一种USB数据监测装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种USB数据监测装置、方法及系统，该装置包括：用于连接第一设备的第一USB座子、用于连接第二设备的第二USB座子，第一设备与第二设备通过USB座子交互通信数据，用于连接监测模块及上位机的数据接口，基于FPGA器件实现的监测模块，用于监测并存储通信数据，通过数据接口发送通信数据至上位机。本发明专利技术提供的USB数据监测装置基于FPGA硬件实现，与现有的逻辑分析仪相比，在实现了USB数据监测的同时，结构简单、体积小、功耗低、成本低，并且还能提供多种数字接口，对于定制化需求能够提供很好地支持，同时，在嵌入到系统当中，并不会改变系统结构，提高系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路应用领域，尤其涉及一种USB数据监测装置、方法及系统。
技术介绍
自1998年由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司制定USB总线以来，已经经历了USB1.1、USB2.0、USBOTG等几代，发展到现在最新的USB3.0，USB总线以其方便、快速、稳定、即插即用等优点，迅速受到人们的欢迎和喜爱。在现有技术中，监测USB数据都需要专用的逻辑分析仪，专用的逻辑分析仪成本较高、结构复杂、用户接口少、无法定制化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种USB数据监测装置、方法及系统，以提供一种新的USB数据监测技术。本专利技术提供了一种USB数据监测装置，包括：USB座子、监测模块及数据接口，其中，USB座子包括用于连接第一设备的第一USB座子、用于连接第二设备的第二USB座子，第一USB座子与第二USB座子电连接，第一设备与第二设备通过USB座子交互通信数据；数据接口连接监测模块及上位机；监测模块基于FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)器件实现，连接USB座子及数据接口，用于监测并存储通信数据，通过数据接口发送通信数据至上位机。进一步的，还包括存储模块，存储模块用于存储通信数据；监测模块与存储模块连接，还用于在内部存储空间不足时，将通信数据存储在存储模块内，在需要发送通信数据时，从存储模块内读取通信数据并发送。进一步的，存储模块包括SDRAM(synchronousdynamicrandom-accessmemory，同步动态随机存取存储器)、RAM(random-accessmemory，随机存取存储器)、FlashMemory(闪存)中的至少一种。进一步的，数据接口用于将来自上位机的数据读取请求转发至监测模块，检测模块还用于在接收到数据读取请求后，调用数据读取请求对应的通信数据，通过数据接口发送至上位机。进一步的，数据接口包括UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,通用异步收发传输器)接口和/或SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)接口。进一步的，监测模块包括采样解码模块、PRO(逻辑处理)模块、FIFO(FirstInputFirstOutput，先进先出存储器)及PLL(PhaseLockedLoop，锁相环电路)，其中，锁相环电路用于输出高倍时钟；先进先出存储器用于存储通信数据；采样解码模块的信号采样端分别与USB座子的D+/D-(数据线正信号/数据线负信号)连接，用于使用高倍时钟对数据线正信号/数据线负信号D+/D-进行采样，并对采集得到的有效数据进行NRZI(NoReturnZero-Inverse，非归零反相编码)解码，得到有效字段；逻辑处理模块用于分析有效字段，得到通信数据，并存储到先进先出存储器。进一步的，监测模块还包括存储控制器，存储控制器连接先进先出存储器及外部的存储模块，用于在先进先出存储器的存储控制不足时，将通信数据存入存储模块，并读取存储模块内的通信数据，通过先进先出存储器及数据接口发送至上位机。本专利技术提供了一种USB数据监测方法，应用于本专利技术提供的USB数据监测装置，USB数据监测方法包括：第一设备连接第一USB座子，第二设备连接第二USB座子，第一设备与第二设备通过第一USB座子及第二USB座子交互通信数据；监测模块监测并存储通信数据；通过数据接口发送通信数据至上位机。进一步的，还包括：监测模块在监测到通信数据后，判断内部存储空间是否充足；在内部存储空间不足时，将通信数据存储在外部的存储模块内；在需要发送通信数据时，从存储模块内读取通信数据并发送。进一步的，在通过数据接口发送通信数据至上位机之前，还包括：数据接口将来自上位机的数据读取请求转发至监测模块；检测模块在接收到数据读取请求后，调用数据读取请求对应的通信数据，通过数据接口发送至上位机。进一步的，监测模块监测并存储通信数据包括：锁相环电路输出高倍时钟；采样解码模块的信号采样端分别与USB座子的数据线正信号/数据线负信号D+/D-连接，使用高倍时钟对数据线正信号/数据线负信号D+/D-进行采样，并对采集得到的有效数据进行非归零反相编码NRZI解码，得到有效字段；逻辑处理模块分析有效字段，得到通信数据，并存储到先进先出存储器。本专利技术还提供了一种USB数据监测系统，包括第一设备、第二设备、以及本专利技术提供的USB数据监测装置，第一设备连接第一USB座子，第二设备连接第二USB座子，第一设备与第二设备通过第一USB座子及第二USB座子交互通信数据，USB数据监测装置用于监测并存储通信数据，通过数据接口发送通信数据至上位机。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种USB数据监测装置，该USB数据监测装置中的监测模块基于FPGA硬件实现，与现有的逻辑分析仪相比，在实现了USB数据监测的同时，结构简单、体积小、功耗低、成本低，并且还能提供多种数字接口，对于定制化需求能够提供很好地支持，同时，在嵌入到系统当中，并不会改变系统结构，提高系统稳定性。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的USB数据监测装置的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的USB数据监测方法的流程图；图3为本专利技术第三实施例提供的USB数据监测装置的结构示意图；图4为本专利技术第三实施例提供的监测模块的结构示意图；图5为本专利技术第三实施例提供的USB数据监测系统的示意图；图6为本专利技术第三实施例提供的场景一的连接示意图；图7为本专利技术第三实施例提供的场景二的连接示意图。具体实施方式现通过具体实施方式结合附图的方式对本专利技术做输出进一步的诠释说明。第一实施例：图1为本专利技术第一实施例提供的USB数据监测装置的结构示意图，由图1可知，在本实施例中，本专利技术提供的USB数据监测装置包括：USB座子11(如1所示的11a及11b)、监测模块12及数据接口13(图1所示的13a及13b)，其中，USB座子11包括用于连接第一设备的第一USB座子11a、用于连接第二设备的第二USB座子11b，第一USB座子与第二USB座子电连接，第一设备与第二设备通过USB座子交互通信数据；在实际应用中，通信数据包括作业数据、控制信令等，作业数据如待打印的文档，控制信令如打印、取消打印等；数据接口13连接监测模块及上位机；监测模块12基于FPGA器件实现，连接USB座子11及数据接口13，用于监测并存储通信数据，通过数据接口发送通信数据至上位机。在一些实施例中，如图1所示，上述实施例中的装置还包括存储模块14，存储模块14用于存储通信数据；监测模块12与存储模块14连接，还用于在内部存储空间不足时，将通信数据存储在存储模块14内，在需要发送通信数据时，从存储模块14内读取通信数据并发送。在一些实施例中，上述实施例中的存储模块14包括SDRAM、RAM、FlashMemory中的至少一种。在实际应用中，存储模块14还可以由其他类型的具备存储功能的设备来实现。在一些实施例中，上述实施例中的数据接口13用于将来自上位机的数据读取请求转发至监测模块12，检测模块12还用于在接收到数据读取请求后，调用数据读取请求对应的通信数据，通过数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种USB数据监测装置，其特征在于，包括：USB座子、监测模块及数据接口，其中，所述USB座子包括用于连接第一设备的第一USB座子、用于连接第二设备的第二USB座子，所述第一USB座子与所述第二USB座子电连接，所述第一设备与所述第二设备通过所述USB座子交互通信数据；所述数据接口连接所述监测模块及上位机；所述监测模块基于现场可编程门阵列器件实现，连接所述USB座子及所述数据接口，用于监测并存储所述通信数据，通过所述数据接口发送所述通信数据至所述上位机。

【技术特征摘要】
1.一种USB数据监测装置，其特征在于，包括：USB座子、监测模块及数据接口，其中，所述USB座子包括用于连接第一设备的第一USB座子、用于连接第二设备的第二USB座子，所述第一USB座子与所述第二USB座子电连接，所述第一设备与所述第二设备通过所述USB座子交互通信数据；所述数据接口连接所述监测模块及上位机；所述监测模块基于现场可编程门阵列器件实现，连接所述USB座子及所述数据接口，用于监测并存储所述通信数据，通过所述数据接口发送所述通信数据至所述上位机。2.如权利要求1所述的USB数据监测装置，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述通信数据；所述监测模块与所述存储模块连接，还用于在内部存储空间不足时，将所述通信数据存储在所述存储模块内，在需要发送所述通信数据时，从所述存储模块内读取所述通信数据并发送。3.如权利要求1所述的USB数据监测装置，其特征在于，所述存储模块包括同步动态随机存取存储器、随机存取存储器、闪存中的至少一种。4.如权利要求1所述的USB数据监测装置，其特征在于，所述数据接口用于将来自所述上位机的数据读取请求转发至所述监测模块，所述检测模块还用于在接收到所述数据读取请求后，调用所述数据读取请求对应的通信数据，通过所述数据接口发送至所述上位机。5.如权利要求1所述的USB数据监测装置，其特征在于，所述数据接口包括通用异步收发传输器接口和/或串行外设接口。6.如权利要求1至5任一项所述的USB数据监测装置，其特征在于，所述监测模块包括采样解码模块、逻辑处理模块、先进先出存储器及锁相环电路，其中，所述锁相环电路用于输出高倍时钟；所述先进先出存储器用于存储通信数据；所述采样解码模块的信号采样端分别与所述USB座子的数据线正信号/数据线负信号连接，用于使用所述高倍时钟对所述数据线正信号/数据线负信号进行采样，并对采集得到的有效数据进行非归零反相编码解码，得到有效字段；所述逻辑处理模块用于分析所述有效字段，得到所述通信数据，并存储到所述先进先出存储器。7.如权利要求6所述的USB数据监测装置，其特征在于，所述监测模块还包括存储控制器，所述存储控制器连接先进先...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭华，
申请(专利权)人：深圳市紫光同创电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44