光收发模块、光传输装置及光传输方法
技术领域
本发明关于一种光收发模块,特别是关于一种应用于通用串行总线的光收发模块。
背景技术
随着光传输技术的发展,光纤传输在传输带宽、传输距离和抗干扰能力上的优势,使光收发模块得到了越来越广泛的应用。由于光传输技术的优势,目前越来越多的应用希望用光收发模块和光缆代替传统的铜制传输线,以连接现有的主机(Host)和设备(Device),使得传统接口,如快速外设元件互连标准(PCIE)接口规格或通用串行总线版本3.0(USB 3.0)接口规格等的主机也可以通过光收发模块与设备进行光纤通信。
请参照图1所示,其为一种主机和设备间进行数据传输的框图。其中主机11可以是快速外设元件互连标准接口规格或通用串行总线版本3.0(USB 3.0)接口规格等,支持插拔功能的高速电子收发器。主机11每隔一定时间会轮询(polling)是否有设备12插入,当探测到设备12插入时,该主机11会发起(issue)一链接训练序列(link training sequence)以建立与设备12的链接。与此同时,设备12也会每隔一定时间轮询主控端是否存在,当探测到主机11存在时,设备12也会发起一链接训练序列以建立与主机11的链接。
主机11的正发送信号端TX+和负发送信号端TX-耦接至设备12的正接收信号端RX+和负接收信号端RX-,实现由主机11向设备12发送数据,数据可以以一差动信号对的形式发送;主机11的正接收信号端RX+和负接收信号端RX-耦接至设备12的正发送信号端TX+和负发送信号端TX-,实现由设备12向主机11发送数据,数据也可以以一差动信号对的形式发送。主机11通过轮询其正发送信号端TX+和负发送信号端TX-之间是否耦接差分终端阻抗(differential terminator impedance)来判断是否有设备端插入。如图1所示,当设备12耦接至主机11并准备好时,设备12的正接收信号端RX+和负接收信号端RX-之间存在一差分终端阻抗121。其中,设备12的正接收信号端RX+和负接收信号端RX-均耦接一电阻至一接地端,以实现差分终端阻抗121。主机11探测到其正发送信号端TX+和负发送信号端TX-之间出现差分终端阻抗,也就是当探测到差分终端阻抗121的存在,则认为有设备端插入,因此主机11会发起传输一链接训练序列。同理,设备12也会轮询探测到其正发送信号端TX+和负发送信号端TX-之间是否存在差分终端阻抗111以判断是否耦接到主机12。其中,主机11的正接收信号端RX+和负接收信号端RX-均耦接一电阻至一接地端,以实现差分终端阻抗111。当设备12探测到其正发送信号端TX+和负发送信号端TX-之间存在差分终端阻抗111,设备12也会发出一回应信号给主机11,当主机11接收到回应信号时,链接训练序列建立成功,因此主机与设备12间完成正常链接,以进行数据传输。
然而,在光传输系统中,目前主机与设备之间的铜线电缆已发展成由一主机端收发模块、一光纤及一设备端收发模块替代,设备端收发模块经过其连接器连接设备。请参照图2所示,其为一种主机和设备间通过光传输系统进行数据传输的方法流程图,包括下列步骤:提供电源至设备端光收发模块(S110);设备端光收发模块的驱动单元驱动其光发射单元经由光纤输出一光信号至主机端光收发模块(S120);主机端光收发模块的一光接收单元接收光信号(S130);主机端光收发模块依据光信号失能(disable)一接收器无信号指示(receiver loss of signal indication)(S140);当接收器无信号指示失能时,耦接主机端光收发模块的一差分终端阻抗(S150);当主机侦测到主机端光收发模块的差分终端阻抗时,发出一链接训练序列(S160);若设备与设备端光收发模块无连接,主机进入失效模式(S170);另外,若设备与设备端光收发模块完成连接,则完成主机与设备间的正常连接(S180)。
主机端光收发模块由主机供电,而设备端光收发模块通过光缆或由外部适配器供电。当主机端光收发模块已经与主机连接、但尚无设备连接至设备端收发模块的连接器时,设备端光收发模块已经由光缆供电,所以会驱动进行上述步骤S110至S170,其中,当主机进行轮询时,可以探测到差分发送信号端TX±之间出现了差分终端阻抗,因此主机会误认有设备插入,进而发起链接训练序列以建立与设备的链接,但此时光缆的另一端实际上尚无设备通过连接器连接至设备端光收发模块,故主机收不到任何回应,结果导致主机进入失效模式(disable mode)。而为了解除此失效模式,使用者通常必须进行繁琐的设定或是将主机进行重新开机程序,造成使用者使用上的不便。
因此,如何提供一种光收发模块、光传输装置及光传输方法,其能够避免在装置未与设备端光收发模块连接时,主机因误判而进行链接训练序列,因而导致主机进入失效模式,已成为重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题,本发明的目的为提供一种光收发模块、光传输装置及光传输方法,其能够避免在装置未与设备端光收发模块连接时,主机因误判而进行链接训练序列。
为达到上述目的,本发明提供一种光收发模块,与一链接装置配合,光收发模块包括一连接单元、一驱动单元、一光发射单元以及一光接收单元,连接单元用以与链接装置耦接,并具有一指示元件,其中当连接单元与链接装置耦接时,指示元件产生一指示信号;驱动单元耦接连接单元以接收指示信号,并依据指示信号输出一控制信号;光发射单元耦接驱动单元以接收控制信号,其中控制信号驱动光发射单元输出一第一光信号;光接收单元耦接驱动单元,并将所接收的一第二光信号传送至驱动单元。
在本发明一实施例中,当连接单元未与链接装置耦接时,指示元件不产生指示信号,因此驱动单元停止输出控制信号,且光发射单元停止输出第一光信号。
在本发明一实施例中,指示元件经由连接单元的一针脚输出指示信号至驱动单元。
在本发明一实施例中,光发射单元是一激光二极管(laser diode),光接收单元是一感光二极管(Photo-detect diode)。
在本发明一实施例中,光收发模块与一光纤连接,光发射单元经由光纤输出第一光信号,光接收单元经由光纤接收第二光信号。
在本发明一实施例中,链接装置是一USB装置。
为达到上述目的,依据本发明的一种光传输装置与一第一链接装置及一第二链接装置配合,该光传输装置包括:一光纤、一第一光收发模块以及一第二光收发模块。第一光收发模块连接于光纤的一端,其中第一光收发模块具有一第一连接单元、一第一驱动单元、一第一光发射单元及一第一光接收单元,第一连接单元用以与第一链接装置耦接,第一驱动单元驱动第一光发射单元及第一光接收单元经由光纤进行光信号的输出与接收;第二光收发模块连接于光纤的另一端,其中第二光收发模块具有一第二连接单元、一第二驱动单元、一第二光发射单元以及一第二光接收单元;第二连接单元用以与第二链接装置耦接,并具有一指示元件,其中当第二连接单元与第二链接装置耦接时,指示元件产生一指示信号;第二驱动单元耦接第二连接单元以接收指示信号,并依据指示信号输出一控制信号;第二光发射单元耦接第二驱动单元以接收控制信号,其中控制信号驱动第二光发射单元经由光纤输出一第一光信号;第二光接收单元耦接第二驱动单元,并将经由光纤所接收的一第二光信号传送至第二驱动单元。
在本发明一实施例中,第二连接单元未与第二链接装置耦接时,指示元件不产生指示信号,因此第二驱动单元停止输出该控制信号,俾使第二光发射单元停止输出第一光信号。
在本发明一实施例中,指示元件经由第二连接单元的一针脚输出指示信号至第二驱动单元。
在本发明一实施例中,第一光发射单元及第二光发射单元分别为一激光二极管(laser diode),第一光接收单元及第二光接收单元分别为一感光二极管(Photo-detect diode)。
在本发明一实施例中,第一链接装置是一具USB接口的主机,第二链接装置是一USB装置。
为达到上述目的,依据本发明的一种光传输方法,应用于一光传输装置并与一第一链接装置以及一第二链接装置配合,光传输装置包括一光纤、一第一光收发模块以及一第二光收发模块。第一光收发模块以光纤连接第二光收发模块,第一光收发模块具有一第一连接单元、一第一驱动单元、一第一光发射单元及一第一光接收单元;第二光收发模块具有一第二连接单元、一第二驱动单元、一第二光发射单元及一第二光接收单元,且第二连接单元具有一指示元件。方法包括以下步骤:提供电源至第二光收发模块;当第二连接单元与第二链接装置耦接时,由指示元件产生一指示信号至第二驱动单元;以及第二驱动单元依据指示信号输出一控制信号以驱动第二光发射单元经由光纤输出一第一光信号至第一光收发模块。
在本发明一实施例中,光传输方法还包括以下步骤:当第二连接单元未与第二链接装置耦接时,指示元件停止产生指示信号至第二驱动单元,俾使第二光发射单元停止输出第一光信号。
在本发明一实施例中,光传输方法还包括以下步骤:由第一光收发模块的第一光接收单元接收第一光信号;第一光收发模块依据第一光信号失能(disable)一接收器无信号指示(receiver loss of signal indication);当接收器无信号指示失能时,耦接(couple)第一光收发模块的一差分终端阻抗;以及当第一链接装置侦测到第一光收发模块的差分终端阻抗时,发出一链接训练序列(Link Training Sequence),俾使第一链接装置与第二链接装置通过光传输装置进行沟通。
承上所述,依据本发明的一种光收发模块、光传输装置及光传输方法,通过在连接单元中加入指示元件,判断连接单元与第二链接装置(例如USB)是否耦接。当连接单元与第二链接装置耦接时,指示元件会产生指示信号,进而使驱动单元输出控制信号,并驱动光发射单元输出第一光信号;当连接单元未与第二链接装置耦接时,则指示元件不产生指示信号,驱动单元停止输出控制信号,光发射单元亦停止输出第一光信号,借此可以在确认连接单元与第二链接装置是否耦接后,决定是否输出第一光信号,再配合后续的光传输方法步骤,完成第一链接装置(例如主机)与第二链接装置之间数据的传输,因此能够避免在装置未与设备端光收发模块连接时,主机因误判而进行链接训练序列,所以能够防止主机进入失效模式。
附图说明
图1为一种主机和设备间进行数据传输的框图;
图2为一种主机和设备间进行数据传输的方法流程图;
图3为本发明一实施例的光传输装置的框图;
图4为本发明一实施例的第二光收发模块的示意图;
图5为本发明一实施例的光传输方法流程图;以及
图6为本发明一实施例的第一光收发模块的示意图。
附图中符号的简单说明如下:
11:主机
12:设备
111、121、41:差分终端阻抗
2:光传输装置
21:光纤
22:第一光收发模块
221:第一连接单元
222:第一驱动单元
223:第一光发射单元
224:第一光接收单元
23:第二光收发模块
231:第二连接单元
232:第二驱动单元
233:第二光发射单元
234:第二光接收单元
235:指示元件
3:第一链接装置
4:第二链接装置
C1:控制信号
GND:接地端
RX+:正接收信号端
RX-:负接收信号端
S0:指示信号
S1:第一光信号
S2:第二光信号
S110~S180、S210~S270:步骤
TX+:正发送信号端
TX-:负发送信号端
VBUS:电源端。
具体实施方式
以下将参照相关图式,说明依据本发明较佳实施例的一种光收发模块。
请参照图3所示,其为依据本发明较佳实施例的光传输装置的框图。光传输装置2包括一光纤21、一第一光收发模块22以及一第二光收发模块23。第一光收发模块22连接于光纤21的一端,第二光收发模块23连接于光纤21的另一端。
第一光收发模块22具有一第一连接单元221、一第一驱动单元222、一第一光发射单元223及一第一光接收单元224,第一连接单元221用以与第一链接装置3耦接,第一驱动单元222驱动第一光发射单元223及第一光接收单元224经由光纤21进行光信号的输出与接收。于此,第一链接装置3是一具有USB接口的主机,第一光发射单元223为激光二极管(laser diode),第一光接收单元224为感光二极管(Photo-detect diode)。
请同时参照图3及图4所示,图4为依据本发明较佳实施例的第二光收发模块的示意图。为使图示简洁,第一光收发模块的示意图绘示于图6。第二光收发模块23与一第二链接装置4配合,并与一光纤21连接。第二光收发模块23包括一第二连接单元231、一第二驱动单元232、一第二光发射单元233以及一第二光接收单元234。
第二连接单元231用以与第二链接装置4耦接,并具有一指示元件235,于此,第二链接装置4是一USB装置,当第二连接单元231与第二链接装置4耦接时,指示元件235产生一指示信号S0。在一实施例中,经由第二连接单元231的一针脚输出指示信号S0至第二驱动单元232。
另外,当第二连接单元231未与第二链接装置4耦接时,指示元件235不产生指示信号S0,因此第二驱动单元232停止输出控制信号C1,且第二光发射单元233停止输出第一光信号S1。
如图4所示,在本实施例中,第二连接单元231包括接地端GND、电源端VBUS、差分发送信号端TX±、差分接收信号端RX±及指示元件235,当第二连接单元231未与第二链接装置4耦接时,指示信号S0被置于高电位,而当指示元件235与第二链接装置4耦接时,指示信号S0被置于低电位;举例而言,指示元件235中可以设有一弹片(clip),而当指示元件235与第二链接装置4耦接时,第二链接装置4会推挤弹片,使得指示元件235电性连接到接地端GND,使得指示信号S0变为低电位,因此可以根据指示信号S0为高电位或低电位,判断指示元件235与第二链接装置4是否耦接,当然,指示元件235亦可利用电路开关(switch)等其他方式控制输出的指示信号S0。在本实施例中,于连接第二连接单元231与第二链接装置4之前,指示元件235维持在高电位,故当第二驱动单元232接收到高电位的信号时,即判断指示元件235停止产生指示信号S0;而当第二驱动单元232接收到低电位的信号时,即判断指示元件235产生指示信号S0,亦即完成第二连接单元231与第二链接装置4的连接。
第二驱动单元232耦接第二连接单元231以接收指示信号S0,并依据指示信号S0输出一控制信号C1;第二光发射单元233耦接第二驱动单元232以接收控制信号C1,其中控制信号C1驱动第二光发射单元233经由光纤21输出一第一光信号S1;第二光接收单元234耦接第二驱动单元232,并将经由光纤21所接收的一第二光信号S2传送至第二驱动单元234。于此,第二光发射单元233为激光二极管(laser diode),第二光接收单元234为感光二极管(Photo-detect diode)。
此外,第二链接装置4的正接收信号端RX+和负接收信号端RX-均耦接一电阻至一接地端,以实现差分终端阻抗41,同理,第一链接装置3的正接收信号端和负接收信号端亦存在一差分终端阻抗(图未示)。
参见图6,在本实施例中,当第一光接收单元224接收第二光发射单元233经光纤21传送的第一光信号S1后,失能(disable)一接收器无信号指示(receiver loss of signal indication,RX_LOS)。一般而言,接收器无信号指示通常为使能(enable)状态,接着,当第一光接收单元224接收到第一光信号S1时,则接收器无信号指示会转为失能状态;而当接收器无信号指示失能时,耦接第一光收发模块22的一差分终端阻抗。为使图示简洁,图6并未绘示出第一连接单元221、第一驱动单元222。在一实施例中,第一光收发模块22包括第一光接收单元224,接收由光纤21传送的第一光信号S1,并输出一失能状态的接收器无信号指示RX_LOS;第一光收发模块22还包括:一正接收信号端和一负接收信号端,以接收主机端(host)发来的信号,信号可以是一差动信号对的形式;终端控制单元,其耦接在该正接收信号端与负接收信号端之间,根据该接收器无信号指示RX_LOS来控制正接收信号端与负接收信号端之间是否耦接一差分终端阻抗,差分终端阻抗举例而言是正接收信号端经由一终端阻抗耦接至一参考电位,负接收信号端也经由一终端阻抗耦接至该参考电位,该参考电位举例而言可以是接地,该终端阻抗可能包括电容、电阻、电感等元件。上述的终端控制单元可接收该接收器无信号指示RX_LOS,并根据该接收器无信号指示RX_LOS控制正接收信号端与负接收信号端之间是否耦接一差分终端阻抗,如此动态地控制使得第一光收发模块22的正接收信号端与负接收信号端之间的差分终端阻抗可以动态地耦接或断开,其所耦接的第一链接装置3通过轮询是否存在差分终端阻抗。在一实施例中,差分终端阻抗可位于第一驱动单元222中,亦可位于第一连接单元221中,或位于第一光收发模块22中。接着,当第一链接装置3侦测到第一光收发模块22的差分终端阻抗时,发出一链接训练序列;详言之,由于第一链接装置3轮询侦测是否有差分终端阻抗,因此若侦测到第一光收发模块22的差分终端阻抗时,会发出链接训练序列以建立连接,进而通过光传输装置2完成第一链接装置3与第二链接装置4之间的沟通。另外,为了图式简洁,在图4中并未显示出USB2.0的信号线D+以及D-,在图6中并未显示出USB2.0的信号线D+以及D-以及VBUS信号线。在一实施例中,第一光收发模块与第二光收发模块可采用相同配置,因此不论插入第一链结装置或第二链结装置时皆能正常运作。亦即,第一连接单元中也有一指示元件(图未示),用以产生一指示信号给第一驱动单元;第二光收发模块23也有一接收器无信号指示RX_LOS,用以控制第二光收发模块23的正接收信号端与负接收信号端之间是否耦接一差分终端阻抗(图未示)。
请参照图5所示,图5是为本发明前一实施例的光传输方法流程图。此方法应用在前述的光传输装置2并与第一链接装置3以及第二链接装置4配合,如图3所示。方法包括下列步骤S210~S270。
首先,步骤S210提供电源至第二光收发模块;其中,电源可以由第一链接装置3经由光纤21提供给第二光收发模块23或直接经由外部适配器提供给第二光收发模块23;在本实施例中,电源由第一链接装置3经由光纤21提供给第二光收发模块23。
接着,步骤S211判断指示元件235是否产生一指示信号S0至第二驱动单元232;在本实施例中,当第二连接单元231未与第二链接装置4耦接时,指示元件235输出高电位的信号至第二驱动单元232,而当第二驱动单元232接收到高电位的信号时,即判断指示元件235停止产生指示信号S0,因此接着进行步骤S212;另外,当第二连接单元231与第二链接装置4耦接时,指示元件235输出低电位的信号至第二驱动单元232,而当第二驱动单元232接收到低电位的信号时,即判断指示元件235产生指示信号S0,因此接着进行步骤S220。
步骤S212中,第二发射单元233停止输出第一信号S1;在本实施例中,由于指示信号S0维持在高电位,故第二驱动单元232并不会输出一控制信号C1,因此第二发射单元223不会输出第一光信号S1,并回到步骤S210。
再者,步骤S220中,第二驱动单元232依据指示信号S0输出一控制信号C1以驱动第二光发射单元233经由光纤21输出一第一光信号S1至第一光收发模块22。在本实施例中,第二驱动单元232耦接第二连接单元231以接收指示信号S0(低电位的信号),并依据指示信号S0输出一控制信号C1;第二光发射单元233耦接第二驱动单元232以接收控制信号C1,其中控制信号C1驱动第二光发射单元233经由光纤21输出一第一光信号S1至第一光收发模块22。
步骤S230中,第一光收发模块22的第一光接收单元224接收第一光信号S1。在本实施例中,第一光接收单元224接收经由光纤21传送的第一光信号S1。
步骤S240中,第一光收发模块22依据第一光信号S1失能(disable)一接收器无信号指示(receiver loss of signal indication)。在本实施例中,一般而言,接收器无信号指示通常为使能(enable)状态,当第一光收发模块22的第一光接收单元224接收到第一光信号S1时,则控制接收器无信号指示转为失能状态,接着进行步骤S250。
步骤S250中,当接收器无信号指示失能时,耦接第一光收发模块22的一差分终端阻抗。在本实施例中,第一光收发模块22的正接收信号端和负接收信号端之间存在一差分终端阻抗,当接收器无信号指示失能时,将第一光收发模块22的正接收信号端和负接收信号端连接至第一链接装置3,以便耦接存在于第一光收发模块22的差分终端阻抗。
接着在步骤S260中,第一链接装置3侦测到第一光收发模块22的差分终端阻抗时,发出一链接训练序列。在本实施例中,当接收器无信号指示失能时,第一链接装置3进行轮询以侦测是否有差分终端阻抗,若侦测到第一光收发模块22的差分终端阻抗时,第一链接装置3会发出链接训练序列以建立连接,进而完成步骤S270,使第一链接装置3与第二链接装置4通过光传输装置2完成沟通。
综上所述,因依据本发明的一种光收发模块、光传输装置及光传输方法,通过在连接单元中加入指示元件,判断连接单元与第二链接装置(例如USB)是否耦接。当连接单元与第二链接装置耦接时,指示元件会产生指示信号,进而使驱动单元输出控制信号,并驱动光发射单元输出第一光信号;当连接单元未与第二链接装置耦接时,则指示元件不产生指示信号,驱动单元停止输出控制信号,光发射单元亦停止输出第一光信号,借此可以在确认连接单元与第二链接装置是否耦接后,决定是否输出第一光信号,再配合后续的光传输方法步骤,完成第一链接装置(例如主机)与第二链接装置之间数据的传输,因此能够避免在装置未与设备端光收发模块连接时,主机因误判而进行链接训练序列,所以能够防止主机进入失效模式。
以上所述仅为本发明较佳实施例,然其并非用以限定本发明的范围,任何熟悉本项技术的人员,在不脱离本发明的精神和范围内,可在此基础上做进一步的改进和变化,因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。