本发明专利技术提供一种用于操作外部设备的光驱动设备接口模块，和一种包括该设备接口模块的光驱动数据链路。在一个实施例中，设备接口模块包括光接口，其用于接收光功率和数据信号；电ＵＳＢ接口，其用于将ＵＳＢ兼容的电数据信号和５Ｖ电功率信号提供给外部ＵＳＢ设备；与被耦合至信号处理器的变换器，其用于将所述光功率和数据信号转换成所述５Ｖ电功率信号和所述ＵＳＢ兼容的电数据信号；功率分配电路，其用于将由所述光功率信号获得的电功率提供给设备接口模块电路。变换器可被具体化为使用单一光电功率转换器来接收所述光功率并且接收和发送光数据信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及使用通用串行总线(USB)进行通信的计算机系统和设备，尤 其涉及一种在其中光传输数据和功率的光纤USB链路。
技术介绍
用来执行多种任务的计算机控制设备的近来快速发展至少部分归因于诸如各 种类型的串行总线接口这样的强大而便利的通信接口标准的发展。其中 一些已经很方便 地将远程电子动力估计并入了接口的通信功能中，从而无需额外能量来操作的外围设备 能通过通信接口而不需要在设备区域中内嵌的或者独立电源来远程供电。现在，通用串 行总线(USB)就是这样一种普遍存在的标准接口。 USB是广泛用来便于将大范围同时可接入的外围设备与主机计算机系统连接 的外围中心集线器串行总线。当主机操作时，总线允许大约127个外围设备来连接、配 置、使用和分离。例如，USB打印机、扫描仪、数码照相机、存储设备、读卡器等等通 过USB可与主计算机系统通信。USB基于的系统要求USB主机控制器存在在主机系统 中，并且主机系统的操作系统(OS )支持USB和USB大存储等级设备。与将设备与计 算机连接的其他方式相比，例如这些安装在计算机内部的平行端口、串行端口和用户卡， USB设备相对简单。如果USB设备是新设备，则OS自动探测USB设备，并且可以初 始化与用户的会话，来查找用于USB设备的驱动器。如果已经安装了 USB设备，则计 算机激活USB设备。 USB设备可与USB主机低速(LS)、全速(FS)或者快速(FS )地通信。 USB规范版本1.1支持两种不同的传输数据速率主要用于低速人机类型设备的每秒 1.5M比特的低速(LS )率，例如键盘和鼠标，和用于大多数其设备的12Mb/s全速(FS ) 率。USB规范2.0增加了用于与高速设备通信的480Mbps的高速(HS )率。在 http:〃www.usb.org/developers/docs有详细描述USB2.0协议的2000年4月27日USB规范版本2.0,并且在此将其全部合并入本专利技术中。 USB设备和USN主机之间的连接是典型地通过由4针USB连接器和USB线 缆形成的四个有线接口来建立的，USB线缆包括四根电线两根电线分别用于提供5Vdc 电源信号和接地；和携带^据的双绞线，标有D+和D-,并且用于半双工差分信令来 抵制较长线路上的电磁噪声效应，以使用反转不归零码(NRZI)编码机制的数字格式 发送的数据。有利地，诸如鼠标、摄像机和/或其他设备这样的低功率设备能直接从USB连 接获取他们的功率。诸如打印机和/或其他设备这样的高功率设备具有电源，并且典型地 从USB连接获取最小功率。USB设备是热插拔的，是指可以随时插上和拔除。在任意 给定的时间高达127种设备可与任意一个USB总线连接。在系统上电时，主计算机启 动，查询连接到总线的所有USB设备，并且给每一个USB设备分配地址。这个过程称 为枚举；当USB设备在操作时连接总线时，还枚举USB设备。主计算机确定USB设 备采用的数据传送类型，例如中断模式、批传送模式或者同步模式。由于其有很多的优点和操作简单，USB协议现已经是计算机和不同种类外围 设备之间的通信流行的协议了 。现在已有能以数字格式提供功率和设备和计算机之间的 全部数据传输的带有USB接口的各种传感器、变换器和近来的GPS设备和摄像机。这 种普遍性导致接收USB协议作为外围通信的标准协议，以及繁荣了用于各种应用的数 字数据传输。但是，涉及基于4线USB线缆的通信的传统的USB链路不能长于5米，因此 对桌上型环境限制了可能的应用。这是部分由于当前USB规范对线缆延时的强加的严 格的限制，单根线缆不能超过26ns。但是，还有另一个对传统USB线缆的最大长度的 重要限制，即信号衰减，在传统的4线USB线缆中，随着信号频率快速的增加，典型 地从在lOMHz大约0.7dB/m到400MHz的5.8dB/m。这种信号衰减使得在超过5-10米 的线缆上以全速和尤其是高数据传输速率传输变得很困难甚至不可能。传统的基于铜线的链路的USB其他限制是对高磁、电压和RF域的潜在磁化， 该潜在磁化将引起USB数据传输的错误。而且，传统的基于铜线的USB线缆本身是电 磁接口 ( EMI)的来源，并且因此他们的使用能导致EMI敏感环境中的意想不到的问题。授予Lee并转让给Opticis公司的美国专利6,950,610公开了 一种光通信接口 模块，在此通过参考将其合并入专利技术中，该模块用于通过采用分离光纤来传输光信号的 光纤连接USB接口。但是，Lee的光纤通信接口模块仅仅部分解决了上述问题，由于使用该通信接口操作USB设备将仍然需要两个分离的铜线VCC和GND，为远程设备供 电，或者在设备位置需要额外的电源，这在一些应用中不方便或者接近不可能。因此， Lee的光纤通信接口模块不会提供全功能全光纤替换物给USB线缆，这将在诸如EMI 敏感环境这样的不能使用传统铜线USB线缆的应用中有好处。
技术实现思路
因此，希望提供一种USB链路和USB接口模块，它们可在EMI敏感环境 中使用的或者出现在高磁、电和RF场，以进行远程操作并且给传统的USB设备供电。本专利技术的目的是通过提供光驱动光纤数据链路和光接口模块，以使用所需的 通信协议为外围设备远程供电并且对其进行操作，并且提供一种光驱动数据链路和光接 口模块，它们能工作在EMI敏感环境中或者出现在强电、磁或遮RF场中，从而克服 现有技术的缺点。根据本专利技术，提供一种用于为外围设备远程提供功率和对其进行操作的设备 接口模块，该设备接口模块包括光接口，连接到所述外部设备的电接口，被光耦合到 所述光接口的变换器，和信号处理器；所述光接口用于接收来自光纤线路的上行光信号，并且通过所述光纤线路传输下行 光信号；所述电接口包括数据端口和输出功率端口 ；所述数据端口用于根据预定数据通信协 议从所述外部设备接收输入电数据信号并且将输出电数据信号提供给所述设备；所述输 出功率端口用于将电功率提供给所述远程设备；所述变换器用于将所述上行光信号转换成接收电数据信号和电功率，并且产生所述 下行光数据信号；所述信号处理器包括接收电路、发射电路和功率分配电路；所述接收电路被操作连 接在所述变换器和所述电数据端口之间，用于根据所述预定数据通信协议由所述接收电 数据信号产生所述输出电数据信号；所述发射电路被操作连接在所述电数据端口和所述 变换器之间，用于由所述输入电数据信号产生电驱动信号，以驱动所述变换器来产生所 述下行光数据信号；所述功率分配电路用于将从所述上行光信号获得的电功率进行分 配，来为所述外部设备、所述信号处理器和所述变换器提供电源。所述变换器优选地包括多段光电功率转换器MSPPC,所述多段光电功率转换器MSPPC被光耦合到所述光接口，用于接收所述上行光信号；并且所述变换器还可包括信号分离电路，以将所述探测到的电信号的功率分量和数据分量进行分离。在一个实施例中，所述变换器还包括偏压电路，所述偏压电路用于正向偏压MSPPC的至少一段， 以产生所述下行光信号；并且所述变换器还可包括切换电路，所述切换电路用于将所述 MSPPC的至少一段在光探测操作模式和光发射操作模式之间切换。该实施例中的设备 接口模块还包括用于控制所述切换电路的控制器，其中，所述控制器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于操作外部设备的设备接口模块，包括光接口，连接到所述外部设备的电接口，被光耦合到所述光接口的变换器，和信号处理器； 所述光接口用于接收来自光纤线路的上行光信号，并且通过所述光纤线路传输下行光信号； 所述电接口包括数据端口和输出功率端口；所述数据端口用于根据预定数据通信协议从所述外部设备接收输入电数据信号并且将输出电数据信号提供给所述设备；所述输出功率端口用于将电功率提供给所述远程设备； 所述变换器用于将所述上行光信号转换成接收电数据信号和电功率，并且产生所述下行光数据信号； 所述信号处理器包括接收电路、发射电路和功率分配电路；所述接收电路被操作连接在所述变换器和所述电数据端口之间，用于根据所述预定数据通信协议由所述接收电数据信号产生所述输出电数据信号；所述发射电路被操作连接在所述电数据端口和所述变换器之间，用于由所述输入电数据信号产生电驱动信号，以驱动所述变换器来产生所述下行光数据信号；所述功率分配电路用于将从所述上行光信号获得的电功率进行分配，来为所述外部设备、所述信号处理器和所述变换器提供电源。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：简古斯塔夫威尔森，吴塔春，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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