CN100538671C - 装置连接系统及装置连接方法 - Google Patents

Abstract

一种装置连接方法，使具有外围总线的主机利用外围总线与外围装置连接。此装置连接方法包括下列的步骤。首先，当有外围装置连接外围装置中继器(Peripheral Gateway)时，通过通讯连接输出第一通知讯号。接着，响应于第一通知讯号，使虚拟装置对应到外围装置。其中，虚拟装置兼容于外围总线。之后，响应于第一通知讯号，当主机的外围总线与虚拟装置连接时，输出第二通知讯号，通过外围总线告知主机虚拟装置发生装置连接事件，使主机得以利用外围总线通过虚拟装置安装外围装置，使主机可利用外围总线及通讯连接与外围装置连接。

Description

装置连接系统及装置连接方法

技术领域

本发明涉及一种装置连接系统，特别是涉及一种通过Universal SerialBus经由网络(USB Over IP)路径连接USB外围装置的一种装置连接系统。

背景技术

传统的外围总线，例如是通用序列总线(Universal Serial Bus，USB)，具有稳定、热插拔、省电的优点，但使用上有距离的限制，如USB缆线最多只能5米。为此，目前有通用序列总线(Universal Serial Bus，USB)服务器的产生。传统的USB服务器系经由USB与USB外围装置连接，并将USB服务器与USB外围装置间传输的USB指令转换成因特网协议(InternetProtocol，IP)分组，以经由网络集线器输入主机。而主机例如为计算机系统。如此，使USB外围装置可与主机进行沟通。但是，传统的USB伺服器具有若干问题。

与传统USB服务器连接的计算机系统需装载并执行USB服务器的驱动程序，始能经由USB服务器来和USB外围装置相连。如此，计算机系统与USB外围装置容易因传统USB服务器没有与计算机系统的操作系统(Operational System，OS)兼容的驱动程序版本，而无法相互连接。再者，在计算机系统处于未加载操作系统环境(Pre-OS)下时，计算机系统及USB外围装置还因为没有操作系统来执行传统USB服务器的驱动程序而无法相互连接。

此外，计算机系统需将所接收的IP分组再转成USB指令，才能得到由USB外围装置所输出的USB指令。如此，执行IP分组与USB指令的转换将占用计算机系统的运算资源。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种装置连接系统及装置连接方法，本发明的装置连接系统及装置连接方法可有效地解决传统装置连接系统易受限于计算机系统的操作系统、无法在Pre-OS的环境下联机及占用计算机系统资源的问题。

根据本发明的目的，提出一种装置连接系统，用以使具有第一外围总线的主机利用此第一外围总线通过此装置连接系统与远程的外围装置连接。装置连接系统包括外围装置中继器(Peripheral Gateway)及外围装置代理器(Peripheral Agent Device)。外围装置中继器用以当有外围装置连接外围装置中继器时，通过通讯连接(Communication Link)输出第一通知讯号。外围装置代理器用以通过此通讯连接与外围装置中继器沟通(Communicate)，而外围装置代理器包括动态存储器；与动态存储器连接的动态存储器控制器；包含有虚拟装置和虚拟集线器的装置控制器，该虚拟装置兼容于该第一外围总线；与该装置控制器耦接的处理器，用以响应于该第一通知讯号，当该主机的该第一外围总线与该装置控制器连接时，该处理器输出一第二通知讯号，通过该第一外围总线告知该主机该虚拟装置发生装置连接事件，以使该主机安装该外围装置；与动态存储器控制器、该处理器和该装置控制器连接的传输装置；以及实体层。其中，该外围装置代理器响应于该第一通知讯号，用以使该虚拟装置对应到该外围装置，当该主机的该第一总线与该外围装置代理器的该虚拟装置连接时，该外围装置代理器用以输出一第二通知讯号，通过该第一外围总线以告知该主机该虚拟装置发生一装置连接事件，以使该主机得以利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装并确认该外围装置；其中，该主机利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装该外围装置之后，该主机得以利用该第一外围总线通过该装置连接系统及该通讯连接与该外围装置连接。

根据本发明的目的，提出一种装置连接方法，用以使具有第一外围总线的主机利用第一外围总线间接地与远程的外围装置连接。此装置连接方法包括下列的步骤。首先，当有外围装置连接外围装置中继器时，通过通讯连接(Communication Link)输出第一通知讯号。接着，响应于第一通知讯号，使虚拟装置对应到此外围装置。其中，虚拟装置兼容于第一外围总线。之后，响应于第一通知讯号，当主机的第一总线与虚拟装置连接时，输出第二通知讯号，通过第一总线以告知主机虚拟装置发生装置连接事件，以使主机得以利用第一总线通过虚拟装置安装此外围装置。其中，主机利用第一总线通过虚拟装置安装此外围装置之后，主机得以利用第一外围总线通过虚拟装置及通讯连接与外围装置连接。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1示出了依照本发明的较佳实施例的装置连接系统的系统方块图。

图2A示出了图1中外围装置中继器210的一实施方式的详细系统方块图。

图2B示出了图1中外围装置代理器208的一实施方式的详细系统方块图。

图3示出了依照本发明的较佳实施例的装置连接方法的流程图。

附图符号说明

102、202：主机

102a、202a、222：总线

104、204：外围装置

108、208：外围装置代理器

108a、208a：虚拟装置

110、210：外围装置中继器

112、212：通讯连接

208b：主机端系统单芯片

210a：客户端系统单芯片

214：主机控制器

216、226：处理器

218、228：传输装置

220、230：实体层

224：装置控制器

224a：虚拟集线器

232、234：动态存储器

236、238：动态存储器控制器

S1、S2：通知讯号

302～308：操作步骤

具体实施方式

本发明的装置连接系统系包括外围装置代理器(Peripheral Agent Device)及外围装置中继器(Peripheral Gateway)，外围装置代理器经由一总线与一主机相连接，外围装置中继器与外围装置连接；其中外围装置代理器及外围装置中继器并经由一通讯连接(Communication Link)来沟通。本发明的装连接系统还经由外围装置代理器使外围装置对应至外围装置代理器中的虚拟装置，使主机感测到有一位于近端的外围装置经由总线与其相连接；藉此，使得主机可经由总线及本发明的装置连接系统与位于远程的外围装置相互连接。

请参照图1，其示出了依照本发明的较佳实施例的装置连接系统的系统方块图。本实施例的装置连接系统用以使一主机102经由其总线102a来通过装置连接系统与外围装置104连接。装置连接系统包括：外围装置代理器108及外围装置中继器110。外围装置代理器108包括虚拟装置108a，而虚拟装置108a兼容于外围总线102a。在本实施例中，是以外围装置代理器108包括多个虚拟装置，如七个虚拟装置108a为例作说明。

外围装置中继器110及外围装置代理器108经由一通讯连接112(Communication Link)相互连接，以进行沟通。外围装置中继器110用以于当外围装置104与外围装置中继器110相连接时，通过通讯连接112输出通知讯号S1。外围装置代理器108接收通知讯号S1，并响应于通知讯号S1，使虚拟装置108a对应到外围装置104。外围装置代理器108还响应于通知讯号S1，于主机102经由总线102a与外围装置代理器108的虚拟装置108a相连接时，输出通知讯号S2。

通知讯号S2通过总线102a告知主机102虚拟装置108a发生装置连接事件，使主机102得以利用总线102a通过虚拟装置108a安装外围装置104。而于主机102利用总线102a通过虚拟装置108a安装外围装置104之后，主机102得以利用总线102a通过装置连接系统与外围装置104相互连接。

请参照图2A，其示出了图1中外围装置中继器110的一实施方式的详细系统方块图。外围装置中继器210例如为客户端嵌入式系统(ClientEmbedded System)，而客户端嵌入式系统包括客户端系统单芯片(System OnChip，SOC)210a。客户端系统单芯片210a包括：主机控制器(HostController)214、处理器216、传输装置218、实体层(PHY)220、总线222及集线器223。主机控制器214兼容于总线222，以经由总线222耦接至集线器223。而外围装置204亦耦接至集线器223，以通过集线器223、总线222及实体层220与主机控制器214相连接。

处理器216与主机控制器214耦接，用以当有外围装置204连接至主机控制器214时，输出通知讯号S1，以代表外围装置204连接到客户端嵌入式系统。传输装置218与处理器216耦接，以通过通讯连接212连接至外围装置代理器108。

请参照图2B，其示出了图1中外围装置代理器108的一实施方式的详细系统方块图。外围装置代理器208例如为主机端嵌入式系统(HostEmbedded System)，而主机端嵌入式系统包括主机端系统单芯片208b。主机端系统单芯片208b包括：装置控制器(Device Controller)224、处理器226、传输装置228及实体层230。装置控制器224包括虚拟装置208a及虚拟集线器224a。装置控制器224兼容于总线202a，以经由虚拟集线器224a及实体层230与主机202相连接。虚拟装置208a均耦接至虚拟集线器224a，以经由虚拟集线器224a、实体层230及总线202a耦接至主机202。

处理器226与装置控制器224耦接。处理器226用以响应于通知讯号S1，当主机202的总线202a经由实体层230与装置控制器224连接时，处理器226输出通知讯号S2，通过总线202a以告知主机202虚拟装置208a发生装置连接事件，以使主机202安装外围装置204。藉此，以虚拟装置208a来仿真外围装置204于主机端嵌入式系统，使得主机202检测到一外围装置经由总线202a与其连接。传输装置228与处理器226耦接，用以通过通讯连接212与外围装置中继器210相连接。

处理器226执行嵌入式系统操作系统。而上述有关主机端嵌入式系统的主要功能，如告知主机202虚拟装置208a发生连接事件或以虚拟装置208a来仿真外围装置204于主机端嵌入式系统，可通过处理器226执行应用程序及硬件驱动程序来加以实作。而处理器216亦执行嵌入式系统操作系统，而上述有关客户端嵌入系统的主要功能，如输出S1，亦可通过处理器216执行应用程序及硬件驱动程序来加以实作。

接下来，是以总线202a及222均为通用序列总线(Universal Serial Bus，USB)、主机控制器214为USB主机控制器、装置控制器224为USB装置控制器及通讯连接212为以TCP/IP为基础的网络，例如因特网(Internet)为例说明的。除此之外，通讯连接212亦可为无线网络、有线网络或两者混合的网络而建立。

客户端嵌入式系统的处理器216例如用以执行USB主机控制器驱动程序(Driver)、USB核心(Core)驱动程序、USB经由因特网协议(Over IP)外围驱动程序及客户端控制管理者程序。主机端嵌入式系统的处理器226例如用以执行USB装置控制器驱动程序、USB Over IP主机驱动程序及主机端控制管理者程序。

当一外围装置204连接至客户端嵌入式系统时，USB主机控制器驱动程序对外围装置204进行仿效(Emulation)操作，并将外围装置204注册到USB核心驱动程序。USB核心驱动程序接着呼叫USB Over IP装置驱动程序，以完成外围装置204与USB主机控制器的连接。USB Over IP装置驱动程序系于外围装置204的仿效操作完成后，利用客户端控制管理者程序经由网络输出通知讯号S1至主机端控制管理者程序。其中，客户端及主机端控制管理者程序例如可实作为一应用程序，其例如以因特网协议(Internet Protocol，IP)分组的形式来传递分组。

主机端控制管理者程序接收通知讯号S1，并响应于通知讯号S1，与USBOver IP主机驱动程序及USB装置控制器驱动程序进行沟通，得知目前USB装置控制器已经仿真的外围装置204的数目。当USB装置控制器仿真的外围装置204数目小于一定的数目，例如七个时，表示USB装置控制器中仍有闲置的虚拟装置208a可仿真外围装置204至主机端嵌入式系统。此时，主机端控制管理者程序开始对应外围装置204到虚拟装置208a，并经由USB装置控制器驱动程序配置终点(Endpoint)及先进先出(First-In，First-Out，FIFO)队列缓冲器的大小，以将外围装置204仿真到主机端嵌入式系统。

主机端控制管理者程序于USB装置控制器驱动程序完成终点及先进先出队列缓冲器大小的配置后，通知客户端控制管理者程序。客户端控制管理者程序接着驱动USB Over IP装置驱动程序于建立USB Over IP装置驱动程序与USB Over IP主机驱动程序间的核心空间(Kernel Space)的连接插座，以进行IP分组的传输。

在核心空间的连接插座建立完成后，USB装置控制器驱动虚拟装置208a产生通知讯号S2。通知讯号S2经由USB输出至主机202，使得主机202得知虚拟装置208a发生装置连接事件，而检测到一外围装置经由USB与主机202连接。此时，主机202为USB主控端，输出请求(Request)讯号至主机端嵌入式系统。这些请求讯号转换为IP分组，经由USB Over IP主机驱动程序及核心空间的插座输出。

USB Over IP装置驱动程序接收IP分组，以转换这些IP分组为请求讯号。USB Over IP装置驱动程序接着将这些请求讯号经由USB核心驱动程序及USB主机控制器驱动程序存送至USB主机控制器，接着输出至外围装置204。外围装置204的响应讯号经由上述操作路径反向输出至主机202。如此，达到经由装置连接系统连接主机202与外围装置204的目的。

其中，虚拟装置208a还每隔USB规格的一等待时间间隔经由USB输出一不认可分组(No Acknowledgement Package)至主机202，以避免USB装置控制器与主机202间的USB发生总线过时错误(Bus Time Over Error)。传输装置218及228，例如为媒体存取控制(Giga-MediaAccess Control，GMAC)装置。

客户端及主机端嵌入式系统还分别包括动态存储器232及234。客户端及主机端系统单芯片210a及208b还分别包括动态存储器控制器236及238，分别耦接至动态存储器232及234，以分别控制动态存储器232及234的存取操作。

请参照图3，其示出了依照本发明的较佳实施例的装置连接方法的流程图。本实施例的装置连接方法包括下列的步骤。首先，如步骤302，当有外围装置204连接客户端嵌入式系统时，通过通讯连接212输出通知讯号S1。接着，如步骤304，客户端嵌入式系统对外围装置204进行仿效操作。然后，如步骤306，响应于通知讯号S1，使虚拟装置208a对应到外围装置204。

之后，如步骤308，响应于通知讯号S1，当主机202的总线202a与虚拟装置208a连接时，输出通知讯号S2，通过总线202a以告知主机202虚拟装置208a发生装置连接事件，以使主机202得以利用总线202a通过虚拟装置208a安装外围装置204。藉此，主机202得以利用总线202a通过装置连接系统与外围装置204连接。

本实施例中的虚拟集线器224a例如为USB虚拟集线器。而本实施例的USB装置控制器中所有的虚拟装置208a耦接至USB虚拟集线器的七个顺流端口(Downstream Port)，再经由此USB虚拟集线器唯一一个逆流端口(Upstream Port)连接到实体层230。如此，仅需于主机端系统单芯片208b中设置一个实体层230即可以使主机202和最多七个虚拟装置208a进行连接，而可节省主机端系统单芯片208b的芯片体积及成本。而因USB虚拟集线器不具有实体层，而故称为USB虚拟集线器。

本实施例虽利用USB虚拟集线器来与仅具有一个实体层230的主机端系统单芯片208b搭配使用，以节省主机端系统单芯片208b的体积及成本，然，本实施例的主机端嵌入式系统不限于上述的结构而还可为其它结构，例如省去USB虚拟集线器的使用而设置七个实体层来分别连接七个虚拟装置208a及主机202。

本实施例虽仅以USB装置控制器包括七个虚拟装置208a为例作说明，但是，本实施例的主机端嵌入式系统中虚拟装置208a的数目并不局限于七个，而还可为其它数目；例如为1个；这样一来，主机端及客户端嵌入式系统及可分别省去虚拟集线器224a及集线器223的使用，使得虚拟装置208a及外围装置204分别经由实体层230及220连接至主机202及USB主机控制器。

本实施例以外围装置代理器208及外围装置中继器210分别为主机端及客户端嵌入式系统，而主机端及客户端嵌入式系统分别包括主机端及客户端系统单芯片208b及210a为例作说明，但是，本实施例的外围装置代理器208及外围装置中继器210不限于为嵌入式系统的架构，而还可为其它的系统架构；而主机端及客户端嵌入式系统亦不限于使用系统单芯片的结构而还可为其它电路结构。

在本实施例的主机端及客户端嵌入式系统中，请求讯号是以请求块(USBRequest Block，URB)的形式进行传输。本实施例虽仅以总线222及202a均为USB为例作说明，但是，总线222还可为其它形式的总线，例如为RS-232、1394等形式。而总线222及202a亦可为不相同的总线。

本实施例的主机202例如为计算机主机。计算机主机较佳地为个人计算机刀锋片(PC Blade)，而外围装置204例如为位于个人计算机刀锋片远程的外围装置，如屏幕、喇叭、键盘或鼠标。外围装置代理器208用以将外围装置仿真为经由USB与个人计算机刀锋片连接的近端装置，并对个人计算机刀锋片与使用者接口设备间的电子讯号进行传输。外围装置中继器210(Remote Peripheral Gateway)，用以接收来自外围装置代理器208的电子讯号，以将这些电子讯号输入对应的外围装置204。

如此，可将多部计算机系统的外围装置经由多个外围装置中继器整合于使用者端，而将多部计算机系统的中央处理器、动态存储器及主机板等硬件核心以多片个人计算机刀锋片外加外围装置代理器的形式集中设置，并经由网络来连接对应的外围装置代理器及远程的外围装置中继器。这样一来，可对多部计算机系统集中管理，简化计算机管理人员的计算机管理时间及成本。而外围装置代理器亦可以系统单芯片的形式设置于个人计算机刀锋片中，以精简外围装置代理器端的硬件空间。

本实施例的装置连接系统是以主机端及客户端嵌入式系统分别经由USB与主机及外围装置相连接，而主机端嵌入式系统具有处理器来执行装置连接系统中的相关操作。如此，本实施例的装置连接系统可省去传统装置连接系统的USB服务器而同样地来连接主机与外围装置。这样一来，本实施例的装置连接系统可有效地解决传统装置连接系统容易因USB服务器没有与主机的操作系统兼容的操作系统版本而无法操作的缺点。故本实施例的装置连接系统具有可兼容于操作任何操作系统的主机的优点。

另外，本实施例的主机端及客户端嵌入式系统的电源由待机电源来提供。如此，既使在计算机系统未加载操作系统(Pre-Operational System，Pre-OS)的情况下，主机仍可经由本实施例的装置连接系统来与外围装置进行连接。这样一来，可有效地改善传统装置连接系统因主机需在操作系统环境下，始能执行USB服务器的驱动程序，而无法在Pre-OS的情况下连接计算机系统与外围装置的问题。故本实施例的装置连接系统具有可操作于Pre-OS环境的优点。

再者，本实施例经由具有处理器的主机端及客户端嵌入式系统来分别接收主机及外围装置所输出的USB指令，并将USB指令转换成IP分组。而主机端及客户端嵌入式系统还分别接收由客户端及主机端嵌入式系统输出的IP分组，并分别将所接收的IP分组转换回USB指令输入主机及外围装置。如此，本实施例的连接系统可有效地解决传统连接系统中主机需执行USB指令及IP分组的转换操作，而占用较多主机运算资源的问题。故本实施例的装置连接系统具有可降低主机运算负载的优点。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (15)

1.一种装置连接系统，用以使具有一第一外围总线的一主机利用该第一外围总线通过该装置连接系统与远程的一外围装置连接，该装置连接系统包括：

一外围装置中继器，用以当有一外围装置连接该外围装置中继器时，通过一通讯连接输出一第一通知讯号；以及

一外围装置代理器，用以通过该通讯连接与该外围装置中继器沟通，该外围装置代理器包括：

动态存储器；

与动态存储器连接的动态存储器控制器；

包含有虚拟装置和虚拟集线器的装置控制器，该虚拟装置兼容于该第一外围总线；

与该装置控制器耦接的处理器，用以响应于该第一通知讯号，当该主机的该第一外围总线与该装置控制器连接时，该处理器输出一第二通知讯号，通过该第一外围总线告知该主机该虚拟装置发生装置连接事件，以使该主机安装该外围装置；

与该动态存储器控制器、该处理器和该装置控制器连接的传输装置；以及

实体层；

其中，该外围装置代理器响应于该第一通知讯号，用以使该虚拟装置对应到该外围装置，当该主机的该第一外围总线与该外围装置代理器的该虚拟装置连接时，该外围装置代理器用以输出一第二通知讯号，通过该第一外围总线以告知该主机该虚拟装置发生一装置连接事件，以使该主机得以利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装并确认该外围装置；

其中，该主机利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装该外围装置之后，该主机得以利用该第一外围总线通过该装置连接系统及该通讯连接与该外围装置连接。

2.如权利要求1所述的装置连接系统，其中该外围装置中继器为一客户端嵌入式系统。

3.如权利要求2所述的装置连接系统，其中该客户端嵌入式系统包括：

一第二外围总线；以及

一主机控制器，该主机控制器系兼容于该第二外围总线；

其中，该外围装置通过该第二外围总线与该主机控制器连接。

4.如权利要求3所述的装置连接系统，其中该客户端嵌入式系统还包括：

一第一处理器，与该主机控制器耦接，用以当该外围装置连接该主机控制器时，输出该第一通知讯号以代表该外围装置连接到该客户端嵌入式系统。

5.如权利要求4所述的装置连接系统，其中该客户端嵌入式系统还包括：

一第一传输装置，与该第一处理器耦接，用以通过该通讯连接与该外围装置代理器连接。

6.如权利要求5所述的装连接系统，其中该客户端嵌入式系统还包括：

一客户端系统单芯片，其中该主机控制器、该第一处理器、该第一传输装置设置于该客户端系统单芯片中。

7.如权利要求1所述的装置连接系统，其中该外围装置代理器为一主机端嵌入式系统。

8.如权利要求7所述的装置连接系统，其中该主机端嵌入式系统还包括：

一装置控制器，兼容于该第一外围总线，该虚拟装置设置于该装置控制器中，该主机经由该第一外围总线及该装置控制器与该虚拟装置耦接。

9.如权利要求8所述的装置连接系统，其中该装置控制器还包括：

一虚拟集线器，耦接至该虚拟装置，该主机经由该第一外围总线、该装置控制器及该虚拟集线器与该虚拟装置耦接。

10.如权利要求9所述的装置连接系统，其中该主机端嵌入式系统还包括：

一第二处理器，与该虚拟装置耦接，用以响应于该第一通知讯号，当该主机的该第一外围总线经由该装置控制器与该虚拟装置连接时，该第二处理器输出该第二通知讯号，通过该第一外围总线以告知该主机该虚拟装置发生一装置连接事件，以使该主机得以利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装该外围装置。

11.如权利要求10所述的装置连接系统，其中该主机端嵌入式系统还包括：

一第二传输装置，与该第二处理器耦接，用以通过该通讯连接与该外围装置中继器连接。

12.如权利要求11所述的装连接系统，其中该主机端嵌入式系统还包括：

一主机端系统单芯片，其中该装置控制器、该第二处理器及该第二传输装置设置于该主机端系统单芯片中。

13.如权利要求1所述的装置连接系统，其中该第一及该第二外围总线为通用序列总线。

14.一种装置连接方法，用以使具有一第一外围总线的一主机利用该第一外围总线间接地与远程的一外围装置连接，该装置连接方法包括：

当有一外围装置连接一外围装置中继器时，通过一通讯连接输出一第一通知讯号；

响应于该第一通知讯号，使一虚拟装置对应到该外围装置，其中，该虚拟装置兼容于该第一外围总线；以及

响应于该第一通知讯号，当该主机的该第一总线与该虚拟装置连接时，输出一第二通知讯号，通过该第一外围总线以告知该主机该虚拟装置发生一装置连接事件，以使该主机得以利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装该外围装置；

其中，该主机利用该第一外围总线通过该虚拟装置安装该外围装置之后，该主机得以利用该第一外围总线通过该虚拟装置及该通讯连接与该外围装置连接。

15.如权利要求14所述的装置连接方法，其中还包括：

该外围装置中继器对该外围装置进行仿效操作。

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