用於雷射無線通信中的usb接口裝置的製作方法
2023-05-12 03:51:16
專利名稱：用於雷射無線通信中的usb接口裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於雷射無線通信中的USB接口裝置。
背景技術：
高速通信和無線傳輸是未來通信的發展趨勢。雷射通信是近年來發展起來的一門新興技術，它以大氣作為傳輸介質進行通訊，與傳統的通信方式相比較，雷射通信主要的優點是傳輸速率高，通信容量大；光束方向性好，保密性高；不需無線電頻率使用許可，不需佔用、租用光纖通道；體積小、重量輕，安裝簡便快捷，不影響市政建設，成本低，結構輕巧，天線尺寸小，發射功率小，接收功率高，通信頻帶寬。雷射無線通信特別適合於寬帶無線接入。作為一種新的通訊模式，雷射無線通信技術正在得到迅速推廣應用。
計算機是應用最廣泛的通信終端設備之一，在它的外部設備接口中USB接口是最快的之一。USB接口具有多種優點數據傳輸可靠、可同時掛接多個USB設備、獨立供電、支持熱插拔和多媒體、速度快等。問題是目前還沒有對應的USB接口連接計算機和雷射通信機進而實現遠距離雷射無線通信。
實用新型內容本實用新型就是針對上述問題提供一種用於雷射無線通信中的USB接口裝置，該裝置與計算機和雷射通信機相連可實現遠距離雷射無線通信。
本實用新型提供的技術方案是一種用於雷射無線通信中的USB接口裝置，設有包括接口電路和單片機控制電路的USB微處理器控制晶片和串並數據轉換電路，USB微處理器控制晶片通過數據總線、地址總線和控制總線與串並數據轉換電路相連。
上述USB微處理器控制晶片為AN2131Q，串並數據轉換電路為AM85C30。
本實用新型的USB接口晶片直接與計算機的USB接口相連，將以串行總線方式傳送的計算機USB數據流轉換為8位並行數據，單片機控制電路讀取此並行數據，並由單片機控制電路內的USB協議分析軟體解析此數據流，獲取USB接口的發送和接收指令，再由單片機控制電路控制串行發送和串行接收。需發送的數據由單片機送到串並數據轉換晶片電路轉變為串行數據，供雷射發射器發送。其逆過程亦可類推。因此，將本實用新型與計算機和雷射通信機相連可方便快捷地實現遠距離雷射無線通信。基於本實用新型的USB接口的雷射無線通信系統適合於有強電磁幹擾的場所、臨時性和不易布線的場所、軍用保密場所等。計算機通過本實用新型的USB接口以雷射為載體進行點對點通信突破了接口設備和通信載體對通信速率的限制，實現了高速化和無線化。
圖1是本實用新型的電路框圖；圖2是本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2，本實用新型包括USB微處理器控制晶片AN2131Q(內部包括接口電路和單片機控制電路)1和串並數據轉換晶片AM85C30電路2，USB微處理器控制晶片通過數據總線、地址總線和控制總線與串並數據轉換晶片相連。USB微處理器控制晶片通過USB總線與外部計算機相連，串並數據轉換晶片串行接收數據和串行發送數據。
本實用新型採用Cypress公司的AN2131Q晶片，該晶片內集成有MCU和接口電路，由計算機的USB口送入USB的B接口，Data+和Data-信號線經24歐姆的電阻與AN2131Q的Data+和Data-相連，由計算機的上拉電阻R5(1.5K)的差位電壓判斷是否有本實用新型的接口裝置接入。核心晶片AN2131Q有80個引腳，80PQFP20mm*14mm封裝，採用12M晶振。USB硬體規範採用類似於RS-232串行傳輸的方式，連線僅有4根，USB纜線的信號和顏色分別是紅—(VCC)、白—(Data-)、綠—(Data+)、黑—(Ground)。一對電纜線採用20-28AWG的導線。全速設備纜線的最大長度為5米，慢速設備為3米。
圖2中，電阻(R1～R4)和電容(C3～C6，C9)以及三極體T組成穩壓電路3，以保證在外部電源有波動時供給晶片1的電壓的穩定。R5、C8、C7、晶振4組成振蕩電路，提供晶片1的時鐘信號。USB接口插座3通過限流電阻R7、R8與晶片1的USBD-和USBD+這兩個管腳相連，用於與計算機的USB接口進行物理連接。
本實用新型的工作過程為USB接口晶片由接口D+與D-的差動電壓完成檢測。USB協議規定VD+-VD-＞200mV為信號狀態1；VD--VD+＜200mV為信號狀態0。由本實用新型接口端的提升電阻1.5X(1+5％)kΩ的電壓決定是採用全速還是低速傳輸。本實用新型的接口電路一旦連接，D+或D-其中一條信號線一定趨於Vcc，另一條則接地。此時本實用新型稱處於J狀態；激活信號進來則為K狀態。接收計算機傳送來的USB數據流，並將其轉換為8位並行數據，USB微處理器控制晶片1的單片機控制電路讀取此並行數據，並由其內的USB協議分析軟體解析此數據流，首先，單片機初始化內部的狀態變量，然後，調用用戶初始化函數TD-Init。從該函數返回後，框架初始化USB接口到未配置狀態並使能核心晶片AN2131Q的中斷。然後每隔1s進行一次本實用新型重枚舉直到端點0接受到一個SETUP包。一旦檢測到SETUP包，固件框架將開始交互的任務調度，任務調度的步驟如下1.調用用戶函數TD-Poll；2.判斷是否有標準設備請求等待處理。如果有，則分析該請求並響應之；3.判斷USB內核是否接收到USB掛起信號。如果接收到，則調用用戶函數TD-Sus-pend。從該函數成功返回後(返回值為TRUE)，再檢測是否發生USB喚醒事件。如果未檢測到，則處理器進入掛起方式。如果檢測到，則調用用戶函數TD-Resume，程序繼續運行。如從函數TD-suspend返回為FALSE，則程序繼續運行。標準請求和vendor專用請求由框架分析和執行。默認情況下，對標準請求執行USB規定的響應。
在等時中斷中單片機控制電路控制串行發送和串行接收。首先，單片機控制電路發出控制信號，通知AM85C30要發送數據，AM85C30做好準備後(把上一次的數據完畢並發送後)做出應答信號INTACK。這時AN2131Q發出指令，把這一次傳輸的8位數據通過數據線轉交給AM85C30，AM85C30在內部進行並串轉換後發出串行數據。同時AM85C30的信號線變化，表明緩衝區已滿，AN2131Q不能再向AM85C30發送數據了。其逆過程是這樣的AM85C30收到8位串行數據後，若AN2131Q的緩衝區已滿，則不會向AN2131Q發送數據；否則，向AN2131Q申請中斷，AN2131Q收到中斷請求之後，暫停主程序的執行，轉而執行中斷服務程序，再中斷服務程序中發出指令把AM85C30中的數據通過8位數據線一次取回，並告知AM85C30數據緩衝區已空，可以進行下一次的數據傳輸。這樣就完成了一次接收數據的串並轉換過程。
權利要求1.一種應用於雷射無線通信中的USB接口裝置，其特徵是設有包括接口電路和單片機控制電路的USB微處理器控制晶片和串並數據轉換電路，USB微處理器控制晶片通過數據總線、地址總線和控制總線與串並數據轉換電路相連。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是USB微處理器控制晶片為AN2131Q，串並數據轉換電路為AM85C30。
專利摘要本實用新型涉及一種用於雷射無線通信中的USB接口裝置，設有包括接口電路和單片機控制電路的USB微處理器控制晶片和串並數據轉換電路，USB微處理器控制晶片通過數據總線、地址總線和控制總線與串並數據轉換電路相連。將本實用新型與計算機和雷射通信機相連可方便快捷地實現遠距離雷射無線通信。基於本實用新型的USB接口的雷射無線通信系統適合於有強電磁幹擾的場所、臨時性和不易布線的場所、軍用保密場所等。計算機通過本實用新型的USB接口以雷射為載體進行點對點通信突破了接口設備和通信載體對通信速率的限制，實現了高速化和無線化。
文檔編號H04B10/30GK2653790SQ0324134
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月23日 優先權日2003年4月23日
發明者胡晟, 艾勇 申請人:武漢大學