一种usb信号监听装置及监听方法

一种usb信号监听装置及监听方法
【专利摘要】本发明公开一种USB信号监听装置，包括第一数据收发单元、第二数据收发单元，二者之间并列连有数据监听单元、数据流方向仲裁单元和USB通讯建立单元；第一数据收发单元的另一端和第二数据收发单元的另一端分别通过USB总线连接主机和USB设备；其中USB通讯建立单元根据USB协议控制第一数据收发单元和第二数据收发单元，使USB通讯系统进入数据包传输的状态；数据流方向仲裁单元根据第一数据收发单元和第二数据收发单元的状态，对数据流的方向做出仲裁；数据监听单元将USB通讯信息和传输状态信息发送给上位机。本发明在不影响USB系统可靠性和通讯速度的情况下，实现USB信号监听功能。
【专利说明】
一种USB信号监听装置及监听方法
技术领域
[0001]本发明涉及信息科学技术领域，尤其涉及一种USB信号监听装置及监听方法。
【背景技术】
[0002]USB技术的优越性越来越明显，支持USB技术的设备越来越多，USB通讯系统的监听能让第三方获得主机跟USB设备之间的通讯内容，为支持USB技术的设备提供信息安全保障。
[0003]现有的USB信号监听技术是将USB信号接收电路直接并联至主机与USB设备之间的USB总线上，通过USB信号接收电路观察USB总线上的通讯过程。这种解决方案给USB总线引入了额外的负载，影响USB总线上的信号质量，当主机与USB设备之间的通讯线缆较长或者长时间通讯时传输可能会失败。

【发明内容】

[0004]针对上述问题，本发明提供一种USB信号监听装置，在不影响USB系统可靠性和通讯速度的情况下，实现USB信号监听功能。
[0005]—种USB信号监听装置，包括第一数据收发单元、第二数据收发单元，所述第一数据收发单元和第二数据收发单元之间并列连有数据监听单元、数据流方向仲裁单元和USB通讯建立单元;所述第一数据收发单元的另一端和所述第二数据收发单元的另一端通过USB总线分别连接主机或USB设备；其中所述第一数据收发单元和第二数据收发单元用于USB总线信号的接收、发送以及USB总线终端电阻的控制;所述USB通讯建立单元根据USB协议控制所述第一数据收发单元和第二数据收发单元，使USB通讯系统进入数据包传输的状态;所述数据流方向仲裁单元根据所述第一数据收发单元和第二数据收发单元的状态，对数据流的方向做出仲裁;所述数据监听单元将USB通讯信息和传输状态信息发送给上位机。
[0006]所述第一数据收发单元与第二数据收发单元均包括USB信号收发电路和控制逻辑电路。
[0007]所述数据监听单元包括数据接收模块、数据缓冲电路和接口电路，所述数据接收模块与所述数据缓冲电路连接，数据由所述数据接收模块进入所述数据缓冲电路，所述数据缓冲电路与所述接口电路连接。
[0008]所述数据缓冲电路为双口RAM或者由触发器或锁存器组成的缓存电路。
[0009]所述数据监听单元包括数据接收模块、仲裁器、存储器件和接口电路，所述数据接收模块、所述仲裁器和所述接口电路依次连接，所述仲裁器还与所述存储器件连接。
[0010]所述数据监听单元、所述数据流方向仲裁单元和所述USB通讯建立单元为可编程器件，所述第一数据收发单元与第二数据收发单元为外置USB信号收发芯片。
[0011]所述可编程器件为FPGA、CPLD、EPLD、GAL、PAL中的一种。
[0012]所述数据监听单元、所述数据流方向仲裁单元、所述USB通讯建立单元、所述第一数据收发单元和第二数据收发单元集成在一个ASIC芯片上。
[0013]本发明还提供一种基于上述USB信号监听装置进行信号监听的方法，一种USB信号监听方法，USB主机发送的数据由所述第一数据收发单元接收后，经过所述数据监听单元，在所述USB通讯建立单元和所述数据流方向仲裁单元控制下，由所述第二数据收发单元发送给USB设备，或者USB设备发送的数据由所述第二数据收发单元接收后，经过所述数据监听单元，在所述数据流方向仲裁单元和所述USB通讯建立单元控制下，由所述第一数据收发单元发送给USB主机，所述数据监听单元将第一数据收发单元和第二数据收发单元接收的全部/部分USB通讯信息和传输状态信息发送给上位机。
[0014]本发明在不影响USB系统可靠性和通讯速度的情况下，实现USB信号监听功能。
【附图说明】
[0015]图1为USB信号监听装置的原理框图；
[0016]图2为USB信号监听装置实施例中第一(或第二)数据收发单元结构图；
[0017]图3为USB信号监听装置实施例中数据监听单元结构图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]如图1所示，本实施例USB信号监听装置包括第一数据收发单元、第二数据收发单元以及两者间并列连接的USB通讯建立单元、数据流方向仲裁单元、数据监听单元，第一数据收发单元的另一端通过USB总线连接主机，第二数据收发单元的另一端则通过USB总线连接USB设备。当然，也可以第一数据收发单元连接USB设备，而第二数据收发单元连接主机。
[0020]当本实施例USB信号监听装置与主机和USB设备建立连接后，USB通讯建立单元可检测到设备的连接以及设备的速度类型，通过连接第一数据收发单元相应的USB总线终端电阻告知主机，当USB通讯建立单元检测到USB设备断开时，通过断开第一数据收发单元相应的USB总线终端电阻告知主机。
[0021]USB通讯建立单元将复位、握手、挂起和主机唤醒看作是一种需要转发的信号传输，即，USB通讯建立单元通过第一数据收发单元检测到主机发来复位、握手、挂起和主机唤醒信号后，立即通过第二数据收发单元转发给USB设备，对应的，当USB通讯建立单元通过第二数据收发单元检测到USB设备发来握手信号后，则通过第一数据收发单元转发给主机。
[0022]当USB设备进行远程唤醒时，发送唤醒信号K到USB总线，USB通讯建立单元检测到K后通过第一数据收发单元发送3ms K给主机，同时，在Ims以内开始向USB设备回传K，直到通过第一数据收发单元检测到E0P(End of Packet，包结束)或者高速空闲态。
[0023]USB通讯建立单元通过第二数据收发单元检测到USB设备连接并识别设备的速度，然后将速度信息通过第一数据收发单元的上拉电阻或者超速接口告知主机。如果USB设备为全速则进入高速握手状态，握手结束后进入相应速度的USB包传输态;如果连接的USB设备不是全速则直接进入相应速度的USB包传输态。进入USB包传输态后，当USB通讯建立单元检测到USB设备断开时通过第一数据收发单元告知主机。
[0024]在USB包传输态下，数据流方向仲裁单元在得知数据监听单元中接收到数据的情况下，根据第一数据收发单元和第二数据收发单元的接收/发送状态对数据监听单元接收到数据的传输方向作出仲裁，例如主机发送数据包给USB设备，数据流方向仲裁单元得知数据监听单元中接收到数据，并且第一数据收发单元处于接收状态、第二数据收发单元处于非接收状态，那么，可知道将数据监听单元中接收到的数据是从主机发送给USB设备。
[0025]本实施例USB信号监听装置整体可集成在一个ASIC芯片内，或者USB通讯建立单元、数据监听单元和数据流方向仲裁单元采用可编程器件或其他类似电路，同时第一数据收发单元与第二数据收发单元均采用外置USB信号收发芯片(如USB3500，I SPl 507，TUSB1310)，其结构如图2所述，USB信号收发电路符合现有的USB规范，与主机或USB设备通过USB总线连接;控制逻辑电路与数据监听单元、数据流方向仲裁单元、USB通讯建立单元之间可采用UTMI/ULPI/PIPE等接口。
[0026]图3(a)是数据监听单元的一种实现方式，数据接收模块完成数据的接收并写入双口 RAM，通过接口电路将数据传输给上位机，接口电路可以是USB、SP1、12C、串口或并口等接口；也可用触发器或锁存器组成的缓冲电路代替双口 RAM。图3(b)是另一种实现方式，即用仲裁器和存储器件(以单口 RAM为例)代替图3 (a)中的双口 RAM。
[0027]本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【主权项】
1.一种USB信号监听装置，其特征在于:包括第一数据收发单元、第二数据收发单元，所述第一数据收发单元和第二数据收发单元之间并列连有数据监听单元、数据流方向仲裁单元和USB通讯建立单元;所述第一数据收发单元的另一端和所述第二数据收发单元的另一端通过USB总线分别连接主机或USB设备;其中 所述第一数据收发单元和第二数据收发单元用于USB总线信号的接收、发送以及USB总线终端电阻的控制； 所述USB通讯建立单元根据USB协议控制所述第一数据收发单元和第二数据收发单元，使USB通讯系统进入数据包传输的状态； 所述数据流方向仲裁单元根据所述第一数据收发单元和第二数据收发单元的状态，对数据流的方向做出仲裁； 所述数据监听单元将USB通讯信息和传输状态信息发送给上位机。2.根据权利要求1所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述第一数据收发单元与第二数据收发单元均包括USB信号收发电路和控制逻辑电路。3.根据权利要求1所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述数据监听单元包括数据接收模块、数据缓冲电路和接口电路，所述数据接收模块与所述数据缓冲电路连接，数据由所述数据接收模块进入所述数据缓冲电路，所述数据缓冲电路与所述接口电路连接。4.根据权利要求3所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述数据缓冲电路为双口RAM或者由触发器或锁存器组成的缓存电路。5.根据权利要求1所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述数据监听单元包括数据接收模块、仲裁器、存储器件和接口电路，所述数据接收模块、所述仲裁器和所述接口电路依次连接，所述仲裁器还与所述存储器件连接。6.根据权利要求1所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述数据监听单元、所述数据流方向仲裁单元和所述USB通讯建立单元为可编程器件，所述第一数据收发单元与第二数据收发单元为外置USB信号收发芯片。7.根据权利要求6所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述可编程器件为FPGA、CPLD、EPLD、GAL、PAL 中的一种。8.根据权利要求1所述的USB信号监听装置，其特征在于:所述数据监听单元、所述数据流方向仲裁单元、所述USB通讯建立单元、所述第一数据收发单元和第二数据收发单元集成在一个ASIC芯片上。9.一种USB信号监听方法，其特征在于:USB主机发送的数据由所述第一数据收发单元接收后，经过所述数据监听单元，在所述USB通讯建立单元和所述数据流方向仲裁单元控制下，由所述第二数据收发单元发送给USB设备，或者 USB设备发送的数据由所述第二数据收发单元接收后，经过所述数据监听单元，在所述数据流方向仲裁单元和所述USB通讯建立单元控制下，由所述第一数据收发单元发送给USB主机，所述数据监听单元将第一数据收发单元和第二数据收发单元接收的全部/部分USB通讯信息和传输状态信息发送给上位机。
【文档编号】G06F13/40GK106021160SQ201610323920
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】王春华
【申请人】江苏沁恒股份有限公司