具有多个上游端口的USB集线器及使用该集线器的电脑系统技术方案

一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的ＵＳＢ集线器及使用该ＵＳＢ集线器的电脑系统，可依据不同电脑主机的要求或手动切换的选择，在适当时机将其使用权切换给需使用ＵＳＢ集线器的电脑主机，使电脑主机可控制所有接在ＵＳＢ集线器的下游端口的ＵＳＢ装置数据存取。本发明专利技术可由电脑软件控制选择切换的电脑主机，并可达到自动切换的功能，软件可判断目前正被使用的ＵＳＢ装置是否允许切换，避免影响其应用功能。可有效节省成本，并且无电缆过长的忧虑。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种USB集线器，特别涉及一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器及使用该USB集线器的电脑系统。自从IBM公司发展出PC XT及PC AT的个人电脑的后，和IBM PC兼容的个人电脑即被全世界普遍使用。在这期间，因为半导体技术的进步，使个人电脑的功能越来越强，同时可用的设备也越来越多，例如图形化的作业系统的普及，鼠标已是必备的设备，为了将数据印出，打印机几乎也是必备的，互联网的发达，在家中的使用者都需使用调制解调器来连接网路，而为了避免电脑死机使工作成果付诸流水，需要准备大容量的备份装置定时备份数据。如果想将图形存入电脑，扫描仪亦是普遍被使用的设备。以上所提及的设备在个人电脑发展出来的后，陆续发展出来，直到目前，已是非常普遍，甚至是必备的设备。但是因为每一种设备发展的目的不同，所处的环境亦不同，所以在设计时，按照不同的考虑而使用不同的界面。到了现在，一部个人电脑若要使用前面所提的各项设备，电脑后面的连线将是非常可观的，因为几乎每种设备都使用不同的界面，有些界面目前已是个人电脑的标准配置，如连接鼠标的RS232串行接口，或是连接打印机的并行接口。但是有些界面则需另外安装界面卡，例如连接大容量备份装置大都使用SCSI(小计算机系统界面)界面，SCSI界面即需另外安装界面卡。有些设备更是使用专有的界面，如有些扫描仪即是使用特殊的专有界面，必需安装专属的界面卡才可使用。因此在个人电脑中，必需提供许多插槽以供安装各种界面卡，在完成整个系统的连线的后，电脑后面的连线亦是十分可观，并且凌乱无比。由于上述的情况，发展出通用串行总线(以下简称USB)界面的规格，其为一新兴起的传输协定，USB意图将外设至主机系统的传输方式统一化，使得未来外设与主机的连接方式都通过USB，以方便使用者连接各外设与主机系统。USB希望各种设备都可使用统一的界面来连接，可简化系统的安装，并且电脑内部亦不需要预留太多的空间来安装各种特殊的界面卡，另外USB界面亦有随插即用的功能，即个人电脑可以自动检测所连接的设备，并安装相关的驱动程序供使用者使用。此外，USB界面的规格，具有线上即插即用的功能，可以在电脑运作当中，将设备连接上去，电脑主机皆可以自动检测并安装相关的程序，无需经过关机再重新开机的步骤，随即可让使用者使用新连上的外部设备。同样地，在外部设备移除时，电脑主机亦可自动检测并将相关的程序删除，以免使用者执行相关程序而产生错误。一般来说，一个USB系统只能有一个主控器，其他所有外部装置都是附属装置，通常个人电脑(PC)中的USB主机控制器是唯一的主控器，并控制所有数据的传输。主机控制器使用表征及指令，USB定义为“请求”来控制主控器(PC)与附属装置的间数据的接收与传送。USB集线器界于USB主机控制器与外部装置(USB装置)的间的星形拓扑(star topology)中，用于扩展外部的关键组件，所有的USB装置或节点，例如键盘、鼠标、打印机…等都必须接在集线器的下游端口或是被集合在集线器中。通常集线器有一上游端口(upstream port)，并接至上一层集线器或主机控制器的根节点集线器(root Hub)，另有一个以上(含一个)的下游端口用于扩充USB的装置节点。集线器提供两个主要的功能，一是中继器(Repeater)用于将主机下传的数据广播至所有功能端口上的USB装置，然后将USB装置上传的数据重复于上游端口送至主机；另一是连接与断开的检测集线器必须对USB装置的热拔插做检测，并报告给主机以达到主机热即插即用的功能。参照附图说明图1和图2，其分别显示一种已知电脑系统的连接示意图。如图1和图2所示，所有的USB装置14a～14n分别连接在对应的集线器12a～12f的下游端口16a～16n或是被集合在集线器(如图2的组合元件20)中。集线器12a～12f分别拥有一上游端口18a～18f，并分别连接至上一层集线器或USB主机控制器10或电脑主机的根节点集线器11。由图1和图2可知，由于个人电脑中的USB主机控制器控制所有USB装置与个人电脑的间数据的传输，所以对任一USB装置而言，其只能被唯一的个人电脑使用，当有另一个人电脑欲通过USB总线使用此USB装置时，必须重新将此USB装置插入另一个人电脑的根节点集线器或外部集线器的下游端口，由此个人电脑取得USB装置的控制权方能使用。为了解决上述问题，目前市面上的解决方法是提供一转换盒，以手动方式来切换USB装置接上被选择的个人电脑，此种解决方案的电脑系统的连接示意图如图3所示，包括个人电脑21与22、转换盒24及USB装置26。举例来说，USB装置26目前是被个人电脑21所使用，假如个人电脑22欲使用USB装置26时，必须以手动方式切换转换盒24上的开关，使USB装置26通过转换盒24连接到个人电脑22，此时个人电脑22即可使用USB装置26。然而，按照图3所示的结构及其切换方法，具有以下的缺点1.人为切换不方便。2.无法判断切换的适当时机，有可能影响正在使用此USB装置的应用软件功能。3.必须使用额外的转换盒，成本高。4.延长电缆和使用过多的插座插头，易产生杂波。5.违反USB规格，有可能使USB装置至集线器的电缆路径超过5公尺。6.只能切换使用单一USB装置。图4所示是一种已知电脑系统的连接示意图，包括个人电脑31与32、数据转换器34及USB装置36a～36c。图4与图3的最大不同点在于，通过图4的数据转换器34，可一次将连接于数据转换器34上的多台USB装置36a～36c切换给单一个人电脑使用。然而，必须注意的是，当数据转换器34只连接这三台USB装置36a～36c时，个人电脑31与32就分别必须使用三条USB电缆37a～37c与38a～38c来连接到数据转换器34。假如连接数据转换器34的USB装置的数量很多时，此时个人电脑31、32与数据转换器34间的USB电缆的使用数量势必非常可观。本专利技术的目的是提出一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器。为实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器。它包括多个上游端口、多个下游端口、链接路由器、转换控制器与传统USB集线器。这些上游端口分别用于提供实际连接至不同的电脑主机中，而所有下游端口分别用于提供实际连接至不同的USB装置中。链接路由器连接至所有上游端口，其中含有指令解码器(74)和多工器(72)，指令解码器用于解码来自个别电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给电脑主机，同时送出解码后的结果信号给转换控制器(52)。转换控制器(52)依据此控制信号切换多工器(72)，使其选择指令所指定的上游端口连接至USB集线器(54)的集线器中继器(60)，其中被切换连接至集线器中继器(60)的上游端口是集线器端口，其他未连接者则为装置端口，而集线器端口所接的电脑主机拥有USB集线器的控制权，并控制所有接在USB集线器的下游端口的USB装置数据存取。转换控制器连接所有上游端口与链接路由器，用于依据指令解码的结果信号与手动开关来切换多工器，转换控制器并在多工器切换完成后，发送一开关控制信号至所有上游端口(46a～46n)，此控制信号使上游端口的电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的ＵＳＢ集线器，其特征在于，包括：多个上游端口，这些上游端口可分别被控制其断开／连接的时序，且各上游端口分别用于提供实际的连接至一不同的电脑主机中；多个下游端口，各下游端口分别用于提供实际的连接至一不同的ＵＳＢ装置中；一链接路由器，连接这些上游端口，该链接路由器用于解码来自各个电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给各个电脑主机，同时送出解码后的一结果信号，且该链接路由器接收一控制信号，并依据该控制信号切换该链接路由器的一多工器指向这些上游端口其中的一个；转换控制器，连接这些上游端口与该链接路由器，用于依据该结果信号与／或一手动切换，产生该控制信号来控制各个上游端口的断开／连接状态；以及传统ＵＳＢ集线器，用于上传由这些下游端口送来的数据及下传经由该链接路由器送来的集线器端口数据，并提供其本身的状态给连接该集线器端口的电脑主机，使该电脑主机依据该传统ＵＳＢ集线器的不同状态控制这些下游端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张良熙，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]