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TWI503669B - Ｕｓｂ介面的信號傳輸方法及其裝置 - Google Patents

Ｕｓｂ介面的信號傳輸方法及其裝置 Download PDF

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TWI503669B
TWI503669B TW102104033A TW102104033A TWI503669B TW I503669 B TWI503669 B TW I503669B TW 102104033 A TW102104033 A TW 102104033A TW 102104033 A TW102104033 A TW 102104033A TW I503669 B TWI503669 B TW I503669B
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signal
usb
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squelch
unit
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Application number
TW102104033A
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TW201411360A (zh
Inventor
Jiaxi Fu
Hui Bian
Shengquan Hu
Lianliang Tai
Feng Chen
Chaoqun Chu
Qingwei Liu
Guanren Li
Original Assignee
Lontium Semiconductor Corp
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Publication date
Application filed by Lontium Semiconductor Corp filed Critical Lontium Semiconductor Corp
Publication of TW201411360A publication Critical patent/TW201411360A/zh
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Description

USB介面的信號傳輸方法及其裝置
本發明係有關於一種USB介面，特別是一種USB介面的信號傳輸方法及其裝置。
USB介面是目前比較常用的介面技術，在日常生活中應用非常廣泛，例如隨身碟、分別與電腦連接的滑鼠鍵盤、USB行動硬碟等。坊間USB介面常見的主要有USB1.1、USB2.0以及USB3.0等幾種，其中，USB1.1介面的信號傳輸速度主要支持低速(low speed,1.5Mb/s)和全速(full speed,12Mb/s)，USB2.0介面的信號傳輸速度為支持高速480Mb/s，USB3.0介面的信號傳輸速度為支持超速5Gb/s。一般常用的USB介面的傳輸線較短，在一些特殊的應用中已經不能滿足要求，例如，電腦主機和具有USB介面的印表機不在同一個地方，他們之間通過USB傳輸線連接，如果他們之間的距離超過5公尺，則印表機無法正常工作；目前還有一種系統應用：鍵盤螢幕滑鼠切換器(KVM,keyboard video mouse)，其與電腦主機不在同一個地方(為了安全或者其他原因)，使用者可以通過滑鼠、鍵盤和顯示器操作位於另一個地方的電腦主機，而這也要求USB信號能 夠實踐長距離傳輸；又於安防保全系統中，USB攝像頭也必須要能實現長距離傳輸。
可見隨著技術的發展，經常需要利用USB介面進行長距離傳輸，現有技術中，傳輸線較長的USB介面一般採用如下方法進行信號傳輸：於傳輸過程中，先將USB信號轉換為網線信號，利用對應於網線信號的網線進行傳輸，最後再將該網線信號轉換為USB信號。但是由於USB傳輸協議和網線協議不同，因此採用上述傳統方法進行USB介面的信號傳輸時，在傳輸過程中需要經過複雜的信號轉換，如USB信號轉換為網線信號及網線信號轉換為USB信號，這使得信號於傳輸過程較為繁瑣。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種傳輸過程較為簡單的USB信號傳輸方法。
為實現上述目的，本發明提供一提供種USB介面的信號傳輸方法，包括：接收第一USB信號，將第一USB信號轉換為類USB信號，並經由網線傳輸類USB信號，其中，第一USB信號由發送端發送；接收類USB信號，將類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至接收端；其中，類USB信號符合USB傳輸協定，但不符合USB信號電氣規範，而類USB信號為差分信號，且差分信號具有不同於第一USB信號和第二USB信號的振幅。
較佳地，前述經由網線傳輸類USB信號的步驟中，更包括：利用網線中的一對線傳輸類USB信號，且利用網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
較佳地，前述傳輸方法更包括：利用網線中剩餘線中的至少一條線作為電源線。
較佳地，進行將第一USB信號處理成類USB信號之步驟前，傳輸方法更包括：根據第一USB信號得到静噪抑制信號；前述通過網線傳輸類USB信號的步驟中，更包括：利用網線中的第一對線傳輸類USB信號，利用網線中的第二對線傳輸静噪抑制信號，利用網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
較佳地，傳輸方法還包括：利用網線的剩餘線中的至少一條線作為電源線。
較佳地，傳輸方法還包括：利用網線的剩餘線中的至少一條線傳輸控制信號。
較佳地，將第一USB信號轉換為類USB信號，包括：根據第一USB信號的資料路徑提取第一時鐘；根據第一時鐘對第一USB信號和静噪抑制信號進行取樣以得到處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號，並將其發送；接收處理後的第一USB信號和處理後的所述 静噪抑制信號，利用第一時鐘將處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號發送至先進先出單元；接收鎖相迴路發送的第二時鐘，其中第二時鐘與第一時鐘的頻率不同；利用第二時鐘將處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號從先進先出單元中讀出；將自先進先出單元中讀出的處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號發送；接收從先進先出單元中讀出的處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號，將從先進先出單元中讀出的處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號處理成類USB信號。
較佳地，通過網線傳輸類USB信號前，還包括：增大類USB信號在資料路徑處的振幅。
較佳地，接收類USB信號的同時，還包括：對類USB信號進行均衡處理。
本發明實施例還提供一種USB介面信號傳輸裝置，其中傳輸裝置包括：第一處理模組：用於接收第一USB信號，將所述第一USB信號處理成類USB信號，並通過網線傳輸類USB信號，其中，第一USB信號由發送端發送；第二處理模組：用於接收類USB信號，將類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至接收端；其中，類USB信號是符合USB傳輸協定，但不符 合USB信號電氣規範，而類USB信號為差分信號，且差分信號具有不同於第一USB信號和第二USB信號的振幅。
較佳地，第一處理模組利用網線中的一對線傳輸類USB信號，且利用網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
較佳地，第一處理模組還利用網線中剩餘線中的至少一條線作為電源線。
較佳地，第一處理模組根據第一USB信號取得静噪抑制信號；第一處理模組用於：利用網線中的第一對線傳輸類USB信號，利用網線中的第二對線傳輸静噪抑制信號，利用所述網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
較佳地，第一處理模組還利用網線的剩餘線中的至少一條線作為電源線。
較佳地，第一處理模組還利用網線的剩餘線中的至少一條線傳輸控制信號。
較佳地，第一處理模組包括：提取單元，用於根據第一USB信號的資料路徑提取第一時鐘；採樣單元，根據第一時鐘對第一USB信號和所述静噪抑制信號進行取樣以得到處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號，並將其發送；第一接收單元，用於接收處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號，利用第一時鐘將處理後的 第一USB信號和處理後的静噪抑制信號發送至先進先出單元；第二接收單元，用於接收鎖相迴路發送的第二時鐘，其中第二時鐘與第一時鐘的頻率不同；讀出單元，用於利用第二時鐘將處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號從先進先出單元中讀出；發送單元，用以輸出從先進先出單元中讀出處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號；第三接收單元，用於接收從先進先出單元中讀出的處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號，將從先進先出單元中讀出的處理後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號轉換為類USB信號。
較佳地，第一處理模組還包括：振幅增大單元，用以增大類USB信號在資料路徑處的振幅。
較佳地，第二處理模組還包括：均衡處理單元，用於對類USB信號進行均衡處理。
根據本發明實施例，首先將第一USB信號轉換為符合USB傳輸協定而不符合USB信號電氣規範的類USB信號，且類USB信號與USB信號的振幅不同，通過網線傳輸類USB信號、最後將類USB信號轉換為第二USB信號，傳輸過程中無需將USB信號轉換為網線信號，避免 了USB傳輸協定與網線協定之間的轉換，使得整個傳輸過程更為簡單。
201‧‧‧第一發送/接收模組
202‧‧‧第一處理模組
203‧‧‧第二處理模組
204‧‧‧第二發送/接收模組
2021‧‧‧第一接收單元
2022‧‧‧第一處理單元
2023‧‧‧第一發送單元
2031‧‧‧第二接收單元
2032‧‧‧第二處理單元
2033‧‧‧第二發送單元
301‧‧‧第一USB介面
302‧‧‧晶片
303‧‧‧晶片
304‧‧‧第二USB介面
3020‧‧‧第一接收單元
3021‧‧‧數位邏輯處理單元
3022‧‧‧第一發送單元
3023‧‧‧第一接收單元
3024‧‧‧數位邏輯處理單元
3025‧‧‧第一發送單元
3026‧‧‧第二接收單元
3027‧‧‧第二發送單元
3028‧‧‧第二接收單元
3029‧‧‧第二發送單元
901‧‧‧第一USB介面
902‧‧‧晶片
903‧‧‧晶片
904‧‧‧第二USB介面
9020‧‧‧第一接收單元
9021‧‧‧時鐘資料恢復單元
9022‧‧‧數位邏輯處理單元
9023‧‧‧第一發送單元
9024‧‧‧第二發送單元
9025‧‧‧第二接收單元
9026‧‧‧第三接收單元
9027‧‧‧時鐘資料恢復單元
9028‧‧‧第三發送單元
9030‧‧‧第一接收單元
9031‧‧‧第二接收單元
9032‧‧‧時鐘資料恢復單元
9033‧‧‧數位邏輯處理單元
9034‧‧‧第一發送單元
9035‧‧‧第三接收單元
9036‧‧‧時鐘資料恢復單元
9037‧‧‧第二發送單元
9038‧‧‧第三發送單元
S101‧‧‧接收第一USB信號，將第一USB信號轉換為類USB信號，並通過網線傳輸類USB信號，其中，第一USB信號由發送端發送
S102‧‧‧接收類USB信號，將類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至接收端
S601‧‧‧第一發送/接收模組發送第一USB信號
S602‧‧‧第一處理模組中的第一接收單元接收第一發送/接收模組發送的第一USB信號
S603‧‧‧第一處理模組中的第一處理單元將第一USB信號轉換為類USB信號
S604‧‧‧第一處理模組中的第一發送單元將步驟S603中獲得的類USB信號發送至第二處理模組
S605‧‧‧第二處理模組中的第二接收單元接收第一處理模組中的第一發送單元發送的類USB信號
S606‧‧‧第二處理模組中的第二處理單元將第二接收單元接收的類USB信號轉換為第二USB信號
S607‧‧‧第二處理模組中的第二發送單元將第二處理單元轉換而成的第二USB信號發送至第二發送/接收模組
S608‧‧‧第二發送/接收模組接收第二處理模組中的第二發送單元發送的第二USB信號
S701‧‧‧根據第一處理模組中的第一接收單元接收的第一USB信號的資料擷取第一時鐘
S702‧‧‧根據第一時鐘對第一USB信號和squelch檢測信號進行取樣得到轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號，並將其發送
S703‧‧‧接收轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號，利用第一時鐘將轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號發送置先進先出單元，其中先進先出單元可以設置於第一處理模組內
S704‧‧‧接收鎖相迴路發送的第二時鐘，其中第二時鐘與第一時鐘的頻率相位不同，且有微小的頻率差異，其中，鎖相迴路可以設置於第一處理模組內
S705‧‧‧利用第二時鐘將轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號從先進先出單元中讀出
S706‧‧‧將從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號發送
S707‧‧‧接收從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號
S708‧‧‧將從先進先出單元讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的squelch信號檢測信號轉換為類USB信號
第1圖為本發明第一實施例的USB介面的信號傳輸方法之流程圖。
第2圖為本發明第一實施例的USB介面的信號傳輸裝置的結構示意圖。
第3圖為本發明第一實施例之USB介面信號傳輸裝置的其中一具體應用之結構示意圖。。
第4圖為本發明第二實施例之USB介面的信號傳輸裝置結構示意圖。
第5圖為本發明第二實施例的USB介面的信號傳輸裝置另一結構示意圖。
第6圖為本發明第三實施例的USB介面信號傳輸方法的流程圖。
第7圖為本發明第三實施例中將第一USB信號轉換為類USB信號的一具體應用之流程圖。
第8(a)圖為本發明第三實施例的USB介面信號傳輸裝置的一結構示意圖。
第8(b)圖為本發明第三實施例的USB介面信號傳輸裝置的另一結構示意圖。
第9圖為本發明第三實施例的USB介面信號傳輸裝置的又一結構示意圖。
為使本發明之目的、技術方案和優點得以更加清楚，下面將提出屬本發明的各種實施例，並搭配其中的附圖，分別對本發明各實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，然而，所描述的各實施例僅為本發明一部分的實施例，非本發明全部的實施例。基於本發明中的實施例，於所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明於第一實施例中提供一種USB介面的信號傳輸方法，第1圖為信號傳輸方法的流程圖，該傳輸方法包括以下步驟：步驟S101：接收第一USB信號，將第一USB信號轉換為類USB信號，並通過網線傳輸類USB信號，其中，第一USB信號由發送端發送，發送端可以是電腦主機(PC HOST)、集線器(HUB)等；其中，於本實施例中所述的“類USB信號”係符合USB傳輸協定的差分信號，惟其不符合USB信號電氣規範，且類USB信號的振幅係不同於第一USB信號和第二USB信號，即該“類USB信號”是一種類似於USB信號的差分信號。
於本步驟中，無需將第一USB信號轉換成網線信號，只需將第一USB信號轉換為一種類似於USB信號的類USB信號，類USB信號可以通過網線傳輸，又網線的規格於本發明中係可為CAT5e、CAT6或其他規格可傳輸信號 的網線等。
步驟S102：接收類USB信號，將類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至接收端(如設備端)。
利用步驟S101和步驟S102即完成信號傳輸，理想狀態下，傳輸前和傳輸後信號沒有損失，即第一USB信號和第二USB信號相同；但是，一般情況下，經過傳輸後的信號可能會丟失一些資料封包中的同步信號，即第一USB信號和第二USB信號不同，但是，這並不影響USB信號的正常傳輸，本發明實施例中的“第一USB信號”和“第二USB信號”包括上述兩種情況，即本發明實施例中的“第一USB信號”和“第二USB信號”可以相同也可以不相同，但是均是USB信號，符合USB傳輸協定和USB信號電氣規範。相應地，本發明於第一實施例中還提供一種USB介面的信號傳輸裝置，第2圖為信號傳輸裝置的結構示意圖，傳輸裝置包括：第一發送/接收模組201，用於發送第一USB信號；該第一發送/接收模組201可以是PC主機、伺服器上的USB介面等。
第一處理模組202：用於接收第一發送/接收單元201發送的第一USB信號，將第一USB信號轉換為類USB信號，並經由網線將類USB信號傳輸至第二處理模組203；於本實施例中，第一處理模組202可為延長線晶片(RPT)； 第二處理模組203：用於接收第一處理模組202發送的類USB信號，將類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至第二發送/接收模組204；即第一發送/接收單元201與第一處理模組202之間通過USB線傳輸，第一處理模組202與第二處理模組203之間通過網線傳輸，第二處理模組203與第二發送/接收單元204之間通過USB線傳輸；該第二處理模組203也可以是延長線晶片(RPT)；第二發送/接收模組204：用於接收第二處理模組203發送的第二USB信號；其中該第二發送/接收模組204可以是設備(DEVICE)上的USB介面，例如可以是隨身碟、滑鼠、鍵盤等的USB介面；具體地，第一處理模組202可以包括以下結構：第一接收單元2021，用於接收第一發送/接收模組201發送的第一USB信號；第一處理單元2022，用於將第一接收單元2021接收的第一USB信號轉換為類USB信號，其中，類USB信號符合USB傳輸協定、不符合USB信號電氣規範且與第一USB信號和第二USB信號具有不同振擺；第一發送單元2023，用於透過網線發送經第一處理單元2022轉換的類USB信號；第二處理模組203可以包括以下結構：第二接收單元2031，用於接收第一處理模組202中的第一發送單元2023發送的類USB信號； 第二處理單元2032，用於將第二接收單元2031接收的類USB信號轉換為第二USB信號；第二發送單元2033，用於將第二處理單元2032轉換後的第二USB信號發送至第二發送/接收模組204。
需要說明的是，上述各個單元可以單獨獨立存在，也可以以兩個或者兩個以上單元結合在一起，藉以另一元件的形式存在，只要能夠實現上述各個單元的功能的裝置都在本發明實施例的保護範圍之內。
第3圖為本發明第一實施例的一個具體示例的信號傳輸裝置的結構示意圖，其中，第一USB介面301可以是電腦主機(PC HOST)上的USB介面，第二USB介面304可以是隨身碟或者隨身硬碟上的USB介面，晶片302可以是靠近電腦主機端的延長線晶片(RPT)，晶片303可以是靠近隨身碟或者隨身硬碟端的延長線晶片(RPT)，晶片302、303可以採用相同的晶片。亦即第一USB介面301和晶片302之間的介面是USB介面，晶片303和第二USB介面304之間的介面也是USB介面，晶片302和晶片303之間的介面是網線介面。
第一USB介面301和晶片302以及晶片303和第二USB介面304之間傳輸的都是USB信號，USB信號符合USB傳輸協定和USB信號電氣規範，它們之間使用USB傳輸線(cable)傳輸信號。晶片302和晶片303之間傳輸的是與USB信號類似的類USB信號，即晶片302和晶片303之間的信號也符合USB傳輸協定、但不符合USB信號 電氣規範，它們之間使用網線傳輸，即與USB信號類似的類USB信號用網線傳輸。
此時，晶片302可以執行第2圖中的第一接收單元2021、第一處理單元2022以及第一發送單元2023的功能，晶片303可以執行第2圖中的第二接收單元2031、第二處理單元2032以及第二發送單元2033的功能。
根據本發明實施例，首先將第一USB信號轉換為符合USB傳輸協定而不符合USB信號電氣規範且與USB信號的振擺不同的類USB信號，通過網線傳輸該類USB信號、最後將該類USB信號處理成第二USB信號，傳輸過程中無需將USB信號轉換為網線信號，避免了USB傳輸協定與網線協定之間的轉換，使得整個傳輸過程更為簡單。
需要說明的是，本發明第一實施例的USB介面的信號傳輸方法可以應用於低速、全速或者高速等傳輸情況，此時，相應的信號傳輸方法和信號傳輸裝置都會有所不同，以下具體介紹。
本發明第二實施例提供一種USB介面的信號傳輸方法，該信號傳輸方法主要用於低速或者全速USB信號的傳輸。
其中，本發明第二實施例中的信號傳輸方法與本發明第一實施例中的信號傳輸方法的流程類似，有所不同的是，本發明第二實施例中的信號傳輸方法中通過網線傳輸類USB信號時具體是採用網線中的一對線傳輸該類USB信號，並且採用網線中剩餘線中的至少一條線作為地 線，具體可參見第4圖(第4圖顯示出了與該傳輸方法相對應的信號傳輸裝置的傳輸流程示意圖)：第一USB介面301和晶片302之間的介面以及晶片303和第二USB介面304之間的介面都是USB介面，晶片302和晶片303之間的介面是網線介面，所以第一USB介面301和晶片302之間的信號以及晶片303和第二USB介面304之間的信號均採用USB傳輸線(cable)傳輸，晶片302和晶片303之間的信號採用網線傳輸。
USB傳輸線(cable)中有四個信號線：電源信號線(VSUPPLY，5V)、地線(GND)、USB信號線(D+和D-，用來傳輸USB信號)。網線中總共有8條線(共4對線)，在低速或者全速USB信號傳輸中，網線中的一對線用來傳輸類USB信號(如第4圖中的DP和DM)，另外的六條線中至少有一條線用作地線，即在低速或者全速USB信號的傳輸過程中，網線中的信號可以有以下幾種情況：(1)網線中的一對線用來傳輸類USB信號(如DP和DM)、另外採用一條線作為電源線、剩餘的一條或者多條線作為地線；(2)網線中的一對線用來傳輸類USB信號(如DP和DM)、另外採用一條線作為地線、一條線作為電源線，其他線作為控制信號線用於傳輸控制信號以控制晶片302或者晶片303中的元件；(3)網線中的一對線用來傳輸類USB信號(如DP和DM)、其他線用作地線(如第4圖所示)； 當然，網線中的信號傳輸方式不限於上述(1)~(3)中的情況，還可以有其他情況，但是，本實施例中至少滿足：一對線傳輸類USB信號且至少有一條線作為地線。
D+和D-這對差分線中傳輸的信號符合USB2.0信號電氣規範，用於傳遞資料用的。DP和DM這對差分線是用來傳遞USB資料的，只不過其傳輸的信號不符合USB2.0信號電氣規範。
為詳細說明低速或者全速狀態下的USB介面的信號傳輸方法，以下結合第5圖進行介紹，第5圖所示的USB介面的信號傳輸方法具體包括以下步驟：A、第一USB介面301發送第一USB信號，具體可以通過D+和D-這對差分線傳遞第一USB信號；B、晶片302中的第一接收單元3020接收該第一USB信號，並將第一USB信號傳輸至數位邏輯處理單元(Core Logic Module)3021；C、晶片302中的數位邏輯處理單元3021將該第一USB信號發送至第一發送單元3022；D、晶片302中的第一發送單元3022將接收到的第一USB信號轉換為類USB信號，並將該類USB信號通過網線傳輸至晶片303，具體地，第一發送單元3022可以通過網線中的一對線DP和DM來傳遞類USB信號；可見，圖5中晶片302中的第一發送單元3022能夠執行第2圖中的第一處理單元2022和第一發送單元 2023的功能：本實施例中的數位邏輯處理單元3021、3024可以只負責安排資料的發送，其處理的都是全振幅的資料；E、晶片303中的第一接收單元3023接收晶片302中的第一發送單元3022發送的類USB信號，並將類USB信號發送至晶片303中的數位邏輯處理單元3024；F、晶片303中的數位邏輯處理單元3024將晶片303中的第一接收單元3023接收的類USB信號發送至晶片303中的第一發送單元3025；G、晶片303中的第一發送單元3025將接收到的類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至第二USB介面304，具體可以通過D+和D-這對差分線傳遞第二USB信號；理想狀態下，第二USB信號與第一USB信號可以相同；可見，圖5中晶片303中的第一發送單元3025能夠執行第2圖中的第二處理單元2032和第二發送單元2033的功能。
需要說明的是，USB信號在第一USB介面301和第二USB介面304之間的傳輸可以是雙向進行的，即USB信號可以從第一USB介面301傳輸至第二USB介面304，也可以從第二USB介面304傳輸至第一USB介面301；但是，在某一特定時刻，第一USB介面301和第二USB介面304之間的USB信號僅在一個方向上傳輸。當USB信號從第二USB介面304傳輸至第一USB介面301時，可以按 如下步驟進行：A′、第二USB介面304發送第二USB信號，具體可以通過D+和D-這對差分線發送該第二USB信號；B′、晶片303中的第二接收單元3026接收第二USB信號，並將第二USB信號發送至數位邏輯處理單元3024；C′、晶片303中的數位邏輯處理單元3024將該第二USB信號發送至第二發送單元3027；D′、晶片303中的第二發送單元3027將接收到的第二USB信號轉換為類USB信號，並將該類USB信號通過網線傳輸至晶片302，具體地，第二發送單元3027可以通過網線中的一對線(DP和DM)來傳遞類USB信號；E′、晶片302中的第二接收單元3028接收晶片303中的第二發送單元3027發送的類USB信號；F′、晶片302中的數位邏輯處理單元3021將晶片302中的第二接收單元3028接收的類USB信號發送至晶片302中的第二發送單元3029；G′、晶片302中的第二發送單元3029將接收到的類USB信號轉換為第一USB信號，並將第一USB信號發送至第一USB介面301，具體可以通過D+和D-這對差分線傳遞第一USB信號；理想狀態下，第一USB信號與第二USB信號可以相同。
通過上述描述可知，第5圖中的晶片302和晶 片303相當於第一處理模組202和第二處理模組203，另外，晶片302和晶片303可以是相同的晶片，可以執行相同的功能。
上述內容具體說明了在低速或者全速狀態下USB介面的信號傳輸過程，本發明實施例中的USB介面的信號傳輸方法還可以用於高速狀態下的USB介面的信號傳輸。
第6圖為本發明第三實施例中提供USB介面的信號傳輸方法的流程圖，一併參考第2圖、第7圖、第8(a)圖和第8(b)圖，該傳輸方法包括以下步驟：步驟S601：第一發送/接收模組201發送第一USB信號，具體可以通過第8(a)圖中所示的USB線中的D+和D-這對差分線來傳輸第一USB信號，另外USB線中還可以包括電源信號線(VSUPPLY，5V)、地線(GND)，D+和D-這對差分線中傳輸的信號符合USB2.0信號電氣規範。
步驟S602：第一處理模組202中的第一接收單元2021接收第一發送/接收模組201發送的第一USB信號；步驟S603：第一處理模組202中的第一處理單元2022將該第一USB信號轉換為類USB信號；在執行步驟S603之前，還可以執行步驟：根據第一USB信號得到静噪抑制信號；本發明實施例中，可以按如下方法從第一USB信號中得到静噪抑制信號： 判斷第一接收單元2021接收到的第一USB信號D+和D-的差值的絕對值，如果D+和D-的差值的絕對值大於150mv，則輸出“無静噪抑制”(邏輯“0”)，如果D+和D-的差值的絕對值小於100mv，則輸出“有静噪抑制”(邏輯“1”)，本發明實施例中的静噪抑制信號可以是由邏輯“0”和邏輯“1”構成的脈衝信號，具體地該步驟可以通過一個比較器實現。
需要說明的是，在執行步驟S603的同時，具體可以採用如下方法執行：步驟S701：根據第一處理模組202中的第一接收單元2021接收的第一USB信號的資料路徑提取第一時鐘；步驟S702：根據第一時鐘對第一接收單元2021接收的第一USB信號和静噪抑制信號進行取樣得到轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，並將其發送；步驟S703：接收轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，利用第一時鐘將轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送至先進先出單元(FIFO)其中，該先進先出單元可以設置於第一處理模組202內；步驟S704：接收鎖相迴路(PLL)發送的第二時鐘，其中第二時鐘與第一時鐘的頻率相位不同、且僅有微小頻率差異，其中，該鎖相迴路設置於第一處理模組202內；步驟S705：利用第二時鐘將轉換後的第一USB 信號和轉換後的静噪抑制信號從先進先出單元中讀出；步驟S706：將從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送；步驟S707：接收從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號；步驟S708：將從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號轉換為類USB信號。
上述步驟S701為時鐘恢復步驟，步驟S702~步驟S707是時鐘資料同步處理步驟(時鐘資料同步處理步驟僅僅是指用時鐘資料恢復單元CDR恢復出來的時鐘將資料寫進FIFO，然後用鎖相迴路(PLL)產生的時鐘將資料從FIFO中讀出來)，對於高速USB信號的資料傳輸，從資料中恢復出來的時鐘與PLL產生的用來發送資料的時鐘是有頻率差異的，因此，如果直接用資料恢復出來的時鐘發送資料的話，資料的抖動(jitter)會非常大，這樣不利於後面資料的接收、時鐘恢復以及資料取樣。所以，本發明實施例中在將第一USB信號處理成類USB信號之前進行時鐘資料同步處理，能夠避免資料產生抖動，有利於後續資料的接收、時鐘恢復以及資料取樣。另外，該時鐘資料同步處理也可以採用本領域常用的方法完成，在此不再一一列舉。
步驟S604：第一處理模組202中的第一發送單元2023將步驟S603中獲得的類USB信號發送至第二處理 模組203；在一個具體示例中，具體可以採用第8(a)圖所示的傳輸方法將類USB信號發送至第二處理模組203，即網線中的一對線(DP和DM)用來傳輸類USB信號、一對線(SQP和SQM)用來傳輸静噪抑制信號，此外至少有一條線作為地線，即該實施例中，網線中的信號傳輸可以有以下幾種方式：(1)網線中的一對線(DP和DM)傳輸類USB信號、一對線(SQP和SQM)傳輸静噪抑制信號、剩餘所有線作為地線；(2)網線中的一對線(DP和DM)傳輸類USB信號、一對線(SQP和SQM)傳輸静噪抑制信號、一條或者兩條線作為電源線、剩餘所有線作為地線；此時，可以實現線上供電；(3)網線中的一對線(DP和DM)傳輸類USB信號、一對線(SQP和SQM)傳輸静噪抑制信號、一條線作為電源線、一條線作為控制信號線、剩餘所有線作為地線；當然，除了上述(1)~(3)的幾種情形外，本發明實施例中網線中的信號傳輸方式還可以有其他情形，但是，至少需要滿足：網線中的一對線(DP和DM)傳輸類USB信號、一對線(SQP和SQM)傳輸静噪抑制信號、剩餘線中至少有一條線作為地線。
當網線中採用一對電源線、一對地線時，如第 8(b)圖所示，能夠實現高速USB信號傳輸的線上供電，這是傳統USB信號傳輸過程中必須通過協定轉換將USB信號轉換為網線信號進行傳輸的方式所不能實現的，採用這種線上供電的方式能夠大大節省信號傳輸成本。
步驟S605：第二處理模組203中的第二接收單元2031接收第一處理模組202中的第一發送單元2023發送的類USB信號；步驟S606：第二處理模組203中的第二處理單元2032將第二接收單元2031接收的類USB信號轉換為第二USB信號；需要說明的是，在執行步驟S606之前，還可以執行以下步驟：對第二接收單元2031接收的類USB信號進行時鐘資料同步處理，該時鐘資料同步處理步驟與步驟S702~S707類似，在此不再贅述。
步驟S607：第二處理模組203中的第二發送單元2033將第二處理單元2032處理而成的第二USB信號發送至第二發送/接收模組204，具體可以採用第8(a)圖中所示的傳輸方法傳輸，即採用USB線來傳輸(USB線中的D+和D-這對差分線來傳輸USB信號，USB線中還包括電源信號線VSUPPLY和地線GND)；步驟S608：第二發送/接收模組204接收第二處理模組203中的第二發送單元2033發送的第二USB信號。
高速USB信號的傳輸尤其是高速USB信號的 長距離傳輸一般都會伴隨信號的衰減，這種衰減會造成第二USB信號不同於第一USB信號，從而影響高速USB信號傳輸的品質。為降低高速USB信號在傳輸過程中的衰減、提高高速USB信號傳輸的品質，本發明第三實施例中，在完成步驟S603之後且在執行步驟S604之前還可以包括以下一個或者多個步驟：1)、增大第一處理模組202中的第一處理單元2022處理而成的類USB信號的在資料路徑處的振幅；具體可以在資料路徑轉換時增加類USB信號的振幅，這有利於第二發送/接收模組正確接收到的第二USB信號；2)、對第二處理模組203中的第一接收單元2031接收的類USB信號進行均衡處理，該步驟將經過長距離傳輸導致的信號衰減後的信號進行均衡，能夠增加高頻補償。
另外，在執行步驟S603之前，還可以執行以下步驟：判斷第一處理模組202中的第一接收單元2021接收到的第一USB信號是否有效，如果是，執行後續步驟。
採用本發明第三實施例提供的USB介面的信號傳輸方法可以對高速USB信號進行傳輸，在第一處理模組202和第二處理模組203之間採用網線傳輸能夠與USB信號類似的類USB信號，無需將USB信號轉換成網線信號進行傳輸，僅需將USB信號處理成與USB信號類似的類USB信號，處理步驟更加簡單。
本發明第三實施例提供的USB介面的信號傳 輸方法，能夠實現高速USB信號的長距離傳輸，能夠實現100公尺及以上距離的高速USB信號的傳輸。並且，第三實施例中的USB介面的信號傳輸方法將静噪抑制信號在網線部分單獨傳輸、而不是將静噪抑制信號與USB信號一同傳輸，實現了100公尺以上的長距離傳輸。
需要說明的是，本發明第三實施例中的第一處理模組202和第二處理模組203可以包括以下結構：提取單元，用於根據所述第一USB信號的資料路徑提取第一時鐘；取樣單元，根據所述第一時鐘對第一接收單元2021接收的所述第一USB信號和所述静噪抑制信號進行取樣得到轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，並將其發送；第一接收單元，用於接收轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，利用第一時鐘將轉換後的第一USB信號和處理後的静噪抑制信號發送至先進先出單元；第二接收單元，用於接收鎖相迴路發送的第二時鐘，其中第二時鐘與第一時鐘的頻率不同；讀出單元，用於利用第二時鐘將轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號從先進先出單元中讀出；發送單元，用於將從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送； 第三接收單元，用於接收從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，將從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號轉換成類USB信號。
為詳細說明本發明第三實施例的技術方案，以下以一個具體示例為例進行詳細說明，第9圖為該具體示例中的USB介面的信號傳輸裝置，該USB介面的高速USB信號的信號傳輸方法如下：高速USB信號從第一USB介面901傳輸至第二USB介面904，過程中可以包括以下步驟：A)、第一USB介面901將第一USB信號通過USB線發送至晶片902，具體可以通過USB線中的D+和D-這對差分線傳遞第一USB信號，另外，USB線中還包括電源信號線VSUPPLY和地線GND；B)、晶片902中的第一接收單元9020接收第一USB信號，同時對第一USB信號進行檢測(即判斷第一USB信號是否有效)，得到静噪抑制信號；本發明實施例中，可以按如下方法從第一USB信號中得到静噪抑制信號：判斷第一接收單元9020接收到的第一USB信號D+和D-的差值的絕對值，如果D+和D-的差值的絕對值大於150mv，則輸出“無静噪抑制”(邏輯“0”)，如果D+和D-的差值的絕對值小於100mv，則輸出“有静噪抑制”(邏輯“1”)，本發明實施例中的静噪抑制信號可以 是由邏輯“0”和邏輯“1”構成的脈衝信號，具體地該步驟可以通過一個比較器實現；在此步驟中，晶片902中的第一接收單元9020還可以將第一USB信號處理成全振幅的單端信號；C)、晶片902中的第一接收單元9020將有效的第一USB信號傳送至時鐘資料恢復單元(CDR)9021；CDR9021對第一USB信號進行取樣，提取出第一USB信號中的資料路徑，依據該資料路徑提取出第一USB信號中的第一時鐘，根據第一時鐘對第一USB信號(接收模組接收以後的第一USB信號)和静噪抑制信號進行取樣得到轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，並將其發送；D)、數位邏輯處理單元9022接收處理後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號，利用第一時鐘將轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送至先進先出單元；另外，數位邏輯處理單元9022接收鎖相迴路(圖中未示出，該鎖相迴路位於晶片902內)發送的第二時鐘，其中第二時鐘與第一時鐘的頻率不同；利用第二時鐘將轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號從先進先出單元(圖中未示出，該先入先出單元位於數位邏輯處理單元9022內)中讀出；將從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送；使用USB傳輸線(cable)傳輸高速USB信號時，USB信號的信號振幅會發生衰減，如果振幅幅度衰減到很低的話，USB信號接收端(例如第二USB介面904) 的檢測到的静噪抑制信號可能不準確，有可能把有效的資料當成無效的資料，從而會阻斷了信號的傳輸；本步驟D)中在將類USB信號進行網線傳輸之前可以首先增大類USB信號的振幅，有利於防止信號振幅幅度衰減到很低，保證類USB信號接收端接收的資料的準確性；E)、晶片902中的第一發送單元9023接收從先進先出單元中讀出的轉換後的静噪抑制信號，晶片902中的第二發送單元9024接收從先進先出單元中讀出的轉換後的第一USB信號並將該第一USB信號轉換成類USB信號；並且，晶片902中的第一發送單元9023將静噪抑制信號發送至晶片903、晶片902中的第二發送單元9024將類USB信號(即資料)發送至晶片903；具體可以採用網線中的兩對線(DP、DM和SQP、SQM)來傳遞類USB信號，其中SQP和SQM主要用於静噪抑制信號的傳輸；另外，還可以在晶片902中的第二發送單元9024中增加振幅增大單元(pre-emphasis)，該振幅增大單元能夠在資料路徑轉換時增加資料的振幅幅度，有利於類USB信號接收端的資料接收；此外，從數位邏輯處理單元得到的高速信號可以是4位元並行的全振幅信號，晶片902中的第二發送單元9024可以在其內部將4位元並行資料轉換成串列資料後再以類USB信號形式發送。
F)、晶片903中的第一接收單元9030接收晶片902中的第一發送單元9023發送的静噪抑制信號，同 時晶片903中的第二接收單元9031接收晶片902中的第二發送單元9024發送的類USB信號；第一接收單元9030接收到通過網線(如第9圖中的SQP和SQM)傳輸的静噪抑制信號；第二接收單元9031接收通過網線(如第9圖中的DP和DM)傳輸的類USB信號；另外，晶片903中的第二接收單元9031接收晶片902中的第二發送單元9024發送的類USB信號後，可以對類USB信號進行均衡處理，將經過長距離傳輸導致的信號衰減後的信號進行均衡可以增大高頻補償，能夠進一步保證接收到的信號的準確性；G)、晶片903中的第一接收單元9030和第二接收單元9031將接收到的静噪抑制信號和類USB信號傳輸至時鐘資料恢復單元9032(CDR)進行時鐘資料恢復；G1)時鐘資料恢復單元9032對接收到的類USB信號進行取樣，提取出類USB信號中的資料路徑，依據該資料路徑提取出類USB信號中的第三時鐘，根據第三時鐘對類USB信號和静噪抑制信號進行取樣得到轉換後的類USB信號和轉換後的静噪抑制信號，並將其發送至數位邏輯處理單元9033；G2)數位邏輯處理單元9033接收轉換後的類USB信號和轉換後的静噪抑制信號，利用第三時鐘將轉換後的類USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送至先進先出單元；數位邏輯處理單元9033接收鎖相迴路(圖中未示 出，該鎖相迴路位於晶片903內)發送的第四時鐘，其中第四時鐘與第三時鐘的頻率不同；利用第四時鐘將轉換後的類USB信號和轉換後的静噪抑制信號從先進先出單元(圖中未示出，該先入先出單元位於數位邏輯處理單元9033內)中讀出；將從先進先出單元中讀出的轉換後的類USB信號和轉換後的静噪抑制信號發送晶片903中的第一發送單元9034；使用USB傳輸線傳輸高速USB信號時，USB信號的信號振幅幅度會發生衰減，如果幅度衰減到很低的話，USB信號接收端(例如第二USB介面904)的静噪抑制檢測模組檢測到的静噪抑制信號可能會出錯，可能會把有效的資料當成無效的資料，因而阻斷了信號的傳輸；本步驟中在將類USB信號進行傳輸之前可以首先增大類USB信號的振幅幅度，有利於防止信號振幅幅度衰減到很低，保證USB信號接收端接收的資料的準確性；晶片903中的第一發送單元9034接收數位邏輯處理單元9033發送的静噪抑制信號和類USB信號，將該静噪抑制信號和類USB信號轉換成第二USB信號；I)晶片903中的第一發送單元9034將第二USB信號傳輸至第二USB介面904，此時採用USB傳輸線傳輸該第二USB信號；J)第二USB介面904接收晶片903中的第一發送單元9034發送的第二USB信號，至此，高速USB信號的傳輸結束。
該具體示例中，將静噪抑制信號從資料中提取出來單獨傳輸(即採用一對差分線SQP和SQM傳輸)，採用USB資料和静噪抑制信號同時傳輸的方式延長USB信號。採用這種傳輸方式，使得高速USB信號經過長距離傳輸後，在USB信號的接收端(如第9圖中晶片903)，静噪抑制檢測單元能夠正確的檢測出静噪抑制信號，從而能夠正確的判斷資料的有效性。
上述步驟A)~J)僅示出了USB信號從第一USB介面901傳輸至第二USB介面904的情形，實際上，USB信號也可以從第二USB介面904傳輸至第一USB介面901，即依次經過第二USB介面904、晶片903中的第三接收單元9035、晶片903中的時鐘資料恢復單元9036、晶片903中的數位邏輯處理單元9033、晶片903中的第二發送單元9037和第三發送單元9038、晶片902中的第二接收單元9025和第三接收單元9026、晶片902中的時鐘資料恢復單元9027、晶片902中的數位邏輯處理單元9022、晶片902中的第三發送單元9028、第一USB介面901的傳輸方式，該傳輸方式與步驟A)~J)類似，在此不再贅述。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
S101‧‧‧接收第一USB信號，將第一USB信號轉換為類USB信號，並通過網線傳輸類USB信號，其中，第一USB信號由發送端發送
S102‧‧‧接收類USB信號，將類USB信號轉換為第二USB信號，並將第二USB信號發送至接收端

Claims (16)

  1. 一種USB介面的信號傳輸方法，包括：接收第一USB信號，根據該第一USB信號得到一静噪抑制信號，將該第一USB信號轉換為一類USB信號，並經由網線傳輸該類USB信號，其中，該第一USB信號由發送端發送；接收該類USB信號，將該類USB信號轉換為第二USB信號，並將該第二USB信號發送至接收端；其中，該類USB信號符合USB傳輸協定，但不符合USB信號電氣規範，而該類USB信號為一差分信號，且該差分信號具有不同於該第一USB信號和該第二USB信號的振幅；其中，根據該第一USB信號的資料路徑提取一第一時鐘；根據該第一時鐘對該第一USB信號和該静噪抑制信號進行取樣得到轉換後的該第一USB信號和轉換後的該静噪抑制信號，並將其發送；接收該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號，利用該第一時鐘將該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號發送至一先進先出單元；接收一鎖相迴路發送的一第二時鐘，其中該第二時鐘與該第一時鐘的頻率不同；利用該第二時鐘將該轉換後的該第一USB信號和 該轉換後的該静噪抑制信號從該先進先出單元中讀出；將從該先進先出單元中讀出的該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號發送；及接收從該先進先出單元中讀出的該轉換後的該第一USB信號和該處理後的該静噪抑制信號，將從該先進先出單元中讀出的該轉換後的該第一USB信號和該處理後的該静噪抑制信號轉換成該類USB信號。
  2. 如請求項1所述的USB介面的信號傳輸方法，其中該經由網線傳輸該類USB信號，更包括：利用該網線中的一對線傳輸該類USB信號，且利用該網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
  3. 如請求項2所述的USB介面的信號傳輸方法，其中更包括：利用該網線中剩餘線中的至少一條線作為電源線。
  4. 如請求項1所述的USB介面的信號傳輸方法，其中該第一USB信號轉換為該類USB信號前，該信號傳輸方法還包括：該經由網線傳輸該類USB信號，包括：採用該網線中的第一對線傳輸該類USB信號，採用該網線中的第二對線傳輸所述静噪抑制信號，採用該網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
  5. 如請求項4所述的USB介面的信號傳輸方法，其中該信號傳輸方法更包括：採用該網線的剩餘線中的至少一條線作為電源線。
  6. 如請求項4所述的USB介面的信號傳輸方法，其中該信號傳輸方法更包括：採用該網線的剩餘線中的至少一條線傳輸控制信號。
  7. 如請求項4至6中任一項所述的USB介面的信號傳輸方法，其中該通過網線傳輸該類USB信號前，更包括：增大該類USB信號在資料路徑處的振幅。
  8. 如請求項4至6中任一項所述的USB介面的信號傳輸方法，其中該接收該類USB信號的同時，更包括：對該類USB信號進行均衡處理。
  9. 一種USB介面的信號傳輸裝置，包括：一第一處理模組，用於接收一第一USB信號，根據該第一USB信號得到一静噪抑制信號，將該第一USB信號處理成一類USB信號，並經由網線傳輸該類USB信號，其中，該第一USB信號由一發送端發送；及一第二處理模組，用於接收該類USB信號，將該類USB信號轉換成一第二USB信號，並將該第二USB信號發送至一接收端；其中，該類USB信號符合USB傳輸協定，但不符合USB信號電氣規範，而該類USB信號為一差分信號，且該差分信號具有不同於該第一USB信號和該第二USB信號的振幅；其中，該第一處理模組包括：一提取單元，用於根據該第一USB信號的資料路徑提取一第一時鐘； 一採樣單元，根據該第一時鐘對該第一USB信號和該静噪抑制信號進行取樣得到轉換後的該第一USB信號和轉換後的該静噪抑制信號，並將其發送；一第一接收單元，用於接收該轉換後的該第一USB信號和該處理後的該静噪抑制信號，利用該第一時鐘將該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號發送至該先進先出單元；一第二接收單元，用於接收該鎖相迴路發送的一第二時鐘，其中該第二時鐘與該第一時鐘的頻率不同；一讀出單元，用於利用該第二時鐘將該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號從該先進先出單元中讀出；一發送單元，用於將從該先進先出單元中讀出的該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號發送；及一第三接收單元，用於接收從該先進先出單元中讀出的該轉換後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號，將從該先進先出單元中讀出的該處理後的該第一USB信號和該轉換後的該静噪抑制信號轉換成該類USB信號。
  10. 如請求項9所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第一處理模組係利用該網線中的一對線傳輸該類USB信號，且採用該網線中剩餘線中的至少一條線作為地 線。
  11. 如請求項9所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第一處理模組利用該網線中剩餘線中的至少一條線作為電源線。
  12. 如請求項9所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第一處理模組利用該第一USB信號得到静噪抑制信號；該第一處理模組係利用該網線中的第一對線傳輸該類USB信號，利用該網線中的第二對線傳輸該静噪抑制信號，利用該網線中剩餘線中的至少一條線作為地線。
  13. 如請求項12所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第一處理模組利用該網線的剩餘線中的至少一條線作為電源線。
  14. 如請求項12所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第一處理模組利用該網線的剩餘線中的至少一條線傳輸控制信號。
  15. 如請求項13或14所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第一處理模組更包括：一幅度增大單元，用於增大該類USB信號在資料路徑處的振幅。
  16. 如請求項13或14所述的USB介面的信號傳輸裝置，其中該第二處理模組更包括：一均衡處理單元，用於對該類USB信號進行均衡處理。
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