Конвертор
USB оптоволоконного
удлинителя стандарта
sfp
|
Адрес
документа: |
http://90.189.213.191:4422/temp/sintep_v5_4/sintep_v5_4.doc инд: 2-114-7 каталог_схем |
Аннотация:
· Приведено
описание
схемы
конвертора USB
оптоволоконного
удлинителя
для модулей
стандарта SFP;
· Схема
выполнена на
базовых
компонентах DIP ТТЛ
логики:
счетчики,
триггеры,
элементы 2И-НЕ;
· Представлена
3D модель
печатной
платы;
Блочная
схема конвертора
Структура
и
взаимодействие основных
блоков
конвертора
оптоволоконного
удлинителя USB представлена
ниже на
рисунке.
·
Принимаемые
данные
поступают на
блок переключения
приема-передачи
и
направляются
в блок
кодирования
передачи.
·
Если
данные
поступают от
блока
декодирования,
то передача
блокируется
в блоке
переключения.
·
Поскольку
протокол
обмена USB
возможен и на
прием и на
передачу с
разделением
по времени,
то приоритетом
блока задана
приемная
функция. В
этом случае
поддерживается
система
обмена
«ведомый-ведущий».
·
Блоки
конвертора
независимы
по функционированию
ведущий или
ведомый. Схема
взаимодействия
представлена
ниже на
рисунке.
Принципиальная
схема
конвертора
§
Схема представлена
ниже на
рисунке.
·
Cхема и
печатная
плата
подготовлена
программой
трассировщика DipTrace
2.4.0.2 Full portable.
·
Для
возможных
вариантов подключения
устройств
«ведущий»
или «ведомый»
протокола
обмена USB
предусмотрено
два входных
разъема типа
«male» и «female» (
«мама»,
«папа» в
русских
терминах).
·
Например,
если
используется
удаленно FLESH USB
накопитель,
то для работы
потребуется
источник питания
5вольт. В один
разъем
включается
накопитель, а
в другой
источник
питания;
·
Модуль SFP
включается
через разъем J1;
·
Все
элементы
схемы
используют
питание порта
USB.
Максимальный
потребляемый
ток не превышает
250 миллиампер
при
напряжении
питания 5 вольт;
·
Блок
переключения
приема-передачи
выполнен на
элементах U6 и U3.3. В случае
приема
информации U3.3
блокирует по
выводам 2 -3 U6
возможность
обратной
передачи.
·
Блок
кодирования
передачи
выполнен на
элементах:
o
U5 -
генератор
импульсной
последовательности
для
кодировки
данных в SFP;
o
U7 - два D-триггера,
приема
информации и
управления выходным
коммутатором;
o
U8 -
коммутатор-мультиплексор,
на
элементах
2И-НЕ, который
формирует
цифровой код
передаваемый
в оптический
канал SFP;
·
Блок
кодирования
выполняет преобразование
сигналов USB в
двух
частотный
относительный
код.
·
Кодирование
бита
выполняется
отличием передаваемого
сигнала по
длительности
в два раза.
·
Бит 0 - это
2То и
Бит 1 - это То.
·
Значение
сигнала в
тактовых интервалах двух
уровневое и меняется
в
зависимости
от данных.
·
Ниже на
рисунке
показан
пример
передачи
сигнала USB,
который
имеет
значительно
больше
длительность,
по сравнению
с тактовым
интервалом.
·
Данный
метод удобно
использовать
в системах с
определением
сигнала по
длительности,
например в
оптоволоконных
передатчиках
и блоках SFP.
Многие
современные
системы
передачи
данных
определяют
сигнал 0 или 1
по длительности
передаваемого
сигнала.
·
Приемник
выполнен на
элементах:
o
U2 -
микросхема
преобразователя
двух фазного
сигнала в
одно фазный.
Принимается
сигнал от SFP и
преобразуется
в удобный вид
для обработки;
o
U6 -
микросхема
преобразования
сигнала двухчастотного
кодирования
в сигналы
фронтов.
Показано
ниже на
рисунке
входной и
выходной
сигнал
преобразования;
o
Длительность
сигнала
интервала
бита 0 в два
раза больше
интервала
бита 1.
o
Сигнал
через диод D2
поступает на
интегрирующую
цепь R2 C5;
o
U3.1
выполняет
определение
уровня
накопленного
напряжения и
определяет
передачу бита
0 или
бита 1.
Показано
ниже на рисунке.
·
Для
согласования
фаз сигналов
приема и передачи
используются
элементы
2И-НЕ микросхемыU3, и
таким
образом не
создаются
конфликты
«замкнутого
кольца».
·
Для
возможной
коррекции и
использования
разных
частот
кварцевых
резонаторов
интегрирующая
цепь выполнена
на
переменном
резисторе.
·
Индикация
подключения
оптоволоконного
кабеля
выполняется
на
светодиоде D1. Если
оптический
кабель не подключен,
то сигнала
логическая 1
нет.
Светодиод не
горит.
·
Если
сигнал
логической 1
появился от
противоположного
конвертора,
то светодиод
загорится.
·
При
передаче
информации,
светодиод
будет мигать,
поскольку
передаются
блоки
информации
содержащие 0 и 1;
·
Конденсаторы
C1..4, С6..8
фильтрующие
питание.
Устанавливаются
возле
микросхем по
шине питания;
·
Для
питания
модуля SFP
применена
микросхема
стабилизатора
LM1117,
корпус ТО220,
имеющая
выходное
напряжение 3.3
вольта;
3D модель
печатной
платы
конвертора
·
Редактор
трассировщика DipTrace 2.4.0.2 Full portable позволяет
смоделировать
полученную
печатную
плату. Ниже в
таблице рисунки
с представлением
вида сверху,
снизу, сбоку
и в динамическом
варианте gif.
|
|
|
|
|
|
·
Печатная
плата
подготовлена
под пластмассовый
корпус 100*60*20 мм.
Выбрано
размещение
элементов из
требований
частотной
развязки
кодера и
декодера.
Печатная
плата имеет
двухстороннее
покрытие
шиной общего
заземления
для
уменьшения
паразитных
связей.
·
Элемент стабилизатора
LM1117 с
корпусом ТО220
показан без
радиатора. Место
под радиатор
зарезервировано.
·
Радиатор
может
потребоваться,
при установке
SFP модулей
для больших
расстояний.
Эти модули
потребляют
большую
мощность.
Выводы.
§
Предложенная
схема и техническое
решение
убирает одну
из самых
трудоемких
задач,
программирование
микропроцессора,
что позволяет
снизить цену
изделий
связи по оптоволокну.
§
Схема
построена на
элементах 555
серии, и
допускается
использование
только
более
скоростных
элементов;
§
SFP
модули
выбираются
из условий
эксплуатации,
длины
оптоволокна
и типа (многомодовый,
одномодовый);
Литература
и
электронные
источники.
§
Л1 - ГОСТ Р
МЭК 62680-4-2015
Интерфейсы
универсальной
последовательной
шины. http://docs.cntd.ru/document/1200121785
§
Л2
- Создание
USB-устройств http://jais.ru/media/files/support/Sozdanie_USB.pdf
§
Л3 -
Описание
конвертора с
библиотеками
трассировки
плат http://90.189.213.191:4422/temp/sintep_v5_4/
§
Л4 - Universal Serial Bus
Specification Revision 2.0. www.usb.org
§
Л5 - Device Class Definition for
Human Interface Devices (HID) v.1.11. www.usb.org
§
Автор
- Шабронов
Андрей
Анатольевич тс. +7 913-905-8839 e_mail - shabronov@ngs.ru
ред. 2018-3-15.
Успехов и
здоровья!
