??? 目前計算機的USB接口已經(jīng)大量使用,，當(dāng)一臺計算機接多個USB外部設(shè)備時,，如果這些外部設(shè)備或者連接電纜中介入了高電壓干擾，就可能會燒壞計算機的USB口甚至主板,。下面介紹幾種對USB接口的隔離保護方案,。
1 波仕電子的USB光電隔離技術(shù)
??? USB信號D+、D-轉(zhuǎn)換為光電信號原理框圖（即USB信號檢測電路）如圖1所示,。圖中,，“光發(fā)射”是其中一個光電隔離器" title="隔離器">隔離器的LED發(fā)光二極管，而“光接收”則是另外一個光電隔離器的光敏三極管及其信號放大電路,。圖1的電路只畫出了全部電路的一半,，另外一半完全相同，只是將“光發(fā)射”對準另外一半電路中的“光接收”（整個為一個光電隔離器）,、將“光接收”對準另外一半電路中的“光發(fā)射”（整個為另外一個光電隔離器）,。
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??? （1）將D+和D-分別變換為“或”門輸出DOR1和差分比較器輸出RCV1。
??? （2）通過控制端EN來控制邏輯“通”與“斷”,。當(dāng)EN=“0”時,，DOR=DOR1、RCV=RCV1,；而當(dāng)EN=“1”時,，DOR和RCV為高阻狀態(tài),。光發(fā)射驅(qū)動電路將DOR和RCV轉(zhuǎn)換為三種" title="三種">三種光強度（亮,、半亮,、暗）,。光接收電路將接收到的三種光強度（亮、半亮,、暗）恢復(fù)為D+和D-的三種狀態(tài),。光接收電路的輸出之一H的狀態(tài)變化觸發(fā)單穩(wěn)延時電路,。單穩(wěn)延時電路的輸出EN平時（即USB信號處于閑置狀態(tài)時）為“0”,，當(dāng)其輸入H有下降延（即由“1”變?yōu)椤?”）時,，輸出EN由“0”變?yōu)椤?”并且保持為“1”大約1000?滋s，然后恢復(fù)為“0”。另一雙可控三態(tài)緩沖器通過控制端EN來控制邏輯“通”與“斷”,，當(dāng)EN=“1”時,，輸出VP=H、VM=L,；而當(dāng)EN=“0”時,，輸出VP、VM為高阻狀態(tài),。波仕電子的這種技術(shù)已經(jīng)取得專利（專利號：ZL02284234.1）。
2 無線USB隔離方案
??? 盡管無線方案存在干擾,、保密性能差的缺點,，采用無線方案的USB口已實現(xiàn)了絕對電氣隔離" title="電氣隔離">電氣隔離。但通常所見到或者使用的無線USB發(fā)射器配套的外設(shè)（比如藍牙設(shè)備）并不是通用的USB無線隔離方案,，因為無線外設(shè)并不能夠外插標(biāo)準的USB設(shè)備,，如U盤、USB/RS-232轉(zhuǎn)換器等,。
??? 目前,，在此領(lǐng)域公開宣布有產(chǎn)品的只有美國貝爾金" title="貝爾金">貝爾金（Belkin）公司。貝爾金在2006年國際消費電子展（CES）上首次展出這款無線USB Hub（Belkin Cable-Free USB Hub）,。這是第一款用上超寬帶技術(shù)的消費產(chǎn)品,。但此款產(chǎn)品原先使用的Freescale芯片由于暫時無法和Intel支持的無線USB標(biāo)準兼容，貝爾金迫不得已只好尋找另外一個超寬帶UWB（UltraWideBand）芯片制造商Wisair,。經(jīng)過重新設(shè)計之后,，這款USB Hub又最終在2007的CES上發(fā)布了，供大家銷售和評測,。評測的結(jié)果表明,，該產(chǎn)品的優(yōu)點在于安裝簡易（在WINDOWS XP下），缺點是速度很慢,、價格比較貴(型號為F5U301的價格為200美元),。Cable Free對U盤和移動硬盤的實際讀取速率約1.5MBps。這款產(chǎn)品實際上是使用了UWB技術(shù)的無線USB擴展器,，代替了比較常見的 802.11b/g或者藍牙技術(shù),。也就是,一個可以接入USB設(shè)備的四口Hub，只能連接到WinXP SP2系統(tǒng)的電腦上,。
??? 貝爾金稱此款Hub支持USB打印機,、照相機、掃描儀以及其他設(shè)備,。但使用手冊上卻提示不支持具有同步端點的“音頻設(shè)備”（USB音頻類）和一些網(wǎng)絡(luò)攝影（USB視頻類）設(shè)備,。
??? 將實物產(chǎn)品打開外殼后可以見到hub面板上的Wisair 531/502 UWB芯片以及Star STR9104 ARM922-兼容 RISC CPU。配套的USB發(fā)射器也是使用Wisair 531/502芯片和USB控制器。
3 特定用途的USB隔離方案
??? 在某些工業(yè)通信場合使用的是RS-232串行口（或者RS-485口）,。早期的計算機本身帶RS-232串行口,，但是最近幾年，計算機特別是筆記本電腦都已經(jīng)取消了RS-232串行口,，而是都增加了USB口,。這就需要從USB口經(jīng)過USB/RS-232轉(zhuǎn)換器生成出RS-232串行口（或者RS-485）用于串行通信。這時可以通過對USB口轉(zhuǎn)換出的RS-232串口" title="串口">串口再接一個RS-232光電隔離器,，波仕電子的典型產(chǎn)品是如圖2所示的USB232和BS232-9的組合,。對USB口轉(zhuǎn)換出的RS-232串口加無源光隔RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器可以增加光電隔離的RS-485口，其波仕的典型產(chǎn)品是USB232和485TA的組合,。這兩種組合方式大大簡化了USB口的隔離方案,，而且還是無源的。如果兩臺計算機想通過USB口相互傳輸數(shù)據(jù)而且要求隔離,，則最好就采用這種將USB轉(zhuǎn)換成為隔離串口的方案,。
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??? 如果USB口用于接打印機，其實現(xiàn)隔離的方法就可以選用USB打印服務(wù)器,。USB打印服務(wù)器就是通過將計算機的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換出用于接打印機的USB口,。而以太網(wǎng)本身是采用變壓器隔離的，這就自然實現(xiàn)了USB的變壓器電氣隔離方案,。這種打印服務(wù)器安裝后虛擬出一個打印口,，從原理上講也就只能夠接打印機。也許有人問,，如果先從USB口經(jīng)過USB/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器生成一個以太網(wǎng)口,，然后在這個以太網(wǎng)口上再接一個USB打印服務(wù)器，是不是就可實現(xiàn)USB到USB的直接隔離呢,？這種方案雖然實現(xiàn)了USB的電氣隔離,，但是原理以及軟件的使用與以太網(wǎng)直接轉(zhuǎn)USB的打印服務(wù)器方案是一樣的，并不是真正意義的USB直接隔離,，而且還是只能夠接打印機,。
4 實現(xiàn)USB電氣隔離的技術(shù)難點
??? 當(dāng)初USB的出現(xiàn)是為了統(tǒng)一計算機的各種外設(shè)接口，取代PS/2鼠標(biāo)口,、鍵盤口,、打印口等，特別是取代蘋果的Fieware（火線）甚至IEEE-1394口,。為了在與后者的競爭中取得優(yōu)勢,，USB的引腳數(shù)就不可能多于后者的4個。而地線,、電源線就占了2個,，信號線就只剩余2個了,。這與傳統(tǒng)的PS/2、RS-232,、打印口,、以太網(wǎng)都有空余線的做法大不一樣。同時這樣做的結(jié)果使得USB的改進（除了速度改進）余地很小,，特別是電氣隔離的改進非常困難,。USB口的電氣隔離技術(shù)改進的難點就在于缺少USB的方向信號，而USB的兩個信號線D+和D-又是不分方向的,。USB信號流的方向是靠D+,、D-兩個信號的幅值一起來判斷的，而且并不是它們的差值,。在USB光電隔離方案,、無線電氣隔離方案以及以太網(wǎng)隔離的方案中，難點都在于將USB信號怎樣分開為發(fā)送與接收兩部分,。如果USB口本身有一個能夠表明數(shù)據(jù)是發(fā)送還是接收的信號線，那么USB的電氣隔離就容易多了,。
??? 在現(xiàn)有的USB2.0以及USB1.0版本中都缺少一根表明USB數(shù)據(jù)方向（發(fā)送還是接收）的信號線,，而指望USB標(biāo)準增加專門的這根方向標(biāo)志線是不現(xiàn)實的。因為USB的接頭機械標(biāo)準就是4根線,，是不可能改變的,。作者認為USB標(biāo)準最有可能的改進在于電源線（+5V）。目前的電源線永遠是固定的+5V（或者低電壓版的+3.3V）,，其實可以在這根線中增加瞬時低電平脈沖信號作為USB信號方向標(biāo)志,。這個瞬時低電平脈沖信號只用于表明發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的開始，并不一定需要在整個發(fā)送數(shù)據(jù)的時間段一直保持低電平,，而且電平也不需要低至0,，只要低至高電平的2/3還可以識別即可，這樣的瞬時低電平并不明顯影響USB口對外設(shè)的供電能力,。然而這些問題的解決只能夠指望將來可能的USB3.0版本了,。
參考文獻
[1] ?黃麗.USB信號的光纖傳輸技術(shù).電子技術(shù)應(yīng)用,2005,(12).
[2] 曾智偉. 歷史前進的一小步！貝爾金無線USB評測.http://www.benber.com/bbs.2007-03-09.