USB远距离光传输系统设计

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。

https://www.docsj.com/doc/e65948998.html,B 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。