专利名称：光学通用串行总线装置及其操作方法
光学通用串行总线装置及其操作方法技术领域
本发明是有关于一种通用串行总线(Universal Serial Bus ;USB)，特别是有关于 一种使一 USB主机控制器具有向后兼容性，用以识别一光学USB 3. 0装置，并可执行后续的 操作。
背景技术：
通用串行总线(Universal Serial Bus ；以下简称USB)已经发展多年，其用以协 助电子装置之间的连线。数据传输率也大幅改善。举例而言，USB 1.1的数据传输率每秒 约1. 2Mb或12Mb，USB 2. 0的数据传输率每秒约480Mb，USB 3. 0的数据传输率每秒约5(ib。 USB接口成功的原因之一是USB具有较佳的向后相容性。举例而言，USB 3.0可向后相容 USB 1.1及USB 2.0。使用者可将任何USB装置(不论是USB 1. UUSB 2. 0或USB 3. 0)插 入USB向后兼容连接器，并且该系统(如主机)将可识别出被插入的USB装置。具体而言， USB 建置论坛(USB Implementers Forum, Inc.，)于 2008 年 11 月 12 日提出 USB 3. 0 规格， 其版本为1.0，提供较先前USB架构更吸引人的特色，其包含超高速(SuperSpeed 传输 协议。
然而，电子传输线(如铜传输线)的电磁干扰(EMI)或其它因素将影响USB1. 1、 USB 2.0或USB 3.0的数据传输率。在光学技术领域中，光传输技术广泛地被应用在数据传 输上，并且以光信号取代电信号，故不会有上述的问题，并且将成为下一代的USB规格。电 子传输线被光学传输线所取代，使得传输数据的速度可达每秒10( ，甚至在将来，有可能大 于每秒100( 。由于目前大部分的电子装置均集成有USB连接器，用以进行电信号的传输而 非光信号的传输，因此，当USB技术达到光学层级(新一代USB)时，可能会有向后兼容的问 题。发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决方式，可兼容于多种不同传输率下的USB装置，如 USB 1.1(每秒 1. 2Mb 或 12Mb)、USB 2. 0 (每秒 480Mb)、USB 3. 0 (每秒 5Gb)、光学 USB (每秒 IOGb以上)。
为达到本发明的目的，本发明提供一种光学通用串行总线装置，包括一电光转换 器，接收来自一光纤的多个第一光信号，并将该多个第一光信号转换成多个第一电信号，该 电光转换器接收多个第二电信号，并将该多个第二电信号转换成多个第二光信号，并将该 多个第二光信号传送至该光纤；一通用串行总线USB 3.0接脚相容连接端口，耦接该电光 转换器，并可耦接其它USB装置的USB 3.0连接器，该USB 3. 0接脚相容连接端口包括一 第一接脚对，用以传送来自该光纤的该多个第一电信号；一第二接脚对，用以接收该多个第 二电信号，并提供予该光纤；一第三接脚对，根据一非USB串行总线接口协议，收发多个第 三电信号，用以控制该电光转换器。
本发明还提供一种操作方法，适用于一光学通用串行总线装置，该操作方法包括4接收来自一光纤的多个第一光信号，并将该多个第一光信号转换成多个第一电信号；接收 多个第二电信号，并将该多个第二电信号转换成多个第二光信号，该多个第二光信号用以 传送至该光纤；通过该光学USB装置的一USB 3.0接脚兼容连接端口的一第一接脚对，将该 多个第一电信号传送至一其它USB装置，其中该USB 3. 0接脚兼容连接端口耦接该其它USB 装置的一USB 3.0连接器；通过该USB 3.0接脚兼容连接端口的一第二接脚对，接收来自该 其它USB装置的该多个第二电信号；以及根据一非USB串行总线接口协议，收发多个第三电 信号，其中该USB 3.0接脚兼容连接端口的一第三接脚对的信号为该多个第三电信号。
为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图 式，作详细说明如下。
图Ia为本发明的计算机系统的示意图。
图Ib为图Ia的光学传输器106的示意图。
图2为USB 3. 0装置与USB 3. 0连接器之间的连接关系。
图3为光学传输器与USB 3. 0连接器之间的连接关系。
图4为本发明的判断光学传输器插入USB 3. 0连接器的方法示意图。
图5为本发明的光学网络的示意图。
[主要元件标号说明]
100:计算机系统；
102 主板；
106:光学传输器；
112:收发器;
116:激光二极管；
122 :USB 3. 0 接口；
134:管理控制器；
138 光学子模块；
202 =USB 3. 0 装置；
206、228 传送器；
212,232 :USB 2. 0 电子物理层；
272 管理控制器；
Rl R4:电阻。
具体实施方式
图Ia为本发明的计算机系统的示意图。主板(motherboard) 102具有一 USB 3. 0 连接器108。USB 3.0连接器108耦接一光学传输器(optical dongle)106o光学传输器 106具有USB 3.0接口。光学传输器106亦可称为一光学USB装置。在主板上的USB 3.0 连接器108可为任何符合USB 3. 0规格的连接器，如USB 3. 0标准-A连接器(standard-A connector)。控制器104设置在主板102之上，用以检测被插入的USB装置。具体而言，控 制器104用以识别被插入的光学USB装置。另外，控制器104具有向后兼容性(backward104 控制器； 108 =USB 3. 0 连接器； 114:光检测二极管； 118 光纤； 132 后放大器； 136 激光二极管驱动器； 172 预放大器； 204 =USB 3. 0电子物理层； 208,226 接收器； 222 控制模块； 274 =USB 2. 0 控制器；compatibility)，故可识别USB 3. 0装置202。在本实施例中，控制器104为一 USB主机控 制器(host controller)。控制器104可被设置在主机102的其它位置，如设置在一分离式 附力口+ (separate add-on card) ——中间(intermediate device)中。$——^1 倉泛 实施例中，该中间装置可为图5所示的集线器。
光学传输器106为一种光学USB 3. 0装置，其可在电格式及光格式间进行转换及 传输。光学传输器106具有一 USB 3.0接口 122。USB 3.0接口 122的接脚兼容于USB 3.0 连接器108的接脚。稍后将在表格1中，详细说明USB3.0接口 122。光纤118可能被固定 在光学传输器106之中，或是通过简单的光纤安装方式，将光纤由接口光学传输器106中拔 除。
在图Ia中，收发器(transceiver) 112、光检测二极管114以及激光二极管116集 成在光学传输器106之中。光学传输器106设置在主板102之外。在本实施例中，光检测 二极管114为一 PIN 二极管。在一可能实例中，激光二极管116为一垂直共振腔面射型激 光(Vertical-Cavity Surface-EmittingLaser ；VCSEL) 二极管。主板 102 提供电压 VBUS 予收发器112、光检测二极管114以及激光二极管116。
图Ib为图Ia的光学传输器106的示意图。光学传输器106包括收发器112以及 一光学子模块138。光学子模块138包含光检测二极管114以及激光二极管116。在本实 施例中，光检测二极管114具有一预放大器172。光学子模块138耦接图Ia的光纤118，用 以传输光纤118上的光学信号。光学子模块138亦耦接收发器112，用以与收发器112进行 传输。
收发器112通过图Ia所示的USB 3.0接口 122，收发电信号。光学子模块138的 光检测二极管114耦接收发器112，用以将光学信号转换成电信号。激光二极管116耦接 收发器112，用以将电信号转换成光学信号。在本实施例中，收发器112具有一后放大器 (post-amplifier) 132。后放大器132接收光检测二极管114的预放大器172所提供的电 信号，并将处理后的信号传送至USB 3.0接口 122的接脚142κχ+及144κχ_。另外，收发器112 具有一激光二极管驱动器136。激光二极管驱动器136接收来自USB 3. 0接口 122的接脚 162τχ+及164τχ_的电信号，并将接收后的结果提供予激光二极管116。重要的是，收发器112 根据USB 3. 0规格，通过不同的接脚(142κχ+、144κχ_、162τχ+、164τχ_)与主板102上的控制器 104进行通讯。在本实施例中，接脚142κχ+、144κχ_、162τχ+, 164τχ_的信号传输率可达每秒10( 。 当收发器112与控制器104耦接在一起时，由于收发器112与控制器104之间没有传输线 走线，所以收发器112与控制器104之间的距离非常短，因此，标准CMOS制程是可以达到每 秒10( 的信号传输率。也可以得到较高的信号传输率。
为了 USB 3. 0规格的向后兼容性，光学传输器106与USB 3. 0接口 122之间的接 脚关系，如表格1所示
表格 权利要求
1.一种光学通用串行总线装置，包括一电光转换器，接收来自一光纤的多个第一光信号，并将该多个第一光信号转换成多 个第一电信号，该电光转换器接收多个第二电信号，并将该多个第二电信号转换成多个第 二光信号，并将该多个第二光信号传送至该光纤；一通用串行总线USB 3. 0接脚相容连接端口，耦接该电光转换器，并可耦接其它USB装 置的USB 3. 0连接器，该USB 3. 0接脚相容连接端口包括 一第一接脚对，用以传送来自该光纤的该多个第一电信号； 一第二接脚对，用以接收该多个第二电信号，并提供予该光纤； 一第三接脚对，根据一非USB串行总线接口协议，收发多个第三电信号，用以控制该电 光转换器。
2.根据权利要求1所述的光学通用串行总线装置，其中该电光转换器包括 一电子收发器，耦接该USB 3.0接脚相容连接端口 ；以及一光子模块，耦接该电子收发器以及该光纤。
3.根据权利要求2所述的光学通用串行总线装置，其中该电子收发器包括一放大器，放大多个检测信号，用以产生该多个第一电信号，其中该多个检测信号是由 一光检测二极管所产生，该光检测二极设置在该光子模块中；以及一驱动器，根据该多个第二电信号，驱动一激光二极管，其中该激光二极管设置在该光 子模块中。
4.根据权利要求3所述的光学通用串行总线装置，其中该电子收发器还包括一管理控制器，耦接该放大器及该驱动器，用以根据该非USB串行总线接口协议及该 第三电信号，控制该放大器及该驱动器。
5.根据权利要求1所述的光学通用串行总线装置，其中该第一接脚对耦接该其它USB 装置的该USB 3. 0连接端口的一 SSRX+接脚及一 SSRX-接脚，该第二接脚对耦接该其它USB 装置的该USB 3. 0连接端口的一 SSTX+接脚及一 SSTX-接脚，该第三接脚对耦接该其它USB 装置的该USB 3. 0连接端口的一 D+接脚以及一 D-接脚。
6.根据权利要求1所述的光学通用串行总线装置，其中该第三接脚对中的一者传送一 数据信号，该第三接脚对中的另一者传送一时钟信号。
7.根据权利要求1所述的光学通用串行总线装置，其中该非USB串行总线接口协议为 系统管理总线SMBUS协议。
8.根据权利要求1所述的光学通用串行总线装置，还包括多个电路元件，耦接该USB 3. 0接脚兼容连接端口的该第三接脚对，用以提供多个电 压电平予该第三接脚对，使得该其它USB装置检测出该光学USB装置或是一 USB 3. 0装置 耦接到该USB 3.0连接端口。
9.根据权利要求8所述的光学通用串行总线装置，其中该多个电路元件包括多个上拉 电阻，该多个上拉电阻被配置以提供一电压电平予该第三接脚对，该电压电平大于一预定 电压并持续一特定时间长度。
10.一种操作方法，适用于一光学通用串行总线装置，该操作方法包括接收来自一光纤的多个第一光信号，并将该多个第一光信号转换成多个第一电信号； 接收多个第二电信号，并将该多个第二电信号转换成多个第二光信号，该多个第二光信号用以传送至该光纤；通过该光学USB装置的一 USB 3. 0接脚兼容连接端口的一第一接脚对，将该多个第一 电信号传送至一其它USB装置，其中该USB 3. 0接脚兼容连接端口耦接该其它USB装置的 一 USB 3. 0连接器；通过该USB 3. 0接脚兼容连接端口的一第二接脚对，接收来自该其它USB装置的该多 个第二电信号；以及根据一非USB串行总线接口协议，收发多个第三电信号，其中该USB 3. 0接脚兼容连接 端口的一第三接脚对的信号为该多个第三电信号。
11.根据权利要求10所述的操作方法，还包括放大来自一光检测二极管的多个检测信号，用以产生该多个第一电信号；以及根据该多个第二电信号，驱动一激光二极管。
12.根据权利要求11所述的操作方法，还包括根据该非USB串行总线接口协议以及该多个第三电信控制该放大及驱动步骤。
13.根据权利要求10所述的操作方法，其中该第一接脚对耦接该其它USB装置的该 USB 3. 0连接器的一 SSRX+接脚以及一 SSRX-接脚，该第二接脚对耦接该其它USB装置的 该USB 3. 0连接器的一 SSTX+接脚以及一 SSTX-接脚，该第三接脚对耦接该其它USB装置 的该USB 3. 0连接器的一 D+接脚以及一 D-接脚。
14.根据权利要求10所述的操作方法，其中该第三接脚对中的一者传送一数据信号， 该第三接脚对的另一者传送一时钟信号。
15.根据权利要求10所述的操作方法，其中该非USB串行总线接口协议包括一系统管 理总线SMBUS协议。
16.根据权利要求10所述的操作方法，还包括根据该光学USB装置与该其它USB装置的连接，提供多个电压电平予该USB 3. 0接脚 相容连接端口的该第三接脚对，使得该其它USB装置检测出该光学USB装置或是一USB 3. 0 装置耦接到该USB 3.0连接器。
17.根据权利要求16所述的操作方法，其中提供该多个电压电平予该第三接脚对的步 骤包括提供一电压电平予该第三接脚对，其中该电压电平大于一预定电压并持续一特定时间 长度。
全文摘要
一种光学通用串行总线装置及其操作方法，其中该光学通用串行总线装置包括一电光转换器，接收来自一光纤的多个第一光信号，并将该多个第一光信号转换成多个第一电信号，该电光转换器接收多个第二电信号，并将该多个第二电信号转换成多个第二光信号，并将该多个第二光信号传送至该光纤；一通用串行总线USB 3.0接脚相容连接端口，耦接该电光转换器，并可耦接其它USB装置的USB 3.0连接器，该USB 3.0接脚相容连接端口包括一第一接脚对，用以传送来自该光纤的该多个第一电信号；一第二接脚对，用以接收该多个第二电信号，并提供予该光纤；一第三接脚对，根据一非USB串行总线接口协议，收发多个第三电信号，用以控制该电光转换器。
文档编号H04B10/12GK102045112SQ20101053216
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年4月6日
发明者赖瑾 申请人:威盛电子股份有限公司