USB带宽扩展方法、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种USB带宽扩展方法、装置及可读存储介质，通过增设扩展端，使得主机与外设之间不直接进行数据传输，而是通过第一USB总线与第二USB总线在主机与扩展端进行数据传输，则在主机需要连接多个外设时，只需要通过增加扩展端的USB总线数量，即可实现主机的USB带宽扩展，从而避免对主机的主板或内部空间进行整改，提高主机USB带宽使用的灵活性。同时，在主机内根据外设的设备信息在USB虚拟总线上生成对应的设备节点，使得外设虽然连接于扩展端，但通过USB虚拟总线能够转换主机的操作请求以及扩展端的应答信息，让主机与外设之间能够实现信息传输，从而实现对外设的控制。这种带宽扩展方式无需多主机协同连接外设，减少了硬件成本和空间占用。减少了硬件成本和空间占用。减少了硬件成本和空间占用。

【技术实现步骤摘要】
USB带宽扩展方法、装置及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及通用串行总线通信
，尤其涉及一种USB带宽扩展方法、装置及可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着信息化程度的不断加深，计算主机在各行业场景得到广泛应用，一般的计算主机均配备USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)，支持USB外设接入并提供多个USB接口。虽然计算主机提供多个USB接口，但实际上均由内部的1条USB3.0或以上标准总线以及1～2条USB2.0总线通过HUB(集线器)扩展得出，即事实上多个接口是共用总线带宽。但接口之间的带宽共享存在一定的局限性：不同总线的带宽资源无法共享，即A路USB总线下的所有外设仅能共享A路USB总线的带宽资源，无论B路USB总线带宽资源是否盈余。同时，不同通讯协议标准的外设仅可使用对应标准的带宽资源，其无法越级使用，即USB2.0设备接在USB3.0或以上标准总线下也只能使用其USB2.0带宽，无法使用USB3.0或以上标准总线带宽资源。
[0003]此外，在理论定义上，USB2.0可提供480Mbps的总线带宽，USB3.2Gen1可提供5Gbps的总线带宽，USB3.2Gen2可提供10Gbps的总线带宽，USB3.2Gen2x2可提供20Gbps的总线带宽。若考虑协议损耗因素，USB2.0可提供426Mbps的总线带宽，USB3.2Gen1可提供4Gbps的数据带宽，USB3.2Gen2可提供9.70Gbps的总线带宽，USB3.2Gen2x2可提供19.39Gbps的总线带宽，即上述USB2.0、USB3.2Gen1、USB3.2Gen1、USB3.2Gen2以及USB3.2Gen2x2所提供的总线带宽均为可用数据带宽，即在扣除协议以及校验等因素损耗后，实际可传输有用信息的带宽。而在实际使用时，系统还会保留USB2.0带宽的20％，因此USB2.0的实际可用带宽是比较有限的，与高于USB2.0的标准的最低速度对比，仍存在12倍的带宽差距。但基于USB外设自身通讯数据量需求及成本考量，现有功能的外设仍以USB2.0通讯协议为主。
[0004]在目前银行柜面、工业控制等行业场景中，主机通常要同时连接多个基于USB2.0连接的外设协同完成一个任务，这些外设中诸如摄像头等设备，若采用同步通讯或中断通讯模式，则要固定占用带宽；而高清摄像头等外设往往需要占用大量带宽，因此容易出现业务外设组合带宽需求总量超出主机的USB带宽承载极限，令业务外设无法同时被连接和驱动，影响业务的开展。
[0005]而现有技术一般采用以下两种方案拓展USB带宽：方案一、通过增加桥片或扩展卡等形式增加主机的USB2.0总线数量。但是，增加桥片扩充USB2.0总线方案属于板级方案，需在主机的主板设计阶段导入，灵活性差，开发周期长，成本高，且整机产品出货后，无法进行便捷整改以实现其他功能；增加扩展卡扩充USB2.0总线方案要求主机原先预留有PCIe等扩展接口，而且需要主机内部有对应空间。即方案一均需要对主机进行不同方式的整改，功能与主机绑定，灵活度差。方案二、多台主机连接不同外设，然后通过网络协议连接、转发，协同完成任务。但是，多主机协同完成工作，增加了硬件成本和空间占用；且主机间网络连接延时不稳定，容易影响高实时性要求业务的稳定性；此外，现有业务软件无法直接使用，需
要进行修改适配。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种USB带宽扩展方法、装置及可读存储介质，在已有业务应用无需修改适配的前提下，灵活、便捷地实现计算主机的USB带宽扩展，提高主机的USB总线连接能力，且保证多个USB外设的正常调用。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种USB带宽扩展方法，包括步骤：
[0009]构建与第一USB总线对应标准的USB虚拟总线；
[0010]通过所述第一USB总线以及第二USB总线获取与扩展端连接的外设的设备信息；
[0011]根据所述设备信息在所述USB虚拟总线上生成与所述外设一一对应的设备节点；
[0012]接收主机系统对所述外设的操作请求，并根据配置信息将所述操作请求发送给所述外设；
[0013]通过所述第一USB总线以及第二USB总线获取所述外设的应答信息，并通过所述USB虚拟总线将所述应答信息返回给所述主机系统。
[0014]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：
[0015]一种USB带宽扩展装置，包括主机端和扩展端；
[0016]所述扩展端包括信息处理器，所述信息处理器包括第一USB总线以及第二USB从总线；
[0017]所述主机端包括第二USB主总线；所述主机端用于构建与所述第一USB总线对应标准的USB虚拟总线；
[0018]所述第二USB从总线的一端连接所述第二USB主总线，所述第二USB从总线的另一端连接所述第一USB总线的一端，所述第一USB总线的另一端用于连接外设。
[0019]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：
[0020]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种USB带宽扩展方法中的各个步骤。
[0021]本专利技术的有益效果在于：通过增设扩展端，使得主机与外设之间不直接进行数据传输，而是通过第一USB总线与第二USB总线在主机与扩展端进行数据传输，则在主机需要连接多个外设时，只需要通过增加扩展端的USB总线数量，即可实现主机的USB带宽扩展，从而避免对主机的主板或内部空间进行整改，提高主机USB带宽使用的灵活性。同时，在主机内根据外设的设备信息在USB虚拟总线上生成对应的设备节点，使得外设虽然连接于扩展端，但通过USB虚拟总线能够转换主机的操作请求以及扩展端的应答信息，让主机与外设之间能够实现信息传输，从而实现对外设的控制。这种带宽扩展方式无需多主机协同连接外设，减少了硬件成本和空间占用。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种USB带宽拓展方法的步骤流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种USB带宽拓展装置的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的一种USB带宽拓展装置的软件配置图；
[0025]标号说明：
[0026]1、主机端；2、扩展端；3、外设；21、信息处理器；22、总线扩展芯片；101、第一USB总线；201、第二USB从总线；301、第二USB主总线；1001、Slaver设备驱动；1002、USB2.0虚拟总线驱动；1003、主机系统/业务软件；1004、USB原生总线驱动；2001、信息处理软件；2002、USB2.0标准总线驱动；2003、Bulk通道。
具体实施方式
[0027]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0028]请参照图1，本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种USB带宽扩展方法，其特征在于，包括步骤：构建与第一USB总线对应标准的USB虚拟总线；通过所述第一USB总线以及第二USB总线获取与扩展端连接的外设的设备信息；根据所述设备信息在所述USB虚拟总线上生成与所述外设一一对应的设备节点；接收主机系统对所述外设的操作请求，并根据配置信息将所述操作请求发送给所述外设；通过所述第一USB总线以及第二USB总线获取所述外设的应答信息，并通过所述USB虚拟总线将所述应答信息返回给所述主机系统。2.根据权利要求1所述的一种USB带宽扩展方法，其特征在于，所述通过所述第一USB总线以及第二USB总线获取与扩展端连接的外设的设备信息包括：通过所述第一USB总线接收与所述扩展端连接的外设的设备信息，并且通过所述第二USB总线传输所述设备信息；所述根据所述设备信息在所述USB虚拟总线上生成与所述外设一一对应的设备节点包括：根据所述设备信息获取所述外设的带宽需求；根据所述带宽需求以及所述第一USB总线的带宽承载力，在所述USB虚拟总线上生成与所述外设一一对应的设备节点；所述USB虚拟总线扣除系统预留带宽后的总带宽承载力大于或等于所述外设的带宽需求。3.根据权利要求1所述的一种USB带宽扩展方法，其特征在于，所述通过扩展端获取外设的设备信息之后，包括：通过所述扩展端对所述设备信息进行解析，得到所述外设的通讯模式以及基本信息；根据所述通讯模式配置所述外设的通讯优先级，并将所述外设的通讯优先级以及基本信息记录在所述配置信息中。4.根据权利要求3所述的一种USB带宽扩展方法，其特征在于，所述操作请求的最小数据单位为URB包；所述接收所述主机系统对所述外设的操作请求，并根据配置信息将所述操作请求发送给所述外设包括：接收所述主机系统对所述外设的操作请求，并在所述USB虚拟总线上生成与所述操作请求对应的URB包；将所述URB包通过所述第二USB总线上基于批量传输方式构建的通讯通道传输至所述扩展端，并根据所述配置信息获取所述URB包对应外设的通讯优先级；根据所述通讯优先级的顺序，将所述URB包依次通过所述第一USB总线发送给所述外设。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛庆，陈培德，林志伟，何珏，
申请(专利权)人：福建升腾资讯有限公司，
类型：发明
国别省市：