CN105812058A - 一种基于可见光通信的通用数据接口 - Google Patents

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CN105812058A CN201610320188.7A CN201610320188A CN105812058A CN 105812058 A CN105812058 A CN 105812058A CN 201610320188 A CN201610320188 A CN 201610320188A CN 105812058 A CN105812058 A CN 105812058A
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陈雄斌
李慧宇
李洪磊
毛旭瑞
陈弘达
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Abstract

本发明公开了一种数据接口，包括：控制芯片，负责从与数据接口相连的设备接收输入数据和向该设备提供输出数据，管理数据接口的供电和时序控制；调制电路，与控制芯片相连，实现来自控制芯片的表示输入数据的电调制；LED，与调制电路的调制发送信号线相连，将已调制的电信号转换为光信号；前透镜，LED的发散光线通过前透镜变为平行光线从该数据接口出射；滤光片，滤除该数据接口接收的非信号光的杂色光，保留信号光；后透镜，将光线汇聚到探测器处；接收机，与控制芯片的接收信号线相连，接收机的探测器将光信号转换为电信号，经过接收机的解调电路将电信号转换为数字基带信号发送到控制芯片，控制芯片基于数字基带信号得到要提供给设备的输出数据。

Description

一种基于可见光通信的通用数据接口
技术领域
本发明涉及一种数据接口，具体涉及基于可见光通信的通用数据接口。
背景技术
目前在电子产品中普遍使用的接口有USB、HDMI、VGA、RS-485串口，这些接口在市场中被广泛应用，通信传输协议成熟稳定。但是这些接口都采用电信号通信，电信号通信速率低，且容易受到外界电磁波干扰。此外，这些接口均为有线接口，移动不方便，不符合移动互联网的发展趋势。光通信与电通信相比，有通信容量大、抗干扰性强等特点，且可以用于无线数据接口。
发明内容
本发明公开了一种数据接口，包括：控制芯片，控制芯片负责从与数据接口相连的设备接收输入数据和向该设备提供输出数据，并管理数据接口的供电和时序控制；调制电路，与控制芯片相连，实现来自控制芯片的数字基带信号的电调制，该数字基带信号表示所述输入数据；LED，与调制电路的调制发送信号线相连，将已调制的电信号转换为光信号；前透镜，该透镜的中心与LED位于同一轴线上，LED的发散光线通过前透镜变为平行光线从该数据接口出射；滤光片，用于滤除该数据接口接收的非信号光的杂色光，保留信号光；后透镜，该透镜的中心与探测器位于同一轴线上，后透镜将光线汇聚到探测器处；以及接收机，与控制芯片的接收信号线相连，接收机的探测器将光信号转换为电信号，经过接收机的解调电路将接收到的电信号转换为数字基带信号发送到控制芯片，控制芯片基于该数字基带信号得到要提供给设备的输出数据。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的数据接口的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的数据接口外形示意图；
图3示出了根据本发明实施例的数据接口截面示意图；以及
图4示出了根据本发明实施例的一对接口连接效果图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、系统架构及优点易于明白了解，下面结合附图，进一步阐述本发明。
根据本发明实施例的数据接口可以用于设备之间的无线通信。例如，计算机主机与显示器或者投影仪之间可以通过分别安装一个根据本发明实施例的可见光通信的数据接口实现主机与显示器或投影仪的无线通信。计算机与移动硬盘等外部设备之间也可以通过分别安装一个根据本发明实施例的可见光通信的数据接口实现计算机和外部设备之间的无线通信。计算机与计算机或者计算机与交换机间也可以通过分别安装一个根据本发明实施例的可见光通信的数据接口实现计算机的无线网络互连。
下面以具体实施例进一步解释本发明。以可见光通信的数据接口在计算机与外部设备间通过基于可见光通信的数据接口实现接触式的无线光通信的应用为例。接触式通信使用的成对的两个数据接口以其机械结构的不同分为公头和母头。非接触式通信使用的成对数据接口则不要求机械结构有所不同。
根据本发明的实施例，在一对数据接口中，第一数据接口的参数为OOK调制方式、红光发光二极管(LED)、蓝光滤光片，第二数据接口的参数为OOK调制方式、蓝光LED、红光滤光片，具体设计如下。
第一数据接口包括：
-控制芯片1，控制芯片1负责从与第一数据接口相连的设备接收输入数据和向该设备提供输出数据，并管理数据接口的供电和时序控制等，控制芯片通过四组引线与所述设备相连，分别是输入数据线IN、输出数据线OUT、电源线VDD、控制线CTRL；
-调制电路2，与控制芯片1相连，实现来自控制芯片1的数字基带信号的电调制，该数字基带信号表示所述输入数据，调制方式包括以下中的任意一种：OOK调制、PAM调制、OFDM调制；
-LED3，与调制电路2的调制发送信号线相连，将已调制的电信号转换为光信号，LED3采用红光LED；
-前透镜4，该前透镜4的中心与LED3位于同一轴线上，与LED3的距离约为该前透镜4的焦距。LED3的发散光线通过前透镜4变为平行光线，前透镜4采用双凸透镜或平凸透镜；
-滤光片5，用于滤除非信号光的杂色光，保留信号光，滤光片5采用蓝光滤光片；
-后透镜6，该透镜6的中心与探测器位于同一轴线上，与探测器的距离约为该透镜6的焦距。后透镜6将光线汇聚到探测器处，后透镜6采用双凸透镜或平凸透镜。
-接收机7，与控制芯片1的接收信号线相连，接收机7的探测器将光信号转换为电信号，经过接收机7的解调电路将接收到的电信号转换为数字基带信号，控制芯片1基于该数字基带信号得到要提供给设备的输出数据，解调电路为OOK调制方式的解调电路，所述探测器包括PIN探测器或雪崩增益放大探测器，所述解调电路与调制电路的调制方式相对应。
第二数据接口包括：
-控制芯片1，控制芯片1负责从与第二数据接口相连的设备接收输入数据和向该设备提供输出数据，并管理接口的供电和时序控制等，控制芯片通过四组引线与所述设备相连，分别是输入数据线、输出数据线、电源线、控制线；
-调制电路2，与控制芯片1相连，实现来自控制芯片1的数字基带信号的电调制，该数字基带信号表示所述输入数据，调制方式包括以下中的任意一种：OOK调制、PAM调制、OFDM调制；
-LED3，与控制芯片1的调制发送信号线相连，将已调制的电信号转换为光信号，LED3采用蓝光LED；
-前透镜4，该前透镜4的中心与LED3位于同一轴线上，与LED3的距离约为该前透镜4的焦距。LED3的发散光线通过前透镜4变为平行光线，前透镜4采用双凸透镜或平凸透镜；
-滤光片5，用于滤除非信号光的杂色光，保留信号光，滤光片5采用红光滤光片；
-后透镜6，该透镜6的中心与探测器位于同一轴线上，与探测器的距离约为该透镜6的焦距。后透镜6将光线汇聚到探测器处，后透镜6采用双凸透镜或平凸透镜。
-接收机7，与控制芯片1的接收信号线相连，接收机7的探测器将光信号转换为电信号，经过接收机7的解调电路将接收到的电信号转换为数字基带信号，控制芯片1基于该数字基带信号得到要提供给设备的输出数据，解调电路为OOK调制方式的解调电路，所述探测器包括PIN探测器或雪崩增益放大探测器，所述解调电路与调制电路的调制方式相对应。
根据本发明的实施例，为使接口易于连接防止出错，可以在接口处安装正负极磁铁，例如在LED一端安装磁铁正极，在探测器一端安装磁铁负极，如此第一和第二数据接口的LED端和探测器端便可以自动连接。
图2示出了根据本发明实施例的数据接口外形示意图。如图2所示，该数据接口包括与设备相连的有线端和与另一数据接口相通信的无线端。
图3示出了根据本发明实施例的数据接口截面示意图。如图3所示，该数据接口的无线端包括LED和光探测器。
图4示出了根据本发明实施例的一对接口连接效果图。当两个数据接口用于接触式连接时，它们分别具有公头和母头的机械结构。
根据本发明的实施例，当计算机A向外部设备B发送数据时，其中计算机A使用第一数据接口，外部设备B使用第二数据接口。计算机A将待发送的数据依次发送到第一数据接口的控制芯片的输入数据线。控制芯片将待发送数字信号送至调制电路，数字信号经过调制变为电信号，电信号驱动红光LED发光，将电信号转换为光信号。红光到达外部设备B的第二数据接口之后，首先通过红光滤光片，再通过透镜，红光汇聚到接收机的探测器处，探测器将光信号转化为电信号。电信号经过接收机解调为数字信号后，有控制芯片将信号传送至接口输出至外部设备B。
另一方面，当外部设备B向计算机A发送数据时，其中计算机A使用第一数据接口，外部设备B使用第二数据接口。外部设备B将待发送的数据依次发送到第二数据接口的控制芯片的输入数据线。控制芯片将待发送数字信号送至调制电路，数字信号经过调制变为电信号，电信号驱动蓝光LED发光，将电信号转换为光信号。蓝光到达计算机A的第一数据接口之后，首先通过蓝光滤光片，再通过透镜，蓝光汇聚到接收机的探测器处，探测器将光信号转化为电信号。电信号经过接收机解调为数字信号后，有控制芯片将信号传送至接口输出至外部设备B。
这样，实现了计算机A与外部设备B之间的通信。
根据本发明的实施例，LED是数据接口专有的，或者是与设备的LED信号指示灯复用的，比如RJ45插座的LED信号指示灯。
根据本发明的实施例，接收机包括探测器和解调电路，所述探测器包括PIN探测器或雪崩增益放大探测器，所述解调电路与调制电路的调制方式相对应。
根据本发明的实施例，滤光片类型与和所述数据接口配对使用的数据接口中的LED类型相适应，并且包括以下中的任一种：红光滤光片、绿光滤光片、蓝光滤光片、黄光滤光片。
数据接口的型号参数由LED颜色、滤光片颜色、调制方式决定；
两个彼此通信的数据接口的型号参数匹配，型号参数匹配指这两个数据接口的调制方式相同，其中任一数据接口的滤光片的型号与另一数据接口的LED型号相匹配。
根据本发明的实施例，数据接口包括与连接到所述设备的有线接口和与另一数据接口通信的无线光接口。所述数据接口的无线光接口和所述述另一数据接口的无线光接口之间采用非接触式互连或接触式互连，当采用接触式互连时，所述数据接口和所述另一数据接口按机械结构不同分为公头和母头。所述数据接口和所述另一数据接口的无线光接口均包含所述LED和所述探测器，所述数据接口的LED和所述另一数据接口的探测器在通信时彼此光耦合。
根据本发明的实施例，该数据接口可用于计算机、手机、显示器、投影仪、移动硬盘等电子设备之间互相连接。
根据本发明的实施例，所述LED是可见光LED。
本发明将光通信技术应用于数据接口中，可以提高数据接口的通信速率，增强数据接口的抗电磁干扰能力，另外，该数据接口可实现无线通信，应用场景更广。
以上所述具体实例对本发明的目的、技术方案和有益成果作了进一步解释说明，应当理解，以上所述具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种数据接口，包括：
控制芯片，控制芯片负责从与数据接口相连的设备接收输入数据和向该设备提供输出数据，并管理数据接口的供电和时序控制；
调制电路，与控制芯片相连，实现来自控制芯片的数字基带信号的电调制，该数字基带信号表示所述输入数据；
LED，与调制电路的调制发送信号线相连，将已调制的电信号转换为光信号；
前透镜，该透镜的中心与LED位于同一轴线上，LED的发散光线通过前透镜变为平行光线从该数据接口出射；
滤光片，用于滤除该数据接口接收的非信号光的杂色光，保留信号光；
后透镜，该透镜的中心与探测器位于同一轴线上，后透镜将光线汇聚到探测器处；以及
接收机，与控制芯片的接收信号线相连，接收机的探测器将光信号转换为电信号，经过接收机的解调电路将接收到的电信号转换为数字基带信号发送到控制芯片，控制芯片基于该数字基带信号得到要提供给设备的输出数据。
2.根据权利要求1所述的数据接口，其中：
控制芯片与所述设备、调制电路、LED、接收机相连；
控制芯片通过四组引线与所述设备相连，分别是输入数据线、输出数据线、电源线、控制线；
所述设备向控制芯片提供输入数据，并从控制芯片接收输出数据；
控制芯片将输入数据线中待发送的数字基带信号发送到调制电路，将接收机接收到的数字基带信号送到输出数据线。
3.根据权利要求1所述的数据接口，其中调制电路调制方式包括以下中的任意一种：OOK调制、PAM调制、OFDM调制。
4.根据权利要求1所述的数据接口，其中LED是所述数据接口专有的，或者是与所述设备的LED信号指示灯复用的。
5.根据权利要求1所述的数据接口，其中接收机包括所述探测器和上述解调电路，所述探测器包括PIN探测器或雪崩增益放大探测器，所述解调电路与调制电路的调制方式相对应。
6.根据权利要求1所述的数据接口，其中前、后透镜分别为以下中的任一种：双凸透镜、平凸透镜。
7.根据权利要求1所述的数据接口，其中滤光片类型与和所述数据接口配对使用的数据接口中的LED类型相适应，并且包括以下中的任一种：红光滤光片、绿光滤光片、蓝光滤光片、黄光滤光片。
8.根据权利要求1所述的数据接口，其中：
数据接口的型号参数由LED颜色、滤光片颜色、调制方式决定；
两个彼此通信的数据接口的型号参数匹配，型号参数匹配指这两个数据接口的调制方式相同，其中任一数据接口的滤光片的型号与另一数据接口的LED型号相匹配。
9.根据权利要求1所述的数据接口，其中：
数据接口包括与连接到所述设备的有线接口和与另一数据接口通信的无线光接口；
所述数据接口的无线光接口和所述述另一数据接口的无线光接口之间采用非接触式互连或接触式互连，当采用接触式互连时，所述数据接口和所述另一数据接口按机械结构不同分为公头和母头；
所述数据接口和所述另一数据接口的无线光接口均包含所述LED和所述探测器，所述数据接口的LED和所述另一数据接口的探测器在通信时彼此光耦合。
10.根据权利要求1所述的数据接口，该数据接口可用于计算机、手机、显示器、投影仪、移动硬盘等电子设备之间互相连接。
11.根据权利要求1所述的数据接口，其中，所述LED是可见光LED。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111506533A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 广东天亿马信息产业股份有限公司 一种计算机网络接口

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070031157A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 Masashi Yamada Optical communication transmitter, optical communication receiver, optical communication system, and communication apparatus
CN102811091A (zh) * 2012-07-06 2012-12-05 北京邮电大学 基于可见光通信的宽带接入装置及方法
CN103795466A (zh) * 2013-08-02 2014-05-14 深圳光启创新技术有限公司 信号的传输方法、装置及系统
CN104079352A (zh) * 2014-06-13 2014-10-01 北京邮电大学 用于船舶的可见光通信装置
CN105049119A (zh) * 2015-09-09 2015-11-11 苏州昭创光电技术有限公司 一种可见光双向通信系统
CN105306855A (zh) * 2015-10-22 2016-02-03 武汉邮电科学研究院 基于可见光通信的投影系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070031157A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 Masashi Yamada Optical communication transmitter, optical communication receiver, optical communication system, and communication apparatus
CN102811091A (zh) * 2012-07-06 2012-12-05 北京邮电大学 基于可见光通信的宽带接入装置及方法
CN103795466A (zh) * 2013-08-02 2014-05-14 深圳光启创新技术有限公司 信号的传输方法、装置及系统
CN104079352A (zh) * 2014-06-13 2014-10-01 北京邮电大学 用于船舶的可见光通信装置
CN105049119A (zh) * 2015-09-09 2015-11-11 苏州昭创光电技术有限公司 一种可见光双向通信系统
CN105306855A (zh) * 2015-10-22 2016-02-03 武汉邮电科学研究院 基于可见光通信的投影系统及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111506533A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 广东天亿马信息产业股份有限公司 一种计算机网络接口

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