波仕電子  版權所有  2009

 

目前計算機的USB接口已經大量使用，一般每臺計算機都有多個USB口。當USB的通信距離超過幾十米后，采用電纜連接方案甚至無線方案都已經無法實現，目前只有光纖可以實現USB的遠程通信。本文介紹的就是幾種通過光纖實現USB的遠程通信的方案。

USB口已經成為了計算機最重要的外部接口，幾乎可以代替所有外部接口。USB的規范規定USB的通信距離最多5米(用USB-HUB級連)。市場上還有一種用RJ-45線傳輸的USB遠程延長器，據說可以到50米。更遠的USB通信目前只能夠用光纖實現：多模光纖最遠4Km，單模光纖最遠40Km。

首先認識一下USB的通用性，也就理解了USB的重要性。按照用途的通用性對幾種常用的外部接口進行排隊：USB≥以太網口>串口>PS/2、打印口等。USB口可以方便地轉換出以太網口、串口以及PS/2口、打印口、甚至音頻、視頻口等。反過來，串口以及PS/2口、打印口等無法生成USB口，因為USB的規范更加復雜。只有以太網口加上電源才可以生成USB口，并且需要專門的軟件支持。當然計算機的內部總線接口通用性最好：臺式機的PCI口、筆記本的PCMCIA口完全可以生成USB口，而且無須驅動程序。

USB2.0以及USB1.0 的規范沒有光纖接口。雖然將來的USB3.0可能會帶有光纖接口，但是仔細研究USB3.0規范就知道USB3.0實際上是分為兩個部分的：傳統的USB2.0部分和延伸的特定USB3.0部分。只有延伸的特定USB3.0部分是可能會有光纖通信功能的，但是這部分并不兼容USB2.0。而USB2.0是完全兼容USB1.0的。

工業通信用的USB-串口光纖通信方案

在一些工業通信的場合，由于數據量不大并且特別要求實時性，往往采用串行通信，通信協議為RS-232或者RS-485。工業計算機的USB口可以通過光纖以RS-232或者RS-485協議進行串行通信。這時可以選用USB/串口光纖轉換器，波仕電子的典型產品是OPTU232L1(多模)和OPTU232SL1(單模)，如圖1。波仕電子發明和首創了USB/串口光纖轉換器、同時也是世界上唯一的USB/串口光纖轉換器，專利號200730098650。波仕電子的OPTU232L1和OPTU232SL1是最新一代USB光纖通信產品，直接從USB口轉換出一對光纖收發頭用于傳輸串口信號，而且無須供電。波仕OPTU232L1和OPTU232SL1微型USB/串口光纖轉換器具有超小型的外形(74*23*47mm)、可以將USB口虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)、無須修改已有的串口通信軟件。驅動程序同波仕USB232系列轉換器，支持Windows XP/CE 、LINUX、Mac OS等。

 

 

 

圖1

由于OPTU232L1(或OPTU232SL1)傳輸的還是串口信號，所以必須成對使用或者與波仕的其他串口/光纖轉換器配對使用。由于采用光纖作為通信傳輸介質，具有隔離高電壓、防電磁干擾、傳輸距離遠等優點。OPTU232SL1的傳輸介質為單模光纖、OPTU232L1的傳輸介質為多模光纖，但是外形和驅動程序是完全一樣的。這種方案大大簡化了USB口的光纖遠程通信，圖2為OPTU232L1與波仕的串口/光纖中繼轉換器組網通信圖。兩邊的計算機都配置好USB/串口光纖轉換器并且連接好后，用“串口調試助手"軟件或者其他串口通信軟件就可以傳輸數據和文件了。

 

 

 

 

圖2

用以太網光纖實現的USB光纖通信方案

以上的方案為兩邊都是計算機，都能夠安裝驅動程序。如果上面的應用中僅有一邊為計算機，而另外一邊為USB設備呢？由于USB設備不能夠安裝驅動程序，就必須采用其它的USB光纖通信方案。在常用的幾種外部接口中，目前采用光纖傳輸技術比較成熟的是以太網。先通過光纖將以太網延長到遠端，然后將遠端的以太網轉換成為USB口，這樣就實現了USB的光纖遠程通信。而現在的計算機都有以太網口，即使沒有以太網口的情況下從USB口轉換出一個以太網口也是很方便的。

以太網光纖轉換器分單模光纖和多模光纖兩種產品，都能夠把以太網信號從銅纜雙絞線介質信號轉換為光纖介質信號。支持IEEE802.3標準、可將  10BASE-T/100BASE-TX以太網雙絞線信號轉換成100Base- FX以太網光纖信號,產品提供一個雙絞線RJ- 45接口和一個光纖接口(一般為SC頭)。以太網單模光纖轉換器可以最遠傳輸40Km~60Km，以太網多模光纖轉換器可以最遠傳輸2~4Km。

相對來講，從以太網口轉換出USB口是比較不通用的、非主流的技術。早期的類似產品稱為USB打印服務器(USB PRINTER SERVER)。之所以稱為USB打印服務器而不是USB服務器或者以太網/USB轉換器是因為這些產品生成的USB口只能夠支持USB打印機，甚至只支持某些品牌的某些型號的打印機。由于USB遠程應用中許多都是打印機，所以這些產品今天仍然廣泛應用。用電纜傳輸的以太網的最遠距離為150米�，F在USB口的應用已經越來越廣泛，比如說，我們經常用U盤、USB攝像頭等。幸運的是，USB網絡服務器(也稱為：以太網/USB轉換器)技術和產品也在進步，我們對最新的一款NETWORKING USB SERVER(USB網絡服務器)的產品(如圖3)進行了測試，該產品支持USB存儲盤、USB/串口轉換器、USB攝像頭等，當然也支持USB打印機，符合USB2.0協議，也可以接USB-HUB擴展USB口。這款產品的默認IP地址為169.254.10.10，注意計算機的以太網口地址段的前2位要一樣。比如在產品的USB插座上外插U盤，配套的軟件“Lanch Networking USB Server"(如圖4)會顯示已經連接U盤。打開計算機的“資源管理器"就可以讀寫這個U盤了。如果外插USB/串口轉換器，配套軟件還會提示安裝轉換器的驅動程序。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖3                                      圖4

 

最后將“USB網絡服務器"接入以太網光纖收發器的遠程以太網口，并且插上U盤，如圖5。我們會發現這時軟件“Lanch Networking USB Server"運行的結果與直接接入計算機的以太網口時是一樣的，還是如圖4。兩個“以太網光纖收發器"之間連接的光纖可以最遠到4Km(多模)或者60Km(單模)。這樣就實現了USB的光纖遠程通信。

 

 

 

 

 

 

圖5

 

 

 

USB的標準通信距離(最遠5米)是USB標準的缺陷，遺憾的是，USB3.0雖然將傳輸速率的理論值從USB2.0的480Mb提高到了4800Mb，電纜從4芯增加到了9芯，而標準通信距離卻從5米減少到了3米。也就是說，USB3.0只要通信距離超過3米，可能唯一有效解決的方法就是光纖。這可能也是為什么USB3.0規范中考慮到了光纖通信接口的原因。象現在市場上的一種用RJ-45線傳輸50米的USB延長器對USB3.0肯定是無效的，因為它是USB1.0的，它的基本原理是增加電源線以及信號線的電流強度。