CN105162792A - 一种usb网卡以及以太网数据转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种USB网卡，其包括为全双工系统的发射板和接收板，发射板包括：RJ45接口、PHY芯片、FPGA芯片一、FLASH芯片二和电源管理模块一，接收板包括：FPGA芯片二、USB以太网控制器、EEPROM、USB接口、FLASH芯片二，将网线接到上述发射板上，发射板将以太网数据速率转换成可调的单端数据，同时将接收到的单端数据转换成以太网数据格式发送给网络，构成全双工系统；接收板将接收到来自发射板的单端数据转换成以太网数据，并且以USB接口的形式接到移动终端或PC断上实现上网功能，同时将移动终端或PC端发射的数据转换成单端信号，形成全双工的网络。将以太网数据转换成单端数据，解决了USB网卡无法获得以太网数据的弊端，可以应用到可见光通信系统和其它网络系统中。

Description

一种USB网卡以及以太网数据转换方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其是计算机网络领域，具体涉及一种USB网卡以及以太网数据转换方法。

背景技术

USB(通用串行总线)是通常用于将计算机连接到外围设备的高速串行总线协议。随着技术的发展，USB协议已被开发以为移动终端用户提供用来将极广范围的多样化外围设备连接到他们的电脑的方便接口；USB最初开发是一种极大地受益于小外形的外围设备连接器，并且，USB设备是插拔型的，它们可以被连接到移动终端或者从移动终端断开连接而不需要关闭移动终端电源。

以太网协议是用于在局域网和广域网二者中连接计算机的联网标准。以太网协议支持不同介质上的以太网通信，以太网经由介质接入控制层(MAC)的网络接入并通过共有寻址格式定义了用于物理层(PHY)的数种布线和信令达标，MAC是七层开放系统互联(OSI)模型中规定的数据链路层的子层，并且担当逻辑链路控制子层与网络的物理层之间的接口。

有些主机设备，以太网技术被嵌入到设备的主板内，设备可以很容易的经由附连到该设备中所提供的以太网端口的以太网电缆来连接到以太网；有些主机设备不包括以太网端口，可以使用该设备的USB端口来提供以太网功能性质，用户可以将USB连接到以太网适配器附连到该设备的USB端口来为该设备提供以太网的功能。这些USB到以太网适配器提供了主机设备的USB端口与该适配器的以太网端口之间的接口，以太网网络可以使用以太网电缆来被连接到该以太网端口。

现在技术中常用的USB网卡是一个单一的模块，功能是以太网转USB，无法获取以太网数据，因此，现在需要一种USB网卡，通过USB网卡可以将以太网数据转换成单端数据，可以应用到可见光通信系统和其它网络系统中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种USB网卡以及以太网数据转换方法，通过USB网卡可以将以太网数据转换成单端数据，解决了现在技术中USB网卡无法获得以太网数据的弊端，可以应用到可见光通信系统和其它网络系统中。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种USB网卡，其包括发射板和接收板，所述发射板和接收板通过导线连接，所述发射板连接网线，所述接收板上的USB口插到移动终端和PC端上，移动终端和PC端通过所述USB网卡上网，所述发射板和接收板均为全双工系统，

所述发射板包括：RJ45接口，用于连接网线；

PHY芯片，所述PHY芯片通过所述RJ45接口和网线获得以太网数据；

FPGA芯片一，所述FPGA芯片一从所述PHY芯片中采样得到以太网数据并且将以太网数据转换成单端信号发出，同时，所述FPGA芯片一将所述接收板端发射过来的单端信号恢复成以太网数据格式发送到网络端；

电源管理模块一，所述电源管理模块一分别连接所述PHY芯片和FPGA芯片一；

所述接收板包括：FPGA芯片二，所述FPGA芯片二连接所述FPGA芯片一，所述FPGA芯片二将接受到来自所述FPGA芯片一的单端信号转换成以太网数据，同时所述FPGA芯片二将移动终端和PC端发射的数据转换成单端信号；

USB以太网控制器，所述USB以太网控制器连接所述FPGA芯片二，所述USB以太网控制器将来自所述FPGA芯片二的以太网数据转换成USB协议的数据，所述USB以太网控制器还连接有USB接口，所述USB接口用于连接移动终端，USB以太网控制器使所述接收板和发射板连接后能够在移动终端和PC端上网；

电源管理模块二，所述电源管理模块二分别连接所述USB以太网控制器和FPGA芯片二。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述接收板还设有EEPROM，所述EEPROM连接所述USB以太网控制器，所述EEPROM用于配置所述USB以太网控制器。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述USB以太网控制器的模式为MAC模式，所述EEPROM用于配置USB以太网控制器的PHY-ID、网卡的MAC地址、以及USB网卡的其它信息。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述发射板上设有FLASH芯片一，所述FLASH芯片一连接所述FPGA芯片一，所述FLASH芯片一用于存储所述FPGA芯片一的代码。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述接收板上设有FLASH芯片二，所述FLASH芯片二连接所述FPGA芯片二，所述FLASH芯片二用于存储所述FPGA芯片二的代码。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述接收板和发射板数据速率为2-30Mbps，每1Mbps步进可调。

在本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，一种以太网数据转换方法，该方法基于上述的USB网卡，

将所述发射板和接收板用导线连接在一起，将网线插在发射板的RJ45接口上，将接收板的USB接口插到移动终端上，移动终端通过所述USB网卡上网；

网线接到所述发射板上后，发射板将以太网数据速率转换成3-30Mbps可调的单端数据，同时，发射板将接收到的单端数据转换成以太网数据格式发送给网络，构成全双工系统；

接收板插到移动终端后，接收板将接收到所述发射板发来的单端数据转换成以太网数据，使与其USB接口连接的移动终端实现上网功能，同时将移动终端端发射的数据转换成单端数据，构成全双工网络。

本发明的有益效果是:

其一、通过本发明的USB网卡可以将以太网数据转换成单端数据，解决了现在技术中USB网卡无法获得以太网数据的弊端，可以应用到可见光通信系统和其它网络系统中。

其二、本发明的USB网卡的误码率较低，在6.28-5E之间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的USB网卡的原理框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例中公开了一种USB网卡，上述USB网卡主要包括：发射板和接收板，上述发射板和接收板通过导线连接，上述发射板连接网线，上述接收板上的USB口插到移动终端和PC端上，移动终端和PC端通过上述USB网卡上网。

在本实施例中，上述发射板实际上同时具有发射和接收功能，上述接收板同时具有发射和接收功能，实际上，上述发射板和接收板为全双工系统。

上述发射板包括：RJ45接口、PHY芯片、FPGA芯片一、FLASH芯片一和电源管理模块一。

其中：RJ45接口，用于连接网线；

PHY芯片，上述PHY芯片通过上述RJ45接口和网线获得以太网数据；

FPGA芯片一，FPGA芯片一模拟RMII接口，上述FPGA芯片一从上述PHY芯片中采样得到以太网数据并且将以太网数据转换成单端信号发出，同时，上述FPGA芯片一将上述接收板端发射过来的单端信号恢复成以太网数据格式发送到网络端；

上述FLASH芯片一连接上述FPGA芯片一，上述FLASH芯片一用于存储上述FPGA芯片一的代码；

电源管理模块一，上述电源管理模块一分别连接上述PHY芯片和FPGA芯片一。

上述接收板包括：FPGA芯片二、USB以太网控制器、EEPROM、USB接口、FLASH芯片二。

用上述FPGA芯片二模拟RMII接口，上述FPGA芯片二连接上述FPGA芯片一，上述FPGA芯片二将接受到来自上述FPGA芯片一的单端信号转换成以太网数据，同时上述FPGA芯片二将移动终端或者PC端发射的数据转换成单端信号。

上述FLASH芯片二连接上述FPGA芯片二，上述FLASH芯片二用于存储上述FPGA芯片二的代码。

USB以太网控制器，上述USB以太网控制器连接上述FPGA芯片二，上述USB以太网控制器将来自上述FPGA芯片二的以太网数据转换成USB协议的数据，上述USB以太网控制器还连接有USB接口，上述USB接口用于连接移动终端或者PC端，USB以太网控制器使上述接收板与发射板连接后能够在移动终端或者PC端上网。

上述EEPROM连接上述USB以太网控制器，上述EEPROM用于配置上述USB以太网控制器。

USB以太网控制器可以有MAC模式和PHY模式，在本实施例中，上述USB以太网控制器选择MAC模式，因此，上述EEPROM用于配置USB以太网控制器的PHY-ID、网卡的MAC地址和USB网卡的其它信息。用上述FPGA芯片二模拟RMII接口，上述FPGA芯片二的主要作用是将接收到的单端信号转换成以太网数据发给USB以太网控制器，同时将移动终端或者PC端发射的数据转换成单端信号发出，形成双工通信系统。

上述电源管理模块二分别连接上述USB以太网控制器和FPGA芯片二。

本实施例中的USB网卡的原理为：将网线接到上述发射板上，发射板将以太网数据速率转换成2-30Mbps可调的单端数据，同时将接收到的单端数据转换成以太网数据格式发送给网络，构成全双工系统；接收板将接收到来自发射板的单端数据转换成以太网数据，并且以USB接口的形式接到移动终端或者PC端上能够实现上网功能，同时将移动终端或者PC端发射的数据转换成单端信号，形成全双工的网络，在接收板一端的数据速率相对应的在2-30Mbps。

上述的发射板和接收板为全双工板，两者的数据速率相对应在2-30Mbps，并且每1Mbps步进可调。

在本实施例中，在发射板端将以太网数据转换成所需要速率的单端数据，例如，接入发射板的网速是10Mbps，转成30Mbps的单端数据，在这种情况下需要在空闲部分填充特定空闲数据使得单端信号连续发射数据以保证网络正常工作，如果接入发射板的网速是100Mbps的，在30Mbps情况下，需要丢掉数据包以保证网络正常工作。

在本实施例中，选用百兆USB以太网控制器芯片，组成百兆USB网卡，上述的USB网卡将以太网数据转换成单端数据，可以应用在可见光通信系统中或者例如分析网络数据等其它网络系统中。通过将上述USB网卡应用到可见光通信系统中，本实施例中的USB网卡的误码率在6.28-5E之间，误码率较小低。

基于上述的USB网卡，还公开了一种以太网数据转换方法：

将上述发射板和接收板用导线连接在一起，将网线插在发射板的RJ45接口上，将接收板的USB接口插到移动终端或者PC端上，移动终端或者PC端通过上述USB网卡上网；

网线接到上述发射板上后，发射板将以太网数据速率转换成3-30Mbps可调的单端数据，同时，发射板将接收到的单端数据转换成以太网数据格式发送给网络，构成全双工系统；

接收板插到移动终端后，接收板将接收到上述发射板发来的单端数据转换成以太网数据，使与其USB接口连接的移动终端或者PC端实现上网功能，同时将移动终端或者PC端发射的数据转换成单端数据，构成全双工网络。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种USB网卡，其包括发射板和接收板，所述发射板和接收板通过导线连接，所述发射板连接网线，所述接收板上的USB口插到移动终端和PC端，移动终端和PC端通过所述USB网卡上网，其特征在于：所述发射板和接收板均为全双工系统，

所述发射板包括：RJ45接口，用于连接网线；

PHY芯片，所述PHY芯片通过所述RJ45接口和网线获得以太网数据；

FPGA芯片一，所述FPGA芯片一从所述PHY芯片中采样得到以太网数据并且将以太网数据转换成单端信号发出，同时，所述FPGA芯片一将所述接收板端发射过来的单端信号恢复成以太网数据格式发送到网络端；

电源管理模块一，所述电源管理模块一分别连接所述PHY芯片和FPGA芯片一；

所述接收板包括：FPGA芯片二，所述FPGA芯片二连接所述FPGA芯片一，所述FPGA芯片二将接受到来自所述FPGA芯片一的单端信号转换成以太网数据，同时所述FPGA芯片二将移动终端和PC端发射的数据转换成单端信号；

USB以太网控制器，所述USB以太网控制器连接所述FPGA芯片二，所述USB以太网控制器将来自所述FPGA芯片二的以太网数据转换成USB协议的数据，所述USB以太网控制器还连接有USB接口，所述USB接口用于连接移动终端，USB以太网控制器使所述接收板和发射板连接后能够在移动终端和PC端上网；

电源管理模块二，所述电源管理模块二分别连接所述USB以太网控制器和FPGA芯片二。

2.根据权利要求1所述的USB网卡，其特征在于：所述接收板还设有EEPROM，所述EEPROM连接所述USB以太网控制器，所述EEPROM用于配置所述USB以太网控制器。

3.根据权利要求2所述的USB网卡，其特征在于：所述USB以太网控制器的模式为MAC模式，所述EEPROM用于配置USB以太网控制器的PHY-ID、网卡的MAC地址、以及USB网卡的其它信息。

4.根据权利要求1所述的USB网卡，其特征在于：所述发射板上设有FLASH芯片一，所述FLASH芯片一连接所述FPGA芯片一，所述FLASH芯片一用于存储所述FPGA芯片一的代码。

5.根据权利要求1所述的USB网卡，其特征在于：所述接收板上设有FLASH芯片二，所述FLASH芯片二连接所述FPGA芯片二，所述FLASH芯片二用于存储所述FPGA芯片二的代码。

6.根据权利要求1所述的USB网卡，其特征在于：所述接收板和发射板数据速率为2-30Mbps，每1Mbps步进可调。

7.一种以太网数据转换方法，该方法基于权利要求1-6任意一项中所述的USB网卡，其特征在于：

将所述发射板和接收板用导线连接在一起，将网线插在发射板的RJ45接口上，将接收板的USB接口插到移动终端上，移动终端通过所述USB网卡上网；

网线接到所述发射板上后，发射板将以太网数据速率转换成3-30Mbps可调的单端数据，同时，发射板将接收到的单端数据转换成以太网数据格式发送给网络，构成全双工系统；

接收板插到移动终端后，接收板将接收到所述发射板发来的单端数据转换成以太网数据，使与其USB接口连接的移动终端实现上网功能，同时将移动终端端发射的数据转换成单端数据，构成全双工网络。