USB接口的光電隔離保護方案及其實現

根據表1 ，光發射二極管將由“暗”變成為“全亮”。“全亮”的光通過光電耦合器傳到對方電路(與本專利描述的一樣)的光接收管。根據表2，對方電路的VP由“1” 變為“0”，VM 由“0”變為“1”。對方電路的VP由“1”變為“0”就是說這個VP產生了一個下降沿，從而觸發了對方電路的IC7，使IC7的輸出EN由“0”變為 “1”并且保持“1”大約1000us(然后又恢復為“0”)。對方電路的VM由“0”變為“1”從而使對方電路的USB信號由禁止發送(EN=“0”)變為禁止接收(EN=“1”)。此時對方電路的VP和VM可以通過對方電路的IC5和IC6傳給對方電路的D+和D—，從而使上位機的USB信號在 1000us內通過光電耦合器傳到對方電路(即：下位機)的D+ 和D —線上。在這1000us內可以過光電耦合器傳輸三種D+和D—狀態： ①、 D+為“1”且D—為“0”(代表閑置狀態以及數據“1”)②、 D+為“0”且D—為“1”(代表數據“0”)③、D+為“0”且D—為“0”(代表數據傳輸結束標志)。

這三種狀態可以表達USB信號的所有狀態(D+ 為“1”且D—為“1”的狀態是禁止的)。前面已經描述了如何通過光強度的“暗”代表狀態①、“全亮”代表狀態②。而狀態③恰好是通過光強度的“半亮”來表示，具體描述如下：當D+和D—處于狀態 ③時， D+和D—都為“0”，IC1和IC2的輸出為DOR=“0”，根據表1，此時光發射二極管的強度為“半亮”。“半亮”的光傳輸到對方電路的光接收管 IC12并且經過對方電路的比較器IC10和IC11，輸出為H=“0”、L=“1”。根據表2，對方電路IC9個輸出為VP=VM=“0”。而在單穩電路輸出為“1”的1000us內正好將這個狀態③傳輸給對方電路的D+和D—(均為“0”)。

在大約1000us的時間內，恰好上位機向下位機傳輸一幀USB數據完畢，并且等待下位機回傳應答信號。1000us結束后，下位機的IC7的輸出EN恢復為“0”，此時下位機的USB數據狀態先變化。下位機的USB數據傳輸到上位機的過程與前面描述的上位機的USB數據傳輸到下位機的過程原理完全一樣。

對于高速USB(480M)，由于傳輸一幀數據的時間減少了，所以單穩電路的延時時間要相應減小。

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