【技术大神】USB转光纤，想传多远就能多远

时间： 2016-06-02 来源：世强

技术问答

在产品开发过程中，往往需要两个设备间进行超远距离数据传输，这时候网线因为距离过远而不能满足要求，各位大神就自然而然的想到了光纤传输，光纤传输较网线在距离上具有很明显的优势。但现实中除了服务器具有光纤接口以外，就连PC主板都没有，更不用说物美价廉的嵌入式ARM主板。那如何来解决这一技术问题呢？

下面我们来看一款常用的嵌入式核心板的硬件接口：

这是前两年超级流行的一款嵌入式Arm结构图，从其结构图中可以看到其根本就没有集成网络接口，更不用说实现光纤传输通信。但网络在嵌入式领域必不可少，所以很多硬件设计厂家纷纷在此基础上增加了一个以太网MAC控制器。但还是不能满足我们对光纤接口的要求。再看上图，其拥有一个USB主机控制器，也就是USB-HOST，有了USB-HOST，我们就可以利用HUB扩展出无数个USB-host，那么再利用USB转光纤接口就可以满足我们的想法了。

下面不妨把产品设计的结构框图简单勾画一下：

方案定了以后开始寻找相关核心资源，USB-hub可以采用瑞萨电子的UPD720115，光模块可以采用A公司的塑料光纤收发器POF，光纤采用650nm的塑料光纤。当然除了POF光纤收发器以外，也可以采用1*9光模块。

下面看具体的设计：

图：POF光模块电路图

图：1*9光收发一体模块电路图

这里需要注意的是虽然1*9光模块和POF光模块的工作电压都是3.3V，但是其配置方式还是略有不同，是什么原因引起的这个不同呢，是因为其电平结构不一致导致。

说到这里，我们如果想光模块设计的更加稳定，就不得不说一下常用的电平。高速IC芯片与高速光模块间互连通常有四种接口：PECL (Positive Emitter-Coupled Logic)、LVPECL (Low-Voltage Positive Emitter-Coupled Logic)、LVDS (Low-Voltage Differential Signals)、CML (Current ModeLogic)。为了更好的使用光模块，我们就需要对这几种电平的结构做了解。

下面我们通过原理图来看看几种电平的结构：
1）PECL电平：

2）CML电平：

3）LVDS电平：

高速IC芯片与高速光模块的互连总体上来说可以分为两类：交流耦合匹配、直流耦合匹配。光模块厂家推荐的多为PECL/LVPECL直流耦合匹配，这种匹配电路在协议转换芯片的输入、输出接口电平为PECL/LVPECL电平时，只要选取正确的电阻值就可以正常工作了。

其它的不在赘述，最后来两张高光图片供大家欣赏：

作者：胡杨

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全部评论（131）

Craig Lv3. 高级工程师 2016-07-27

使用光纤转换器时是否有可能信号转换出错，机率大概多大？
- 世小强回复：恭喜您获得我们的热评礼！
用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-07-27

简单，有效
用户81045060 Lv1 2016-07-27

来看一看
用户65549834 Lv3. 高级工程师 2016-07-25

大家还挺踊跃的啊
用户54886136 Lv1. 初级工程师 2016-07-25

文章不错，值得分享

王韩 Lv3. 高级工程师 2016-07-25

文章写得不错，支持世强！支持好的文章分享！
用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-07-21

有理有据，资料充分，说明详细，绝对好文。
康波周期 Lv7. 资深专家 2016-07-20

世强产品的品质就是过硬，好产品，世强造！
咖啡加奶 Lv8. 研究员 2016-07-20

不知道到了多少楼了？希望能拿到音箱。
大个 Lv4. 资深工程师 2016-07-20

支持一下，为音箱添砖加瓦。

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型号- 6P41505BNBGI,ISL9001A,F2914,ISL91302BI,PD720115,PS2911,OB1203SD-C4,ISL26132,ISL68201,HXR8201 SR,HXT8201,HXT8201 SR,RX600,RTL8189EM,ISL83386EIVZ,PS9301,RX/23T,ISL97901,HXR44100,RX/23W,UPD720202,ZL9024M,ISL91127,ISL8205M,NR5195AH,PS2711-1,R5F5651EDDFM,RZ/N1D,D2-7XX83,ISL85009,HXT42100 LR,IDT1339,IDT1338,R1EX24512BT,ISL80505A,ISL29501,ΜPD720201,9FGV0441,ISL85003,HXR45400,ISL68227,ISL6146,ISL85005,ISL68223,R5F104BD,RAJ240100,RZ/T1-M,ISL28417,ISL95810,HXT14150,RX72M,RZ/G2M,ISL85005A,HXT44100,ΜPD720210,RZ/G2E,ZMOD4450,ISL80103,ISL9301,ISL80101,P9821-1,RMLV0408,READ2302,RL78/L12,RL78/L13,ISL15102,RX72T,ISL55210,RX23T,ISL28230,ISL99390,FT-2000,RL78/H1D,RA4M1,RZ/G1C,HXT45400,ISL9021A,ISL60002,ISL80410,R5H30313XB08,9BDL411B,ISL88011,HXR45100,NR5200,BCR16RM,RX23W,R1EX25512ATA00I,RV2X6387,ISL97656,ISL85415,RX113,HXC42100,HXC44400,RX231,RX111,HXT45411,HXT45410,ISL85410,HXR42400,ISL85413,ISLA112P50,OB1203,HXT14100,RAA229001,RL78/G11,RL78/G12,RL78/G13,RL78/G14,HXR14150,TW8844,ISL8225M,RL78,SAIC101,RL78/G1A,RL78/G1D,RL78/G1H,P2802-1,ISL81401,ISL68301,ISL8272M,RX/651,FS1012,SGAS711,UPD720115,ISL6146B,ISL95338,ISL97634,RX24T,ISL99380,HXC42200,ZMID520X,RZ/A2M,RX130,R7F0C009,ZIOL2401,ISL80019A,RS780E,PS9821-1,PS9124,RAA229022,ISL8203M,ISL2101A,RX/65N,5P49V6965,ISL80030A,ISL8022,ISL8023,RAA235100,RAA228006,NX6360,RA6M1,R7FS3A6,R5F100PL,RA6M3,ISL29125,ISL9113,ISL8024,ISL69259,RAA228000,R1EX24512BTAS0I,ISL3179E,RX/62T,RAA228004,ISL3034E,F1420,PS9031,HXR14400,ISL99360,R7F0C908,R2A20114B,R7F0C905,P9242,ISL91212B,R7F0C001G,RZ/T1,HS3004,ISL89410,ISL32704E,HXT42100,NX6370,HS3002,HS3003,NX6375,ISL69269,RL78/G13A,HS3001,ISL28023,FS2012,ISL9238,RAA226054,GX36420,HXR8201,HXT44400,RAA228113,ZMID5202,ISL28130,ISL85403,ISL80020A,RL78/I1A,ISL91211B,HXC14400,ISL8212M,RAA462113FYL,ISL81601,ISL28134,ISL80510,ISL95338B,ISL6420,ISL9007,RX/72M,ISL9008,ISL80505,SB710,RAA223011,ISL91302BIKZ-TR5852,READ2302GSP,ISL91302BIKZ-TR5850,F2977,ISL91302BIKZ-TR5851,ΜPC4742,HXC42400,8P34,ISL80031A,ISL9008A,R9A02G011,ISL28006,ISL9021,8A34043,ISL8723,ZAMC4100,KSZ9031RNX,HXC45480,ISL99227,LS3000,NJL5310R,ISL9005A,ISL97519A,RL78/L1A,ISL80019,ISL80138,ISL295035,5L1503L,ISL68127,ISL61851,ISL80015,SSD1306,ISL68124,RA2A1,RAJ240045,ISL3232E,DMG7430LFG,RAA212422,RAA212421,HA1630D,HIP2211,HIP2103,ISL29033,ISL85003A,HIP2104,P9242-R,GX76474,ZMOD4510,ISL6294,ISL85010,ISL8277M,ISL85012,R7FS1JA,ISL69227,ISL85014,ISL69228,PS2802-1,RJH60D5,ISL29035,ISL3331,BCR8LM-12LA,ISL69224,NR5159,ISL6721,ISL69222,ISL9003A,ISL80031,ISL80030,ISL28291,RX65N,R1EX24512ATA00I,R7FS7G2,ISL6186,NR5195,ISL81487,ISL8118,FT-2000+,ISL6730,RX/24T,ISL8117,BCR30FR-8LB,LS4000,HXR42100 LR,ISL91134,HXR14100,RX/130,RX651,R7FS5D9,ISL80020,5P49V5908,5P35021,5P49V5907,ISL8490,ZMOD4410,ISL85033,RAA228217,HXT45111,HXR44400,P9221,ISL8130,HXR42100,ISL8014,HXT42400,HXT14400,RAA211220,ISL4221E,ISL76683,HXC45200,PS2561DL2-1

应用及方案 - RENESAS - 17/Feb, 2020 PDF 英文下载