[发明专利]一种基于USB数据侦听系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于USB数据侦听系统及方法，属于电子与通信技术领域。本发明在不干扰原有USB主从设备间数据流的情况下，直接从连接主从设备的USB总线中间引线，提取USB数据差分线上的信号；通过专用USB2.0 PHY芯片接收该差分信号，将其还原成电平信号，并进一步转换成并行数据送入FPGA；专门设计的FPGA内部逻辑电路对数据包做分析、处理，解包整合后的主从设备传输数据通过8位并行总线输出。本发明通过USB PHY无侵入式截取信号、FPGA处理数据包，可以不通过其他专用设备(如PC)直接通过并行IO端口输出USB主从设备之间传输的数据。

技术领域

本发明涉及一种基于USB数据侦听系统及方法，属于电子与通信技术领域，特别提供一种将侦听到的图像数据用基于单片机、CPLD或FPGA底板做实时处理。

背景技术

随着数码产品不断发展和普及，设备之间的数据交流也变得更加高频化和高速化，USB协议成为了各种设备间数据传输的主流协议之一。支持USB协议的设备不仅仅是在我们的日常生活中很常见，在科学研究中也非常的普遍，例如：各类外接检测装置、仪器仪表、望远镜、各类信号分析仪等都配有符合USB标准的接口。USB总线是常见的外部总线标准中的一种，用于USB总线模型中的主机和设备之间的数据交换和交流。USB接口因为高速稳定、即插即用、接口规范统一以及使用方便等优点，成为现代数据传输的主流趋势之一。USB接口标准有三种：USB 1.1，USB 2.0和USB 3.0。虽然现在USB3.0接口的设备很多，但目前市场中还是USB2.0设备占有份额高于3.0。

USB是一种便捷的，点对点的数据传输方式，但该协议不支持三个设备间的数据传输。若需要实现对USB 2.0总线上数据的实时侦听和采集功能，需要开发一个特定的设备或系统来完成这个任务。目前市场上出售的USB协议分析仪可以实现基于计算机的数据监听和分析功能。少数的文献中也是将侦听到的数据最终上传到PC端。而在计算机上通过软件实现的对USB接口的实时收发数据的监听和采集，没有很好的便携性和通用性，不同的计算机需要进行多次配置和调试；并且脱离了上位机软件的辅助，将不能够正常工作。目前并没有一种对USB 2.0总线上的两个方向的数据进行实时侦听、采集，并处理组合成一个USB事务发给底板电路，供底板电路去使用的系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于USB数据侦听系统及方法，系统使用USB接口芯片侦听总线双向数据，使用FPGA将数据组合成USB事务发送给底板电路。

本发明技术方案是：一种基于USB数据侦听系统，包括FPGA模块1、USB接口芯片模块2、IO扩展口模块3、USB接口A11、USB接口B12；

所述USB接口芯片模块2通过USB接口A11、USB接口B12的USB总线无侵入式的连接主设备9和从设备10；USB接口芯片模块2还与FPGA模块1连接，FPGA模块1包括ULPI接口模块4、包分解模块5、事务组合模块6、传输模块7、时钟模块8；时钟模块8均分别与USB接口芯片模块2、ULPI接口模块4、包分解模块5、事务组合模块6、传输模块7连接；所述IO扩展口模块3连接着FPGA模块1的传输模块7；IO扩展口模块3与底板电路对接。

作为本发明的进一步方案，所述ULPI接口模块4为ULPI PHY接口模块，与USB接口芯片模块2建立协议层的联系，并把数据完整输出给包分解模块5；包分解模块5用于将USB数据包缓存到RAM，并把包信息存入FIFO中缓存；事务组合模块6用于USB事务处理，将若干个相关联的令牌包、数据包、握手包组合成一个USB事务并提供EN信号；时钟模块8由USB接口芯片模块2输入，控制着ULPI接口模块4、包分解模块5、事务组合模块6、传输模块7的时钟；传输模块7用于将组合好的USB事务、提供给底板电路的同步时钟和EN信号组合通过IO扩展口模块3输出给底板电路，当EN信号为高时，每一个同步时钟周期就会输出USB事务中的一个字节。

一种基于USB数据侦听方法，所述方法包括：