用于usb 3.0接口的混合光电收发器及其光缆的制作方法
【专利摘要】一种用于USB3.0接口的混合光电收发器及其光缆，所述混合光电收发器包括：USB3.0/3.1电收发器,USB2.0电收发器和USB数据混合器，USB3.0/3.1电收发器完成USB3.0信号的转发，USB2.0电收发器完成USB2.0信号的转发，USB数据混合器一方面将两种USB信号进行混合，另一方面将接收到的USB混合数据解混，并分别将两种USB数据发送到两种电收发器。本发明使USB3.0和USB2.0能够在相同的数据包内传输，节约了光纤数量，简便了操作，使得USB3.0标准接口的使用更为简便，使得USB3.0标准接口在使用上真正兼容了USB2.0格式。
【专利说明】用于USB3. 0接口的混合光电收发器及其光缆
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电数据传输领域，具体的涉及一种用于USB3.0接口的新型有源混 合光电收发器及其光缆。
【背景技术】
[0002] USB3. 0也被称为Super Speed USB，它为与PC或音频/高频设备相连接的各种设 备提供了一个标准接口。作为新一代的USB接口，USB3. 0/3. 1的特点是传输速率非常快， 理论上能达到5Gbps/10Gbps，比现在的480Mbps的High Speed USB(简称为USB2. 0)快10 倍。USB3. 0/3. 1的外形和现在的USB接口基本一致，能兼容USB2. 0和USBL 1设备。
[0003] 相比目前的USB2. 0接口，USB3. 0/3. 1增加了更多并行模式的物理总线。在原有 4线结构（电源，地线，1对数据）的基础上，USB3. 0/3.1再增加了 4条（两对）线路，用于 接收和传输Super Speed信号。因此不管是线缆内还是接口上，总共有3对差分线路，一对 以半双工的方式传输USB2. 0信号，另外两对以全双工的方式来传输Super Speed信号。
[0004] 用光纤来传输USB3. 0接口的信号会遇到两个问题：
[0005] 1.现有的USB3. 0兼容了 USB2. 0的信号，而USB3. 0和USB2. 0信号特性不一样，因 此，在使用USB3. 0接口进行信号传输，需要各使用一对光纤来传输USB2. 0和USB3. 0/3. 1 规格的数据。这种传输方式将会增加光电收发器件的数量，增加系统功耗和成本，并且不便 于用户的使用。
[0006] 2. USB2. 0的数据为半双工模式，无法直接通过光纤传输，在直接对USB2. 0数据进 行传输时，需要转换成全双工信号，而USB3. 0数据为全双工模式，可以直接进行传输。
[0007] 因此，如何能够对USB3. 0/3. 1接口的数据直接进行光电传输，减少不必要的光纤 和光电器件，提高使用的便捷性，同时兼容其中可能包含的USB2. 0数据成为现有技术亟需 解决的技术问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提出一种新型USB3. 0/3. 1混合光电收发器以及使用其的光 缆，能够仅仅采用两根光纤实现对USB3. 0/3. 1接口的数据进行直接传输。
[0009] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0010] 一种用于USB3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于：
[0011] 所述混合光电收发器的一端与标准USB3. 0/3. 1接口相连，用于上传和下载 USB3. 0/3. 1数据信号和USB2. 0信号，另一端分别连接激光发射器和光电检测器，所述激光 发射器和所述光电检测器分别连接光纤进行数据的传输；
[0012] 所述混合光电收发器包括：USB3. 0/3. 1电收发器，USB2. 0电收发器和USB数据混 合器，
[0013] 其中，所述USB3. 0/3. 1电收发器连接所述标准USB3. 0/3. 1接口，用于一方面接收 USB3. 0差分电信号进行处理和判决，并转换成单端电信号输出至所述USB数据混合器，另 一方面接收所述USB数据混合器输出的单端电信号，并转换成USB3. 0差分信号输出给标准 USB3.0/3. 1 数据接口；
[0014] 所述USB2.0电收发器连接所述标准USB3.0/3. 1接口，用于一发面接收符合 USB2. 0差分电信号进行处理和判决，并转换成单端电信号输出至USB数据混合器，另一方 面接收所述USB数据混合器输出的单端电信号，并转换成符合USB2. 0差分信号输出给标准 USB3.0/3. 1 数据接口；
[0015] 所述USB数据混合器，用于一方面分别接收来自所述USB3. 0/3. 1电收发器和所述 USB2. 0电收发器的信号，将两种信号进行混合，形成包含USB3. 0/3. 1和USB2. 0的混合数据 并发送给激光发射器，另一方面接收来自光电检测器的信号，将接收到的混合数据解混，并 分别将USB3. 0/3. 1数据和USB2. 0数据发送到所述USB3. 0/3. 1电收发器和所述USB2. 0电 收发器。
[0016] 优选地，所述混合光电收发器还包括USB2. 0半双工-全双工转换器，连接所述 USB2. 0电收发器和所述USB数据混合器，用于将USB2. 0的半双工信号转换为全双工信号。
[0017] 优选地，所述USB数据混合器包括：混合发送器，用于分别接收来自所述 USB3. 0/3. 1电收发器和所述USB2. 0半双工-全双工转换器的信号，将两种信号进行混 合，形成包含USB3. 0/3. 1和USB2. 0的混合数据并发送给激光发射器；混合接收器，用于 接收来自光电检测器的信号，将接收到的包含USB3. 0/3. 1和USB2. 0的混合数据解混，将 USB3. 0/3. 1数据和USB2. 0数据分别发送到所述USB3. 0/3. 1电收发器和所述USB2. 0半双 工-全双工转换器。
[0018] 进一步优选地，所述混合发送器包括：USB3. 0数据接收器及缓存，用于接收所述 USB3. 0/3. 1电收发器发送过来的数据并以先入先出的方式缓存在高速缓存中；USB2. 0数 据接收器及缓存，用于接收所述USB2. 0电收发器发送过来的数据以先入先出的方式缓存 在高速缓存中；混合控制器，用于以第一固定间隔从USB3.0数据接收器及缓存的数据缓存 和USB2. 0数据接收器及缓存的数据缓存中按顺序将数据读出并组成新的数据包存在发送 缓存中；发送缓存，用于接收所述新数据包并提供给混合发送器；混合发送器，用于读取发 送缓存中的所述新数据包并发送。
[0019] 优选地，所述混合控制器将读出的数据以下格式组成新的数据包：
[0020]
【权利要求】
1. 一种用于USB 3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述混合光电收发器的一端与标准USB 3.0/3. 1接口相连，用于上传和下载USB 3. 0/3. 1数据信号和USB 2. 0信号，另一端分别连接激光发射器和光电检测器，所述激光发 射器和所述光电检测器分别连接光纤进行数据的传输； 所述混合光电收发器包括：USB 3. 0/3. 1电收发器，USB 2. 0电收发器和USB数据混 合器， 其中，所述USB 3.0/3. 1电收发器连接所述标准USB 3.0/3. 1接口，用于一方面接收 USB 3. 0差分电信号进行处理和判决，并转换成单端电信号输出至所述USB数据混合器，另 一方面接收所述USB数据混合器输出的单端电信号，并转换成USB 3.0差分信号输出给标 准USB 3.0/3. 1数据接口； 所述USB 2.0电收发器连接所述标准USB 3.0/3. 1接口，用于一发面接收符合USB 2.0 差分电信号进行处理和判决，并转换成单端电信号输出至USB数据混合器，另一方面接收 所述USB数据混合器输出的单端电信号，并转换成符合USB 2. 0差分信号输出给标准USB 3.0/3. 1数据接口； 所述USB数据混合器，用于一方面分别接收来自所述USB 3.0/3. 1电收发器和所述USB 2. 0电收发器的信号，将两种信号进行混合，形成包含USB 3. 0/3. 1和USB 2. 0的混合数据 并发送给激光发射器，另一方面接收来自光电检测器的信号，将接收到的混合数据解混，并 分别将USB 3. 0/3. 1数据和USB 2. 0数据发送到所述USB 3. 0/3. 1电收发器和所述USB 2. 0电收发器。
2. 根据权利要求1所述的用于USB 3.0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述混合光电收发器还包括USB 2. 0半双工-全双工转换器，连接所述USB 2. 0电收 发器和所述USB数据混合器，用于将USB 2. 0的半双工信号转换为全双工信号。
3. 根据权利要求2所述的用于USB 3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述USB数据混合器包括： 混合发送器，用于分别接收来自所述USB 3.0/3. 1电收发器和所述USB 2.0半双 工-全双工转换器的信号，将两种信号进行混合，形成包含USB 3. 0/3. 1和USB 2. 0的混合 数据并发送给激光发射器； 混合接收器，用于接收来自光电检测器的信号，将接收到的包含USB 3.0/3. 1和USB 2. 0的混合数据解混，将USB 3. 0/3. 1数据和USB 2. 0数据分别发送到所述USB 3. 0/3. 1电 收发器和所述USB 2. 0半双工-全双工转换器。
4. 根据权利要求3所述的用于USB 3.0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述混合发送器包括： USB 3.0数据接收器及缓存，用于接收所述USB 3.0/3. 1电收发器发送过来的数据并 以先入先出的方式缓存在高速缓存中； USB 2.0数据接收器及缓存，用于接收所述USB2.0电收发器发送过来的数据以先入先 出的方式缓存在高速缓存中； 混合控制器，用于以第一固定间隔从USB 3. 0数据接收器及缓存的数据缓存和USB 2. 0数据接收器及缓存的数据缓存中按顺序将数据读出并组成新的数据包存在发送缓存 中； 发送缓存，用于接收所述新数据包并提供给混合发送器； 混合发送器，用于读取发送缓存中的所述新数据包并发送。
5. 根据权利要求4所述的用于USB 3.0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述混合控制器将读出的数据以下格式组成新的数据包：
6. 根据权利要求4或5所述的用于USB 3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述混合接收器包括： 混合接收器，用于接收混合数据并按顺序存在接收缓存中； 接收缓存，用于存储所接收到的混合数据，并提供给解混控制器； 解混控制器，用于按第二固定间隔从所述接收缓存中提取混合数据并解混成USB 3. 0/3. 1数据和USB 2. 0数据分别发送给USB 3. 0数据发送器及缓存和USB 2. 0数据接收 器及缓存； USB 3.0数据发送器及缓存，用于缓存所接收的USB 3.0/3. 1数据，并按先入先出的方 式将USB 3. 0/3. 1数据发送给USB 3. 0/3. 1电收发器； USB 2.0数据接收器及缓存，用于缓存所接收的USB 2.0数据，并按先入先出的方式将 USB 2. 0数据发送给USB 2. 0电收发器。
7. 根据权利要求6所述的用于USB 3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于： 发送定时器向所述混合控制器提供所述第一固定间隔，解混控制器主要依据帧头、分 段标志以及帧尾来产生所述第二固定间隔，接收定时器向所述解混控制器提供辅助定时信 号，以在解混控制器不能正确确认帧头和帧尾时，利用辅助定时信息来辅助产生帧头和帧 尾，以辅助产生所述第二固定间隔。
8. 根据权利要求7所述的用于USB 3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述发送定时器和所述接收定时器为同一个定时器。
9. 根据权利要求6所述的用于USB 3. 0接口的混合光电收发器，其特征在于： 所述混合光电收发器的还具有： 激光驱动器，用于接收将要发送的数据，并驱动所述激光发射器； 信号探测器，用于将所述光电检测器转换出来的微弱电信号转成成数字信号并发送给 所述USB数据混合器。
10. 一种用于同时传输USB 3. 0和USB 2. 0数据的光缆系统，包括两根光纤，权利要求 1-9中任意一项所述的混合光电收发器，标准USB 3. 0/3. 1接口，激光发射器和光电检测 器， 其特征在于，所述标准USB 3. 0/3. 1接口连接权利要求1-9中任意一项所述的混合光 电收发器，所述混合光电发送器分别经过所述激光发射器和所述光电检测器与所述光纤连 接。
【文档编号】G02B6/42GK104101965SQ201410311742
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】汤金宽, 江辉, 周新亮 申请人:长芯盛（武汉）科技有限公司