USB接口的几种隔离方案

　　产品见图3。Cable Free对U盘和移动硬盘的实际读取速率大概只有1.5 MByte/sec。
　　

　　图3
　　这款产品实际上是使用了UWB技术的无线USB扩展器，代替了我们比较常见的 802.11b/g或者蓝牙技术。简单的表述就是：一个可以接入USB设备的4口hub，只能连接到WinXP SP2系统的电脑上。贝尔金称此款hub支持“USB打印机，照相机，扫描仪，以及其他设备”。但使用手册上却提示不支持具有同步端点的“音频设备”（USB音频类）和一些网络摄影（USB视频类）设备。该无线hub使用Wisair 531 / 502 UWB芯片以及Star STR9104 ARM922-兼容 RISC CPU。配套的USB 发射器也是使用Wisair 531 / 502芯片和USB控制器。
　　
　　工业通信用途的USB隔离方案
　　在某些工业通信的场合，需要从USB口转换出RS-232或者RS-485用于串行通信。这时可以通过对USB口转换出的RS-232串口加RS-232光电隔离器，波仕电子的典型产品是USB232和BS232-9（见图4）的组合。或者采用光电隔离的USB与串口（RS-232/485/422通用）的转换器，波仕的典型产品是USB232GL1（见图5）。这两种方案大大简化了USB口的隔离方法，而且还是无源的。如果两台计算机想通过USB口相互传输数据而且要求隔离，那么最好就采用这种将USB转换成为隔离串口的方案。
　　
　　
　　

　　图4
　　
　　
　　

　　图5
　　波仕USB232GL1光电隔离微型USB/串口转换器秉承波仕转换器的一贯特色，具有超小型的外形(80*23*47mm)、RS-232、RS-485、RS-422通用，可以虚拟成为本地COM串口(COM1-COM256)、无须修改已有的串口通信软件。同时波仕赠送USB-串口影射程序。波仕USB232GL1是世界上最小的、也是使用最简便的光隔USB/串口转换器、实现了USB与串口的光电隔离。
　　如果USB口是用于接打印机，那么可以选用USB打印服务器。这是通过将以太网转换出用于接打印机的USB口。我们知道，以太网本身是采用变压器隔离的，这就自然实现了USB的变压器电气隔离方案。这种打印服务器安装后虚拟出一个打印口，从原理上讲也就只能够接打印机。当然从USB转换出以太网再经过以太网到USB的转换也一样可以实现USB的变压器隔离，但是原理以及软件的使用与以太网直接转USB的打印服务器方案是一样的，并不是真正意义的USB直接隔离。
　　
　　实现USB电气隔离的技术难点
　　当初USB的出现是为了统一计算机的各种外设接口，取代PS/2鼠标口、键盘口、打印口等，特别是取代苹果的Fieware（火线）甚至IEEE-1394口。为了在与后者的竞争中取得优势，USB的引脚数就不可能多于后者的4个。而地线、电源线就占了2个，信号线就只剩余2个了。这与传统的PS/2、RS-232、打印口、以太网都有空余线的做法大不一样。同时这样做的结果就使得USB的改进（除了速度改进）余地很小、特别是电气隔离的改进非常困难。USB口的电气隔离技术改进的难点就在于缺少USB的方向信号而USB的两个信号线D+和D—又是不分方向的。USB信号流的方向是靠D+、D—两个信号的幅值一起来判断的，而且并不是它们的差值。在USB光电隔离方案、无线电气隔离以及以太网隔离的方案中，难点都在于将USB信号怎样分开为发送与接收两部分。如果USB口本身有一个能够表明数据是发送还是接收的信号线，那么USB的电气隔离就好解决多了。
　　在现有的USB2.0以及USB1.0版本中都缺少一根表明USB数据方向（发送还是接收）的信号线，而指望USB标准增加专门的这根方向标志线是不现实的。USB的接头机械标准就是4根线，是不可能改变的。我们认为USB标准最有可能的改进在于电源线（+5V）。目前的电源线永远是固定的+5V（或者低电压版的+3.3V），其实可以在这根线中增加瞬时低电平脉冲信号作为USB信号方向标志。这个瞬时低电平脉冲信号只用于表明发送一帧数据的开始，并不一定需要在整个发送数据的时间段一直保持低电平，而且电平也不需要低到0，只要低到2/3的高电平可以识别即可。而这样的瞬时低电平并不明显影响USB口的对外设供电能力。我们只能够指望将来可能的USB3.0版本了。