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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于Wi-Fi的無線USB總線設(shè)計(jì)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- USB是大家熟悉的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。雖然它統(tǒng)一了多種通信接口，大大方便了近距離的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，但其最大的不足是——需要連接線！ “基于Wi-Fi的擴(kuò)展USB總線系統(tǒng)”讓你擺脫連線的束縛，自由靈活地進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。能正確枚舉、識(shí)別USB設(shè)備，并安裝驅(qū)動(dòng)程序；顯示所有連接的USB設(shè)備；訪問或刪除某個(gè)USB設(shè)備；控制Hub為各USB設(shè)備分配電源；完成與各USB設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。
- 詳細(xì)介紹：
- 有線USB是非常成功的標(biāo)準(zhǔn)，但是USB設(shè)備依賴于數(shù)據(jù)線與PC機(jī)連接，需為每個(gè)USB外設(shè)配備數(shù)據(jù)線才能與PC機(jī)通信。這無疑是USB發(fā)展的瓶頸。本項(xiàng)目就是在這樣的背景下提出的——基于無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi的擴(kuò)展USB總線設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)由上、下位機(jī)兩部分組成。上位機(jī)為帶有無線網(wǎng)卡的PC機(jī)；下位機(jī)是帶有無線模塊的USB設(shè)備。其中USB設(shè)備在連接到下位機(jī)的USB Hub之后，經(jīng)由ARM芯片、無線Wi-Fi收發(fā)器，自動(dòng)生成一個(gè)無線接入點(diǎn)，供具有無線以太網(wǎng)卡的電腦連接，連接后，上位機(jī)能根據(jù)遠(yuǎn)程傳送的數(shù)據(jù)正確枚舉識(shí)別設(shè)備、搜索安裝驅(qū)動(dòng)并能實(shí)現(xiàn)控制下位機(jī)為USB設(shè)備分配電源等功能。上位機(jī)有列表顯示下位機(jī)所有連接的USB設(shè)備，連接下位機(jī)上某個(gè)USB設(shè)備，可訪問或刪除該USB設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了與連接有線USB設(shè)備同樣的功能。 通過本項(xiàng)目的成功研制，我們相信本產(chǎn)品定會(huì)產(chǎn)生一定的社會(huì)效益，能夠吸引相當(dāng)一部分的USB設(shè)備的使用者，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)： 將USB設(shè)備接入無線USB接口中，下位端機(jī)就會(huì)自動(dòng)生成AP熱點(diǎn)。附近機(jī)器有無線網(wǎng)卡就可以與下位機(jī)連接，自動(dòng)安裝USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。 發(fā)明的目的： USB的應(yīng)用必須依賴數(shù)據(jù)線，傳輸距離短的缺點(diǎn)阻礙了它進(jìn)一步發(fā)展。因此，本作品目的實(shí)現(xiàn)USB接口的無線化。 基本思路： USB的WDM驅(qū)動(dòng)模型，分為總線驅(qū)動(dòng)（USBD）和設(shè)備驅(qū)動(dòng)（USB DD）。當(dāng)應(yīng)用層對(duì)USB設(shè)備提出IO請(qǐng)求時(shí)USB DD會(huì)翻譯成相應(yīng)的URB封裝在IRP中傳送給下層的USBD。總線驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)將IRP分發(fā)給相應(yīng)的USB設(shè)備。 上位機(jī)安裝的虛擬主控制器接口，負(fù)責(zé)將USBD傳來的URB打包成TCP/IP或者UDP包，通過Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。下位機(jī)將接收到的TCP/IP或者UDP包解包，并將其分配到相應(yīng)的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)上去。對(duì)于客戶端來說，邏輯上USB外設(shè)是真正接在總線上的，屏蔽了無線傳輸?shù)闹虚g過程。從而實(shí)現(xiàn)了USB接口的無線化。 創(chuàng)新點(diǎn)： 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，Wi-Fi在速率上比Bluetooth和Zigbee有很大的優(yōu)勢。在網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議上，在實(shí)現(xiàn)高速傳輸時(shí)，使用UDP協(xié)議，而在高干擾、需要保證數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確的條件下，使用TCP/IP/IP協(xié)議。安全方面，Wi-Fi協(xié)議十分成熟，有多重加密手段，是現(xiàn)在最流行的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，安全性毋庸置疑。 技術(shù)關(guān)鍵： USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)、USB總線驅(qū)動(dòng)、VHCI驅(qū)動(dòng)、VDD、無線通信協(xié)議。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.相比于傳統(tǒng)USB接口技術(shù)，無線連接有空間占用少，不受數(shù)據(jù)線限制等出色的優(yōu)點(diǎn)。 2.相對(duì)于其他傳統(tǒng)無線傳輸接口技術(shù)，無線USB接口有更廣的應(yīng)用范圍。 3.相對(duì)于其他無線USB技術(shù)，普通的無線USB技術(shù)在應(yīng)用層傳輸數(shù)據(jù)，即上位機(jī)調(diào)用下位機(jī)上的應(yīng)用程序，下位機(jī)簡單的將USBD輸出的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。然而訪問本地設(shè)備的函數(shù)接口一般在設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)，訪問遠(yuǎn)程設(shè)備的函數(shù)接口一般在操作系統(tǒng)的上層實(shí)現(xiàn)。開發(fā)者必須再度開發(fā)來實(shí)現(xiàn)這種共享的要求。我們直接在驅(qū)動(dòng)層面開發(fā)，上、下位機(jī)之間發(fā)送URB包，從而完全屏蔽了操作本地USB設(shè)備和遠(yuǎn)程USB設(shè)備的接口區(qū)別。服務(wù)器端不需要安裝相應(yīng)的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)。 4.由于中間傳輸使用TCP/IP或者UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所以USB設(shè)備理論上都可以網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程共享。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2011年4月獲長安大學(xué)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)，并于2011年4月14日，經(jīng)教育部科技查新工作站查新鑒定，國內(nèi)尚無與本作品相同的文獻(xiàn)報(bào)道。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢： 無線傳輸在總線驅(qū)動(dòng)層面，服務(wù)端不需要安裝相應(yīng)的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，適用于市面上幾乎所有符合USB標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。 使用范圍及推廣前景： 該技術(shù)直接使用現(xiàn)有成熟的技術(shù)，解決USB無線化問題，可以成為一種標(biāo)準(zhǔn)接口推廣到每一個(gè)USB設(shè)備；由于不需要對(duì)已有技術(shù)改變，只需要加裝無線傳輸裝置和驅(qū)動(dòng)，并兼容原始的有線USB，所以推廣成本不高并且?guī)淼姆奖闶诛@著。 市場效益： 無線USB有空間占用少，不受數(shù)據(jù)線限制、遠(yuǎn)程訪問等出色的優(yōu)點(diǎn)。另外對(duì)于下位機(jī)不需要安裝任何額外的軟件驅(qū)動(dòng)，能適用于市面上幾乎所有的USB設(shè)備。 社會(huì)效益： 目前Intel剛剛提出了USB3.0的標(biāo)準(zhǔn)，但是其WUSB標(biāo)準(zhǔn)仍然舉步維艱。最主要的原因是現(xiàn)有的USB標(biāo)準(zhǔn)占有了大量市場。使得改變用戶的使用習(xí)慣，兼容大量已有設(shè)備成為了問題。而我們設(shè)計(jì)在完全兼容原來USB的基礎(chǔ)上，保證了用戶使用習(xí)慣和設(shè)備配套過度的平穩(wěn)性。
同類課題研究水平概述
- 國外無線USB技術(shù)支持者包括Staccato Communications、WiQuest Communications、Alereon。 （1）全球最早的無線USB設(shè)備，來自Y-E Data，基于Ultra Wideband（UWB）技術(shù)的無線USB hub。Y-E Data YD-300 UWB Hub已經(jīng)獲得了日本官方認(rèn)證并且已經(jīng)上市。YD-300基于Wisair生產(chǎn)的UWB芯片，能以無線方式替代任何有線USB連接。YD-300提供4個(gè)USB 2.0接口，在10米距離內(nèi)提供全速480Mbps的傳輸速度。不過目前該產(chǎn)品只支持Windows XP。Y-E Data還計(jì)劃在不遠(yuǎn)的未來提供ExpressCard/34和PCI Express Mini卡UWB解決方案。 （2）貝爾金公司（Belkin Corporation）發(fā)布了一款叫做Cable-Free USB Hub 的產(chǎn)品，這款產(chǎn)品采用UWB（Ultra-Wideband）技術(shù)，這種解決方案采用的芯片是Wisair。它提供4個(gè)USB接口，可以連接四個(gè)USB設(shè)備，無線連接速度達(dá)到480Mbps（8MB/s，等于普通的百兆網(wǎng)絡(luò)）。 （3）友訊集團(tuán)（D-Link）也推出了自己的無線USB設(shè)備，包括DUB-1210無線USB接收器和DUB-2240 4槽無線USB Hub。這組套件的傳輸頻率是3.4GHz到4.5GHz，不會(huì)干擾到Wi-Fi的2.4Ghz信號(hào)。（4）NEC公司也推出有自己的無線USB設(shè)備，它采用了alereon的解決方案，而不光是NEC。這個(gè)無線USB設(shè)備可以連接4個(gè)USB產(chǎn)品，包括U盤、MP3、移動(dòng)硬盤等產(chǎn)品，而筆記本上只要插著一個(gè)終端，就可以無線的享用發(fā)射設(shè)備上的所有閃盤。在傳輸速度上這類UWB設(shè)備比802.11n更具優(yōu)勢，在近距離可以達(dá)到480Mbps，60MB/s。在10米左右還可以保持110Mbps。 上述設(shè)備在價(jià)格大約在2000人民幣左右且適用的USB設(shè)備有限。 Intel作為USB標(biāo)準(zhǔn)的擁護(hù)者，wUSB標(biāo)準(zhǔn)提出多年，但是仍未投入市場。 國內(nèi)沒類似的產(chǎn)品上市。
