本發(fā)明涉及信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸裝置及方法。

背景技術(shù)：

USB技術(shù)的優(yōu)越性越來越明顯，支持USB技術(shù)的設(shè)備越來越多，在一些USB系統(tǒng)中，主機(jī)端或者設(shè)備端有時(shí)需要傳輸除USB數(shù)據(jù)之外的狀態(tài)、控制等數(shù)據(jù)到另一端，增加傳輸通道可以解決這個(gè)問題，但這樣會(huì)增加成本，尤其是遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，成本更大?，F(xiàn)有的另一種解決方法是不增加傳輸通道，對(duì)通道分時(shí)復(fù)用，這樣會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度，降低USB數(shù)據(jù)的傳輸效率，我司正在申請(qǐng)的一篇專利中用mBnB(例如8B/10B，64B/66B編碼)對(duì)USB包編碼，利用編碼后的USB包中的K碼攜帶終端數(shù)字信號(hào)達(dá)到傳輸目的，受到USB協(xié)議中超時(shí)時(shí)間以及mBnB中K碼數(shù)量的限制，終端數(shù)據(jù)傳輸距離及傳輸位寬也受到相應(yīng)限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種通過以太網(wǎng)混合傳輸數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)的裝置及方法，對(duì)傳輸?shù)慕K端數(shù)字信號(hào)位寬沒有限制，并且使得數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)可以跨網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸，傳輸距離有很大幅度的提升。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸裝置，包括UP端和DOWN端，所述UP端和DOWN端之間通過傳輸介質(zhì)相連接，所述UP端和DOWN端分別連接有一終端設(shè)備，所述UP端與主機(jī)之間雙向信號(hào)傳輸，所述DOWN端和USB設(shè)備之間雙向信號(hào)傳輸，所述UP端和DOWN端各分別包括USB單元、緩存單元、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元和以太網(wǎng)單元，所述USB單元與緩存單元之間雙向信號(hào)傳輸，所述緩存單元與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元之間雙向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元與以太網(wǎng)單元之間雙向信號(hào)傳輸，所述以太網(wǎng)單元與傳輸介質(zhì)之間雙向信號(hào)傳輸，所述的USB單元與主機(jī)或者USB設(shè)備雙向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元與終端設(shè)備相連接。

進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元包括：管理包產(chǎn)生單元、管理包解析單元、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包單元和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包單元，所述管理包產(chǎn)生單元、終端設(shè)備和緩存單元分別至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包單元單向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包單元至以太網(wǎng)單元單向信號(hào)傳輸，所述以太網(wǎng)單元至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包單元單向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包單元分別至終端設(shè)備、緩存單元和管理包解析單元單向信號(hào)傳輸。

進(jìn)一步的，所述傳輸介質(zhì)之間設(shè)有交換機(jī)。

進(jìn)一步的，所述USB單元通過檢測(cè)USB總線判斷所連接的是主機(jī)或USB設(shè)備，所述緩存單元用于存儲(chǔ)USB單元接收的USB數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元用于將緩存單元中的USB數(shù)據(jù)或終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)或管理包產(chǎn)生單元產(chǎn)生的管理數(shù)據(jù)打包成幀格式、并傳輸至以太網(wǎng)單元，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元用于將以太網(wǎng)單元接收的數(shù)據(jù)幀根據(jù)幀格式區(qū)分為USB數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)、并將USB數(shù)據(jù)送至所述緩存單元、終端數(shù)據(jù)發(fā)送至終端設(shè)備、管理數(shù)據(jù)送給管理包解析單元。

一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸方法，利用如權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸裝置，所述UP端和DOWN端連接有終端設(shè)備，所述UP端和DOWN端自動(dòng)檢測(cè)所述USB設(shè)備插拔信息，通過管理包完成USB設(shè)備連接狀態(tài)、設(shè)備速度信息以及高速握手信號(hào)傳輸，由所述UP端模擬USB設(shè)備，所述UP端與主機(jī)通訊，由所述DOWN端模擬主機(jī)，所述DOWN端與USB設(shè)備的通訊，所述UP端與DOWN之間以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包通信，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包攜帶終端設(shè)備數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)傳輸?shù)耐瑫r(shí)也實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備之間的雙向或單向信號(hào)傳輸。

進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包組成包括同步頭、幀開始、目標(biāo)地址、源地址、類型、終端數(shù)據(jù)、USB數(shù)據(jù)及校驗(yàn)位。

進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包組成包括同步頭、幀開始、類型、終端數(shù)據(jù)、USB數(shù)據(jù)及校驗(yàn)位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明對(duì)傳輸?shù)慕K端數(shù)字信號(hào)位寬沒有限制，并且使得數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)可以跨網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸，傳輸距離有很大幅度的提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的UP端或DOWN端的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為傳輸介質(zhì)一種連接方式示意圖。

圖5和圖6為太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀組成形式示意圖。

具體實(shí)施方式：

為了詳細(xì)闡述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例。特別地，本實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)僅是基于本發(fā)明思想的一種實(shí)現(xiàn)形式，事實(shí)上任意一種電路結(jié)構(gòu)只要能夠符合本發(fā)明的方法，一樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

如圖1所示，一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸裝置，包括UP端和DOWN端，所述UP端和DOWN端之間通過傳輸介質(zhì)相連接，所述UP端和DOWN端分別連接有一終端設(shè)備，所述UP端與主機(jī)之間雙向信號(hào)傳輸，所述DOWN端和USB設(shè)備之間雙向信號(hào)傳輸，所述UP端連接有終端A，所述DOWN端連接有終端B，主機(jī)可以是PC機(jī)或其他帶USB HOST的主機(jī)，USB設(shè)備部分可以通過USB-HUB來連接多個(gè)USB設(shè)備，可以是U盤、USB攝相頭、USB鍵盤、USB鼠標(biāo)、USB打印機(jī)等，終端A或終端B可以是單片機(jī)、按鍵、指示燈等等。

所述UP端和DOWN端可以采用自適應(yīng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)連接方式的自動(dòng)判別，從而實(shí)現(xiàn)UP和DOWN的不同功能，與主機(jī)相連的稱之為UP端，與USB設(shè)備相連的稱之為DOWN端，UP端和DOWN端之間可以通過傳輸線直接相連接，也可以如圖4所示，在傳輸線之間經(jīng)過交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)后相連。

UP端模擬USB設(shè)備與主機(jī)通信，DOWN端模擬主機(jī)與USB設(shè)備通信，UP端和DOWN端通過自定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議經(jīng)由傳輸介質(zhì)相互通信，從而間接實(shí)現(xiàn)主機(jī)與USB設(shè)備之間的信息交互。本發(fā)明中主機(jī)與USB設(shè)備之間傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包攜帶終端A與終端B發(fā)送的信號(hào)，從而也實(shí)現(xiàn)了終端A與終端B之間的互聯(lián)互通，所述UP端或者DOWN端與終端設(shè)備之間為單向或者雙向傳輸，USB信號(hào)的傳輸與終端A與終端B之間的傳輸使用相同的通道。

如圖2所示，所述UP端和DOWN端各分別包括USB單元、緩存單元、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元和以太網(wǎng)單元，所述USB單元與緩存單元之間雙向信號(hào)傳輸，所述緩存單元與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元之間雙向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元與以太網(wǎng)單元之間雙向信號(hào)傳輸，所述以太網(wǎng)單元與傳輸介質(zhì)之間雙向信號(hào)傳輸，所述的USB單元與主機(jī)或者USB設(shè)備雙向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元與終端設(shè)備相連接。

如圖3所示，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元包括：管理包產(chǎn)生單元、管理包解析單元、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包單元和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包單元，所述管理包產(chǎn)生單元、終端設(shè)備和緩存單元分別至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包單元單向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包單元至以太網(wǎng)單元單向信號(hào)傳輸，所述以太網(wǎng)單元至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包單元單向信號(hào)傳輸，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包單元分別至終端設(shè)備、緩存單元和管理包解析單元單向信號(hào)傳輸。

所述USB單元具有模擬主機(jī)和模擬USB設(shè)備功能，通過檢測(cè)USB總線判斷所連接的是USB設(shè)備/主機(jī)，自動(dòng)模擬為相應(yīng)的USB設(shè)備/主機(jī)。與主機(jī)相連的稱之為UP端，其模擬USB設(shè)備功能；與USB設(shè)備相連的稱之為DOWN端，其模擬主機(jī)功能。所述緩存單元用于存儲(chǔ)USB單元接收的USB數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元具有打包和解包以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀功能。所述網(wǎng)絡(luò)處理單元打包以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀功能為：將所述緩存單元中USB數(shù)據(jù)或終端設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)或管理包產(chǎn)生單元產(chǎn)生的管理數(shù)據(jù)組成如圖5所示的幀格式，如無(wú)需經(jīng)過交換機(jī)也可以組成如圖6所示的幀格式，然后將打包好的數(shù)據(jù)幀交至所述以太網(wǎng)單元，通過傳輸介質(zhì)發(fā)送出去；所述網(wǎng)絡(luò)處理單元解包以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀功能為：將所述以太網(wǎng)單元接收的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)如圖5或圖6所示的幀格式(如圖5所示，所述幀格式依次包括：同步頭、幀開始、目標(biāo)地址、源地址、類型、終端數(shù)據(jù)、USB數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位。如圖6所示，所述幀格式依次包括：同步頭、幀開始、類型、終端數(shù)據(jù)、USB數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位)，將USB數(shù)據(jù)、終端數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)區(qū)分開，把USB數(shù)據(jù)送至所述緩存單元，把終端數(shù)據(jù)賦給終端設(shè)備，把管理數(shù)據(jù)送給管理包解析單元。圖5和圖6中“類型”用于表示：當(dāng)前幀只有終端數(shù)據(jù)、當(dāng)前幀只有USB數(shù)據(jù)、當(dāng)前幀既有USB數(shù)據(jù)又有終端數(shù)據(jù)以及當(dāng)前幀USB數(shù)據(jù)為管理數(shù)據(jù)。所述以太網(wǎng)單元可以為以太網(wǎng)物理層收發(fā)芯片(如RTL8211E，IP1001)也可以是其他具有以太網(wǎng)物理層收發(fā)功能的IP核。

一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸方法，利用如權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字信號(hào)與USB信號(hào)混合傳輸裝置，所述UP端和DOWN端連接有終端設(shè)備，所述UP端和DOWN端自動(dòng)檢測(cè)所述USB設(shè)備插拔信息，通過管理包完成USB設(shè)備連接狀態(tài)、設(shè)備速度信息以及高速握手信號(hào)傳輸，由所述UP端模擬USB設(shè)備，所述UP端與主機(jī)通訊，由所述DOWN端模擬主機(jī)，所述DOWN端與USB設(shè)備的通訊，所述UP端與DOWN之間以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包通信，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包攜帶終端設(shè)備數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)傳輸?shù)耐瑫r(shí)也實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備之間的雙向或單向信號(hào)傳輸。

具體步驟包括：

1)初始狀態(tài)下，USB總線建立連接，即USB設(shè)備與DOWN端、主機(jī)與UP端的USB總線處于握手狀態(tài)，所述管理包產(chǎn)生單元根據(jù)USB總線狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)管理數(shù)據(jù)，并由所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元打包，當(dāng)所述終端設(shè)備無(wú)數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，則圖5或圖6幀格式中“類型”標(biāo)記為當(dāng)前幀只有USB數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)幀中“USB數(shù)據(jù)”為管理數(shù)據(jù)；當(dāng)終端設(shè)備有數(shù)據(jù)交互時(shí)，則圖5或圖6幀格式中“類型”標(biāo)記為當(dāng)前幀既有USB數(shù)據(jù)，又有終端數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)幀中“USB數(shù)據(jù)”為管理數(shù)據(jù)，所述DOWN端和UP端根據(jù)數(shù)據(jù)幀中管理數(shù)據(jù)來和USB設(shè)備或主機(jī)進(jìn)行握手；

2)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，所述主機(jī)向USB設(shè)備索要數(shù)據(jù)：當(dāng)主機(jī)第一次向USB設(shè)備獲取數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送USB獲取數(shù)據(jù)命令包，由于模擬設(shè)備的UP端的緩存單元并沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述UP端向主機(jī)回應(yīng)此刻沒有準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，然后將主機(jī)發(fā)送的USB獲取數(shù)據(jù)命令包接收至所述緩存單元，所述UP端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)緩存單元和終端A當(dāng)前是否有數(shù)據(jù)傳輸情況設(shè)置數(shù)據(jù)幀的“類型”，經(jīng)傳輸介質(zhì)發(fā)送至DOWN端，所述DOWN端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)幀格式和“類型”，將相應(yīng)的終端數(shù)據(jù)和USB數(shù)據(jù)區(qū)分開，所述終端數(shù)據(jù)則發(fā)送于終端B，USB數(shù)據(jù)保存至所述緩存單元，所述DOWN端的USB單元模擬為主機(jī)，將所述緩存單元的USB數(shù)據(jù)(即主機(jī)發(fā)送的USB獲取數(shù)據(jù)命令包)發(fā)送至USB設(shè)備，然后將USB設(shè)備回應(yīng)的USB數(shù)據(jù)保存至所述緩存單元，所述DOWN端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)緩存單元和終端B通信情況設(shè)置數(shù)據(jù)幀的“類型”，經(jīng)傳輸介質(zhì)發(fā)送至UP端；當(dāng)該數(shù)據(jù)幀“類型”表示該幀內(nèi)有終端數(shù)據(jù)，則將終端數(shù)據(jù)發(fā)送于終端A，USB數(shù)據(jù)保存至所述緩存單元；當(dāng)主機(jī)再次發(fā)送USB設(shè)備時(shí)，所述UP端的USB單元模擬為USB設(shè)備，將緩存單元中的數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)；同理，所述USB設(shè)備向主機(jī)索要數(shù)據(jù)與所述主機(jī)向USB設(shè)備索要數(shù)據(jù)的步驟相同；

3)當(dāng)USB總線掛起或USB總線上無(wú)數(shù)據(jù)傳輸，而終端設(shè)備有數(shù)據(jù)通信，此時(shí)其中一端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元將設(shè)置該數(shù)據(jù)幀“類型”為只有終端數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)單元經(jīng)傳輸介質(zhì)發(fā)送至另一端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元，另一端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元只將數(shù)據(jù)幀中的終端數(shù)據(jù)提取出來，發(fā)送至與另一端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理單元相連接的終端設(shè)備。