本發(fā)明涉及usb3.0通信領(lǐng)域，特別涉及多種usb3.0終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行隔離通信的技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種采用極高頻微波隔離的usb2.0\3.0hub。

本發(fā)明還涉及一種對(duì)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間微波通信的自動(dòng)協(xié)商方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)電子設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)交換速度的要求越來(lái)越高，越來(lái)越多的工業(yè)設(shè)備也開(kāi)始

使用usb接口，對(duì)通訊的可靠性要求也越來(lái)越高。但現(xiàn)有的usb通訊電路對(duì)抗運(yùn)行環(huán)境干擾的能力差，極易受到工業(yè)環(huán)境中的靜電與電磁波干擾，而且由于工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，主機(jī)端和設(shè)備端接口電平可能不同，連接后可能使兩側(cè)的設(shè)備都無(wú)法正常工作，并且任一側(cè)的干擾會(huì)沿著usb接口傳遞到主機(jī)/設(shè)備端，容易對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p壞，目前在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的電源與信號(hào)隔離保護(hù)裝置主要分為三種：光電隔離式，變壓器隔離式，電容隔離式。

目前，國(guó)外有幾家半導(dǎo)體公司對(duì)于usb2.0信號(hào)的隔離提供了解決方案，但是售價(jià)高昂，方案設(shè)計(jì)復(fù)雜，極難推廣到實(shí)際應(yīng)用。而且，隨著usb3.0對(duì)傳輸速度進(jìn)行了大幅提升，它基于全雙工數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，理論傳輸速率高達(dá)5gbps(即625mb/秒)，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率也將高達(dá)3.2gbps(即400mb/秒)，相比usb2.0時(shí)代有了將近10倍的提升，而現(xiàn)在最新的usb3.1gen2標(biāo)準(zhǔn)又將傳輸速率提升到了10gbps，因此數(shù)據(jù)的傳輸距離遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。

如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01410572419.4，提供一種全速u(mài)sb3.0接口隔離保護(hù)裝置，這種裝置的變壓器隔離相比光電隔離，雖然傳輸速度提升到了5gbps，但是由于采用了電感元件，存在著電壓互感耦合的風(fēng)險(xiǎn)，并不能完全的實(shí)現(xiàn)醫(yī)療領(lǐng)域要求的安全隔離度。

在醫(yī)療領(lǐng)域往往因?yàn)榘踩紤]，需要將測(cè)量設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行4000v的電氣隔離，以往usb2.0、usb3.0還可以采用一些變壓器進(jìn)行耦合隔離，但是隨著傳輸速率提升到了5gbps~10gbps，采用傳統(tǒng)的變壓器耦合隔離方案已無(wú)法適應(yīng)5gbps~10gbps的傳輸，而且變壓器耦合在電氣隔離上面還是存在一定缺陷，電氣隔離不如光電耦合方式和微波耦合方式，光電耦合方式和微波耦合方式這兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)電氣的完全隔離，但是光電耦合方式速率較慢，一般只能在12mbps。在微波通信領(lǐng)域，頻率范圍在30-300ghz頻段內(nèi)，波長(zhǎng)短于超高頻(shf)的電磁波信號(hào)，我稱之為極高頻ehf(extremelyhighfrequency)，波長(zhǎng)由1mm到10mm，主要應(yīng)用于氣象雷達(dá)、空間通信、射電天文等方面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用極高頻微波進(jìn)行隔離的、支持多種usb2.0、usb3.0終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行隔離通信輸?shù)膗sb2.0\3.0hub，可以實(shí)現(xiàn)多種usb3.0\usb2.0\1.0\1.1終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)主機(jī)之間安全的電氣隔離連接。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種采用極高頻微波隔離的usb2.0\3.0hub，包括一個(gè)usb3.0微波發(fā)送端和一個(gè)usb3.0微波接收端，采用頻率范為60ghz的極高頻ehf(extremelyhighfrequency)，芯片非接觸性直接信號(hào)耦合距離可以達(dá)到5cm，如果采用其它波導(dǎo)材料可以使傳輸距離延長(zhǎng)幾米至十幾米的距離，速率可以提高到10gbps，兩者之間通信的微波通信可以通過(guò)自定義通信規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)協(xié)商，在usb3.0微波接收端的usb3.0hub主控芯片內(nèi)部包含了一個(gè)usb2.0加速引擎，可以將所有下行端口的usb2.0信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0信號(hào)，可以用usb3.0超高速信號(hào)來(lái)同時(shí)傳輸usb3.0\usb2.0\1.0\1.1數(shù)據(jù)，該usb3.0hub主控芯片四個(gè)端口都可以連接usb2.0或usb3.0終端外設(shè)，而且usb2.0和usb3.0設(shè)備可以混合使用，即向下兼容usb2.0\1.1\1.0設(shè)備；本發(fā)明所采用技術(shù)方案?jìng)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)是原生的usb3.0數(shù)據(jù)格式，在usb3.0微波通信過(guò)程中，為了保證兼容性和普遍適用性，不會(huì)將usb3.0主控制器、usb3.0hub主控芯片和usb3.0終端設(shè)備發(fā)送的原生usb3.0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成其它格式并重新編解碼再進(jìn)行傳輸，只是將收到的usb3.0電信號(hào)進(jìn)行電-微波-電的轉(zhuǎn)換，微波傳輸設(shè)備不會(huì)在數(shù)據(jù)流中加入任何附加的數(shù)據(jù)，因此usb3.0信號(hào)使用微波傳輸設(shè)備在傳輸過(guò)程中是透明的，所有符合usb3.0\usb2.0\1.0\1.1標(biāo)準(zhǔn)的終端外設(shè)都可以正常連接。

與此相應(yīng)的，本發(fā)明另一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間微波通信的自動(dòng)協(xié)商方法。

按上述方案，所述usb3.0微波發(fā)送端，包括usb3.0上行接口、usb3.0ehf收發(fā)器、mcu控制單元、led指示電路、管理接口電路、偵測(cè)電路、供電單元。

所述usb3.0上行接口，用來(lái)連接計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器。

優(yōu)選地，所述usb3.0ehf收發(fā)器由kss104-tx和kss104-rx組成，kss104系列芯片內(nèi)部包含ehf微波發(fā)送器和ehf微波接收器，可以按照需要配置成發(fā)送模式或者接收模式，kss104系列芯片工作速率可以到6gbps，更換同類型的其它芯片型號(hào)可以到12gbps，因此可以滿足usb3.1gen2要求的10gbps速率，kss104系列芯片在內(nèi)部集成了電磁波導(dǎo)，因此不必外接微波天線，電路得到相當(dāng)大的簡(jiǎn)化，芯片面積只有5mmx5mm，kss104-tx用來(lái)將計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控制器輸出的usb3.0電信號(hào)轉(zhuǎn)換成極高頻微波信號(hào)，kss104-rx用來(lái)將收到的極高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0電信號(hào)送到計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控制器信號(hào)輸入端。

所述mcu控制單元，用來(lái)控制usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端與計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器的握手連接及芯片復(fù)位、用來(lái)控制供電單元實(shí)現(xiàn)usb3.0終端設(shè)備的供電控制與故障診斷、用來(lái)實(shí)現(xiàn)usb3.0終端設(shè)備控制指令的發(fā)送，結(jié)合管理接口實(shí)現(xiàn)對(duì)usb3.0微波發(fā)送端及usb3.0微波接收端的數(shù)字診斷管理。

所述led指示電路，用于指示的通信狀態(tài)、故障情況等信息。

所述管理接口電路，連接到外部usb2.0端口，實(shí)現(xiàn)usb2.0轉(zhuǎn)換成rs-232接口，rs-232接口連接到mcu控制單元的一個(gè)rs-232串口，用來(lái)實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)主機(jī)端對(duì)usb3.0微波發(fā)送端及usb3.0微波接收端的數(shù)字診斷管理。

所述偵測(cè)電路，在usb3.0微波發(fā)送端有一對(duì)霍爾傳感器和磁性元件、一對(duì)收發(fā)光耦元件，usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間可以通過(guò)光耦元件進(jìn)行雙向通信，而采用霍爾傳感器和磁性元件來(lái)確立usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間的物理連接，當(dāng)usb3.0微波接收端的磁性元件接近usb3.0微波發(fā)送端的霍爾傳感器時(shí)，霍爾傳感器會(huì)輸出一個(gè)固定的電平信號(hào)，用來(lái)確定usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端兩者相互靠近在有效區(qū)間，從而兩者會(huì)根據(jù)此信號(hào)發(fā)起連接請(qǐng)求。

所述供電單元，可以實(shí)現(xiàn)usb3.0接口供電和外部供電自動(dòng)切換，為usb3.0ehf收發(fā)器、mcu控制單元、led指示電路、管理接口、偵測(cè)電路、usb3.0微波接收端及其usb3.0終端設(shè)備提供電源。

按上述方案，所述usb3.0微波接收端，包括usb3.0下行接口、usb3.0hub主控芯片、usb3.0ehf收發(fā)器、mcu控制單元、led指示電路、偵測(cè)電路、供電單元。

所述usb3.0下行接口，具有至少一個(gè)端口，用來(lái)連接usb3.0終端設(shè)備。

優(yōu)選地，所述usb3.0hub主控芯片為frescologic公司生產(chǎn)的fl6000，fl6000采用frescologic公司獨(dú)有f-one^tm技術(shù)，可以讓下行端口的usb2.0和usb3.0數(shù)據(jù)通過(guò)上行端口的usb3.0超高速差分?jǐn)?shù)據(jù)線（sstx+/-和ssrx+/-）來(lái)進(jìn)行傳輸，而不必在外面加一顆usb2.0到usb3.0的轉(zhuǎn)換芯片，整體電路變得更加簡(jiǎn)單，兼容性更好，在支持usb3.0設(shè)備的同時(shí)可以直接向下兼容usb2.0\1.1\1.0設(shè)備，fl6000芯片內(nèi)部包含了一個(gè)usb2.0加速引擎（usb2.0tousb3.0translators），可以所有下行端口的usb2.0信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0信號(hào)，最后與所有下行接口的usb3.0信號(hào)通過(guò)usb3.0hub主控芯片內(nèi)的超高速hub控制器與路由引擎（superspeedhubcontrollerandrouting）與計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此可以用光纖通過(guò)usb3.0超高速差分?jǐn)?shù)據(jù)線來(lái)同時(shí)傳輸usb2.0和usb3.0數(shù)據(jù)；usb3.0hub主控芯片的上行口連接到發(fā)送端的usb3.0ehf收發(fā)器，usb3.0微波接收端的usb3.0hub主控芯片四個(gè)端口都可以支持usb3.0\usb2.0\1.1\1.0終端外設(shè)，如usb2.0手寫(xiě)筆、usb觸摸屏、usb鼠標(biāo)、usb鍵盤(pán)、usb3.0工業(yè)打印機(jī)、usb3.0相機(jī)、usb3.0移動(dòng)硬盤(pán)、usb3.0移動(dòng)u盤(pán)等標(biāo)準(zhǔn)usb外設(shè)，usb2.0和usb3.0設(shè)備可以混合使用。

所述usb3.0ehf收發(fā)器由kss104-tx和kss104-rx組成，kss104系列芯片內(nèi)部包含ehf微波發(fā)送器和ehf微波接收器，可以按照需要配置成發(fā)送模式或者接收模式，kss104系列芯片工作速率可以到6gbps，更換同類型的其它芯片型號(hào)可以到12gbps，因此可以滿足usb3.1gen2要求的10gbps速率，kss104系列芯片在內(nèi)部集成了電磁波導(dǎo)，因此不必外接微波天線，電路得到相當(dāng)大的簡(jiǎn)化，芯片面積只有5mmx5mm，kss104-tx用來(lái)將usb3.0hub主控芯片上行接口輸出的usb3.0電信號(hào)轉(zhuǎn)換成極高頻微波信號(hào)，kss104-rx用來(lái)將收到的極高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0電信號(hào)送到usb3.0hub主控芯片上行接口信號(hào)輸入端。

所述mcu控制單元，用來(lái)控制usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端與計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器的握手連接及芯片復(fù)位、用來(lái)控制供電單元實(shí)現(xiàn)usb3.0終端設(shè)備的供電控制與故障診斷、用來(lái)實(shí)現(xiàn)usb3.0終端設(shè)備控制指令的發(fā)送，結(jié)合管理接口實(shí)現(xiàn)對(duì)usb3.0微波發(fā)送端及usb3.0微波接收端的數(shù)字診斷管理。

所述led指示電路，用于指示的通信狀態(tài)、故障情況等信息。

所述管理接口電路，連接到外部usb2.0端口，實(shí)現(xiàn)usb2.0轉(zhuǎn)換成rs-232接口，rs-232接口連接到mcu控制單元的一個(gè)rs-232串口，用來(lái)實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)主機(jī)端對(duì)usb3.0微波發(fā)送端及usb3.0微波接收端的數(shù)字診斷管理。

所述偵測(cè)電路，usb3.0微波接收端有一對(duì)霍爾傳感器和磁性元件、一對(duì)收發(fā)光耦元件，usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間可以通過(guò)光耦元件進(jìn)行雙向通信，而采用霍爾傳感器和磁性元件來(lái)確立usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間的物理連接，當(dāng)usb3.0微波接收端的磁性元件接近usb3.0微波發(fā)送端的霍爾傳感器時(shí)，霍爾傳感器會(huì)輸出一個(gè)固定的電平信號(hào)，用來(lái)確定usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端兩者相互靠近在有效區(qū)間，從而兩者會(huì)根據(jù)此信號(hào)發(fā)起連接請(qǐng)求。

所述供電單元，為usb3.0ehf收發(fā)器、mcu控制單元、led指示電路、偵測(cè)電路、usb3.0終端設(shè)備提供電源。

所述一種對(duì)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間微波通信的自動(dòng)協(xié)商方法，是指通過(guò)單片機(jī)編程技術(shù)和制定相關(guān)的通信規(guī)則來(lái)解決在使用微波傳輸usb3.0數(shù)據(jù)過(guò)程中因usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端相互分離、計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)機(jī)及重啟后usb3.0終端設(shè)備重新計(jì)算機(jī)主機(jī)建立正確通信鏈接的方法。

usb3.0微波通信是一個(gè)全雙工雙向通信，如果因usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端相互分離，計(jì)算機(jī)主機(jī)與遠(yuǎn)端usb3.0微波接收端的usb3.0hub主控芯片需要重新建立連接，此時(shí)雙方會(huì)重新發(fā)起低速lfps信號(hào)進(jìn)行握手連接，從而確定連接狀態(tài)，但此時(shí)如果usb3.0微波接收端的usb3.0hub主控芯片還未退出超高速鏈接狀態(tài)，usb3.0微波發(fā)送端連接的usb3.0主控制器收到的不是lfps數(shù)據(jù)信號(hào)，而是超高速數(shù)據(jù)包，這樣就會(huì)導(dǎo)致協(xié)商失敗，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)連接此usb3.0微波發(fā)送端的usb3.0主控制器端口死機(jī)，從而無(wú)法識(shí)別usb3.0微波接收端的usb3.0hub主控芯片及外接usb3.0終端設(shè)備。

usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端在通信過(guò)程中往往會(huì)遇到計(jì)算機(jī)主機(jī)關(guān)機(jī)、重啟、計(jì)算機(jī)主機(jī)關(guān)機(jī)了很長(zhǎng)時(shí)間后重新開(kāi)機(jī)，這樣就會(huì)面臨嚴(yán)峻的問(wèn)題：當(dāng)計(jì)算機(jī)主機(jī)重新進(jìn)入操作系統(tǒng)后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端與當(dāng)計(jì)算機(jī)主機(jī)連接失敗，計(jì)算機(jī)主機(jī)有可能會(huì)提示usb3.0設(shè)備合規(guī)但是無(wú)法鏈接、或是根本沒(méi)有鏈接動(dòng)作，導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因是在計(jì)算機(jī)主機(jī)退出系統(tǒng)后，usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端的通信狀態(tài)并未進(jìn)入lfps協(xié)商狀態(tài)，而一直處于正常的超高速鏈接狀態(tài)，當(dāng)計(jì)算機(jī)主機(jī)重新進(jìn)入系統(tǒng)后，計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器本應(yīng)該與usb3.0微波接收端是一個(gè)低速率通信模式，但實(shí)際計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器首先收到的是usb3.0微波發(fā)送端發(fā)送過(guò)來(lái)的超高速數(shù)據(jù)包，從而導(dǎo)致兩者的協(xié)商失敗，從而計(jì)算機(jī)主機(jī)無(wú)法找到usb3.0主控制器外接的所有usb3.0終端設(shè)備。

本發(fā)明在此約定一種用于usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間微波通信的自動(dòng)協(xié)商方法，如下1-6項(xiàng)所示。

1.不管任何時(shí)候，usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)接收機(jī)總是先于usb3.0微波接收端的微波信號(hào)接收機(jī)收到微波信號(hào)；usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)接收機(jī)在連接中斷后,mcu控制單元發(fā)輸出控制指令使usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)一直處于禁止發(fā)射狀態(tài)，usb3.0微波接收端的微波信號(hào)接收機(jī)收不到微波信號(hào)后輸出一個(gè)低電平狀態(tài)指示信號(hào)receiveready到接收端mcu控制單元的rx_rdy輸入引腳，mcu控制單元發(fā)輸出控制指令使usb3.0hub主控芯片上行接口鏈路斷開(kāi)，usb3.0hub主控芯片進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，保證usb3.0hub主控芯片不會(huì)發(fā)送超高速數(shù)據(jù)包出來(lái)，但usb3.0微波接收端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)一直處于發(fā)射狀態(tài)。

2.usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端分離開(kāi)后，兩者的物理連接偵測(cè)電路發(fā)出控制信號(hào)，使usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端都處于掉電狀態(tài)，mcu控制單元根據(jù)偵測(cè)電路的輸出信號(hào)發(fā)輸出控制指令使usb3.0微波發(fā)送端usb3.0上行接口與計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器鏈路連接中斷。

3.當(dāng)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端重新建立物理連接后，兩者的物理連接偵測(cè)電路發(fā)出控制信號(hào)，使usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端都處于上電狀態(tài)，usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)接收機(jī)收到usb3.0微波接收端發(fā)過(guò)來(lái)的微波信號(hào)，微波信號(hào)接收機(jī)發(fā)出一個(gè)狀態(tài)指示信號(hào)receiveready到發(fā)送端mcu控制單元的rx_rdy，mcu控制單元發(fā)出控制信號(hào)使能usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)，usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)向usb3.0微波接收端發(fā)送鏈路初始化信號(hào)，usb3.0微波接收端的微波信號(hào)接收機(jī)收到微波信號(hào)后輸出一個(gè)高電平狀態(tài)指示信號(hào)receiveready到接收端mcu控制單元的rx_rdy，mcu控制單元向usb3.0hub主控芯片發(fā)出vbus_det使能信號(hào)，從而usb3.0hub主控芯片進(jìn)入在線連接狀態(tài)，當(dāng)usb3.0hub主控芯片收到計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控芯片發(fā)送來(lái)的lfps協(xié)商信號(hào)后，會(huì)向計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控芯片返回相應(yīng)lfps協(xié)商信號(hào)，直至鏈路連接成功。

4.在采用外部電源供電時(shí)，如果usb3.0微波發(fā)送端與計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控芯片的數(shù)據(jù)線拔除后，usb3.0微波發(fā)送端的mcu控制單元向供電單元發(fā)出指令，使發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)處于禁止發(fā)射狀態(tài)，同時(shí)切斷usb3.0微波接收端的電源，減少電源消耗；當(dāng)連接計(jì)算機(jī)主機(jī)的數(shù)據(jù)線重新連接好，并且計(jì)算機(jī)主機(jī)處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)，usb3.0端口供電正常的情況下，usb3.0微波發(fā)送端的mcu控制單元向供電單元發(fā)出指令，恢復(fù)usb3.0微波接收端的電源供應(yīng)，usb3.0微波接收端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)發(fā)出鏈路初始化信號(hào)。

5.如果usb3.0微波接收端的usb3.0終端設(shè)備工作不正常，計(jì)算機(jī)主機(jī)可以通過(guò)管理接口向發(fā)送端的mcu控制單元發(fā)出指令，發(fā)送端的mcu控制單元通過(guò)光耦電路將指令傳遞到接收端的mcu控制單元，進(jìn)一步地，接收端的mcu控制單元通過(guò)電源管理pm_out信號(hào)輸出引腳向接收端的供電單元發(fā)出端口電源狀態(tài)檢測(cè)指令，如果不存在電流過(guò)載情況，則發(fā)出端口電源重啟指令，從而使usb3.0終端設(shè)備進(jìn)行冷啟動(dòng)。

6.在微波發(fā)射芯片在輸入信號(hào)檢測(cè)超時(shí)和微波接收芯片在輸入微波信號(hào)檢測(cè)超時(shí)這兩種情況下，芯片都會(huì)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，如果微波發(fā)射芯片輸入信號(hào)重新被檢測(cè)到，則會(huì)立即退出待機(jī)進(jìn)入激活狀態(tài)；如果微波接收芯片輸入微波信號(hào)重新被檢測(cè)到，則會(huì)立即退出待機(jī)進(jìn)入激活狀態(tài)。

通過(guò)以上方法可以很好的解決在使用過(guò)程中的兼容性問(wèn)題。

本發(fā)明的有益效果是：提供了一種低成本的采用極高頻微波進(jìn)行隔離的、支持多種usb3.0終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行隔離通信輸?shù)膗sb3.0hub，耦合距離可以達(dá)到5cm，由于沒(méi)有變壓器耦合的自感效應(yīng)，在高壓信號(hào)隔離應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，由于實(shí)現(xiàn)了完整的電氣隔離，對(duì)于像usb3.0內(nèi)窺鏡這樣的應(yīng)用，相比其它方式安全性會(huì)更高，而且可以實(shí)現(xiàn)多種usb3.0終端設(shè)備與主機(jī)連接，操作人員可以通過(guò)管理接口實(shí)現(xiàn)usb3.0終端設(shè)備進(jìn)行診斷操作，本發(fā)明所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是原生的usb3.0數(shù)據(jù)格式，不會(huì)將usb3.0主控制器、usb3.0hub主控芯片和usb3.0終端設(shè)備發(fā)送的原生usb3.0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成其它格式并重新編解碼再進(jìn)行傳輸，因此它的傳輸是透明的，所有符合usb3.0標(biāo)準(zhǔn)的終端外設(shè)都可以正常連接，本發(fā)明在延長(zhǎng)usb3.0傳輸距離的同時(shí)，還具有傳輸通道無(wú)電磁泄漏、抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)應(yīng)用原理框圖。

圖2是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端原理框圖。

圖3是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端kss104-tx芯片原理框圖。

圖4是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端kss104-rx芯片原理框圖。

圖5是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端mcu控制單元。

圖6是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端供電單元。

圖7是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端偵測(cè)電路。

圖8是本發(fā)明的usb3.0微波發(fā)送端管理接口。

圖9是本發(fā)明的usb3.0微波接收端原理框圖。

圖10是本發(fā)明的usb3.0微波接收端kss104-tx芯片原理框圖。

圖11是本發(fā)明的usb3.0微波接收端kss104-rx芯片原理框圖。

圖12是本發(fā)明的usb3.0微波接收端usb3.0hub主控芯片原理框圖。

圖13是本發(fā)明的usb3.0微波接收端mcu控制單元。

圖14是本發(fā)明的usb3.0微波接收端供電單元。

圖15是本發(fā)明的usb3.0微波接收端偵測(cè)電路。

具體實(shí)施方式

為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部電路結(jié)構(gòu)。

一種采用極高頻微波隔離的usb2.0\3.0hub，包括一個(gè)usb3.0微波發(fā)送端和一個(gè)usb3.0微波接收端，采用頻率范為60ghz的極高頻ehf(extremelyhighfrequency)，芯片非接觸性直接信號(hào)耦合距離可以達(dá)到5cm，如果采用其它波導(dǎo)材料可以使傳輸距離延長(zhǎng)幾米至十幾米的距離，速率可以提高到10gbps，兩者之間通信的微波通信可以通過(guò)自定義通信規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)協(xié)商，在usb3.0微波接收端的usb3.0hub主控芯片內(nèi)部包含了一個(gè)usb2.0加速引擎，可以將所有下行端口的usb2.0信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0信號(hào)，可以用usb3.0超高速信號(hào)來(lái)同時(shí)傳輸usb3.0\usb2.0\1.0\1.1數(shù)據(jù)，該usb3.0hub主控芯片四個(gè)端口都可以連接usb2.0或usb3.0終端外設(shè)，而且usb2.0和usb3.0設(shè)備可以混合使用，即向下兼容usb2.0\1.1\1.0設(shè)備；本發(fā)明所采用技術(shù)方案?jìng)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)是原生的usb3.0數(shù)據(jù)格式，在usb3.0微波通信過(guò)程中，為了保證兼容性和普遍適用性，不會(huì)將usb3.0主控制器、usb3.0hub主控芯片和usb3.0終端設(shè)備發(fā)送的原生usb3.0數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成其它格式并重新編解碼再進(jìn)行傳輸，只是將收到的usb3.0電信號(hào)進(jìn)行電-微波-電的轉(zhuǎn)換，微波傳輸設(shè)備不會(huì)在數(shù)據(jù)流中加入任何附加的數(shù)據(jù)，因此usb3.0信號(hào)使用微波傳輸設(shè)備在傳輸過(guò)程中是透明的，所有符合usb3.0\usb2.0\1.0\1.1標(biāo)準(zhǔn)的終端外設(shè)都可以正常連接。

參照?qǐng)D1所示，一種采用極高頻微波隔離的usb2.0\3.0hub，包括一個(gè)usb3.0微波發(fā)送端和一個(gè)usb3.0微波接收端，usb3.0微波發(fā)送端由ehf收發(fā)器2、控制電路4、電源電路3組成；usb3.0微波接收端由usb3.0下行接口5、usb3.0hub主控芯片6、ehf收發(fā)器7、控制電路8、電源電路9組成。

計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控制器1輸出的usb3.0電信號(hào)通過(guò)usb3.0微波發(fā)送端的ehf收發(fā)器2內(nèi)部微波發(fā)射電路tx轉(zhuǎn)換成極高頻微波信號(hào)傳輸?shù)絬sb3.0微波接收端的usb3.0ehf收發(fā)器7微波接收端rx；usb3.0微波發(fā)送端ehf收發(fā)器2的微波接收端rx將對(duì)方發(fā)送過(guò)來(lái)的極高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0電信號(hào)送到計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控制器1信號(hào)輸入端；usb3.0微波發(fā)送端的控制電路4包含mcu控制單元14、偵測(cè)電路17、led指示單元15、管理接口16，主要負(fù)責(zé)通信協(xié)商、電源控制、系統(tǒng)管理、故障顯示；電源電路3為本地電路供電，另外通過(guò)內(nèi)部的dc-dc高隔離壓模塊為usb3.0微波接收端及其所接終端設(shè)備提供電源。

usb3.0hub主控芯片上行接口的輸出的usb3.0電信號(hào)通過(guò)usb3.0微波接收端的ehf收發(fā)器7內(nèi)部微波發(fā)射電路tx轉(zhuǎn)換成極高頻微波信號(hào)傳輸?shù)絬sb3.0微波發(fā)送端的usb3.0ehf收發(fā)器2微波接收端rx；usb3.0微波接收端ehf收發(fā)器7的微波接收端rx將對(duì)方發(fā)送過(guò)來(lái)的極高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0電信號(hào)送到usb3.0hub主控芯片6上行接口信號(hào)輸入端；usb3.0微波發(fā)送端的控制電路8包含mcu控制單元24、偵測(cè)電路27、led指示單元15，主要負(fù)責(zé)通信協(xié)商、電源控制、系統(tǒng)管理、故障顯示；電源電路9為本地電路供電，另外還要為usb3.0微波接收端的usb3.0下行接口5所接的終端設(shè)備提供電源。

參照?qǐng)D2-8，詳細(xì)說(shuō)明usb3.0微波發(fā)送端。

如圖2所示，usb3.0微波發(fā)送端，包括usb3.0上行接口11、usb3.0ehf收發(fā)器13、mcu控制單元14、led指示電路15、管理接口電路16、偵測(cè)電路17、供電單元18。

usb3.0ehf收發(fā)器13由微波發(fā)射芯片kss104-tx和微波接收芯片kss104-rx組成，kss104系列芯片工作速率可以到6gbps，更換同類型的其它芯片型號(hào)可以到12gbps，因此可以滿足usb3.1gen2要求的10gbps速率，kss104系列芯片內(nèi)部集成了電磁波導(dǎo)，因此不必外接微波天線，電路得到相當(dāng)大的簡(jiǎn)化，kss104-tx用來(lái)將計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控制器輸出的usb3.0電信號(hào)轉(zhuǎn)換成極高頻微波信號(hào)，kss104-rx用來(lái)將收到的極高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0電信號(hào)送到計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控制器信號(hào)輸入端，。

usb3.0ehf收發(fā)器13的微波發(fā)射芯片kss104-tx與其它電路的連接：usb3.0微波發(fā)送端kss104-tx芯片的引腳功能及配置值參見(jiàn)表1，芯片高速差分信號(hào)hsd_c輸入腳1300和高速差分信號(hào)hsd_t輸入腳1301連接到usb3.0上行接口11的usb3.0信號(hào)輸入端；低速差分信號(hào)lsd_c輸入引腳1302懸空不接；低速差分信號(hào)lsd_t輸入引腳1303通過(guò)電阻連接到gnd；trbs芯片tx模式選擇引腳1304通過(guò)電阻連接到vddq；芯片內(nèi)部連接通信icc輸入引腳1305連接usb3.0微波發(fā)送端kss104-rx芯片的芯片內(nèi)部連接通信icc輸出引腳1325，同時(shí)連接到mcu控制單元14的icc輸入腳1412；芯片鏈路連接使能ldbe輸入引腳1306連接usb3.0微波發(fā)送端kss104-rx芯片的芯片鏈路連接使能ldbe輸出引腳1326，同時(shí)連接到mcu控制單元14的ldbe_out輸出腳1411；芯片斷電控制pd_n輸入引腳1307連接外部延時(shí)電路，同時(shí)連接到mcu控制單元14的pd_n_1輸出腳1413；芯片標(biāo)準(zhǔn)選擇ss2引腳1308通過(guò)電阻連接到gnd；芯片id選擇g1引腳1309通過(guò)電阻連接到gnd；芯片spi接口信號(hào)：ssb信號(hào)引腳1310、sck信號(hào)引腳1311、mosi信號(hào)引腳1312、miso信號(hào)引腳1313，一起連接到外部spi編程接口；主電源vddq輸入腳1314連接到供電單元18的vddq輸出引腳1822；低速率i/o電源vdd輸入腳1315連接到供電單元18的vddq輸出引腳1823。

表1usb3.0微波發(fā)送端（host）kss104-tx引腳功能配置定義

。

usb3.0ehf收發(fā)器13的微波接收芯片kss104-rx與其它電路的連接：usb3.0微波發(fā)送端kss104-rx芯片的引腳功能及配置值參見(jiàn)表2，芯片高速差分信號(hào)hsd_c輸出腳1320和高速差分信號(hào)hsd_t輸出腳1321連接到usb3.0上行接口11的usb3.0信號(hào)輸出端；低速差分信號(hào)lsd_c輸入引腳1322連接到mcu控制單元14的rx_rdy信號(hào)輸入引腳1415；低速差分信號(hào)lsd_t輸入引腳1323通過(guò)電阻連接到gnd；trbs芯片rx模式選擇引腳1324通過(guò)電阻連接到gnd；芯片內(nèi)部連接通信icc輸出引腳1325連接usb3.0微波發(fā)送端kss104-tx芯片的芯片內(nèi)部連接通信icc輸入引腳1305，同時(shí)連接到mcu控制單元14的icc輸入腳1412；芯片鏈路連接使能ldbe輸出引腳1326連接usb3.0微波發(fā)送端kss104-tx芯片的芯片鏈路連接使能ldbe輸入引腳1306，同時(shí)連接到mcu控制單元14的ldbe_out輸出腳1411；芯片斷電控制pd_n輸入引腳1327連接外部延時(shí)電路，同時(shí)連接到mcu控制單元14的pd_n_2輸出腳1414；芯片標(biāo)準(zhǔn)選擇ss2引腳1328通過(guò)電阻連接到gnd；芯片id選擇g1引腳1329通過(guò)電阻連接到gnd；芯片spi接口信號(hào)：ssb信號(hào)引腳1330、sck信號(hào)引腳1331、mosi信號(hào)引腳1332、miso信號(hào)引腳1313，一起連接到外部spi編程接口；主電源vddq輸入腳1334連接到供電單元18的vddq輸出引腳1822；低速率i/o電源vdd輸入腳1335連接到供電單元18的vddq輸出引腳1823。

表2usb3.0微波發(fā)送端（host）kss104-rx引腳功能配置定義

。

mcu控制單元14有一個(gè)在線編程和升級(jí)接口，isp_rs232_txd輸出引腳1445連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)rs-232接口的rxd；isp_rs232_rxd輸出引腳1446連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)rs-232接口的txd，mcu控制單元24會(huì)根據(jù)輸入信號(hào)icc、rx_rdy、h_com_rx、d_det_r_in、usb_pwr_fl的信號(hào)狀態(tài)輸出相應(yīng)的協(xié)商控制指令，在其它電路說(shuō)明中有對(duì)本部分信號(hào)連接有說(shuō)明的，在此不再詳細(xì)描述。

led顯示電路15，用于指示的通信狀態(tài)、故障情況等信息。

管理接口16與其它電路的連接：usb2.0信號(hào)usb2.0+/-輸入端口161連接到外部usb2.0主控制器，從而在pc主機(jī)上增加一個(gè)rs-232管理串口；管理接口16的串口發(fā)送數(shù)據(jù)rs232_txd引腳164連接到mcu控制單元14的cmi_rs232_rxd輸入引腳1442；管理接口16的串口接收數(shù)據(jù)rs232_rxd引腳163連接到mcu控制單元14的cmi_rs232_txd輸入引腳1441，在其它電路說(shuō)明中有對(duì)本部分信號(hào)連接有說(shuō)明的，在此不再詳細(xì)描述。

偵測(cè)電路17，有一對(duì)霍爾傳感器和磁性元件、一對(duì)收發(fā)光耦元件，usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間可以通過(guò)光耦元件進(jìn)行雙向通信，而采用霍爾傳感器和磁性元件來(lái)確立usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間的物理連接；當(dāng)usb3.0微波接收端的磁性元件接近usb3.0微波發(fā)送端的霍爾傳感器時(shí)，霍爾傳感器會(huì)輸出一個(gè)固定的電平信號(hào)dev_det_r，用來(lái)確定usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端已經(jīng)相互靠近在有效區(qū)間，兩者會(huì)根據(jù)此信號(hào)發(fā)起連接請(qǐng)求；dev_det_r信號(hào)輸出引腳172連接到mcu控制單元14的d_det_r_in輸入引腳1423，mcu控制單元14向usb3.0微波發(fā)送端的ehf收發(fā)器發(fā)出ldbe_out、pd_n_1和pd_n_2信號(hào)，，偵測(cè)電路17光耦發(fā)送電路的h_com_tx_in信號(hào)輸入引腳171連接到mcu控制單元14的h_com_tx輸出引腳1421，mcu控制單元14的通過(guò)光耦發(fā)送到usb3.0微波接收端的mcu控制單元24的d_com_rx輸入引腳2422。

供電單元18與其它電路的連接：外部供電ext_5v引腳1818連接外部供電源;usb總線供電usb_5v引腳1816連接到usb總線供電芯片的電源輸出引腳，優(yōu)選地，該芯片型號(hào)為sp2525a-2e，該芯片的使能引腳低電平時(shí)芯片輸出電壓；usb總線供電檢測(cè)信號(hào)usb_pwr_det輸出引腳1811連接到mcu控制單元14的usb總線供電檢測(cè)信號(hào)usb_pwr_det輸入引腳1428；usb總線供電電源芯片使能信號(hào)pwr_sw輸入引腳1813連接到mcu控制單元14的usb總線供電芯片的使能pwr_sw輸出引腳1424，當(dāng)pwr_sw為低電平，usb總線供電芯片輸出供電電壓；usb總線供電電源芯片電流過(guò)載信號(hào)usb_pwr_fl輸出引腳1814連接到mcu控制單元14的usb總線供電芯片的電流過(guò)載信號(hào)usb_pwr_fl輸入引腳1448；當(dāng)沒(méi)有外部電源供電時(shí)，usb_pwr_det保持輸出低電平，mcu控制單元14的pwr_sw引腳1424輸出一個(gè)低電平使能信號(hào)給供電單元18的pwr_sw輸入引腳1813，此時(shí)，usb總線給所有電路提供電源供應(yīng)；當(dāng)有外部電源供電時(shí)，供電單元18的usb_pwr_det輸出引腳1811保持輸出高電平，mcu控制單元14的pwr_sw輸出引腳1424一個(gè)高電平使能信號(hào)給供電單元18的pwr_sw輸入引腳1813，此時(shí)，usb總線供電芯片不工作，由外部電源給整個(gè)電路供電；mcu控制單元14供電vcc_mu輸出引腳1824連接到mcu控制單元14的電源vcc_mcu輸入引腳1425，供電單元18內(nèi)部一個(gè)二極管的正極連接到ext_5v，該二極管的負(fù)極連接到vcc_mu，另一個(gè)二極管的正極連接到usb_5v，該二極管的負(fù)極連接到vcc_mu，mcu控制單元14同時(shí)從usb接口和外部電源取電，mcu控制單元14的供電是優(yōu)先供給的，即不受供電切換電路的影響；管理接口16供電vcc_cmi輸出引腳1825連接到管理接口16的電源vcc_cmi輸入引腳162；供電單元18的dc-dc高電壓隔離模塊的電源usb_iso輸出腳1826連接到usb3.0微波接收端的供電單元28的usb_iso_pwr輸入腳2816；usb3.0微波發(fā)送端的供電使能信號(hào)ehf_pwr_en輸入引腳1815連接到mcu控制單元14的ehf_pwr_en輸出引腳1815，在其它電路說(shuō)明中有對(duì)本部分信號(hào)連接有說(shuō)明的，在此不再詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D9-15，詳細(xì)說(shuō)明usb3.0微波接收端。

如圖9所示，usb3.0微波接收端，包括usb3.0下行接口21、usb3.0hub主控芯22片、usb3.0ehf收發(fā)器23、mcu控制單元24、led指示電路25、偵測(cè)電路27、供電單元28。

usb3.0下行接口21，具有至少一個(gè)usb3.0端口，用來(lái)連接usb3.0終端設(shè)備。

usb3.0hub主控芯片22的引腳與其它電路的連接：eeprom數(shù)據(jù)總線2212外接eeprom芯片29，具體型號(hào)為m24c64；usb3.0hub主控芯片22的上行接口超速發(fā)送信號(hào)u3h_tx+/-差分對(duì)2213連接到接收端ehf收發(fā)器23的ehf微波發(fā)送器231差分信號(hào)輸入hsd_t和hsd_c；usb3.0hub主控芯片22的上行接口超速接收信號(hào)u3h_rx+/-差分對(duì)2214連接到接收端ehf收發(fā)器23的ehf微波接收器232差分信號(hào)輸出hsd_t和hsd_c；usb3.0上行接口供電電壓vbus監(jiān)控信號(hào)vbus_det輸入腳2215連接到mcu控制單元24的vbus控制信號(hào)vbus_det輸出腳2426，此信號(hào)用來(lái)控制usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端的通信協(xié)商；復(fù)位信號(hào)rst_usb輸入2216一方面連接外部復(fù)位電路，另一方面連接到mcu控制單元24的usb3.0hub復(fù)位信號(hào)rst_usb輸出腳2447；下行接口端口1電源使能ppon1信號(hào)輸出腳2231連接到供電單元28的下行端口1電源使能dp_pwen1信號(hào)輸入腳2828；下行接口端口2電源使能ppon2信號(hào)輸出腳2233連接到供電單元28的下行端口2電源使能dp_pwen1信號(hào)輸入腳2829；下行接口端口3電源使能ppon3信號(hào)輸出腳2235連接到供電單元28的下行端口3電源使能dp_pwen3信號(hào)輸入腳2830；下行接口端口4電源使能ppon4信號(hào)輸出腳2237連接到供電單元28的下行端口4電源使能dp_pwen4信號(hào)輸入腳2831；下行接口端口過(guò)流信號(hào)oci輸入腳2235連接到供電單元的下行端口1過(guò)流信號(hào)dp_ovci1輸出腳2832、下行端口2過(guò)流信號(hào)dp_ovci2輸出腳2833、下行端口3過(guò)流信號(hào)dp_ovci3輸出腳2834、下行端口4過(guò)流信號(hào)dp_ovci1輸出腳2835；差分對(duì)usb3-tx1+/-信號(hào)輸出2222和usb3-rx1+/-信號(hào)輸入2223及usb2-1+/-差分對(duì)2241分別連接到下行接口1的usb3.0接口；差分對(duì)usb3-tx2+/-信號(hào)輸出2224和usb3-rx2+/-信號(hào)輸入2225及usb2-2+/-差分對(duì)2242分別連接到下行接口2的usb3.0接口；差分對(duì)usb3-tx3+/-信號(hào)輸出2226和usb3-rx3+/-信號(hào)輸入2227、及usb2-3+/-差分對(duì)2243分別連接到下行接口3的usb3.0接口；差分對(duì)usb3-tx4+/-信號(hào)輸出2228和usb3-rx4+/-信號(hào)輸入2229、及usb2-4+/-差分對(duì)2244分別連接到下行接口4的usb3.0接口，在其它電路說(shuō)明中有對(duì)本部分信號(hào)連接有說(shuō)明的，在此不再詳細(xì)描述。

usb3.0ehf收發(fā)器23由kss104-tx和kss104-rx組成，kss104系列芯片內(nèi)部包含ehf微波發(fā)送器和ehf微波接收器，可以按照需要配置成發(fā)送模式或者接收模式，工作速率可以到6gbps，更換同類型的其它芯片型號(hào)可以到12gbps，因此可以滿足usb3.1gen2要求的10gbps速率，kss104系列芯片在內(nèi)部集成了電磁波導(dǎo)，因此不必外接微波天線，電路得到相當(dāng)大的簡(jiǎn)化，芯片面積只有5mmx5mm，kss104-tx用來(lái)將usb3.0hub主控芯片上行接口輸出的usb3.0電信號(hào)轉(zhuǎn)換成極高頻微波信號(hào)，kss104-rx用來(lái)將收到的極高頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成usb3.0電信號(hào)送到usb3.0hub主控芯片22上行接口信號(hào)輸入端。

usb3.0ehf收發(fā)器23的微波發(fā)射芯片kss104-tx與其它電路的連接：usb3.0微波發(fā)送端kss104-tx芯片的引腳功能及配置值參見(jiàn)表3，芯片高速差分信號(hào)hsd_c輸入腳2300和高速差分信號(hào)hsd_t輸入腳2301連接到usb3.0hub主控芯片22usb3.0上行接口的usb3.0信號(hào)輸出端；低速差分信號(hào)lsd_c輸入引腳2302懸空不接；低速差分信號(hào)lsd_t輸入引腳2303通過(guò)電阻連接到gnd；trbs芯片tx模式選擇引腳2304通過(guò)電阻連接到vddq；芯片內(nèi)部連接通信icc輸入引腳2305連接usb3.0微波接收端kss104-rx芯片的芯片內(nèi)部連接通信icc輸出引腳2325，同時(shí)連接到mcu控制單元24的icc輸入腳2412；芯片鏈路連接使能ldbe輸入引腳2306連接usb3.0微波接收端kss104-rx芯片的芯片鏈路連接使能ldbe輸出引腳2326，同時(shí)連接到mcu控制單元24的ldbe_out輸出腳2411；芯片斷電控制pd_n輸入引腳2307連接外部延時(shí)電路，同時(shí)連接到mcu控制單元24的pd_n_1輸出腳2413；芯片標(biāo)準(zhǔn)選擇ss2引腳2308通過(guò)電阻連接到gnd；芯片id選擇g1引腳2309通過(guò)電阻連接到vddq；芯片spi接口信號(hào)：ssb信號(hào)引腳2310、sck信號(hào)引腳2311、mosi信號(hào)引腳2312、miso信號(hào)引腳2313一起連接到外部spi編程接口；主電源vddq輸入腳2314連接到供電單元28的vddq輸出引腳2822；低速率i/o電源vdd輸入腳2315連接到供電單元28的vddq輸出引腳2823。

表3usb3.0微波接收端（device）kss104-tx引腳功能配置定義

。

usb3.0ehf收發(fā)器23的微波接收芯片kss104-rx與其它電路的連接：usb3.0微波接收端kss104-rx芯片的引腳功能及配置值參見(jiàn)表4，芯片高速差分信號(hào)hsd_c輸出腳2320和高速差分信號(hào)hsd_t輸出腳2321連接到usb3.0hub主控芯片22usb3.0上行接口的usb3.0信號(hào)輸出入端；低速差分信號(hào)lsd_c輸入引腳2322連接到mcu控制單元24的rx_rdy信號(hào)輸入引腳2415，此信號(hào)用來(lái)控制usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端的通信協(xié)商，經(jīng)mcu處理后給usb3.0hub主控芯片的vbus_det信號(hào)輸入腳一個(gè)使能信號(hào)，讓usb3.0hub主控芯片進(jìn)入在線連接狀態(tài)；低速差分信號(hào)lsd_t輸入引腳2323通過(guò)電阻連接到gnd；trbs芯片rx模式選擇引腳2324通過(guò)電阻連接到gnd；芯片內(nèi)部連接通信icc輸出引腳2325連接usb3.0微波接收端kss104-tx芯片的芯片內(nèi)部連接通信icc輸入引腳2305，同時(shí)連接到mcu控制單元24的icc輸入腳1412；芯片鏈路連接使能ldbe輸出引腳2326連接usb3.0微波接收端kss104-tx芯片的芯片鏈路連接使能ldbe輸入引腳2306，同時(shí)連接到mcu控制單元24的ldbe_out輸出腳2411；芯片斷電控制pd_n輸入引腳2327連接外部延時(shí)電路，同時(shí)連接到mcu控制單元24的pd_n_2輸出腳2414；芯片標(biāo)準(zhǔn)選擇ss2引腳2328通過(guò)電阻連接到gnd；芯片id選擇g1引腳2329通過(guò)電阻連接到vddq；芯片spi接口信號(hào)：ssb信號(hào)引腳2330、sck信號(hào)引腳2331、mosi信號(hào)引腳2332、miso信號(hào)引腳2313一起連接到外部spi編程接口；主電源vddq輸入腳2334連接到供電單元28的vddq輸出引腳2822；低速率i/o電源vdd輸入腳2335連接到供電單元28的vddq輸出引腳2823。

表4usb3.0微波接收端（device）kss104-rx引腳功能配置定義

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led顯示電路25，用于指示的通信狀態(tài)、故障情況等信息。

偵測(cè)電路27，有一對(duì)霍爾傳感器和磁性元件、一對(duì)收發(fā)光耦元件，usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間可以通過(guò)光耦元件進(jìn)行雙向通信，而采用霍爾傳感器和磁性元件來(lái)確立usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間的物理連接；當(dāng)usb3.0微波接收端的磁性元件接近usb3.0微波發(fā)送端的霍爾傳感器時(shí)，霍爾傳感器會(huì)輸出一個(gè)固定的電平信號(hào)host_det_r，用來(lái)確定usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端已經(jīng)相互靠近在有效區(qū)間，兩者會(huì)根據(jù)此信號(hào)發(fā)起連接請(qǐng)求；host_det_r信號(hào)輸出引腳272連接到mcu控制單元24的h_det_r_in輸入引腳2423，mcu控制單元14向usb3.0微波接收端的ehf收發(fā)器發(fā)出ldbe_out、pd_n_1和pd_n_2信號(hào)，，偵測(cè)電路27光耦發(fā)送電路的d_com_tx_in信號(hào)輸入引腳271連接到mcu控制單元24的d_com_tx輸出引腳2421，mcu控制單元14的通過(guò)光耦發(fā)送到usb3.0微波發(fā)送端的mcu控制單元14的h_com_rx輸入引腳1422。

供電單元28與其它電路的連接：外部供電ext_5v引腳2815連接外部供電源;由外部電源給整個(gè)電路供電；mcu控制單元24供電vcc_mu輸出引腳2824連接到mcu控制單元24的電源vcc_mcu輸入引腳2425；供電單元28的電源vcc_hub輸出腳2825連接到usb3.0hub主控芯片22的供電vcc_hub輸入腳2211；usb3.0微波接收端usb3.0下行接口的電源都連接到供電單元28的下行端口電源dp_vcc_1-4輸出引腳2826；usb3.0ehf收發(fā)器23的供電使能信號(hào)ehf_pwr_en輸入引腳2815連接到mcu控制單元24的ehf_pwr_en輸出引腳2427；供電單元28的電源管理pm_in信號(hào)輸入引腳2817連接到輸入引腳mcu控制單元24的pm_out_mu輸出引腳2449；供電單元28的電源管理pm_out信號(hào)輸出引腳2818連接到輸入引腳mcu控制單元24的pm_in_mu輸入引腳2448；在其它電路說(shuō)明中有對(duì)本部分信號(hào)連接有說(shuō)明的，在此不再詳細(xì)描述。

mcu控制單元24有一個(gè)在線編程和升級(jí)接口，isp_rs232_txd輸出引腳2445連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)rs-232接口的rxd；isp_rs232_rxd輸出引腳2446連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)rs-232接口的txd，mcu控制單元24會(huì)根據(jù)輸入信號(hào)icc、rx_rdy、d_com_rx、h_det_r_in、pm_in_mu的信號(hào)狀態(tài)輸出相應(yīng)的協(xié)商控制指令，在其它電路說(shuō)明中有對(duì)本部分信號(hào)連接有說(shuō)明的，在此不再詳細(xì)描述。

下面將詳細(xì)說(shuō)明一種對(duì)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端之間微波通信的自動(dòng)協(xié)商方法的具體實(shí)現(xiàn)方式。

1.不管任何時(shí)候，usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)接收機(jī)232總是先于usb3.0微波接收端的微波信號(hào)接收機(jī)232收到微波信號(hào)；usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)接收機(jī)132在連接中斷后,mcu控制單元14發(fā)輸出控制指令使usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)131一直處于禁止發(fā)射狀態(tài)，usb3.0微波接收端的微波信號(hào)接收機(jī)232收不到微波信號(hào)后輸出一個(gè)低電平狀態(tài)指示信號(hào)receiveready到mcu控制單元24的rx_rdy輸入引腳2415，mcu控制單元24發(fā)輸出控制指令使usb3.0hub主控芯片22上行接口鏈路斷開(kāi)，usb3.0hub主控芯片22進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，保證usb3.0hub主控芯片22不會(huì)發(fā)送超高速數(shù)據(jù)包出來(lái)，但usb3.0微波接收端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)232一直處于發(fā)射狀態(tài)。

2.usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端分離開(kāi)后，兩者的物理連接偵測(cè)電路發(fā)出控制信號(hào)，使usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端都處于掉電狀態(tài)，mcu控制單元根據(jù)偵測(cè)電路的輸出信號(hào)發(fā)輸出控制指令使usb3.0微波發(fā)送端usb3.0上行接口11與計(jì)算機(jī)主機(jī)的usb3.0主控制器1鏈路連接中斷。

3.當(dāng)usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端重新建立物理連接后，兩者的物理連接偵測(cè)電路發(fā)出控制信號(hào)，使usb3.0微波發(fā)送端和usb3.0微波接收端都處于上電狀態(tài)，usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)接收機(jī)132收到usb3.0微波接收端發(fā)過(guò)來(lái)的微波信號(hào)，微波信號(hào)接收機(jī)132發(fā)出一個(gè)狀態(tài)指示信號(hào)receiveready到發(fā)送端mcu控制單元14的rx_rdy輸入引腳1415，mcu控制單元14發(fā)出控制信號(hào)使能usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)131，usb3.0微波發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)131向usb3.0微波接收端發(fā)送鏈路初始化信號(hào)，usb3.0微波接收端的微波信號(hào)接收機(jī)232收到微波信號(hào)后輸出一個(gè)高電平狀態(tài)指示信號(hào)receiveready到接收端mcu控制單元的rx_rdy輸入引腳2415，mcu控制單元24向usb3.0hub主控芯片22發(fā)出vbus_det使能信號(hào)，從而usb3.0hub主控芯22片進(jìn)入在線連接狀態(tài)，當(dāng)usb3.0hub主控芯片22收到計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控芯片1發(fā)送來(lái)的lfps協(xié)商信號(hào)后，會(huì)向計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控芯片1返回相應(yīng)lfps協(xié)商信號(hào)，直至鏈路連接成功。

4.在采用外部電源供電時(shí)，如果usb3.0微波發(fā)送端與計(jì)算機(jī)主機(jī)usb3.0主控芯片1的數(shù)據(jù)線拔除后，usb3.0微波發(fā)送端的mcu控制單元14向供電單元18發(fā)出指令，使發(fā)送端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)131處于禁止發(fā)射狀態(tài)，同時(shí)切斷usb3.0微波接收端的電源，減少電源消耗；當(dāng)連接計(jì)算機(jī)主機(jī)的數(shù)據(jù)線重新連接好，并且計(jì)算機(jī)主機(jī)處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)，usb3.0端口供電正常的情況下，usb3.0微波發(fā)送端的mcu控制單元14向供電單元18發(fā)出指令，恢復(fù)usb3.0微波接收端的電源供應(yīng)，usb3.0微波接收端的微波信號(hào)發(fā)送機(jī)232發(fā)出鏈路初始化信號(hào)。

5.如果usb3.0微波接收端的usb3.0終端設(shè)備工作不正常，計(jì)算機(jī)主機(jī)可以通過(guò)管理接口16向發(fā)送端的mcu控制單元14發(fā)出指令，發(fā)送端的mcu控制單元14通過(guò)偵測(cè)電路17的光耦電路將指令傳遞到接收端的mcu控制單元24的d_com_rx輸入引腳2422，進(jìn)一步地，接收端的mcu控制單元24通過(guò)電源管理pm_out信號(hào)輸出引腳2818向接收端的供電單元28發(fā)出端口電源狀態(tài)檢測(cè)指令，如果不存在電流過(guò)載情況，則發(fā)出端口電源重啟指令，從而使usb3.0終端設(shè)備進(jìn)行冷啟動(dòng)。

6.在微波發(fā)射芯片在輸入信號(hào)檢測(cè)超時(shí)和微波接收芯片在輸入微波信號(hào)檢測(cè)超時(shí)這兩種情況下，芯片都會(huì)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，如果微波發(fā)射芯片輸入信號(hào)重新被檢測(cè)到，則會(huì)立即退出待機(jī)進(jìn)入激活狀態(tài)；如果微波接收芯片輸入微波信號(hào)重新被檢測(cè)到，則會(huì)立即退出待機(jī)進(jìn)入激活狀態(tài)。

通過(guò)以上方法可以很好的解決在使用過(guò)程中的兼容性問(wèn)題，還可以實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備故障診斷與復(fù)位功能。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定保護(hù)范圍。