,在其上升沿和下降沿均可传输数据。TX_CTL 和RX_CTL分别为发送和接收控制信
号。
TXD[0∶3]和RXD[0∶3]分别为发送数据和接收数据。
为保证88E1111 芯片正常工作,需要对芯片寄存器进行相应的配置来设定相应的工作模式。88E1111芯片支持软件配置和硬件配置两
种方式。本次设计采用硬件配置方式,通过芯片的
CONFIG 管脚与LED 管脚进行相应的连接来实现。针对设计要求并参照芯片资料,关键
配置如下:
HWCFG MODE[3∶0]管脚配置为“0011”,表示芯片工作在RGMII 接口到光纤接口转换模式;ANEG [3∶2]管脚配置为“10”,表示
强制光纤接口工作在全双工模式。其配置连接示意图如图
6所示。
图6 88E1111 芯片硬件配置连接示意图
2.3
光电转换单元光电转换单元
主要完成高速差分信号与光信号之间的互相转换。由于传输信号为1000Mb/s 的以太网信号, 因此选择1.25Gb/s 速率的光收发模块。
该类型的光收发模块属于标准封装器件
,一般有SFF 或SFP 两种封装形式,设计者可以根据自己的设计要求选择适合封装的产品。
本单元设计的重点是两种信号电平的转换和差分信号的布线。88E1111 芯片输出的信号电平为CML电平, 而光收发模块的信号电平为
PECL
或LVPECL电平,两种信号之间存在一定的电平差异。因此,在进行互接时,需要对信号进行相应的匹配耦合,其信号互连方式如图
7
所示。
图7 PECL 电平与CML 电平相互连接方式
图7 中,两种电平之间采用交流耦合方式,线路中间串接一个0.1μF 的隔直耦合电容。当芯片工作电压为3.3V 时,R1的阻值可在
130~200Ω
范围内选取。由于PECL 电平的摆幅大于CML 电平,因此在线路上串接一个阻值为25Ω 左右的电阻,将PECL 电平的电压摆幅
减小为原来的
70%。另外,在进行电路板设计时, 该信号的布线需遵守高速差分信号布线规则,两根信号线尽量短且平行,并注意阻抗匹
配
[3]。
2.4 USB
接口扩展单元设计
本文采用GL850A 芯片作为USB 接口扩展单元的主芯片来实现USB 接口的扩展。GL850A 芯片是一款集线器芯片,适用于低功耗、
体积小和高性能的应用场合,同时提供
USB 端口扩展。GL850A 芯片内部原理如图8 所示。
图8 GL850A 芯片原理框图
GL850A
芯片具有独立工作和协同工作两种工作模式,供电方式也有两种模式可以选择,分别为总线供电方式和独立供电方式。在实
际设计中,芯片配置为独立工作和总线供电模式
[4]。主要的芯片管脚配置连接如下:
◇PSELF,该管脚用于配置芯片供电模式。外接大于100kΩ 的下拉电阻,使芯片工作在总线供电模式。
◇PGANG,该管脚用于选择芯片工作模式。外接大于100kΩ 的上拉电阻,使芯片工作在独立模式。
◇XTAL1 和XTAL2, 参考时钟输入管脚。外接12MHz 晶体振荡器,通过锁相环(PLL)为芯片提供稳定时钟。
2.5
电源供电单元设计
整个系统中,CH317 芯片需要提供的电压为DC3.3V 和DC1.8V;88E1111 芯片需要提供的电压为DC2.5V 和DC1.0V;GL850A 芯片
和光收发模块需要提供的电压为
DC3.3V。综合这几种电源需求,采用外部输入DC5.0V 电压, 在系统内部进行电压转换方式来解决电源供
电问题。本次设计使用
REG1117 三端稳压芯片来实现电压的转换。设备电源电压转换示意图如图9 所示。
图9 电压转换连接示意图
3.
测试结果分析
按照上述设计方案制作的电路完成调试后,我们对其进行实际功能测试。近端机与远端机之间使用5km 光缆连接,用户接口插入鼠
标、键盘和
U 盘。移动鼠标、打开文件、编辑文档和U 盘读写等操作均能正常进行。使用Keyboard Test Utility 测试软件对键盘进行操作响
应测试,每次键盘操作动作都能被测试软件识别。测试结果表明经过远距离光纤传输后的
USB 信号正常,满足使用要求。
4.
结束语
在上述设计方案中,远程USB光纤传输系统将USB技术与光纤技术相结合,扩展了USB技术的使用范围, 实现了USB 信号的远距离传
输,解决了传统
USB 电缆传输距离受限的问题,具有广阔的应用前景。
参考文献:
[1]
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