基本信息
- 項目名稱：
- 基于Wi-Fi的無線USB總線設計
- 小類：
- 信息技術
- 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。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)傳輸應用，但其最大的不足是——需要連接線！ “基于Wi-Fi的擴展USB總線系統(tǒng)”讓你擺脫連線的束縛，自由靈活地進行較遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。能正確枚舉、識別USB設備，并安裝驅(qū)動程序；顯示所有連接的USB設備；訪問或刪除某個USB設備；控制Hub為各USB設備分配電源；完成與各USB設備的數(shù)據(jù)通信。
- 詳細介紹：
- 有線USB是非常成功的標準，但是USB設備依賴于數(shù)據(jù)線與PC機連接，需為每個USB外設配備數(shù)據(jù)線才能與PC機通信。這無疑是USB發(fā)展的瓶頸。本項目就是在這樣的背景下提出的——基于無線網(wǎng)絡Wi-Fi的擴展USB總線設計。 系統(tǒng)由上、下位機兩部分組成。上位機為帶有無線網(wǎng)卡的PC機；下位機是帶有無線模塊的USB設備。其中USB設備在連接到下位機的USB Hub之后，經(jīng)由ARM芯片、無線Wi-Fi收發(fā)器，自動生成一個無線接入點，供具有無線以太網(wǎng)卡的電腦連接，連接后，上位機能根據(jù)遠程傳送的數(shù)據(jù)正確枚舉識別設備、搜索安裝驅(qū)動并能實現(xiàn)控制下位機為USB設備分配電源等功能。上位機有列表顯示下位機所有連接的USB設備，連接下位機上某個USB設備，可訪問或刪除該USB設備，實現(xiàn)了與連接有線USB設備同樣的功能。 通過本項目的成功研制，我們相信本產(chǎn)品定會產(chǎn)生一定的社會效益，能夠吸引相當一部分的USB設備的使用者，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品設計： 將USB設備接入無線USB接口中，下位端機就會自動生成AP熱點。附近機器有無線網(wǎng)卡就可以與下位機連接，自動安裝USB設備的驅(qū)動程序。 發(fā)明的目的： USB的應用必須依賴數(shù)據(jù)線，傳輸距離短的缺點阻礙了它進一步發(fā)展。因此，本作品目的實現(xiàn)USB接口的無線化。 基本思路： USB的WDM驅(qū)動模型，分為總線驅(qū)動（USBD）和設備驅(qū)動（USB DD）。當應用層對USB設備提出IO請求時USB DD會翻譯成相應的URB封裝在IRP中傳送給下層的USBD?？偩€驅(qū)動負責將IRP分發(fā)給相應的USB設備。 上位機安裝的虛擬主控制器接口，負責將USBD傳來的URB打包成TCP/IP或者UDP包，通過Wi-Fi無線網(wǎng)絡發(fā)送出去。下位機將接收到的TCP/IP或者UDP包解包，并將其分配到相應的USB設備驅(qū)動上去。對于客戶端來說，邏輯上USB外設是真正接在總線上的，屏蔽了無線傳輸?shù)闹虚g過程。從而實現(xiàn)了USB接口的無線化。 創(chuàng)新點： 無線網(wǎng)絡傳輸方面，Wi-Fi在速率上比Bluetooth和Zigbee有很大的優(yōu)勢。在網(wǎng)絡傳輸協(xié)議上，在實現(xiàn)高速傳輸時，使用UDP協(xié)議，而在高干擾、需要保證數(shù)據(jù)傳輸準確的條件下，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)絡傳輸方式，安全性毋庸置疑。 技術關鍵： USB設備驅(qū)動、USB總線驅(qū)動、VHCI驅(qū)動、VDD、無線通信協(xié)議。
科學性、先進性
- 1.相比于傳統(tǒng)USB接口技術，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。 2.相對于其他傳統(tǒng)無線傳輸接口技術，無線USB接口有更廣的應用范圍。 3.相對于其他無線USB技術，普通的無線USB技術在應用層傳輸數(shù)據(jù)，即上位機調(diào)用下位機上的應用程序，下位機簡單的將USBD輸出的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸。然而訪問本地設備的函數(shù)接口一般在設備的驅(qū)動程序中實現(xiàn)，訪問遠程設備的函數(shù)接口一般在操作系統(tǒng)的上層實現(xiàn)。開發(fā)者必須再度開發(fā)來實現(xiàn)這種共享的要求。我們直接在驅(qū)動層面開發(fā)，上、下位機之間發(fā)送URB包，從而完全屏蔽了操作本地USB設備和遠程USB設備的接口區(qū)別。服務器端不需要安裝相應的應用驅(qū)動。 4.由于中間傳輸使用TCP/IP或者UDP網(wǎng)絡協(xié)議，所以USB設備理論上都可以網(wǎng)絡遠程共享。
獲獎情況及鑒定結果
- 本作品于2011年4月獲長安大學第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎，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報道。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 技術特點和優(yōu)勢： 無線傳輸在總線驅(qū)動層面，服務端不需要安裝相應的應用驅(qū)動，適用于市面上幾乎所有符合USB標準的設備。 使用范圍及推廣前景： 該技術直接使用現(xiàn)有成熟的技術，解決USB無線化問題，可以成為一種標準接口推廣到每一個USB設備；由于不需要對已有技術改變，只需要加裝無線傳輸裝置和驅(qū)動，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、遠程訪問等出色的優(yōu)點。另外對于下位機不需要安裝任何額外的軟件驅(qū)動，能適用于市面上幾乎所有的USB設備。 社會效益： 目前Intel剛剛提出了USB3.0的標準，但是其WUSB標準仍然舉步維艱。最主要的原因是現(xiàn)有的USB標準占有了大量市場。使得改變用戶的使用習慣，兼容大量已有設備成為了問題。而我們設計在完全兼容原來USB的基礎上，保證了用戶使用習慣和設備配套過度的平穩(wěn)性。
同類課題研究水平概述
- 國外無線USB技術支持者包括Staccato Communications、WiQuest Communications、Alereon。 （1）全球最早的無線USB設備，來自Y-E Data，基于Ultra Wideband（UWB）技術的無線USB hub。Y-E Data YD-300 UWB Hub已經(jīng)獲得了日本官方認證并且已經(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還計劃在不遠的未來提供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，這種解決方案采用的芯片是Wisair。它提供4個USB接口，可以連接四個USB設備，無線連接速度達到480Mbps（8MB/s，等于普通的百兆網(wǎng)絡）。 （3）友訊集團（D-Link）也推出了自己的無線USB設備，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，不會干擾到Wi-Fi的2.4Ghz信號。（4）NEC公司也推出有自己的無線USB設備，它采用了alereon的解決方案，而不光是NEC。這個無線USB設備可以連接4個USB產(chǎn)品，包括U盤、MP3、移動硬盤等產(chǎn)品，而筆記本上只要插著一個終端，就可以無線的享用發(fā)射設備上的所有閃盤。在傳輸速度上這類UWB設備比802.11n更具優(yōu)勢，在近距離可以達到480Mbps，60MB/s。在10米左右還可以保持110Mbps。 上述設備在價格大約在2000人民幣左右且適用的USB設備有限。 Intel作為USB標準的擁護者，wUSB標準提出多年，但是仍未投入市場。 國內(nèi)沒類似的產(chǎn)品上市。
