[发明专利]一种基于光纤传输的USB2.0/3.0HUB

说明书

技术领域

本发明涉及USB3.0通信领域，特别涉及多种USB3.0/2.0/1.1/1.0终端设备与计算机之间远距离通信的技术领域，具体是指一种基于光纤传输的USB2.0/3.0 HUB。

本发明还涉及一种对USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端之间光纤通信的自动协商方法。

本发明还涉及一种对USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端进行数字诊断及USB3.0终端设备远程控制的方法。

背景技术

USB3.0对传输速度进行了大幅提升，它基于全双工数据传输协议，理论传输速率高达5Gbps(即625MB/秒)，实际数据传输速率也将高达3.2Gbps (即400MB/秒)，相比USB2.0时代有了将近10倍的提升，而现在最新的USB3.1 Gen2标准又将传输速率提升到了10Gbps，因此数据的传输距离遇到了前所未有的挑战。由于传输速率由以往的USB2.0标准规定的480Mbps提升到了5Gbps，因此使用传统的电缆一般不会超过3米，一些使用厂家使用中继放大芯片后，传输距离也只能达到最远15米的传输距离，但是由于采用电缆传输在使用过程中特别容易受到电磁干扰的影响，因此不适合在一些电磁干扰较大的工业生产流水线上使用，以及一些对电磁干扰敏感的设备（如军工设备）上使用；而目前随着工业4.0的兴起，许多USB3.0工业相机的传输距离会超过这个距离，甚至要达到几百米的距离，另外一些企业和单位出于安全考虑，往往需要将计算机主机集中管理，用户只能在远端使用USB3.0存储设备和USB3.0打印机，从而实现计算机主机与使用者的安全隔离，而计算机与终端之间往往也达到了上百米，并且数据在传输过程中不能有电磁泄漏而导致数据安全得不到保障。而我们采用光纤传输USB3.0信号即可以解决电磁干扰的问题，又可以解决传输距离的问题，此外现在虽然有一些可以实现USB3.0信号远距离传输的装置，但它们一般都是将终端设备的USB3.0数据通过USB3.0物理层芯片解析成其它的数据格式再重新编码转换成光纤来传输，另外一端将接收到的光信号转换成电信号，通过USB3.0物理层芯片转换成并行数据送到采集卡进行数据采集，它们都是针对一些特定的设备应用，无法实现其它USB3.0标准终端设备的接入，例如一种用来实现USB3.0工业相机远距离传输的装置是无法用来接入U盘、USB3.0移动硬盘或是打印机等其它USB3.0终端设备，而且现有还没有一种能直接将USB2.0和USB3.0设备同时通过一个单USB3.0主控芯片采用超高速信号差分数据线用光模块转换成光信号后用光纤完成远距离传输的方案，一般都是要外加一个USB2.0到USB3.0的转换芯片，再用一个USB3.0 HUB整合传输，兼容性有待提高，而且这个芯片目前处于垄断，其它厂家无法通过渠道采购到，直接限制了USB3.0在远距离传输中对USB2.0/1.1/1.0的兼容应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光纤传输支持多种USB终端设备与计算机之间进行远距离传输的USB2.0/3.0 HUB，可以通过USB3.0的超高速差分信号传输USB3.0/2.0/1.1/1.0数据，即向下兼容USB2.0/1.1/1.0设备，而且可以通过数字诊断电路实现USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端进行数字诊断及USB3.0终端设备远程控制。