標(biāo)題: 一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置及監(jiān)聽(tīng)方法 [打印本頁(yè)]
作者: siqinha    時(shí)間: 2017-9-26 11:39
標(biāo)題: 一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置及監(jiān)聽(tīng)方法
USB監(jiān)聽(tīng)方案
本發(fā)明公開(kāi)一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，包括第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元、第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元，二者之間并列連有數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、數(shù)據(jù)流方向仲裁單元和USB通訊建立單元；第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一端和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一端分別通過(guò)USB總線連接主機(jī)和USB設(shè)備；其中USB通訊建立單元根據(jù)USB協(xié)議控制第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元，使USB通訊系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臓顟B(tài)；數(shù)據(jù)流方向仲裁單元根據(jù)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)流的方向做出仲裁；數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元將USB通訊信息和傳輸狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)。本發(fā)明在不影響USB系統(tǒng)可靠性和通訊速度的情況下，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)功能。

    1.一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：包括第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元、第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元，所
述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元之間并列連有數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、數(shù)據(jù)流方向仲裁單
元和USB通訊建立單元；所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一端和所述第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一
端通過(guò)USB總線分別連接主機(jī)或USB設(shè)備；其中
    所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元用于USB總線信號(hào)的接收、發(fā)送以及USB總
線終端電阻的控制；
    所述USB通訊建立單元根據(jù)USB協(xié)議控制所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元，
使USB通訊系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臓顟B(tài)；
    所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的狀態(tài)，對(duì)
數(shù)據(jù)流的方向做出仲裁；
    所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元將USB通訊信息和傳輸狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)。
    2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元與第
二數(shù)據(jù)收發(fā)單元均包括USB信號(hào)收發(fā)電路和控制邏輯電路。
    3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元包括數(shù)據(jù)
接收模塊、數(shù)據(jù)緩沖電路和接口電路，所述數(shù)據(jù)接收模塊與所述數(shù)據(jù)緩沖電路連接，數(shù)據(jù)由
所述數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)入所述數(shù)據(jù)緩沖電路，所述數(shù)據(jù)緩沖電路與所述接口電路連接。
    4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)緩沖電路為雙口RAM
或者由觸發(fā)器或鎖存器組成的緩存電路。
    5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元包括數(shù)據(jù)
接收模塊、仲裁器、存儲(chǔ)器件和接口電路，所述數(shù)據(jù)接收模塊、所述仲裁器和所述接口電路
依次連接，所述仲裁器還與所述存儲(chǔ)器件連接。
    6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、所述數(shù)據(jù)
流方向仲裁單元和所述USB通訊建立單元為可編程器件，所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元與第二數(shù)
據(jù)收發(fā)單元為外置USB信號(hào)收發(fā)芯片。
    7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述可編程器件為FPGA、
CPLD、EPLD、GAL、PAL中的一種。
    8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、所述數(shù)據(jù)
流方向仲裁單元、所述USB通訊建立單元、所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元集成
在一個(gè)ASIC芯片上。
    9.一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)方法，其特征在于：USB主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)由所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元
接收后，經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元，在所述USB通訊建立單元和所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元控制
下，由所述第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元發(fā)送給USB設(shè)備，或者
    USB設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)由所述第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元接收后，經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元，在所述
數(shù)據(jù)流方向仲裁單元和所述USB通訊建立單元控制下，由所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元發(fā)送給USB
主機(jī)，所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元將第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元接收的全部/部分USB通
訊信息和傳輸狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置及監(jiān)聽(tīng)方法。

背景技術(shù)
[0002] USB技術(shù)的優(yōu)越性越來(lái)越明顯，支持USB技術(shù)的設(shè)備越來(lái)越多，USB通訊系統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)

能讓第三方獲得主機(jī)跟USB設(shè)備之間的通訊內(nèi)容，為支持USB技術(shù)的設(shè)備提供信息安全保
障。
[0003] 現(xiàn)有的USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)技術(shù)是將USB信號(hào)接收電路直接并聯(lián)至主機(jī)與USB設(shè)備之間的

USB總線上，通過(guò)USB信號(hào)接收電路觀察USB總線上的通訊過(guò)程。這種解決方案給USB總線引
入了額外的負(fù)載，影響USB總線上的信號(hào)質(zhì)量，當(dāng)主機(jī)與USB設(shè)備之間的通訊線纜較長(zhǎng)或者
長(zhǎng)時(shí)間通訊時(shí)傳輸可能會(huì)失敗。

發(fā)明內(nèi)容
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，在不影響USB系統(tǒng)可靠性和通

訊速度的情況下，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)功能。
[0005] 一種USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置，包括第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元、第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元，所述第一數(shù)

據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元之間并列連有數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、數(shù)據(jù)流方向仲裁單元和USB
通訊建立單元；所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一端和所述第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一端通過(guò)
USB總線分別連接主機(jī)或USB設(shè)備；其中所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元用于
USB總線信號(hào)的接收、發(fā)送以及USB總線終端電阻的控制；所述USB通訊建立單元根據(jù)USB協(xié)
議控制所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元，使USB通訊系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臓?
態(tài)；所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的狀態(tài)，對(duì)
數(shù)據(jù)流的方向做出仲裁；所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元將USB通訊信息和傳輸狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)。
[0006] 所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元與第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元均包括USB信號(hào)收發(fā)電路和控制邏輯

電路。
[0007] 所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)緩沖電路和接口電路，所述數(shù)據(jù)接收

模塊與所述數(shù)據(jù)緩沖電路連接，數(shù)據(jù)由所述數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)入所述數(shù)據(jù)緩沖電路，所述數(shù)
據(jù)緩沖電路與所述接口電路連接。
[0008] 所述數(shù)據(jù)緩沖電路為雙口RAM或者由觸發(fā)器或鎖存器組成的緩存電路。
[0009] 所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元包括數(shù)據(jù)接收模塊、仲裁器、存儲(chǔ)器件和接口電路，所述數(shù)據(jù)接

收模塊、所述仲裁器和所述接口電路依次連接，所述仲裁器還與所述存儲(chǔ)器件連接。
[0010] 所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元和所述USB通訊建立單元為可編程

器件，所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元與第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元為外置USB信號(hào)收發(fā)芯片。
[0011] 所述可編程器件為FPGA、CPLD、EPLD、GAL、PAL中的一種。
[0012] 所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元、所述USB通訊建立單元、所述第一

數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元集成在一個(gè)ASIC芯片上。
[0013] 本發(fā)明還提供一種基于上述USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置進(jìn)行信號(hào)監(jiān)聽(tīng)的方法，一種USB信號(hào)

監(jiān)聽(tīng)方法，USB主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)由所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元接收后，經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元，
在所述USB通訊建立單元和所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元控制下，由所述第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元發(fā)
送給USB設(shè)備，或者USB設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)由所述第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元接收后，經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)監(jiān)
聽(tīng)單元，在所述數(shù)據(jù)流方向仲裁單元和所述USB通訊建立單元控制下，由所述第一數(shù)據(jù)收發(fā)
單元發(fā)送給USB主機(jī)，所述數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元將第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元接收的
全部/部分USB通訊信息和傳輸狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)。
[0014] 本發(fā)明在不影響USB系統(tǒng)可靠性和通訊速度的情況下，實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)功能。

附圖說(shuō)明
[0015]  圖1為USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置的原理框圖；
[0016]  圖2為USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置實(shí)施例中第一(或第二)數(shù)據(jù)收發(fā)單元結(jié)構(gòu)圖；
[0017]  圖3為USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置實(shí)施例中數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)

本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并
不用于限定本發(fā)明。
[0019] 如圖1所示，本實(shí)施例USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置包括第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元、第二數(shù)據(jù)收發(fā)單

元以及兩者間并列連接的USB通訊建立單元、數(shù)據(jù)流方向仲裁單元、數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元，第一數(shù)
據(jù)收發(fā)單元的另一端通過(guò)USB總線連接主機(jī)，第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的另一端則通過(guò)USB總線連
接USB設(shè)備。當(dāng)然，也可以第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元連接USB設(shè)備，而第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元連接主機(jī)。
[0020]  當(dāng)本實(shí)施例USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置與主機(jī)和USB設(shè)備建立連接后，USB通訊建立單元可

檢測(cè)到設(shè)備的連接以及設(shè)備的速度類(lèi)型，通過(guò)連接第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元相應(yīng)的USB總線終端
電阻告知主機(jī)，當(dāng)USB通訊建立單元檢測(cè)到USB設(shè)備斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)斷開(kāi)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元相
應(yīng)的USB總線終端電阻告知主機(jī)。
[0021] USB通訊建立單元將復(fù)位、握手、掛起和主機(jī)喚醒看作是一種需要轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)傳

輸，即，USB通訊建立單元通過(guò)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元檢測(cè)到主機(jī)發(fā)來(lái)復(fù)位、握手、掛起和主機(jī)喚
醒信號(hào)后，立即通過(guò)第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元轉(zhuǎn)發(fā)給USB設(shè)備，對(duì)應(yīng)的，當(dāng)USB通訊建立單元通過(guò)第
二數(shù)據(jù)收發(fā)單元檢測(cè)到USB設(shè)備發(fā)來(lái)握手信號(hào)后，則通過(guò)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)。
[0022]  當(dāng)USB設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程喚醒時(shí)，發(fā)送喚醒信號(hào)K到USB總線，USB通訊建立單元檢測(cè)到K

后通過(guò)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元發(fā)送3ms K給主機(jī)，同時(shí)，在1ms以?xún)?nèi)開(kāi)始向USB設(shè)備回傳K，直到通
過(guò)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元檢測(cè)到EOP(End of Packet，包結(jié)束)或者高速空閑態(tài)。
[0023] USB通訊建立單元通過(guò)第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元檢測(cè)到USB設(shè)備連接并識(shí)別設(shè)備的速度，

然后將速度信息通過(guò)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元的上拉電阻或者超速接口告知主機(jī)。如果USB設(shè)備
為全速則進(jìn)入高速握手狀態(tài)，握手結(jié)束后進(jìn)入相應(yīng)速度的USB包傳輸態(tài)；如果連接的USB設(shè)
備不是全速則直接進(jìn)入相應(yīng)速度的USB包傳輸態(tài)。進(jìn)入U(xiǎn)SB包傳輸態(tài)后，當(dāng)USB通訊建立單元
檢測(cè)到USB設(shè)備斷開(kāi)時(shí)通過(guò)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元告知主機(jī)。
[0024] 在USB包傳輸態(tài)下，數(shù)據(jù)流方向仲裁單元在得知數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元中接收到數(shù)據(jù)的情
況下，根據(jù)第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元和第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元的接收/發(fā)送狀態(tài)對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元接收
到數(shù)據(jù)的傳輸方向作出仲裁，例如主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包給USB設(shè)備，數(shù)據(jù)流方向仲裁單元得知數(shù)
據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元中接收到數(shù)據(jù)，并且第一數(shù)據(jù)收發(fā)單元處于接收狀態(tài)、第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元處于
非接收狀態(tài)，那么，可知道將數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元中接收到的數(shù)據(jù)是從主機(jī)發(fā)送給USB設(shè)備。
[0025] 本實(shí)施例USB信號(hào)監(jiān)聽(tīng)裝置整體可集成在一個(gè)ASIC芯片內(nèi)，或者USB通訊建立單

元、數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元和數(shù)據(jù)流方向仲裁單元采用可編程器件或其他類(lèi)似電路，同時(shí)第一數(shù)據(jù)
收發(fā)單元與第二數(shù)據(jù)收發(fā)單元均采用外置USB信號(hào)收發(fā)芯片(如USB3500，ISP1507，
TUSB1310)，其結(jié)構(gòu)如圖2所述，USB信號(hào)收發(fā)電路符合現(xiàn)有的USB規(guī)范，與主機(jī)或USB設(shè)備通
過(guò)USB總線連接；控制邏輯電路與數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元、數(shù)據(jù)流方向仲裁單元、USB通訊建立單元之
間可采用UTMI/ULPI/PIPE等接口。
[0026]  圖3(a)是數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)單元的一種實(shí)現(xiàn)方式，數(shù)據(jù)接收模塊完成數(shù)據(jù)的接收并寫(xiě)入雙

口RAM，通過(guò)接口電路將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，接口電路可以是USB、SPI、I2C、串口或并口等接
口；也可用觸發(fā)器或鎖存器組成的緩沖電路代替雙口RAM。圖3(b)是另一種實(shí)現(xiàn)方式，即用
仲裁器和存儲(chǔ)器件(以單口RAM為例)代替圖3(a)中的雙口RAM。
[0027] 本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括

由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。

全部資料下載地址：
CN201610323920-一種USB信號(hào)監(jiān)...-申請(qǐng)公開(kāi).pdf (330.93 KB, 下載次數(shù): 10)






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