THine Value IOHA:B的新應用方式「Relay型」：實現資料長距離傳輸與中途加入/退出
2026.09.17
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THine所推出的產品化Serial transceiver IC,包括「THCS251、THCS253A、THCS254A」。這些產品以「IOHA:B（發音為 IO-Hub）」這個產品系列名稱廣為人知。
IOHA:B的特色之一,在於其高度的通用性。換句話說,只要發揮創意,就能有各式各樣的應用方式。過去,THine也曾針對工業設備製造商等客戶,提出IOHA:B的各種應用方案。然而,IOHA:B仍存在尚未被發掘的新應用方式。其中之一,就是所謂的「中繼型（Relay Type）」應用。那麼,「中繼型」究竟是怎樣的使用方式？又具有哪些優勢呢？以下將為各位詳細說明。
IOHA:B的特色之一,在於其高度的通用性。換句話說,只要發揮創意,就能有各式各樣的應用方式。過去,THine也曾針對工業設備製造商等客戶,提出IOHA:B的各種應用方案。然而,IOHA:B仍存在尚未被發掘的新應用方式。其中之一,就是所謂的「中繼型（Relay Type）」應用。那麼,「中繼型」究竟是怎樣的使用方式？又具有哪些優勢呢？以下將為各位詳細說明。
輕鬆實現全雙工通訊
首先,先簡單複習一下 IOHA:B。IOHA:B是一款將 Transmitter（傳送器）與 Receiver（接收器）整合在單一晶片中的Serial transceiver IC（8B10B Transceiver IC）（圖1）。
基本的使用方式,是準備兩顆Serial transceiver IC,分別安裝在 Primary（主端）與 Secondary（副端）,再以兩組差動線路（差動纜線）將兩者連接起來。僅需如此,就能構成點對點（Peer to Peer）的傳輸系統。而且還可以透過 Uplink（上行）與 Downlink（下行）實現全雙工通訊。
在Primary（主端）側,將 32～35 位元的影像訊號以及低速控制訊號等,輸入至parallel I/O端子。輸入的訊號會由Serializer自動轉換為serial訊號,並透過一組差動線路（Uplink）傳送至Secondary（副端）側。Secondary（副端）側接收到訊號後,會由 Deserializer自動將其還原,並分離成影像訊號、控制訊號等,再從parallel I/O 端子輸出。此外,也可以利用Downlink將控制訊號等從Secondary（副端）側傳送回Primary（主端）側。
圖1 Serial transceiver IC（IOHA:B）的使用方法
基本的使用方式,是準備兩顆Serial transceiver IC,分別安裝在 Primary（主端）與 Secondary（副端）,再以兩組差動線路（差動纜線）將兩者連接起來。僅需如此,就能構成點對點（Peer to Peer）的傳輸系統。而且還可以透過 Uplink（上行）與 Downlink（下行）實現全雙工通訊。
在Primary（主端）側,將 32～35 位元的影像訊號以及低速控制訊號等,輸入至parallel I/O端子。輸入的訊號會由Serializer自動轉換為serial訊號,並透過一組差動線路（Uplink）傳送至Secondary（副端）側。Secondary（副端）側接收到訊號後,會由 Deserializer自動將其還原,並分離成影像訊號、控制訊號等,再從parallel I/O 端子輸出。此外,也可以利用Downlink將控制訊號等從Secondary（副端）側傳送回Primary（主端）側。
AOC達到長距離傳輸、毫米波以及光傳輸實現無線化
IOHA:B 已經被許多電子設備製造商採用。廣受好評的原因是透過上述基本的使用方式,就可以輕鬆解決「希望將板間或設備間的訊號配線整合得更簡潔」、「希望採用差動傳輸來提高抗雜訊能力」、「希望採用差動傳輸,將資料傳送至最長約15m的長距離」等各種困擾。
但理由不僅如此。若能巧妙運用與IOHA:B搭配的傳輸媒介,還可以進一步擴大其應用範圍,這一點也受到好評（圖2）。
例如,若以光纖傳輸（AOC：Active Optical Cable）取代差動電纜,即使在超過100m的長距離下,也能實現資料傳輸。若使用毫米波通訊模組或光空間傳輸模組,則可以實現無線化、免除電纜的需求。因此,可以說這類技術非常適合應用於機器人關節等部位的資料傳輸。
此外,THine已提出一項構想：透過改良 IOHA:B 的連接方式,可以建構環狀網路（環狀網路的詳細說明請參閱此處）。例如,準備6塊搭載Al-Transceiver IC（THCS251）的電路板,其中1塊作為主機（Master）,另外5塊作為從機（Slave）。接著,將主機與5塊從機依序串接,最後再連回主機，如此即可建構環狀網路。透過這種方式,相較於讓主機與各個從機進行點對點（Peer-to-Peer）連接,可以大幅減少差動電纜的使用量,使配線更加簡潔、整齊。目前的架構中,一個主機最多可以連接8個附屬裝置。
但理由不僅如此。若能巧妙運用與IOHA:B搭配的傳輸媒介,還可以進一步擴大其應用範圍,這一點也受到好評（圖2）。
圖2 可有各種不同用途的IOHA:B
例如,若以光纖傳輸（AOC：Active Optical Cable）取代差動電纜,即使在超過100m的長距離下,也能實現資料傳輸。若使用毫米波通訊模組或光空間傳輸模組,則可以實現無線化、免除電纜的需求。因此,可以說這類技術非常適合應用於機器人關節等部位的資料傳輸。
此外,THine已提出一項構想：透過改良 IOHA:B 的連接方式,可以建構環狀網路（環狀網路的詳細說明請參閱此處）。例如,準備6塊搭載Al-Transceiver IC（THCS251）的電路板,其中1塊作為主機（Master）,另外5塊作為從機（Slave）。接著,將主機與5塊從機依序串接,最後再連回主機，如此即可建構環狀網路。透過這種方式,相較於讓主機與各個從機進行點對點（Peer-to-Peer）連接,可以大幅減少差動電纜的使用量,使配線更加簡潔、整齊。目前的架構中,一個主機最多可以連接8個附屬裝置。
可在資料傳輸過程中途加入或離開
這次所提案的中繼型（Relay 型）,是一種具備環狀型所沒有之特點的新型應用方式。
中繼型的基本架構,是由2個Serial transceiver IC（THCS253A）進行點對點（Peer-to-Peer）連接,並重複此種連接方式所構成（圖 3）。 
圖3 中繼式連接
也就是說,在起點、中繼點、終點這 3 個位置之間,分別使用差動電纜進行點對點（Peer-to-Peer）連接。因此起點配置1個THCS253A,中繼點配置2個THCS253A,終點則配置1 個THCS253A。另外,中繼點上配置的2個THCS253A之間,則利用電路板上的 GPIO（通用輸入／輸出）進行連接。
中繼型的優點主要有兩個。其中之一,是對於從起點傳送至終點的資料,可以實現中途加入與中途取出。具體而言,在資料從起點傳送至終點的過程中,可以在中繼點加入新的資料,或輸出傳輸資料中的部分內容。因此,可以在中繼點配置感測器,將所偵測到的資料加入傳輸資料中；也可以輸出傳輸資料中的部分內容,以驅動連接至中繼點的馬達,或點亮LED等。
另一個優點是,可以延長資料的傳輸距離。一組點對點（Peer-to-Peer）連接最長可進行15m的資料傳輸。因此,透過構成兩組點對點連接,便可實現最長30m的資料傳輸。
此外,THine也可以根據客戶需求,客製化設計在起點、中繼點及終點的連接器內建Serial transceiver IC 的主動式電纜（Active Cable）。透過使用這類主動式電纜,不僅能更簡單地實現本次介紹的中繼型連接方式,也能讓使用者在無需重新設計現有系統的印刷電路板（PCB）的情況下,輕鬆實現減少配線的效果（圖4）。
順帶一提,若要延長傳輸距離,使用Repeater IC是一種廣為人知的方法。
如果單純以延長傳輸距離為目的,採用Repeater IC會比較簡單。然而,由於Repeater IC是透過整形傳輸波形來延長傳輸距離,因此無法在傳輸資料的途中進行加入或取出資料。因此,對於除了需要長距離傳輸之外,還需要在資料傳輸途中進行加入與取出資料的應用而言,可以說採用IOHA:B 的中繼型連接方式是相當適合的方案。
中繼型的基本架構,是由2個Serial transceiver IC（THCS253A）進行點對點（Peer-to-Peer）連接,並重複此種連接方式所構成（圖 3）。
圖3 中繼式連接也就是說,在起點、中繼點、終點這 3 個位置之間,分別使用差動電纜進行點對點（Peer-to-Peer）連接。因此起點配置1個THCS253A,中繼點配置2個THCS253A,終點則配置1 個THCS253A。另外,中繼點上配置的2個THCS253A之間,則利用電路板上的 GPIO（通用輸入／輸出）進行連接。
中繼型的優點主要有兩個。其中之一,是對於從起點傳送至終點的資料,可以實現中途加入與中途取出。具體而言,在資料從起點傳送至終點的過程中,可以在中繼點加入新的資料,或輸出傳輸資料中的部分內容。因此,可以在中繼點配置感測器,將所偵測到的資料加入傳輸資料中；也可以輸出傳輸資料中的部分內容,以驅動連接至中繼點的馬達,或點亮LED等。
另一個優點是,可以延長資料的傳輸距離。一組點對點（Peer-to-Peer）連接最長可進行15m的資料傳輸。因此,透過構成兩組點對點連接,便可實現最長30m的資料傳輸。
此外,THine也可以根據客戶需求,客製化設計在起點、中繼點及終點的連接器內建Serial transceiver IC 的主動式電纜（Active Cable）。透過使用這類主動式電纜,不僅能更簡單地實現本次介紹的中繼型連接方式,也能讓使用者在無需重新設計現有系統的印刷電路板（PCB）的情況下,輕鬆實現減少配線的效果（圖4）。
圖 4 亦可實現主動式電纜（Active Cable）
順帶一提,若要延長傳輸距離,使用Repeater IC是一種廣為人知的方法。
如果單純以延長傳輸距離為目的,採用Repeater IC會比較簡單。然而,由於Repeater IC是透過整形傳輸波形來延長傳輸距離,因此無法在傳輸資料的途中進行加入或取出資料。因此,對於除了需要長距離傳輸之外,還需要在資料傳輸途中進行加入與取出資料的應用而言,可以說採用IOHA:B 的中繼型連接方式是相當適合的方案。
適用於夾娃娃機等設備
最適合的應用之一,是設置於遊樂場等娛樂設施中的夾娃娃機。
夾娃娃機的機台外形尺寸通常相當大。若採用 IOHA:B 的中繼型連接方式,資料傳輸距離最長可延伸至30m,因此在系統設計上應能保有相當充裕的餘裕。
此外,夾娃娃機還搭載了機械手臂、X 軸移動機構、Y 軸移動機構、Z 軸移動機構等裝置,而驅動這些裝置的電路板,都是直接與搭載主控制器的Host Board連接並進行驅動。因此,實際上其訊號配線相當繁雜。如果將本次所提案的 IOHA:B 中繼型連接方式應用其中,就可以將系統整合為機械手臂用電路板（起點）、中繼板（中繼點）、主機板（終點）,在完全不犧牲夾娃娃機原有功能的情況下,大幅簡化訊號配線,使整體配線更加整潔。（依據夾娃娃機的功能,也可能需要配置多片中繼板。）
除此之外,IOHA:B 的中繼型連接方式也適合應用於機台外形尺寸較大的工業設備等產品。這是因為它不僅能進行長距離傳輸,還能在資料傳輸途中進行加入與取出資料。另外還有一個適合的理由,那就是它容易連接目前仍廣泛應用於工業設備中的類比感測器。當然,Analog sensor(類比感測器)無法直接連接至Serial transceiver IC,但只要在其附近配置一顆內建 A/D 轉換器的副微控制器（Sub-MCU）,就能輕鬆連接類比感測器。如此一來,便可以將溫度感測器、氣壓感測器、CO₂ 感測器、溫濕度感測器、熱敏電阻等裝置的輸出全部數位化,並加以整合傳輸（圖 5）。
圖 5 可輕鬆連接Analog sensor(類比感測器)
夾娃娃機的機台外形尺寸通常相當大。若採用 IOHA:B 的中繼型連接方式,資料傳輸距離最長可延伸至30m,因此在系統設計上應能保有相當充裕的餘裕。
此外,夾娃娃機還搭載了機械手臂、X 軸移動機構、Y 軸移動機構、Z 軸移動機構等裝置,而驅動這些裝置的電路板,都是直接與搭載主控制器的Host Board連接並進行驅動。因此,實際上其訊號配線相當繁雜。如果將本次所提案的 IOHA:B 中繼型連接方式應用其中,就可以將系統整合為機械手臂用電路板（起點）、中繼板（中繼點）、主機板（終點）,在完全不犧牲夾娃娃機原有功能的情況下,大幅簡化訊號配線,使整體配線更加整潔。（依據夾娃娃機的功能,也可能需要配置多片中繼板。）
除此之外,IOHA:B 的中繼型連接方式也適合應用於機台外形尺寸較大的工業設備等產品。這是因為它不僅能進行長距離傳輸,還能在資料傳輸途中進行加入與取出資料。另外還有一個適合的理由,那就是它容易連接目前仍廣泛應用於工業設備中的類比感測器。當然,Analog sensor(類比感測器)無法直接連接至Serial transceiver IC,但只要在其附近配置一顆內建 A/D 轉換器的副微控制器（Sub-MCU）,就能輕鬆連接類比感測器。如此一來,便可以將溫度感測器、氣壓感測器、CO₂ 感測器、溫濕度感測器、熱敏電阻等裝置的輸出全部數位化,並加以整合傳輸（圖 5）。
圖 5 可輕鬆連接Analog sensor(類比感測器)一站式實現 Physical AI
最後,來談談 Physical AI（實體 AI）。目前在工業設備領域,Physical AI 正受到廣泛關注。它是一種根據包括攝影機在內的各種感測器所取得的資料,來最佳化機械手臂等實體裝置運作的系統。
THine能夠針對這類 Physical AI（實體 AI）系統所需的硬體與軟體,提供一站式的整合方案。在硬體方面,該公司準備了由美國 Thundercomm 所提供、搭載美國 Qualcomm SoC（System on a Chip）的單板電腦 「RUBIK Pi」,並可將其整合至 IOHA:B 中繼型連接的終點（例如主機板等）。在軟體方面,則可由合作夥伴企業提供相關方案。
以上
THine能夠針對這類 Physical AI（實體 AI）系統所需的硬體與軟體,提供一站式的整合方案。在硬體方面,該公司準備了由美國 Thundercomm 所提供、搭載美國 Qualcomm SoC（System on a Chip）的單板電腦 「RUBIK Pi」,並可將其整合至 IOHA:B 中繼型連接的終點（例如主機板等）。在軟體方面,則可由合作夥伴企業提供相關方案。
以上