远程USB光纤传输系统的研究与设计

发布时间：2021-01-15 20:22

　　通用串行总线（USB）是一种新兴的计算机外围通信接口标准,随着计算机技术和数字技术的迅猛发展,以及USB 2.0、USB OTG的推出,USB技术的应用日益广泛。USB具有灵活、方便、应用范围广、通信稳定、成本低廉等优点,已成为当前计算机必备的接口。但是其单段电缆几米、多级串联几十米的传输距离,始终是限制其应用范围进一步拓展的巨大障碍。因此,远程USB传输系统的开发具有重要意义。本文提出了一种利用光纤实现USB信号远距离透明传输的方案。它支持USB全速传输,在本地的主机一侧和远端的设备一侧分别添加一个光收发端机,中间通过一对单模光纤进行连接。本文对系统的硬件电路和FPGA内核编程作了详细介绍,给出了各部分的电路原理图、Verilog核心代码和调试结果,对系统调试和运行中出现的问题进行了分析,给出了解决问题和排除故障的方案。文末还对高速远程USB传输系统的设计提出了建议,并提出了后续工作的目标。 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 设计目标与作者的主要工作
    1.3 论文内容结构
2 USB 结构体系和电气规范
    2.1 主机和设备
        2.1.1 USB 主机
        2.1.2 USB 设备
    2.2 总线拓扑
    2.3 USB 电缆
    2.4 插锁型连接器协议
    2.5 传输速率
    2.6 信号特性
        2.6.1 信号线状态
        2.6.2 数据信号编码
        2.6.3 位填充
        2.6.4 信号传输顺序
    2.7 传输类型
        2.7.1 批量传输
        2.7.2 控制传输
        2.7.3 中断传输
        2.7.4 同步传输
        2.7.5 关于USB 数据传输类型的说明
3 USB 协议分析
    3.1 USB 传输的基本单元——包
        3.1.1 包的组成——字段
        3.1.2 包的类型
    3.2 事务处理
        3.2.1 IN 处理
        3.2.2 OUT 处理
        3.2.3 SETUP 处理
        3.2.4 事务处理补充说明
4 远程USB 光纤传输系统结构及电路设计
    4.1 系统结构
        4.1.1 系统总体结构
        4.1.2 光收发端机结构设计
    4.2 USB 物理接口电路设计
        4.2.1 芯片选型及介绍
        4.2.2 周边电路设计
    4.3 光收发模块电路设计
        4.3.1 光模块选型及介绍
        4.3.2 驱动电路设计
    4.4 FPGA 控制模块及配置电路设计
        4.4.1 芯片选型及介绍
        4.4.2 配置电路设计
    4.5 供电模块及辅助电路设计
    4.6 小结
5 控制模块FPGA 内核设计
    5.1 USB 包处理分析
        5.1.1 SETUP 进程
        5.1.2 IN 进程
        5.1.3 OUT 进程
    5.2 FPGA 内核设计
        5.2.1 内核结构
        5.2.2 协议逻辑模块的实现
        5.2.3 USB 物理协议相关代码的编写
6 系统调试
    6.1 调试结果
    6.2 调试、运行中的问题及解决方法
7 远程USB 高速传输系统初探
8 结论和展望
    8.1 结论
    8.2 后续工作目标
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]远程USB光纤传输系统远端设备工作性能分析[J]. 孟翔鹭,李新碗,卢加林,吴龟灵,陈建平.  光通信技术. 2005(12)

硕士论文
[1]一种USB延长器的研究与设计[D]. 张志远.西南交通大学 2004



本文编号：2979454