引言目前，用於室內計算機資料通訊的無線接入技術主要有藍芽、紅外和homerf等。從傳輸速率來看，藍芽為1mbps，fir標準的紅外線可以達到4mbps(未來的vfir標準紅外線將達到16mbps)；homerf的傳輸速率只有1mbps~2mbps(fcc建議增加到8mbps~11mbps)。而且，它們的實際測試速度都與理論值之間有不小的差距，僅可以滿足對速度要求不高的無線接入。然而，實際應用對速度的要求越來越高，為了適應高速無線接入網，滿足大容量的高速資料傳輸要求，專家學者們正在研究更高傳輸速率的無線接入技術。計算機usb介面和無線光通訊技術的結合將為計算機提供高速的無線接入。
可見光無線接入系統
無線光通訊是在無線電通訊基礎上向更高射頻頻率的延伸，與無線電通訊相比，無線光通訊有著更加明顯的優點，如頻寬更寬、容量更大、安全保密性更高、不受無線電頻段電磁波的干擾等，而且頻譜資源無需頻率使用許可證。由於具有以上優勢，再加上實現高速無線網路的要求，無線光通訊越來越受到關注和重視。
由於usb快速、方便、簡單，將外部裝置與計算機相連時，usb介面已經成為最優先的選擇。通過usb介面，利用無線光通訊可實現高速的接入。
基於usb介面的可見光無線通訊系統原理框圖如圖1所示，系統由三大部分構成：
1.介面電路，連線計算機和光收發機，將來自計算機usb的訊號變換成適合發射電路調製的訊號，同時將接收電路送來的訊號變換成usb訊號送給計算機，實現高速率的無線雙工通訊。
2.光發射電路，將經過usb介面電路處理過的訊號進行編碼調製，調製過的訊號再經放大後送入調製光源——可見光雷射器(ld)，使其發出被編碼電訊號調製的可見光光脈衝訊號(這個過程稱之為電光轉換，即e/o轉換)，最後經光學天線發射到大氣通道中。
3.光接收電路，通過光學天線把傳送端傳送來的光脈衝訊號會聚到光電檢測器(apd)，將接收的光訊號轉換成電訊號(這個過程稱之為光電轉換，即o/e轉換)，轉換過來的微弱電訊號經過放大解調後送給usb介面電路。
電路系統設計
橋接電路
橋接電路的作用是使計算機和後面的收發系統協調工作。在圖1中，脈碼調變/解調電路和介面電路可以整合在乙個稱為橋接器的晶元裡面。usb介面訊號屬於匯流排型訊號，這種資料電平不是通訊中所要求的脈衝波形，即不是通訊中的基帶訊號，所以，必須把它轉換成諸如ttl電平形式的基帶訊號後才可以作為調製訊號。橋接電路的主要任務就是完成這種轉換；當計算機接收資料時，橋接器的主要功能與傳送資料時相反。
圖1 基於usb介面的可見光無線通訊系統原理框圖
計算機進行高速資料傳輸時，其傳輸速率的高低與橋接器的轉換速率息息相關，所以，選擇並設計好橋接器及其外圍電路至關重要，通過軟硬體的控制去配合usb的不同速率形式(usb2.0有低速、全速和高速三種速率形式)。這裡，選用了stir4220橋接晶元，其轉換速率可達16mbps。它是乙個低成本、低功耗、usb到紅外光(完全可以用於可見光訊號)傳輸的橋接控制器件。它完成pc usb介面資料與光訊號之間的轉換，令光調製訊號通過usb口與計算機進行無線資料通訊，主要解決以下三方面的問題：訊號形式的轉換——差分訊號/ttl電平訊號的轉換；編碼方式的轉換——ppm編碼/usb的反向nrzi差分碼的轉換；傳輸速率的轉換——usb相應速率/16mbps速率的轉換，這些是高速無線光通訊實現的橋梁。
發射電路
發射機是光通訊的重要組成部分，它的功能是將電訊號轉換成光訊號傳送出去，主要由光源和驅動電路組成。
在系統設計中選用的驅動器為maxim公司的max3905光通訊驅動晶元，其傳輸速率為8mbps~150mbps。它有兩個輸入緩衝器電路，乙個是為差分資料設計的輸入端(in+和in-)，另乙個是為ttl電平訊號單端輸入的緩衝器。二者受diff端電平的控制，當diff端懸空(高電平)時，選擇ttl單端輸入；當diff端接地(低電平)時，選擇的是差分輸入，在本設計中選用ttl單端輸入。該晶元還包含輸入緩衝器、緩衝輸入控制器、訊號檢測器、溫控器、調製電流發生器、偏置電流發生器、輸出驅動器等電路。max3905在電路設計、布局、尺寸(小)、效能、功能等方面是目前相關器件中比較優良的一種。
本發射機電路中所採用的光源為650nm的紅光發光二極體(led)，與綠光和藍光相比，紅光在大氣通道中傳輸時，在對背景雜訊中的螢光和紫外線的抵抗能力上具有一定的優勢。同時從價效比上考慮，採用紅光led在安裝除錯時，可以目視對準，省去了**昂貴的望遠鏡對準系統，而且650nm的紅光led**便宜，大大降低了系統成本。
接收電路
光接收機是光通訊系統中必不可少的組成部分，它的效能好壞是整個光通訊系統效能的綜合反映。光接收機電路主要包含光檢測器和放大器，其作用就是將接收到的微弱光訊號轉換成電訊號，並進行放大。對於強度調製的數字光訊號，在接收端採用直接檢測方式時,光接收機由光電檢測器、低噪前置放大器、寬頻放大器和電壓增益放大器構成光接收機的線性通道，以完成光/電轉換，把訊號放大到判決電路所需的訊號電平。
本文在硬體電路的設計過程中，選擇了max3901作為接收機電路的主晶元。它是一種效能良好的光通****件，內部包含了單端ttl電平轉換輸出器、cml差分輸出器、tia、前置低噪放大器、電壓增益放大器、輸出緩衝器、消直流電路、電源電壓檢測器等關鍵電路。max3901的訊號路經乙個跨阻放大器(tia)、乙個電壓放大器和乙個消直流電路。tia將微弱的電流訊號轉換成電壓訊號送到電壓放大器電路，電壓放大電路將單端輸入的電壓訊號放大並轉換為差分訊號輸出。消直流電路通過低頻反饋網路消除輸入端訊號的直流成分，以使輸入訊號集中在tia的線性範圍內，從而減小脈寬失真。
接入系統採用的是直接檢測(dd，direct detect)接收，在設計時選用pin光電二極體作為光電檢測器。這是由於pin光電二極體工作電壓低，不需要偏壓控制；雖然apd雪崩光電二極體電流增益高，但是它的工作電壓較高，而且溫度變化對增益影響大，還需要對偏壓進行控制或對溫度補償，使得電路變得複雜。因此，選用pin光電二極體作為光電檢測器。
系統電路
系統電路如圖2所示。電路工作流程大致如下：傳送時，訊號通過usb介面傳送給橋接器stir4220，經由橋接電路進行訊號形式的轉換，把訊號轉換成ttl電平送往驅動電路max3905，最後經光源傳送出去，完成傳送過程。接收時，光電檢測器將接收到的光訊號轉換成電訊號送給接收電路max3901，接收電路將訊號轉換為ttl電平送往橋接電路stir4220，橋接電路把ttl電平訊號轉換成usb介面訊號送往計算機，完成接收過程。
圖2 系統電路框圖
結語本文在現有技術基礎上，設計了基於usb介面的室內可見光無線接入電路。由於受到橋接晶元傳輸速率的限制，本系統的傳輸速率僅達到16mbps。為了更好地利用usb介面，提高usb介面的效率，開發更高資料傳輸速率的usb橋接電路成為重中之重。
標籤： usb介面；無線接入；無線光通訊；可見光
windows遮蔽USB介面的指令碼
本指令碼在win10電腦測試通過 新建乙個檔案enableusb.reg 這個是開啟usb介面 windows registry editor version 5.00 hkey local machine system currentcontrolset services usbstor star...
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C 基於介面的排序
需要注意的是int32,int16 string,decimal等資料型別已經實現了icomparable介面 因此對於複雜的資料型別進行排序的時候才考慮讓資料型別繼承自icomparable介面。icomparable介面只有乙個方法compareto。因此還要實現compareto方法。comp...