一种远距离传输USB数据的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及信息传输技术领域，尤其涉及一种远距离传输USB数据的系统及方法，包括与PC机连接的第一连接模块和与USB设备连接的第二连接模块，该第一连接模块和第二连接模块均包括FPGA芯片、网络PHY和USB PHY，且该第一连接模块与第二连接模块之间按照TCP/IP协议进行网络数据交互，从而实现USB数据的远距离传输，且该系统具有传输距离远，使用方便的特点。

A system and method for transmitting USB data over a long distance

The invention relates to the technical field of information transmission, in particular to a system and method for transmitting USB data over a long distance, including a first connection module connected to a PC and a second connection module connected to a USB device, the first connection module and the second connection module comprising an FPGA chip, a network PHY and a USB PHY, and the first connection module. The network data exchange between the block and the second connection module is carried out according to TCP / IP protocol, thus realizing the long-distance transmission of USB data, and the system has the characteristics of long-distance transmission and convenient use.

【技术实现步骤摘要】
一种远距离传输USB数据的系统及方法
本专利技术涉及信息传输
，尤其涉及一种远距离传输USB数据的系统及方法。
技术介绍
USB总线(UniversalSerialBus，同行串行总线)为广泛使用的高速数据传输接口，且USB技术的优越性越来越明显，支持USB技术的设备也越来越多，但USB设备跟USB主机之间的距离受延长线的限制，必须在指定的长度范围内才可以使用；在某些特殊应用场合，要求USB设备与主机之间的距离为几十米或几百米，而如果延长USB线，就容易造成传输不稳定，导致传输失败，这会给需要远距离使用USB设备的场合带来诸多不便。为了解决上述问题，目前出现了一些USB远距离传输的方式，有的直接将USB信号放大调试后，利用双绞线传输；有的将电信号转换成为传输损耗较小的光信号在光纤上传输，可将USB信号的传输距离延长到上百米；还有的通过利用MCU(MicroprogrammedControlUnit，微程序控制器)将USB数据获取后，通过网线发送至主机。然而采用光纤或信号放大的方式远距离传输USB信号，需要独立布网络或光纤，这大大提高了成本；而采用MCU将USB文件通过网线方式传输，虽然可以利用TCP/IP协议在已有网线上运行，但主机需要安装特定的驱动或程序才能获取数据，且对USB设备的兼容性较差；这些都是本领域技术人员所不期望见到的。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术实施例公开了一种远距离传输USB数据的系统，应用于PC机(PersonalComputer，个人电脑)和USB设备之间进行USB数据的传输，其中，所述系统包括第一连接模块和第二连接模块；所述第一连接模块包括依次连接的第一USBPHY、第一FPGA芯片和第一网络PHY，且所述第一USBPHY与所述主机连接；所述第二连接模块包括依次连接的第二网络PHY、第二FPGA芯片和第二USBPHY，且所述第二USBPHY与所述USB设备连接；所述第二网络PHY通过网络与所述第一网络PHY之间进行数据通信。上述的远距离传输USB数据的系统，其中，所述第一网络PHY和所述第二网络PHY均为千兆网PHY。上述的远距离传输USB数据的系统，其中，所述第一FPGA芯片和所述第二FPGA芯片均包括网络收发模块、数据管理模块和ULPI接口模块；所述网络收发模块通过所述数据管理模块与所述ULPI接口模块连接。上述的远距离传输USB数据的系统，其中，所述ULPI接口模块包括数据线、控制线和时钟线。上述的远距离传输USB数据的系统，其中，所述第一连接模块和所述第二连接模块之间按照TCP/IP协议进行数据交互。上述的远距离传输USB数据的系统，其中，所述USB设备为USB2.0U盘。本专利技术还公开了一种远距离传输USB数据的方法，其中，基于上述的远距离传输USB数据的系统，其中，所述方法包括：步骤S1，所述USB设备通过USB接口连接所述第二USBPHY，所述第二FPGA芯片对所述USB设备进行检测以判断所述USB设备是否为高速设备；步骤S2，所述第二FPGA芯片将判断结果通过所述第二网络PHY和所述第一网络PHY输出至所述第一FPGA芯片；步骤S3，所述第一FPGA芯片根据所述判断结果通过所述第一USBPHY完成与所述PC机的握手应答；步骤S4，对所述USB设备的进行枚举；步骤S5，进行所述PC机和所述USB设备之间的数据传输。上述的远距离传输USB数据的方法，其中，所述步骤S1中，所述第二FPGA芯片对所述USB设备进行检测以判断所述USB设备是否为高速设备的步骤具体为：所述第二FPGA芯片按照USBHOST握手机制与所述USB设备握手，若握手成功，则判断所述USB设备为高速设备，反之，则判断所述USB设备为低速设备。上述的远距离传输USB数据的方法，其中，所述步骤S4中，对所述USB设备的进行枚举的步骤包括：步骤S41，所述PC机发出读取设备描述符数据包，所述第一FPGA芯片接收到所述读取设备描述符数据包并进行校验，并于校验无误后，向所述PC机发出应答信号；步骤S42，所述第一FPGA芯片将所述读取设备描述符数据包发送至所述第二FPGA芯片，并等待数据的返回；步骤S43，所述第二FPGA芯片接收所述读取设备描述符数据包，并将所述读取设备描述符数据包发送至所述USB设备，所述USB设备向所述第二FPGA芯片反馈自身的设备描述符；步骤S44，所述第二FPGA芯片将所述USB设备的设备描述符反馈至所述第一FPGA芯片；步骤S45，所述第一FPGA芯片将所述USB设备的设备描述符反馈至所述PC机。上述的远距离传输USB数据的方法，其中，在进行所述步骤S41-步骤S43的同时，所述PC机多次向所述第一FPGA芯片发送IN令牌。上述专利技术具有如下优点或者有益效果：1、USB数据传输距离远、抗干扰能力更强，直连网线最大传输距离可达到100米，通过交换机中继，其传输距离可以延长到几百米或上千米，数据传输的可靠性较高；2、兼容性强，支持完整的USB2.0USB1.1协议，支持绝大多数的USB设备。3、使用方便，即插即用，无需驱动软件，支持多种操作系统，实用性强。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是本专利技术实施例中远距离传输USB数据的系统的结构示意图；图2a是本专利技术实施例中第一连接模块中FPGA芯片的逻辑结构框图；图2b是本专利技术实施例中第二连接模块中FPGA芯片的逻辑结构框图；图3是本专利技术实施例中远距离传输USB数据的方法流程框图；图4是本专利技术实施例中USB枚举阶段的流程框图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为本专利技术的限定。如图1所示，本实施例涉及一种用于远距离传输USB数据的系统，应用于PC机和USB设备之间进行USB数据的传输，该PC机包括台式机和笔记本电脑等；该系统包括第一连接模块和第二连接模块；两个模块的硬件结构基本相同，关键器件均包括FPGA芯片、网络PHY和USBPHY；具体的，该第一连接模块包括依次连接的第一USBPHY、第一FPGA芯片和第一网络PHY，且第一USBPHY与主机连接；该第二连接模块包括依次连接的第二网络PHY、第二FPGA芯片和第二USBPHY，且第二USBPHY与USB设备连接；第二网络PHY通过网络与第一网络PHY之间进行数据通信。在本实施例中，上述的远距离传输USB数据的系统还包括网络接口和USB接口，上述第一网络PHY和网络、第二网络PHY和网络均通过网络接口连接；上述USB设备与第二USBPHY、主机与第一USBPHY之间均通过USB接口连接。由于本专利技术中的USBPHY和网络PHY均可以采用市场上购买到的USBPHY和网络PHY，在此便不予以赘述。本实施例中远距离传输USB数据的系统的控制核心为FPGA芯片，如图2a和2b所示，该FPGA芯片的主要包括：网络收发模块、数据管理模块和ULPI(低引脚数接口)接口模块；即上述第一FPGA芯片和第二FPGA芯片均包括网络收发模块、数据管理模块和ULPI接口模块；网络收发模块通过数据管理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远距离传输USB数据的系统，应用于PC机和USB设备之间进行USB数据的传输，其特征在于，所述系统包括第一连接模块和第二连接模块；所述第一连接模块包括依次连接的第一USB PHY、第一FPGA芯片和第一网络PHY，且所述第一USB PHY与所述主机连接；所述第二连接模块包括依次连接的第二网络PHY、第二FPGA芯片和第二USBPHY，且所述第二USB PHY与所述USB设备连接；所述第二网络PHY通过网络与所述第一网络PHY之间进行数据通信。

【技术特征摘要】
1.一种远距离传输USB数据的系统，应用于PC机和USB设备之间进行USB数据的传输，其特征在于，所述系统包括第一连接模块和第二连接模块；所述第一连接模块包括依次连接的第一USBPHY、第一FPGA芯片和第一网络PHY，且所述第一USBPHY与所述主机连接；所述第二连接模块包括依次连接的第二网络PHY、第二FPGA芯片和第二USBPHY，且所述第二USBPHY与所述USB设备连接；所述第二网络PHY通过网络与所述第一网络PHY之间进行数据通信。2.如权利要求1所述的远距离传输USB数据的系统，其特征在于，所述第一网络PHY和所述第二网络PHY均为千兆网PHY。3.如权利要求1所述的远距离传输USB数据的系统，其特征在于，所述第一FPGA芯片和所述第二FPGA芯片均包括网络收发模块、数据管理模块和ULPI接口模块；所述网络收发模块通过所述数据管理模块与所述ULPI接口模块连接。4.如权利要求1所述的远距离传输USB数据的系统，其特征在于，所述ULPI接口模块包括数据线、控制线和时钟线。5.如权利要求1所述的远距离传输USB数据的系统，其特征在于，所述第一连接模块和所述第二连接模块之间按照TCP/IP协议进行数据交互。6.如权利要求1所述的远距离传输USB数据的系统，其特征在于，所述USB设备为USB2.0U盘。7.一种远距离传输USB数据的方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的远距离传输USB数据的系统，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，所述USB设备通过USB接口连接所述第二USBPHY，所述第二FPGA芯片对所述USB设备进行检测以判断所述USB设备是否为高速设备；步骤S2，所述第二FPGA芯片将判断结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏禹，王礡，鲁克文，
申请(专利权)人：上海固高欧辰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31