Устройство для передачи данных между компьютером и периферийными устройствами

Устройство относится к вычислительной технике и предназначено для передачи данных между компьютером и периферийным устройством, выполненном в виде универсальной последовательной шины, включающей кабель с сигнальными линиями, шинами питания и разъемами. Технический результат - увеличение расстояния связи персонального компьютера с периферийными устройствами. Устройство содержит микросхему контроллера, формирующего команды, определяющие работу периферийного устройства, и микросхему контроллера, управляющего направлениями потоков передаваемых данных, а также дополнительно содержит, по крайней мере, две микросхемы-ретранслятора, первым и вторым внешними электродами соединенные с выходами микросхем контроллеров, а третьим и четвертым внешними электродами - с кабелем, согласующие импедансы кабеля и контроллеров, и преобразующие уровни сигналов с выходов микросхем контроллеров для обеспечения их передачи по кабелю без отражения сигналов в нем. Каждая из микросхем-ретрансляторов содержит приемники и передатчики, которые дифференциальными выходами подключены к внешним электродам микросхем. При этом микросхемы содержат логический блок, вырабатывающий для передатчиков сигналы разрешения передачи данных на внешние электроды микросхемы. Дополнительные микросхемы могут быть расположены, например, в разъемах на концах кабелей. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области локальных компьютерных сетей, в частности домашних сетей на универсальных последовательных шинах.

Известны последовательные шины передачи данных, предназначенные для периферийных устройств типа "мыши", клавиатуры, принтера, модема и жесткого диска [1].

Известно также устройств для передачи данных между компьютером и периферийными устройствами, выполненное в виде универсальной последовательной шины, включающей кабель с сигнальными линиями, шинами питания и разъемами на концах для соединения периферийных устройств с персональным компьютером, микросхему контроллера, формирующего команды, определяющие работу периферийного устройства и микросхему контроллера, управляющего направлениями потоков передаваемых данных, расположенную в периферийном устройстве [2]. Эти условия по технической сущности являются наиболее близким к заявляемому результату и выбираются в качестве прототипа.

Недостатками известных устройств для связи персональных компьютеров с периферийными устройствами являются:

- ограничения по расстоянию передачи пакетов цифровой информации;

- высокая сложность, обусловленная сложностью электрических ретрансляторов сигнала;

- высокая сложность, обусловленная наличием устройств-разветвителей кабелей.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение расстояния связи персонального компьютера с периферийньми устройствами.

Другим техническим результатом является упрощение конструкции и снижение стоимости устройств передачи данных, выполненных в виде универсальных последовательных шин.

Эти технические результаты достигнуты в устройстве для передачи данных между компьютером и периферийными устройствами, выполненном в виде универсальной последовательной шины, включающей кабель с сигнальными линиями, шинами питания и разъемами на концах для соединения периферийных устройств с персональным компьютером, микросхему контроллера, формирующего команды, определяющие работу периферийного устройства и микросхему контроллера, управляющего направлениями потоков передаваемых данных, расположенную в периферийном устройстве, в котором дополнительно содержится, по крайней мере, две микросхемы-ретранслятора, первым и вторым внешними электродами соединенные с выходами микросхем контроллеров, а третьим и четвертым внешними электродами - с кабелем, согласующие импедансы кабеля и контроллеров и преобразующие уровни сигналов с выходов микросхем контроллеров, расположенных в персональном компьютере и периферийном устройстве, для обеспечения их передачи по кабелю без отражения сигналов в нем.

Второй вариант конкретного воплощения устройства согласно настоящему изобретению отличается тем, что каждая из упомянутых дополнительных микросхем-ретрансляторов содержит первый и второй приемники, соединенные дифференциальными входами соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым внешними электродами микросхем, а выходами - со входами соответственно первого и второго передатчика, которые дифференциальными выходами подключены к третьему и четвертому внешним электродам микросхем, при этом микросхемы содержат таймерное устройство, подключенное к логическому блоку, вырабатывающему для передатчиков сигналы разрешения передачи данных на внешние электроды микросхемы, входы которого подключены к выходам приемников, а выходы к управляющим входам первого и второго передатчиков.

Третий вариант конкретного воплощения устройства согласно настоящему изобретению отличается тем, что дополнительные микросхемы расположены в разъемах на концах кабелей.

Четвертый вариант конкретного воплощения устройства согласно настоящему изобретению отличается тем, что одна их дополнительных микросхем расположена в персональном компьютере, а вторая - в разъеме кабеля.

Пятый вариант конкретного воплощения устройства согласно настоящему изобретению отличается тем, что одна их дополнительных микросхем расположена в периферийном устройстве, а вторая - в разъеме кабеля.

Шестой вариант конкретного воплощения устройства согласно настоящему изобретению отличается тем, что дополнительные микросхемы выполнены на элементах КМОП типа.

Настоящее изобретение поясняется приведенными чертежами.

На фиг.1 приведена условная схема устройства для передачи данных между персональным компьютером и периферийным устройством согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 приведена блок-схема микросхем-ретрансляторов.

Устройство для передачи данных между персональным компьютером 1 и периферийными устройствами 2, согласно настоящему изобретению, выполнено в виде универсальной последовательной шины и включает: кабель с сигнальными линиями 3 и 4, шинами питания (не показаны) и разъемами 5 и 6 на концах для соединения периферийных устройств с персональным компьютером, микросхему контроллера 7, формирующего команды, определяющие работу периферийного устройства, и микросхему 8 контроллера, управляющего направлениями потоков передаваемых данных, расположенную в периферийном устройстве 2. Устройство дополнительно содержит, по крайней мере, две идентичные микросхемы 9 и 10, функциональная блок-схема которых приведена на фиг.2. Микросхемы имеют первый 11 и второй 12, третий 13 и четвертый 14 внешние электроды, первым 11 и вторым 12 соединенные с выходами микросхем контроллеров 7 и 8, а третьим 13 и четвертым 14 - с сигнальными линиями 3 и 4 кабеля. Микросхемы 9 и 10 преобразуют уровни сигналов с выходов микросхем контроллеров 7 и 8, расположенных в персональном компьютере 1 и периферийном устройстве 2, для обеспечения их передачи по кабелю без отражения.

Каждая дополнительная микросхема 9 и 10 содержит первый и второй приемники 15 и 16, соединенные дифференциальными входами соответственно с первым 11, вторым 12, третьим 13 и четвертым 14 внешними электродами микросхем 9 и 10, а выходами - со входами соответственно первого и второго передатчика 17 и 18, которые дифференциальными выходами подключены к третьему 13 и четвертому 14, первому 11 и второму 12 внешним электродам микросхем 9 и 10. Микросхемы 9 и 10 содержат таймерное устройство 19, подключенное к логическому блоку 20, входы которого подключены к выходам приемников, а выходы - к управляющим входам первого и второго передатчиков 17 и 18, вырабатывающему для передатчиков сигналы разрешения передачи данных на внешние электроды 11, 12, 13, 14 микросхем 9 и 10.

При конкретном воплощении устройства для передач данных, согласно настоящему изобретению, дополнительные микросхемы 9 и 10 могут быть расположены в разъемах 5 и 6 на концах кабелей.

Во втором варианте одна из дополнительных микросхем 9 может быть расположена в персональном компьютере 1, а вторая 10 - в разъеме 6 кабеля.

В третьем варианте одна из дополнительных микросхем 10 может быть расположена в периферийном устройстве 2, а другая 9 - в разъеме 5 кабеля.

В четвертом варианте дополнительные микросхемы могут быть выполнены на элементах КМОП типа.

Устройство, согласно настоящему изобретению, работает следующим образом.

В режиме ожидания выходы контроллера 7 находятся в состояниях логического "0" и логической "1" соответственно. При изменении этого состояния в микросхемах-ретрансляторах 9 и 10 происходит установка направления передачи данных от контроллера 7 персонального компьютера 1 к контроллеру 8 периферийного устройства 2. Установка направления передачи данных осуществляется логическим блоком 20, вырабатывающим для передатчика 17 поступающий на его вход сигнал разрешения передачи данных на внешние электроды 13 и 14. После этого осуществляется передача пакета цифровых данных с выходов 13 и 14 микросхемы-ретранслятора 9 на сигнальные линии 3 и 4 кабеля. При изменении состояния сигнальных линий 3 и 4 происходит выработка логическим устройством 20 микросхемы 10 управляющего сигнала, активизирующего передатчик 15. Микросхема-ретранслятор 9 передает данные с использованием импульсных сигналов меньшей амплитуды (˜0.5 В) по сравнению с амплитудой выходного сигнала (˜3.3 В) контроллера 7. Поскольку выходной импеданс микросхемы-ретранслятора 9 выбирается равным (45-55) Ом, то есть равным входному импедансу кабеля, то в устройстве обеспечивается надежная передача данных без отражения сигналов в линиях 3 и 4. Это позволяет увеличить длину линий связи 3 и 4 в устройстве передачи данных, согласно настоящему изобретению, до 25 и более метров. Уменьшение амплитуды сигнала в микросхеме-ретрансляторе данных 9, который поступает с выхода контроллера 7, обеспечивает меньшую потребляемую мощность и меньшую генерацию помех в устройстве. Пакет цифровых данных с линий связи 3 и 4 поступает на входы 13 и 14 микросхемы-ретранслятора 10 и посредством передатчика 15 передается на двунаправленные входы контроллера 8.

Передача пакетов данных от периферийного устройства 2 к персональному компьютеру 1 производится согласно описанному выше.

Устройство для передачи данных, согласно настоящему изобретению, может найти широкое применение в компьютерных сетях, в частности домашних, для связи персонального компьютера с различными периферийными устройствами, например видеокамерой, принтером и др.

Литература

1. М. Dolle, A Dynamic Line-Termination Circuit for Multireceiver Nets, IEEE Journal on Solid-State Circuits, vol. 28, NO.12, December 1993, pp 1370-1373

2. Han Shu, USB Multi-Function Connecting Device, United States Patent 6058441, May 2, 2000.

1. Устройство для передачи данных между компьютером и периферийными устройствами, выполненном в виде универсальной последовательной шины, включающей кабель с сигнальными линиями, шинами питания и разъемами на концах для соединения периферийных устройств с персональным компьютером, микросхему контроллера, формирующего команды, определяющие работу периферийного устройства и микросхему контроллера, управляющего направлениями потоков передаваемых данных, расположенную в периферийном устройстве, в котором дополнительно содержатся, по крайней мере, две микросхемы-ретранслятора первым и вторым внешними электродами соединенные с выходами микросхем контроллеров, а третьим и четвертым внешними электродами с кабелем, согласующие импедансы кабеля и контроллеров и преобразующие уровни сигналов с выходов микросхем контроллеров, расположенных в персональном компьютере и периферийном устройстве, для обеспечения их передачи по кабелю без отражения сигналов в нем.

2. Устройство для передачи данных по п.1, отличающееся тем, что каждая из упомянутых дополнительных микросхем-ретрансляторов содержит первый и второй приемники, соединенные дифференциальными входами соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым внешними электродами микросхем, а выходами - с входами соответственно первого и второго передатчика, которые дифференциальными выходами подключены к третьему и четвертому внешним электродам микросхем, при этом микросхемы содержат таймерное устройство, подключенное к логическому блоку, вырабатывающему для передатчиков сигналы разрешения передачи данных на внешние электроды микросхемы, входы которого подключены к выходам приемников, а выходы к управляющим входам первого и второго передатчиков.

3. Устройство для передачи данных по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительные микросхемы расположены в разъемах на концах кабелей.

4. Устройство для передачи данных по пп.1 и 2, отличающееся тем, что одна из дополнительных микросхем расположена в персональном компьютере, а вторая - в разъеме кабеля.

5. Устройство для передачи данных по пп.1 и 2, отличающееся тем, что одна из дополнительных микросхем расположена в периферийном устройстве, а другая - в разъеме кабеля.

6. Устройство для передачи данных по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что дополнительные микросхемы выполнены на элементах КМОП типа.