CN100549902C - 外设检测装置和使用它的计算机、网络及外设检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种外设检测装置，该装置包括滤波单元，用于对来自外设总线的信号进行滤波，以获得空闲信号；以及检测单元，用于根据所述获得的空闲信号来检测外设连接状态。与例如非接触式智能卡和机械方案等本领域的现有方案相比，本发明不仅简单/成本低，而且它是一种有效的资产管理方法，并可向操控PC或服务器发送警报信号，让IT人员及时地知道该警报。本发明在计算机的各种状态下都可有效。如果容量超过100K，额外的成本将非常低。本发明的一个明显的优点是不需要重做USB外设，而仅需要重做主板。此外，本发明可适用于保护所有USB外设(低速/高速)。

Description

外设检测装置和使用它的计算机、网络及外设检测方法

技术领域

本发明涉及计算机硬件管理。尤其是，本发明涉及一种外设检测装置、使用该外设检测装置的计算机和计算机网络以及外设检测方法。

背景技术

目前，迫切地需要对键盘、滑鼠和网络摄像机等各种USB外设计算机外设进行防盗及有效的资产管理。目前，在外设防盗方面有两种传统的方法，一种是采用机械方法，另一种是非接触式智能检测方法。但是，这两种方法不但成本高，而且它们不能在计算机的各工作状态下(例如，S0～S5)状态或实时地将报警信息发送到主控设备，而且也不能实现远程管理。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明利用外设总线的信号来区分外设的断开和连接。

依据本发明的一个方面，揭示了一种用于计算机的外设检测装置，包括：

检测单元，用以通过监测外设总线上的信号来检测外设连接状态；

选择装置，用以根据所述计算机的工作状态而选择由所述检测单元和所述计算机所执行的外设检测程序中的一个来检测外设连接状态。

依据本发明的一个方面，揭示了一种计算机，其中包括：

检测单元，用以通过监测外设总线上的信号来检测外设连接状态；

选择装置，用以通过检测所述计算机是否处于工作模式而选择由所述检测单元和所述计算机所执行的外设检测程序中的一个来检测外设连接状态。

依据本发明的一个方面，揭示了一种计算机网络，包括如上所述的计算机。

依据本发明的一个方面，揭示了一种用于计算机的外设检测方法，包括：

检测计算机是否处于工作模式；

响应于所述计算机不处于工作模式，选择通过检测外设总线上的信号的电压一致性来检测外设连接状态；以及

响应于所述计算机处于工作模式，选择通过监测外设信号的中断来检测外设连接状态。

依据本发明的一个方面，揭示了一种外设检测方法，所述方法包括：通过监测外设信号对外设连接状态进行检测。

附图说明

图1(a)-(c)是示出一USB外设在空闲连接和断开状态下的电压的示意图；

图2是示出依据本发明一个实施例的计算机网络的方框图；

图3是示出本发明的一个示例外设检测装置的方框图；

图4是示出依据本发明另一个实施例的计算机网络的方框图；

图5是示出图2所示计算机网络中的警报检测机理的示意图；

图6是示出依据本发明一个实施例的外设检测方法的流程图；

图7是示出依据本发明另一个实施例的外设检测方法的流程图；以及

图8是示出依据本发明一个实施例的外设检测程序的流程图。

具体实施方式

以下，将参考附图对本发明的具体实施例进行说明。但是，本领域的技术人员可知道，这些具体实施例只是为了方便对本发明的理解，而非对本发明的限制。

根据USB外设的一般标准，如图1(a)所示，对于低速USB外设(例如，USB1.0)而言，在USB外设的空闲连接状态下，例如USB外设10连接到PC(主机控制器20)时，D-线上的上拉电阻R3(例如，1.5K)把下拉电阻R2(例如，15K)上的电压拉高，使得D-线保持高电平，而D+线保持低电平。而对于高速USB外设(例如，USB1.1)而言，在图1(b)中示出，当USB外设10连接到PC的主机控制器20时，D+线上的上拉电阻R4(例如，1.5K)把下拉电阻R1(例如，15K)上的电压拉高，使得D-线保持低电平，而D+线保持高电平。

此外，如图1(c)所示，对于低/高速外设的断开状态而言，D-线和D+线都被下拉到低电平。

以下将参考图2对包含依据本发明一个实施例的外设检测装置的计算机网络100进行描述。

在图2所示的计算机网络100中，一USB外设200可经由一外设连接器310与一客户PC 300相连。该客户PC 300可包括外设连接器310、外设检测装置330、监测模块340、输入/输出控制芯片组350。此外，客户PC 300经由一网卡360与一主控PC或服务器400进行通信。再者，客户PC 300还包括存储装置370。

如图2所示，USB外设200通常具有四个端子(或引脚)，它们分别为信号端D+和D-，电源端以及接地端。外设检测装置330接收外设总线312和314上的信号，且所述外设总线312和314上的信号还由外设中枢354所接收。虽然本说明书将就USB外设进行描述，但本领域内的技术人员可应用本领域所公知的其他类型的外设装置。此外，USB外设200可以是诸如键盘，滑鼠或网络摄像机等公知外设装置。

参考图2，一方面，外设检测装置330对外设总线312和314上的信号进行滤波(例如，滤除所述信号中的数据信号和/或噪声等)，以获得空闲信号(例如，以下把它们叫做I1和I2)。空闲信号可以是干净的电平信号等。例如，经滤波然后，根据经滤波的信号(即，空闲信号I1和I2来检测USB外设200的连接状态，并可在路径332上提供检测信号。此检测信号可由监测模块340接收。对于监测模块340，本领域内的技术人员可使用本领域内公知的各种监测设备，诸如硬件监测集成电路等。例如，可以是集成在计算机的主板上的公知设备。

监测模块340可包括一传感器342，该传感器342根据来自外设检测装置330的检测信号(路径332上)而触发或不触发，并产生一指示其触发或不触发的状态信号。对于所述传感器342，可使用本领域内公知的传统(legacy)传感器或诸如ASF(警报发送框架)传感器等。此外，还可使用本领域内的其他监测装置。

然后，该状态信号可经由总线344(例如，图2所示的SMBus(系统管理总线)或本领域内公知的其他总线等)传送到输入/输出控制芯片组350。输入/输出控制芯片组350可采用Intel公司的ICH5或ICH6芯片组(南桥/北桥)，或者可采用本领域内所公知的各种芯片或芯片组。例如，输入/输出控制芯片组350可以是集成在计算机的主板上的公知设备。

输入/输出控制芯片组350可包括一管理核心352，它可对客户PC 300中的各种元件所发出的状态信号进行监测，并根据监测结果而执行进一步操作，例如发出警报等。尤其是，当管理核心352监测到总线344上指示传感器342触发(响应于连到客户PC 300的外设200与客户PC 300断开)的状态信号时，管理核心352可经由诸如集成在主板上的网卡360等把指示传感器触发的信号包(例如，PET(PlatformEvent Trap)(平台事件俘获)事件)发送到主控PC或服务器400，以将连到客户PC 300的外设200与客户PC 300断开的情况通知主控PC或服务器400。管理核心352可使用ASF管理核心或本领域内所公知的其他管理装置。此外，网卡360可使用本领域内公知的各种网卡，诸如LAN，WLAN或无线网卡等。再者，管理核心352和/或网卡360可采用集成在主板上的公知设备。

另一方面，USB中枢354接收外设总线312和314上的信号，并把此信号存储在一存储装置370中。存储装置370还可存储来自输入/输出控制芯片组350的其他信号。该USB中枢354可以是本领域内公知的设备。存储装置370可以是EEPROM或其他公知存储装置。USB中枢354和存储装置370也可以是集成在主板上的现有设备。

此外，虽然未示出，但是可给外设检测装置330提供一工作电压(例如，5V)，使得外设检测装置330可在客户PC 300处于任何电源状态(S0～S5)时，实现对外设200的检测，尤其是在客户PC 300关机时等。这里，例如，S0～S2可以指计算机工作状态，S0可以是PC正常使用模式，S1和S2可以是省电模式；而S3～S5可以指计算机不工作状态，S3可以是睡眠/屏保模式，S4可以是深度睡眠(按电源)模式，S5可以是关机模式。但是，本发明不限于此，还可适用于除此之外的各种模式。

此外，以上描述了传感器342和管理核心352位于主板上的情况，从而它们不需要额外的工作电压而可执行全模式下(S0～S5)的工作。但是，可理解，在传感器342和/或管理核心352是独立器件的情况下，也可对它们提供工作电压，以实现它们在全模式下(S0～S5)的工作。以下，将参考图3详细地描述依据本发明的外设检测装置330的一个实施例。

如图3所示，外设检测装置330包括一滤波单元334。该滤波单元334接收外设总线312和314上的两个信号，然后分别对这两个信号进行滤波，例如滤除其中所包含的数据信号和/或噪声等，以获得空闲信号I1和I2。然后，经滤波的信号，即空闲信号I1和I2被传送到检测单元336。

检测单元336比较空闲信号I1和I2的电平V1和V2。当外设200还未连接到客户PC 300时，空闲信号I1和I2的电平V1和V2基本上相同(例如，图1(c)所示)，响应于检测到基本上相同的电平，检测单元336输出第一检测信号(路径332上)。例如，第一检测信号可以是具有基本上恒定的第一电平(例如，高电平)的电压信号。

当有外设200连接着客户PC 300时，电平V1和V2是不相同的(例如，见图1(a)和图1(b)所示)。检测单元336在检测到此电平不同时，输出第二检测信号(路径332上)。例如，第二检测信号可以是具有基本上恒定的第二电平(例如，低电平)的电压信号。

传感器342(例如，可位于监测模块340内)对外设检测装置330尤其是检测单元336进行监测。

具体来说，传感器342监测来自检测单元336的检测信号。在把一外设200插入客户PC 300的情况下，电平V1和V2由基本上相同变为不同，继而产生从第一检测信号到第二检测信号的变化(更具体地，例如从第一电平跳变到第二电平)，根据传感器342的特性，此时传感器342不触发，并把指示其不触发的状态信号输出到输入/输出控制芯片组350(管理核心352)。

此外，如果把连接到客户PC 300的外设200从客户PC 300上拔下，电平V1和V2由不同变为基本上相同，继而发生从第二检测信号到第一检测信号的变化。更具体地，例如从第二电平跳变到第一电平。此时，传感器342响应于检测信号的这种变化而触发，并把指示其触发的状态信号传送到输入/输出控制芯片组350(管理核心352)。

然后，输入/输出控制芯片组350中的管理核心352可响应于指示传感器342触发的状态信号，经由诸如网卡360把指导示传感器触发的信号包(例如，PET事件)发送到主控PC或服务器400，以将连到客户PC 300的外设200与客户PC 300断开的情况通知主控PC或服务器400。这样，主控PC或服务器400或其操作人员可及时地知道外设断开的情况，以采取进一步的措施。

此外，外设检测装置330还可包括一信号隔离单元338。所述信号隔离单元338可防止滤波单元334对线312和314上的数据的影响。对于所述信号隔离单元，本领域内的技术人员可容易地想到采用各种适用的装置。

这里，第一检测信号和第二检测信号可以是电压信号，但也可以采用本领域内公知的其他可区分的信号。此外，第一电平可以是高电平，而第二电平可以是低电平。或者，第一电平可以是低电平，而第二电平可以是高电平。

此外，滤波单元334可采用本领域内公知的各种滤波器件。检测单元336也可采用诸如与门等现有的各种检测单元。再者，信号隔离单元338可以是诸如非门等各种现有的隔离器件。

在图4中示出以硬件和软件相结合来实现各种USB外设(例如，USB 1.0、USB1,1、USB2.0等)检测的计算机网络的一个实施例。

参考图4，当客户PC 300处于S3-S5模式时，利用外设检测装置330以与图3所示相同的操作来检测外设连接状态(硬件方案)。此时，外设检测程序320不起作用。外设检测装置330可在S3、S4和S5模式下实现外设防盗功能。

此外，当客户PC 300处于S0-S2模式时，客户PC 300内的USB驱动程序开始工作。此时，主板中的GPIO(可编程程序输入/输出端口)324被置位(即，使能)，从而向电子开关322发送一置位信号，以把电子开关322从K1位置切换到K2位置。此时，外设检测装置330被无效，而外设检测程序320工作(软件方案)。而在关机时，不存在置位信号，继而，电子开关322置于K1位置。

外设检测程序320是一USB端口仿真程序，其作用是通过监测外设信号自动地检测每个被保护的外设端口上USB外设的连接和断开(参考图7)。例如，外设检测程序320可监测外设中枢354是否接收到外设信号。该外设检测程序320只有在监测到外设信号中断，例如响应于所述外设中枢354接收到的外设信号中断(即，该USB外设与被保护的USB端口断开)，将经由例如GPIO 326对传感器342产生一指示所述中断的检测信号，例如一GPIO信号，该检测信号使传感器342触发，然后由管理核心352产生诸如PET事件等报警信号。最后，该PET事件将从网卡360发送到主控PC或服务器400。与图2相类似地，外设信号可经由总线(未示出)传送到所述外设中枢354。

如上所述，无论是软件还是硬件方案都可触发一报警信号(例如，PET事件)，并经由例如ASF路径发送。该软件方案可弥补纯硬件方案的某些不足。例如，纯硬件方案在USB2.0驱动程序被启动时不能完全保护USB2.0外设。从而与纯硬件方案相比，图4所示的结构可在驱动程序启动时保护各种类型的USB外设(例如，USB1.0、USB1，1、USB2.0等)。此外，上述结构还可节约硬件电路所消耗的电能。例如，在USB驱动程序被使能后，可由GPIO 324禁止外设检测装置330的操作。

此外，虽然图4中示出电子开关322，但其他类型的选择装置也是适用的。以下，参考图5来描述警报检测机理。

如图5所示，经由总线344把传感器342的状态信号传送到输入/输出控制芯片组350。此外，总线344上还可连接有其他公知传感器和/或总线器件(如图5中的虚线框所示)。所述输入/输出控制芯片组350可包括一警报检测传感器351来监测所述传感器342。具体来说，警报检测传感器351检测来自传感器342的状态信号是否指示传感器342触发，并响应于检测到指示触发的信号而通知输入/输出控制芯片组350。

总线344还连到总线控制器355、从TCO 356、主TCO 357、网络连接控制器358和管理核心控制器359。网络连接控制器358经由一网络连接接口网卡360。

这里，管理核心控制器359可以是ASF控制器，或者也可采用本领域内的其他公知设备诸如集成在输入/输出控制芯片组或主板上的设备等。再者，所述警报检测传感器351、总线控制器355、从TCO356、主TCO 357、网络连接控制器358也可使用本领域内的公知设备诸如集成在输入/输出控制芯片组或主板上的设备等来实现。以下，参考图6对依据本发明一个实施例的外设检测方法进行描述。

依据图6，首先，在步骤S101，对各外设总线上的信号进行滤波，以获得空闲信号。例如，可通过滤除外设总线信号中的数据和/或噪声来获得空闲信号。然后，在步骤S102，根据获得的空闲信号来检测外设连接状态。如图6所示，依据本发明的一个实施例，在检测到所述空闲信号的电平相同而产生第一检测信号(S103)，并在检测到所述空闲信号的电平不同而产生第二检测信号(S104)。例如，第一检测信号可具有第一电平，第二检测信号可具有不同于第一电平的第二电平。此外，在步骤S105，监测所产生的第一和第二检测信号，并在监测到第二检测信号跳变到第一检测信号而产生和/或发送报警信号(S106)。如果未监测到第二检测信号跳变到第一检测信号，则不产生警报信号。或者，在步骤S101之前还可包括信号隔离步骤，用以防止后级处理对接收到的外设总线上的信号的影响。此外，图6所示的方法还可包括在产生和/或发送报警信号的步骤前，先发出一触发信号，从而报警信号基于此触发信号。

此外，图7示出依据本发明另一个实施例的外设检测方法的流程图。参考图7，首先，在步骤210判断计算机是否处于工作模式下(例如，S0-S5)。如果计算机不处于工作模式(例如，S3-S5)，例如外设驱动程序未启动时，则启用硬件方案。与图6所示的步骤101和102相同，在步骤S201，对来自外设总线的信号进行滤波，以获得空闲信号，然后，在步骤S202，根据获得的空闲信号来检测外设连接状态。此外，具体来说，在检测到所述空闲信号的电平相同时产生第一检测信号(S203)，并在检测到所述空闲信号的电平不同时产生第二检测信号(S204)。例如，第一检测信号可具有第一电平，第二检测信号可具有不同于第一电平的第二电平。响应于监测(S205)到第二检测信号跳变到第一检测信号而产生和/或发送报警信号(S206)。

另一方面，在计算机工作模式下(例如，S0-S2)，例如外设驱动程序启动时，启用软件方案。具体来说，监测是否接收到来自外设总线的信号(S211)，并响应于监测到外设信号中断而产生一检测信号(S206)。此外，还可响应于判定计算机处于工作模式而产生一使能信号(例如，一GPIO信号)。例如，还可在报警前产生一检测信号。例如，该检测信号可以是一GPIO信号。此外，与图6所示的方法相类似，还可响应于此检测信号激励一触发信号。如上所述，虽然就特定实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员可理解，本发明并不限于如上所述的特定实施例。

图8示出依据本发明一个实施例的外设检测程序的流程图。

如图8所示，在步骤301，监测外设信号，以判断是否有外设信号中断发生。例如，通过监测外设中枢354来确定是否有外设信号中断。如果没有，表明外设连接；如果接收到的外设信号中断，则外设已与计算机断开。然后，在检测到外设信号中断时产生一指示该中断的检测信号(S302)。例如，在监测到外设中枢354在接收到一外设信号后该信号中断(即接收不到)时，可判断外设被拔下，继而发出检测信号。或者，该检测信号还可在信号中断后的预定时间内产生。图8中未示出，但外设检测程序还可包括响应于计算机处于工作模式而产生一置位信号(例如，一GPIO信号)。该置位信号可用来使能例如一选择装置，例如图4所示的电子开关，来开始软件方案。此外，该检测信号可以是一GPIO信号。

例如，图2中仅示出一个USB外设200连接到客户PC 300的情况。但本发明同样适用于存在多个设的情况。此时，只需增加外设检测装置330和/或传感器342的数量。或者，还可在必要时增加一选择器等。

此外，本发明还可适用于有多个客户PC 300连接到主控PC或服务器400的计算机网络。

再者，可给外设连接器310和外设检测装置330提供工作电压(例如，5V)，以使外设检测装置330可工作于客户PC 300的各种状态，诸如正常使用，睡眠，按电源和/或关机状态等。

依据一个例子，由于PC系统中的USB主机的大部分在S5状态下工作，因而在每个USB连接装置的电源线中增加了5V的额外备用电压。该电能将经由上拉电阻把USB外设的D+或D-信号拉到此高电平，而另一个信号为低电平，这类似于S3状态。以上所有的操作都可以S0-S5状态来实现，而不影响USB外设的正常使用，而且也适用于保护USB低/高速设备。

与例如非接触式智能卡和机械方案等本领域的现有方案相比，本发明不仅简单/成本低，而且它是一种有效的资产管理方法，并可向操控PC或服务器发送警报信号，让IT人员及时地知道该警报。本发明在计算机的各种状态下都是有效的。如果容量超过100K，额外的成本将非常低。本发明的一个明显的优点是不需要重做USB外设，而仅需要重做主板。此外，本发明可适用于保护所有USB外设(低速/高速)。

Claims (18)

1.一种用于计算机的外设检测装置，包括：

检测单元，用以通过监测外设总线上的空闲信号的电压一致性来检测外设连接状态；

选择装置，用以响应于所述计算机的工作状态而选择由外设检测程序通过监测外设信号的中断来检测外设连接状态，以及响应于所述计算机不工作状态而选择由所述检测单元来检测外设连接状态。

2.如权利要求1所述的外设检测装置，其中所述检测单元用以在检测到所述各外设总线上的空闲信号具有相同的电平时产生第一检测信号，而在检测到所述各外设总线上的空闲信号具有不同的电平时产生第二检测信号。

3.如权利要求1所述的外设检测装置，其中所述外设检测程序用以响应于监测到外设信号中断而产生第三检测信号。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述选择装置用以通过检测外设驱动程序的启动来检测所述计算机是否处于工作模式。

5.如权利要求1到4中任一项所述的装置，还包括滤波单元，用于对各外设总线上的信号进行滤波以获得空闲信号供所述检测单元和所述外设检测程序之一进行检测。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述选择装置包括电子开关，所述电子开关响应于所述计算机处于工作模式而使能由所述外设检测程序来检测外设连接状态，所述电子开关响应于所述计算机不工作状态而耦合到所述检测单元。

7.一种计算机，其中包括：

检测单元，用以通过监测外设总线上的空闲信号的电压一致性来检测外设连接状态；

选择装置，用以响应于所述计算机处于工作模式而选择由外设检测程序通过监测外设信号的中断来检测外设连接状态，以及响应于所述计算机不处于工作模式而选择由所述检测单元来检测外设连接状态。

8.如权利要求7所述的计算机，还包括监测装置，所述选择装置响应于计算机不处于工作模式而把所述监测装置耦合到所述检测单元，所述监测装置用以响应于所述检测单元监测到所述外设总线上的空闲信号的电平变为相同而触发。

9.如权利要求7所述的计算机，还包括监测装置，所述选择装置响应于计算机处于工作模式而把所述监测装置耦合到所述外设检测程序，所述监测装置响应于所述外设检测程序监测到外设信号的中断而触发。

10.如权利要求8或9所述的计算机，还包括管理核心，用以响应于监测到所述监测装置触发而指示外设断开。

11.如权利要求7所述的计算机，其中所述选择装置通过检测外设驱动程序的启动来检测所述计算机是否处于工作模式。

12.如权利要求7所述的计算机，其中所述选择装置响应于来自所述外设检测程序的置位信号而选择由所述外设检测程序来检测外设连接状态，其中所述置位信号响应于所述计算机处于工作模式而产生。

13.一种计算机网络，其中包括如权利要求7-9和11及12中任一项所述的计算机。

14.一种用于计算机的外设检测方法，包括：

检测计算机是否处于工作模式；

响应于所述计算机不处于工作模式，选择通过检测外设总线上的空闲信号的电压一致性来检测外设连接状态；以及

响应于所述计算机处于工作模式，选择通过监测外设信号的中断来检测外设连接状态。

15.如权利要求14所述的方法，其中检测计算机是否处于工作模式包括检测外设驱动程序是否启动。

16.如权利要求14所述的方法，还包括：

响应于检测到所述外设总线上的空闲信号的电压变为一致而产生指示外设断开的报警信号。

17.如权利要求14所述的方法，还包括：

响应于监测到外设信号中断而产生指示外设断开的报警信号。

18.如权利要求17所述的方法，还包括响应于监测到外设信号中断而产生对应于外设断开的触发信号，其中响应于所述触发信号而产生所述报警信号。

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