一种基于光纤传输的USB2.0\3.0 HUB制造技术

一种基于光纤传输的USB2.0\3.0 HUB，其特征在于：包括一个USB3.0光纤发送端和一个USB3.0光纤接收端，可以采用多模光纤、也可以采用单模光纤，可以采用双芯光纤，也可以采用单芯光纤；在USB3.0光纤接收端的USB3.0 HUB可以同时连接四个USB3.0\2.0\1.1\1.0终端设备；利用USB3.0接口的超速数据差分接口实现USB3.0的超高速通信链接，传输距离可以达到300米到400米，本实用新型专利技术所传输的数据是原生的USB3.0数据格式，在USB3.0信号在传输过程中是透明的，所有符合USB3.0\2.0\1.1\1.0标准的终端外设都可以正常连接。

A USB2.0\\3.0 HUB based on optical fiber transmission

A USB 2.03.0 HUB based on optical fiber transmission is characterized in that it includes a USB 3.0 optical fiber sender and a USB 3.0 optical fiber receiver. It can be multi-mode optical fiber or single-mode optical fiber, dual-core optical fiber or single-core optical fiber, and USB 3.0 HUB at the USB 3.0 optical fiber receiver can be connected at the same time. Four USB 3.0 2.0 1.1 1.0 terminal devices; Ultra-high-speed communication links of USB 3.0 can be achieved by using USB 3.0 interface's super-speed data differential interface. The transmission distance can reach 300 to 400 meters. The data transmitted by the utility model is in original USB 3.0 data format, and the USB 3.0 signal is transparent in the transmission process, and all conform to USB 3.0\\ 2.0. The terminal peripherals of the.0\\1.1\\1.0 standard can be connected normally.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤传输的USB2.0\3.0HUB
本技术涉及USB3.0通信领域，特别涉及多种USB3.0\2.0\1.1\1.0终端设备与计算机之间远距离通信的
，具体是指一种基于光纤传输的USB2.0\3.0HUB。
技术介绍
USB3.0对传输速度进行了大幅提升，它基于全双工数据传输协议，理论传输速率高达5Gbps(即625MB/秒)，实际数据传输速率也将高达3.2Gbps(即400MB/秒)，相比USB2.0时代有了将近10倍的提升，而现在最新的USB3.1Gen2标准又将传输速率提升到了10Gbps，因此数据的传输距离遇到了前所未有的挑战。由于传输速率由以往的USB2.0标准规定的480Mbps提升到了5Gbps，因此使用传统的电缆一般不会超过3米，一些使用厂家使用中继放大芯片后，传输距离也只能达到最远15米的传输距离，但是由于采用电缆传输在使用过程中特别容易受到电磁干扰的影响，因此不适合在一些电磁干扰较大的工业生产流水线上使用，以及一些对电磁干扰敏感的设备（如军工设备）上使用；而目前随着工业4.0的兴起，许多USB3.0工业相机的传输距离会超过这个距离，甚至要达到几百米的距离，另外一些企业和单位出于安全考虑，往往需要将计算机主机集中管理，用户只能在远端使用USB3.0存储设备和USB3.0打印机，从而实现计算机主机与使用者的安全隔离，而计算机与终端之间往往也达到了上百米，并且数据在传输过程中不能有电磁泄漏而导致数据安全得不到保障。而我们采用光纤传输USB3.0信号即可以解决电磁干扰的问题，又可以解决传输距离的问题，此外现在虽然有一些可以实现USB3.0信号远距离传输的装置，但它们一般都是将终端设备的USB3.0数据通过USB3.0物理层芯片解析成其它的数据格式再重新编码转换成光纤来传输，另外一端将接收到的光信号转换成电信号，通过USB3.0物理层芯片转换成并行数据送到采集卡进行数据采集，它们都是针对一些特定的设备应用，无法实现其它USB3.0标准终端设备的接入，例如一种用来实现USB3.0工业相机远距离传输的装置是无法用来接入U盘、USB3.0移动硬盘或是打印机等其它USB3.0终端设备，而且现有还没有一种能直接将USB2.0和USB3.0设备同时通过一个单USB3.0主控芯片采用超高速信号差分数据线用光模块转换成光信号后用光纤完成远距离传输的方案，一般都是要外加一个USB2.0到USB3.0的转换芯片，再用一个USB3.0HUB整合传输，兼容性有待提高，而且这个芯片目前处于垄断，其它厂家无法通过渠道采购到，直接限制了USB3.0在远距离传输中对USB2.0/1.1/1.0的兼容应用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种基于光纤传输支持多种USB终端设备与计算机之间进行远距离传输的USB2.0\3.0HUB，可以通过USB3.0的超高速差分信号传输USB3.0\2.0\1.1\1.0数据，即向下兼容USB2.0/1.1/1.0设备，而且可以通过数字诊断电路实现USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端进行数字诊断及USB3.0终端设备远程控制。本技术所采用的技术方案：一种基于光纤远距离传输兼容USB2.0的USB3.0HUB，包括一个USB3.0光纤发送端和一个USB3.0光纤接收端，两者之间通信的光纤通信可以通过自定义通信规则进行自动协商，USB3.0超高速信号是全双工信号，收和发各是一对独立的差分数据线：SSTX+/-和SSRX+/-，因此可以用光模块转换成光信号后用光纤传输，在USB3.0光纤接收端的USB3.0HUB主控芯片内部包含了一个USB2.0加速引擎，可以所有下行端口的USB2.0信号转换成USB3.0信号，最后与所有下行接口的USB3.0信号通过USB3.0HUB主控芯片内的超高速HUB路由引擎与计算机主机的USB3.0主控芯片进行数据传输，因此可以用光纤通过USB3.0超高速信号来同时传输USB2.0和USB3.0数据，该USB3.0HUB主控芯片四个端口都可以连接USB2.0或USB3.0终端外设，而且USB2.0和USB3.0设备可以混合使用，即向下兼容USB2.0\1.1\1.0设备；可以采用多模光纤、也可以采用单模光纤，可以采用双芯光纤，也可以采用单芯光纤，USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端都有一个可以热插拔的SFP+光模块，在使用过程中光模块灵活更换，而且光纤的长度可以根据实际需要进行布线。传输距离可以达到300米到400米，本技术所采用技术方案传输的数据是原生的USB3.0数据格式，在USB3.0光纤通信过程中，为了保证兼容性和普遍适用性，不会将USB3.0主控制器、USB3.0HUB主控芯片和USB3.0终端设备发送的原生USB3.0数据转换成其它格式并重新编解码再进行传输，只是将收到的USB3.0电信号进行电-光-电的转换，光纤传输设备不会在数据流中加入任何附加的数据，因此USB3.0信号使用光纤传输设备在传输过程中是透明的，所有符合USB3.0\2.0\1.1\1.0标准的终端外设都可以正常连接。以下将详细介绍USB3.0光纤发送端的各个组成部分。按上述方案，所述USB3.0光纤发送端，包括USB3.0上行接口、USB3.0HUB主控芯片、FLASH芯片、Rx_DET模拟负载、SFP+光模块、MCU控制单元、管理接口电路、LED指示电路、供电单元。所述USB3.0上行接口，用来连接计算机主机的USB3.0主控制器。优选地，所述USB3.0HUB主控芯片为μPD720210，一方面用来接收USB3.0数据，另一方面用来解决在使用光纤传输过程中光纤接口重复插拔、SFP+光模块插拔、计算机开关机及重启等这些状态下终端设备无法连接上计算机主机的问题，此外还可以实现USB3.0信号中继放大的作用，USB3.0HUB主控芯片的一个端口连接管理接口电路，实现USB2.0转换成RS-232接口，RS-232接口连接到MCU控制单元的一个RS-232串口，用来实现在计算机主机端对USB3.0光纤发送端及USB3.0光纤接收端的数字诊断管理。所述FLASH芯片，用于存储USB3.0HUB主控芯片的配置数据。所述Rx_DET模拟负载，用来模拟USB3.0终端设备；根据USB3.0协议，USB3.0接口的Rx输入端必须包含RxDetect电路，USB3.0物理层在处于U1、U2、U3状态时，为了节省电力而使用LFPS(LowFrequencyPeriodSingal)信号作为通信介质，LFPS信号是一种低频率的周期性信号，当USB3.0下行端口没有插入设备时，USB3.0主控制器会不停的发送RxDetect方波信号，该方波信号并不是LFPS信号。如果一直没有device插上，根据USB3.0协议，则一直处在RxDetect状态中；当有Device插上时，USB3.0HUB芯片的Tx端则会发送LFPS信号；而普通的SFP+光模块的输入接口电路没有USB3.0接口Rx输入端的RxDetect电路，因此SFP+光模块与USB3.0HUB芯片连接时，USB3.0HUB芯片会一直处在RxDetect状态中，无法与USB3.0光纤接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤传输的USB2.0\3.0 HUB，其特征在于：在与计算机主机连接的一端有一个USB3.0光纤发送端，在与USB终端设备连接的一端有一个USB3.0光纤接收端，两者之间通过光纤连接进行通信；在USB3.0光纤发送端采用型号为μPD720210的USB3.0 HUB主控芯片通过SFP+光模块将μPD720210下行USB3.0接口电信号转换成USB3.0光信号，μPD720210的上行接口连接与计算机主机USB3.0接口连接；在USB3.0光纤接收端的USB3.0 HUB主控芯片为Fresco Logic公司生产的FL6000，FL6000采用Fresco Logic公司独有的F‑OneTM加速引擎技术，将四个下行端口的USB2.0\1.1\1.0信号通过USB2.0加速引擎加速成USB3.0信号，所有下行接口的USB3.0信号通过与FL6000上行USB3.0接口连接的SFP+光模块转换成USB3.0光信号，USB3.0光信号能同时传输USB2.0\1.1\1.0和USB3.0数据，USB3.0光纤接收端在支持USB3.0设备的同时能向下兼容USB2.0\1.1\1.0设备；采用具有热插拔功能的SFP+光模块；此外还具有一个由SFP+光模块的发射关断信号输入和SFP+光模块的无光告警LOS信号输出组成的双向RS‑232传输通道，双向RS‑232传输通道、MCU控制单元、管理接口组成一个数字诊断通道。...

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传输的USB2.0\3.0HUB，其特征在于：在与计算机主机连接的一端有一个USB3.0光纤发送端，在与USB终端设备连接的一端有一个USB3.0光纤接收端，两者之间通过光纤连接进行通信；在USB3.0光纤发送端采用型号为μPD720210的USB3.0HUB主控芯片通过SFP+光模块将μPD720210下行USB3.0接口电信号转换成USB3.0光信号，μPD720210的上行接口连接与计算机主机USB3.0接口连接；在USB3.0光纤接收端的USB3.0HUB主控芯片为FrescoLogic公司生产的FL6000，FL6000采用FrescoLogic公司独有的F-OneTM加速引擎技术，将四个下行端口的USB2.0\1.1\1.0信号通过USB2.0加速引擎加速成USB3.0信号，所有下行接口的USB3.0信号通过与FL6000上行USB3.0接口连接的SFP+光模块转换成USB3.0光信号，USB3.0光信号能同时传输USB2.0\1.1\1.0和USB3.0数据，USB3.0光纤接收端在支持USB3.0设备的同时能向下兼容USB2.0\1.1\1.0设备；采用具有热插拔功能的SFP+光模块；此外还具有一个由SFP+光模块的发射关断信号输入和SFP+光模块的无光告警LOS信号输出组成的双向RS-232传输通道，双向RS-232传输通道、MCU控制单元、管理接口组成一个数字诊断通道。2.如权利要求1所述的一种基于光纤传输的USB2.0\3.0HUB，其特征在于：在USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端都有一个用于USB3.0通信的MCU控制单元，用来实现USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端之间通信的链路初始化控制。3.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡承恩，
申请(专利权)人：东莞市启鼎光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44