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1、USB转光纤电路设计及应用1实现原理本方案是一种光纤传输 USB信号电路，成对使用，光强度三个等级（全亮、 半亮、暗）分别代表 USB数据线三种状态，当光强度为最低时（暗）代表 USB数据线闲置状态。先发送 USB信号一方其USB数据状态先改变，其 状态改变光纤传输到对方电路接收电路产生一个下降沿（上升沿）触发一个单稳电路，此单稳电路输出控制 USB信号“收/发”允许。先发送 USB信 号一方其USB数据状态先改变，其状态改变光纤传输到对方电路接收电路 产生一个下降沿（上升沿）触发一个单稳电路，此单稳电路延时时间为 USB 传输一帧数据时间。2具体实现方法2.1将USB信号（D+、D）转换为光
2、纤传输信号D十图1为将USB信号（D+、D-）转换为光纤传输信号一一激光框图。USB信号检测电路（1 ）将D+和D-变换为“或”门输出DOR1和差分比较器输 出RCV1。一双可控三态缓冲器（2）控制端EN来控制逻辑“通”与“端”。 当 EN= “0” 时，DOR=DOR1、RCV=RCV1。而当 EN= “ 1 ”时，DOR 和RCV为高阻状态。激光发射驱动电路（3）将DOR和RCV转换为三种激 光强度（亮、半亮、暗）。激光接收电路（4）将接收到三种激光强度（亮、 半亮、暗）恢复为D+和D-三种状态。激光接收电路（4 ）输出之一 H状态 变化触发单稳延时电路（5）。单稳延时电路（5）输出EN平
3、时（即USB 信号处于闲置状态时）为“0” ,当其输入H有下降延（即由“1 ”变为“0” ） 时输出EN由“0”变为“ 1”保持为“ 1”大约1000us，然后恢复为“ 0”。 另一双可控三态缓冲器（2）控制端EN来控制来控制逻辑“通”与“断”，当EN= “1”时，VP二H、VM=L，而当EN= “0”时输出 VP、VM为高阻 状态。2.2将USB信号转换为便于光纤传输电路图图2为将USB信号转换为便于光纤传输电路图。USB为全速状态（12M ）， 此时D+大约1.5K Q电阻接+5V电源。平时USB信号处于闲置（Idle ）状 态，此时D+为“1” （高电平，大约3至5V），D-为逻辑“ 0
4、”（低电平， 大约0至1.4V ）。IC1为“或”门。IC2、IC4、IC5和IC6为可控三态缓 冲器。其中，IC2和IC4是当其控制信号EN为“0”时导通，而IC5和IC6 是当其控制信号EN为“ 1”时导通。IC2和IC4不导通时（即EN为“1 ” 时）输出为高阻状态，IC2输出端加了上拉电阻 R1、IC4输出端加了上拉电阻 R2。IC3、IC10和 IC11是比较器。IC7是单稳触发电路由输入端（信号 VP）下降沿触发，输 出EN平时为“ 0”。当IC7输入端出现一个下降沿时，其输出端将出现一 个持续时间大约1000us “1”状态，然后恢复为“ 0”。IC7输出信号EN 控制IC2、I
5、C4、IC5和IC6来控D+、D- “收/发”状态。EN平时为“ 0”， 平时允许接收D+和D-（ IC2、IC4导通），而禁止发送信号到 D+和D-上（IC5和IC6输出为高阻态）。3信号处理方式平时闲置状态（Idle ）时D+为逻辑“ 1 ”、D-为逻辑“ 0 ”，IC1、IC2输出 为“1 ”，IC3、IC4输出为“ 1 ”，输出激光强度为“暗”。当激光强度为“暗”时，对方电路激光接收器并对方电路IC9后输出为VP二“1”、VM=“0 ”。一旦USB开始传输数据，则D+和D-信号逻辑状态发生变化。全速 USB信号状态变化为：D+由“1”变成为“ 0”，D 由“0”变成为“ 1”。 上位机
6、USB信号状态先出现变化，此时IC1和IC2输出仍然为“ 1 ”，IC3 和IC4输出变成为“0”。激光发射二极管将由“暗”变成为“全亮”。“全 亮”激光光纤传到对方电路激光接收管。对方电路VP由“ 1”变为“ 0 ”，VM由“0”变为“1”。对方电路VP由“ 1”变为“ 0”就是说这个VP产 生了一个下降沿，触发了对方电路 IC7，使IC7输出EN由“0”变为“ 1” 保持“ 1”大约1000us （然后又恢复为“ 0”）。对方电路VM由“0”变 为“1”使对方电路USB信号由禁止发送（EN二“0”）变为禁止接收（EN=“ 1 ”）。此时对方电路 VP和VM可以对方电路IC5和IC6传给对方
7、电路 D+和D-，使上位机USB信号1000us内光纤传到对方电路（即：下位机） D+和D-线上。这1000us内可以过光纤传输三种 D+和D 状态：、D+ 为“1”且D-为“ 0”（代表闲置状态以及数据“ 1 ”）、D+为“0”且 D-为“1” （代表数据“ 0”）、D+为“0”且D-为“ 0” （代表数据传输 结束标志）。这三种状态可以表达 USB信号所有状态（D+为“1”且D- 为“1”状态是禁止）。大约1000us时间内，恰好上位机向下位机传输一 帧USB数据完毕，等待下位机回传应答信号。1000us结束后，下位机IC7 输出EN恢复为“ 0”，此时下位机USB数据状态先变化。下位机USB数据传输到上位机过程与前面描述上位机USB数据传输到下位机过程原理完全一样。4实验与应用系统设计完成后，电路中时序要求，经仿真调试远端可以复现USB信号。本电路可以用于各种 USB外设，不改变原来驱动程序。某些 USB外设目 前还没有有效延长方案，比如 USB鼠标，那么采用本电路后可以以成功实现。目前图像远程光纤传输方案往往需要专门硬件接口及专用图像处理软件，而采用本方案电路后，只需将普通 USB摄像头延长即可实现。原文地址：http:/we
