基本信息
- 项目名称：
- 基于Wi-Fi的无线USB总线设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- USB是大家熟悉的数据传输技术。虽然它统一了多种通信接口，大大方便了近距离的数据传输应用，但其最大的不足是——需要连接线！ “基于Wi-Fi的扩展USB总线系统”让你摆脱连线的束缚，自由灵活地进行较远距离的数据传输。能正确枚举、识别USB设备，并安装驱动程序；显示所有连接的USB设备；访问或删除某个USB设备；控制Hub为各USB设备分配电源；完成与各USB设备的数据通信。
- 详细介绍：
- 有线USB是非常成功的标准，但是USB设备依赖于数据线与PC机连接，需为每个USB外设配备数据线才能与PC机通信。这无疑是USB发展的瓶颈。本项目就是在这样的背景下提出的——基于无线网络Wi-Fi的扩展USB总线设计。 系统由上、下位机两部分组成。上位机为带有无线网卡的PC机；下位机是带有无线模块的USB设备。其中USB设备在连接到下位机的USB Hub之后，经由ARM芯片、无线Wi-Fi收发器，自动生成一个无线接入点，供具有无线以太网卡的电脑连接，连接后，上位机能根据远程传送的数据正确枚举识别设备、搜索安装驱动并能实现控制下位机为USB设备分配电源等功能。上位机有列表显示下位机所有连接的USB设备，连接下位机上某个USB设备，可访问或删除该USB设备，实现了与连接有线USB设备同样的功能。 通过本项目的成功研制，我们相信本产品定会产生一定的社会效益，能够吸引相当一部分的USB设备的使用者，产生可观的经济效益。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计： 将USB设备接入无线USB接口中，下位端机就会自动生成AP热点。附近机器有无线网卡就可以与下位机连接，自动安装USB设备的驱动程序。 发明的目的： USB的应用必须依赖数据线，传输距离短的缺点阻碍了它进一步发展。因此，本作品目的实现USB接口的无线化。 基本思路： USB的WDM驱动模型，分为总线驱动（USBD）和设备驱动（USB DD）。当应用层对USB设备提出IO请求时USB DD会翻译成相应的URB封装在IRP中传送给下层的USBD。总线驱动负责将IRP分发给相应的USB设备。 上位机安装的虚拟主控制器接口，负责将USBD传来的URB打包成TCP/IP或者UDP包，通过Wi-Fi无线网络发送出去。下位机将接收到的TCP/IP或者UDP包解包，并将其分配到相应的USB设备驱动上去。对于客户端来说，逻辑上USB外设是真正接在总线上的，屏蔽了无线传输的中间过程。从而实现了USB接口的无线化。 创新点： 无线网络传输方面，Wi-Fi在速率上比Bluetooth和Zigbee有很大的优势。在网络传输协议上，在实现高速传输时，使用UDP协议，而在高干扰、需要保证数据传输准确的条件下，使用TCP/IP/IP协议。安全方面，Wi-Fi协议十分成熟，有多重加密手段，是现在最流行的无线网络传输方式，安全性毋庸置疑。 技术关键： USB设备驱动、USB总线驱动、VHCI驱动、VDD、无线通信协议。
科学性、先进性
- 1.相比于传统USB接口技术，无线连接有空间占用少，不受数据线限制等出色的优点。 2.相对于其他传统无线传输接口技术，无线USB接口有更广的应用范围。 3.相对于其他无线USB技术，普通的无线USB技术在应用层传输数据，即上位机调用下位机上的应用程序，下位机简单的将USBD输出的数据通过网络传输。然而访问本地设备的函数接口一般在设备的驱动程序中实现，访问远程设备的函数接口一般在操作系统的上层实现。开发者必须再度开发来实现这种共享的要求。我们直接在驱动层面开发，上、下位机之间发送URB包，从而完全屏蔽了操作本地USB设备和远程USB设备的接口区别。服务器端不需要安装相应的应用驱动。 4.由于中间传输使用TCP/IP或者UDP网络协议，所以USB设备理论上都可以网络远程共享。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年4月获长安大学第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，并于2011年4月14日，经教育部科技查新工作站查新鉴定，国内尚无与本作品相同的文献报道。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 无线传输在总线驱动层面，服务端不需要安装相应的应用驱动，适用于市面上几乎所有符合USB标准的设备。 使用范围及推广前景： 该技术直接使用现有成熟的技术，解决USB无线化问题，可以成为一种标准接口推广到每一个USB设备；由于不需要对已有技术改变，只需要加装无线传输装置和驱动，并兼容原始的有线USB，所以推广成本不高并且带来的方便十分显著。 市场效益： 无线USB有空间占用少，不受数据线限制、远程访问等出色的优点。另外对于下位机不需要安装任何额外的软件驱动，能适用于市面上几乎所有的USB设备。 社会效益： 目前Intel刚刚提出了USB3.0的标准，但是其WUSB标准仍然举步维艰。最主要的原因是现有的USB标准占有了大量市场。使得改变用户的使用习惯，兼容大量已有设备成为了问题。而我们设计在完全兼容原来USB的基础上，保证了用户使用习惯和设备配套过度的平稳性。
同类课题研究水平概述
- 国外无线USB技术支持者包括Staccato Communications、WiQuest Communications、Alereon。 （1）全球最早的无线USB设备，来自Y-E Data，基于Ultra Wideband（UWB）技术的无线USB hub。Y-E Data YD-300 UWB Hub已经获得了日本官方认证并且已经上市。YD-300基于Wisair生产的UWB芯片，能以无线方式替代任何有线USB连接。YD-300提供4个USB 2.0接口，在10米距离内提供全速480Mbps的传输速度。不过目前该产品只支持Windows XP。Y-E Data还计划在不远的未来提供ExpressCard/34和PCI Express Mini卡UWB解决方案。 （2）贝尔金公司（Belkin Corporation）发布了一款叫做Cable-Free USB Hub 的产品，这款产品采用UWB（Ultra-Wideband）技术，这种解决方案采用的芯片是Wisair。它提供4个USB接口，可以连接四个USB设备，无线连接速度达到480Mbps（8MB/s，等于普通的百兆网络）。 （3）友讯集团（D-Link）也推出了自己的无线USB设备，包括DUB-1210无线USB接收器和DUB-2240 4槽无线USB Hub。这组套件的传输频率是3.4GHz到4.5GHz，不会干扰到Wi-Fi的2.4Ghz信号。（4）NEC公司也推出有自己的无线USB设备，它采用了alereon的解决方案，而不光是NEC。这个无线USB设备可以连接4个USB产品，包括U盘、MP3、移动硬盘等产品，而笔记本上只要插着一个终端，就可以无线的享用发射设备上的所有闪盘。在传输速度上这类UWB设备比802.11n更具优势，在近距离可以达到480Mbps，60MB/s。在10米左右还可以保持110Mbps。 上述设备在价格大约在2000人民币左右且适用的USB设备有限。 Intel作为USB标准的拥护者，wUSB标准提出多年，但是仍未投入市场。 国内没类似的产品上市。
