CN203151503U - 基于光纤的usb3.0传输装置和基于光纤的usb3.0相机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光纤的USB3.0传输装置和一种基于光纤的USB3.0相机。基于光纤的USB3.0传输装置，包括USB3.0设备端接口、设备端光电转换装置、光纤、主机端光电转换装置和USB3.0主机端接口，USB3.0设备端接口与所述USB3.0主机端接口之间用设备端光电转换装置、光纤和主机端光电转换装置依次连接。基于光纤的USB3.0相机，包括USB3.0图像采集部分、光纤、主机端光电转换装置和USB3.0主机端接口，USB3.0图像采集部分的接口是光纤接口，相机采集到的图像数据信号通过光纤传输到USB3.0主机端。本实用新型利用光纤传输的低衰减、长距离、抗干扰等特性，以光纤替代部分USB3.0电缆，使USB3.0总线的传输距离达到3米以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传输装置和一种相机，特别涉及一种基于光纤的USB3.0传输装置和基于光纤的USB3.0相机。
背景技术
USB3.0最大传输速率可达5.0Gb/s，因其高速率的传输而被广泛使用，但在实际应用中对电缆长度却有限制。在USB3.0规范中，虽然没有明确指定USB3.0电缆的长度，但是在实际应用时，考虑到电缆材质和信号质量等的影响，电缆长度一般不超过3米。因此USB3.0传输装置的长度成为USB3.0传输技术应用的一个瓶颈。
光纤传输较电缆传输有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点。利用光纤传输在长距离传输上具有的优势，克服传统USB3.0电缆传输距离的限制，可实现USB3.0数据信号的远距离传输。
实用新型内容
为解决现有USB3.0数据信号传输距离短的技术问题，本实用新型公开了一种基于光纤的USB3.0传输装置和一种基于光纤的USB3.0相机，利用光纤传输的低衰减、长距离、抗干扰等特性，以光纤替代部分USB3.0电缆，可使USB3.0总线的传输距离达到3米以上。
一种基于光纤的USB3.0传输装置，包括USB3.0设备端接口、设备端光电转换装置、光纤、主机端光电转换装置和USB3.0主机端接口，所述USB3.0设备端接口与所述USB3.0主机端接口之间用所述设备端光电转换装置、所述光纤和所述主机端光电转换装置依次连接。
进一步，所述USB3.0设备端接口和所述USB3.0主机端接口，支持USB3.0规范中的“SuperSpeed”部分，即在USB3.0中增加的StdA_SSTX+、StdA_SSTX-、StdA_SSRX+和StdA_SSRX-四条线路，支持“SuperSpeed Bus”信号，不支持USB2.0、USB1.1和USB1.0总线信号。
进一步，所述USB3.0设备端接口是USB3.0B型接口、USB3.0Power-B型接口、USB3.0Micro-B型接口或USB3.0Micro-AB型接口，所述USB3.0主机端接口型号是USB3.0A型接口或USB3.0Micro-A型接口。
进一步，所述设备端光电转换装置与主机端光电转换装置可以是同类型的产品装置或电路，也可以是不同类型的产品装置或电路。
进一步，所述USB3.0设备端接口连接USB3.0设备，所述USB3.0主机端接口连接USB3.0主机。
进一步，所述光纤长度大于等于3米。
一种基于光纤的USB3.0相机，包括USB3.0图像采集部分、光纤、主机端光电转换装置和USB3.0主机端接口，其中，所述USB3.0图像采集部分包括图像传感器、控制电路和数据处理电路、USB3.0设备逻辑接口、设备端光电转换装置，所述USB3.0图像采集部分的接口是光纤接口，相机采集到的图像数据信号通过光纤传输到USB3.0主机端。
进一步，所述USB3.0设备逻辑接口和所述USB3.0主机端接口，支持USB3.0规范中的“SuperSpeed”部分，即在USB3.0中增加的StdA_SSTX+、StdA_SSTX-、StdA_SSRX+和StdA_SSRX-四条线路，支持“SuperSpeed Bus”信号，不支持USB2.0、USB1.1和USB1.0总线信号。
进一步，所述USB3.0主机端接口型号是USB3.0A型接口或USB3.0Micro-A型接口。
进一步，所述光纤长度大于等于3米。
本实用新型中，USB3.0接口信号线中的SSTX和SSRX两组差分信号对，通过光电转换装置转换成适合光纤传输的光信号。其中，光电转换装置可实现电缆与光纤连接，其传输方向是双向的。经过光纤传输的光信号，经过光电转换装置，还原成USB3.0总线信号。利用光纤传输技术，可将USB3.0数据信号的传输距离提高到3米以上。
附图说明
图1是本实用新型基于光纤的USB3.0传输装置原理框图。
图2是部件①设备端光电转换装置示意图。
图3是部件③主机端光电转换装置示意图。
图4是本实用新型基于光纤的USB3.0传输装置的系统框图。
图5是部件④USB3.0设备端接口示意图。
图6是部件⑤USB3.0主机端接口示意图。
图7是本实用新型基于光纤的USB3.0相机的系统框图。
图8是部件⑦控制电路和数据处理电路示意图。
图9是部件⑧USB3.0设备逻辑接口示意图。
具体实施方式
图1是本实用新型基于光纤的USB3.0传输装置原理框图，由三个部件组成，分别用①、②、③序号加以标注。
部件①是设备端光电转换装置，作用是USB3.0总线信号与光纤中光信号之间的转换，图2对部件①的内部结构做出了示意说明。来自设备端的USB3.0总线信号中的差分信号对分为两组，分别是StdA_SSTX+、StdA_SSTX-发送信号的差分信号对和StdA_SSRX+、StdA_SSRX-接收信号的差分信号对。将发送信号的差分信号对StdA_SSTX+、StdA_SSTX-引入“光发射电路”，进行必要的信号处理后，驱动“电-光”转换元件，实现电信号到光信号的转换。另外光纤上的光信号接入部件①后，差分信号对引入“光接收电路”。通过“光-电”转换元件，将光信号转换成电信号，再经过必要的信号处理电路，还原成USB3.0总线上的StdA_SSRX+、StdA_SSRX-差分信号对。
部件②是光通信的光纤。利用光信号在光纤中传输具备的低功耗特性，在无中继的前提下，光纤的传输距离远远大于普通的通信电缆。经实验证明，部件②的传输距离可以达到3米以上。
部件③是主机端光电转换装置，作用是光纤中光信号与USB3.0总线信号之间的转换。图3对部件③的内部结构做出了示意说明，光纤中光信号接入部件③后，差分信号对引入“光接收电路”，经过“光-电”转换元件，将光信号转换成电信号，经过必要的信号处理后，还原成USB3.0总线上的StdA_SSRX+、StdA_SSRX-差分信号对。另外USB3.0总线信号中发送信号对StdA_SSTX+、StdA_SSTX-引入“光发射电路”，进行必要的信号处理后，驱动“电-光”转换元件，实现电信号到光信号的转换。
图4是本实用新型基于光纤的USB3.0传输装置的系统框图。由五个部件组成，分别用①、②、③、④、⑤序号加以标注。图4中部件④连接USB3.0设备，部件⑤连接USB3.0主机。图4中部件①、②、③功能同图1中相应部件的功能。
部件④是USB3.0设备端接口，连接到USB3.0设备上，图5对部件④的内部结构做出了示意说明。部件⑤是USB3.0主机端接口，连接到USB3.0主机上，图6对部件⑤的内部结构做出了示意说明。部件④及部件⑤引脚描述如表1。
表1USB3.0接口引脚描述
基于光纤的USB3.0传输装置只支持USB3.0规范中的“SuperSpeed”部分，即USB3.0中额外增加的StdA_SSTX+、StdA_SSTX-、StdA_SSRX+和StdA_SSRX-四条线路，提供“SuperSpeed Bus”所需信号的支持，对于USB2.0、USB1.1及USB1.0总线信号不予支持。这种方案的优点在于，简化后端USB3.0到光纤之间的转换电路复杂度并可以降低成本。部件④的型号有USB3.0B型接口、USB3.0Power-B型接口、USB3.0Micro-B型接口和USB3.0Micro-AB型接口四种。部件⑤的型号有USB3.0A型接口和USB3.0Micro-A型接口两种。
图7是本实用新型基于光纤的USB3.0相机的系统框图，由七个部件组成，分别用①、②、③、⑤、⑥、⑦、⑧序号加以标注。图7中部件①、⑥、⑦和⑧组成了基于光纤的USB3.0相机的图像采集部分，部件②、③、⑤组成了基于光纤的USB3.0相机的传输装置部分。图7中部件①、②、③、⑤功能同图4中相应部件的功能。
部件⑥是基于光纤的USB3.0相机图像采集部分，由图像传感器及相应外围电路组成。图像传感器根据元件不同，可分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。部件⑥的作用是将相机采集的外界光信号转换成电信号，并以固定数据格式向部件⑦输出。部件⑥和部件⑦之间除了图像数据信号，还存在数据控制指令的交互。
部件⑦，主要由控制电路和数据处理电路组成。图8对其内部结构做出了示意说明。其主要功能为，对部件⑥进行参数配置，并对部件⑥输出的图像数据进行必要的处理和变换。同时，部件⑦负责与部件⑧USB3.0设备逻辑接口进行交互，获取USB3.0主机发出的控制信息，同时根据USB3.0主机的请求，向USB3.0主机发送相应的控制信息和图像数据。
部件⑧是USB3.0设备逻辑接口，提取USB3.0总线上的用户数据，同时将部件⑦的控制信息和图像数据转换成USB3.0的格式，发送到USB3.0总线上。图9对部件⑧的内部结构做出了示意说明。基于实用性和成本控制的考虑，部件⑧简化了标准的USB3.0电气接口，支持USB3.0规范中的“SuperSpeed”部分，即USB3.0中额外增加的StdA_SSTX+、StdA_SSTX-、StdA_SSRX+和StdA_SSRX-四条线路，提供“SuperSpeed Bus”所需信号的支持，对于USB2.0、USB1.1及USB1.0总线信号不予支持。标准的USB3.0电气接口如表2。
表2标准USB3.0电气接口描述
虽然本实用新型以较佳实施方式实现，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型精神和范围内，当可稍作简单修改，因此本实用新型保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种基于光纤的USB3.0传输装置，其特征在于：包括USB3.0设备端接口、设备端光电转换装置、光纤、主机端光电转换装置和USB3.0主机端接口，所述USB3.0设备端接口与所述USB3.0主机端接口之间用所述设备端光电转换装置、所述光纤和所述主机端光电转换装置依次连接。
2.如权利要求1所述的基于光纤的USB3.0传输装置，其特征在于：所述USB3.0设备端接口和所述USB3.0主机端接口，支持USB3.0规范中的“SuperSpeed”部分，即在USB3.0中增加的StdA_SSTX+、StdA_SSTX-、StdA_SSRX+和StdA_SSRX-四条线路，支持“SuperSpeed Bus”信号，不支持USB2.0、USB1.1和USB1.0总线信号。
3.如权利要求1所述的基于光纤的USB3.0传输装置，其特征在于：所述USB3.0设备端接口是USB3.0B型接口、USB3.0Power-B型接口、USB3.0Micro-B型接口或USB3.0Micro-AB型接口，所述USB3.0主机端接口型号是USB3.0A型接口或USB3.0Micro-A型接口。
4.如权利要求1-3中任一项所述的基于光纤的USB3.0传输装置，其特征在于：所述设备端光电转换装置与主机端光电转换装置可以是同类型的产品装置或电路，也可以是不同类型的产品装置或电路。
5.如权利要求1-3中任一项所述的基于光纤的USB3.0传输装置，其特征在于：所述USB3.0设备端接口连接USB3.0设备，所述USB3.0主机端接口连接USB3.0主机。
6.如权利要求1-3中任一项所述的基于光纤的USB3.0传输装置，其特征在于：所述光纤长度大于等于3米。
7.一种基于光纤的USB3.0相机，其特征在于：包括USB3.0图像采集部分、光纤、主机端光电转换装置和USB3.0主机端接口，其中，所述USB3.0图像采集部分包括图像传感器、控制电路和数据处理电路、USB3.0设备逻辑接口、设备端光电转换装置，所述USB3.0图像采集部分的接口是光纤接口，相机采集到的图像数据信号通过光纤传输到USB3.0主机端。
8.如权利要求7所述的基于光纤的USB3.0相机，其特征在于：所述USB3.0设备逻辑接口和所述USB3.0主机端接口，支持USB3.0规范中的“SuperSpeed”部分，即在USB3.0中增加的StdA_SSTX+、StdA_SSTX-、StdA_SSRX+和StdA_SSRX-四条线路，支持“SuperSpeed Bus”信号，不支持USB2.0、USB1.1和USB1.0总线信号。
9.如权利要求7或8所述的基于光纤的USB3.0相机，其特征在于：所述USB3.0主机端接口型号是USB3.0A型接口或USB3.0Micro-A型接口。
10.如权利要求7或8所述的基于光纤的USB3.0相机，其特征在于：所述光纤长度大于等于3米。
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