CN101630296A - Usb附接器及其内部数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种USB附接器及其内部数据传输方法，该USB附接器至少包括有：一记忆模块，为一种电子数据储存媒介；至少一个功能装置；一控制电路，该控制电路接收与处理不同功能装置和记忆模块所发送的信号；USB附接器的内部数据传输方法包括有：将一功能装置的信号打包成一数据封包；功能装置通过发送该数据封包至一控制电路以进行数据封包的传输。因此，本发明可将具不同功能的多个装置利用单一USB端口连接至一主机进行传输，利用韧体模拟集线器的工作，达到各装置的电路独立、整体电路简化及系统资源妥善利用等功效。

Description

USB附接器及其内部数据传输方法

技术领域

本发明是关于一种USB附接器及其内部数据传输方法，特别指一种利用韧体(Firmware)仿真实体集线器以具有复数功能的USB附接器及其内部数据传输方法。

背景技术

随着信息科技的进步，各种多样化功能的可携式电子产品及计算机外设装置也因应人们生活上的方便与需要而相继的被开发出来。例如，各种规格厂牌的记忆卡(Memory Card)及其卡片阅读机(Card Reader)、俗称大拇哥的随身碟(Flash Disk)、外接式硬盘机(Portable Hard Disk)、数字相机(Digital Camera)、MP3播放机(MP3 Player)、甚至是各类计算机鼠标(Mouse)、键盘(Keyboard)、打印机(Printer)等。

然而，上述电子产品或计算机外设装置，需借助和计算机主机连接以进行信息的传输或交换，其中，用以整合让各种规格的不同产品与计算机主机交换信息所使用的通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)便是目前主流的数据通讯传输协议，因此，人们可以在任何拥有USB接口的计算机主机上，方便地存取档案数据。

不过，USB在现实生活的使用上还是会遇到一些困扰与不便，特别在计算机主机所提供的USB接口数量不敷使用时，例如：一般的笔记型计算机(Notebook)因受限于体积大小，通常只提供有两个USB接口，倘若使用者欲使用两个以上USB附接器来连接该笔记型计算机(例如：同一时间需要使用蓝牙传输、外接键盘、外接鼠标和随身碟)，势必要在这复数个USB附接器间轮流进行拔插动作，造成使用上的不方便。

因此，许多电子制造厂商无不努力地将多个USB附接器整合在单一个USB附接器，以便让使用者能更弹性的使用有限的USB接口，其中，台湾新型专利第260958号，曾揭露出将USB集线器(USB HUB)和USB无线传输器(USB Dongle)结合在一起，并通过数字延迟电路来避免信号干涉的一种USB无线传输器。

美国专利第5890015号也揭露出一种在USB堆栈的系统中加入无线USB主机(HOST)，以延伸整个USB系统，然而该案中所揭露的USB集线器(USB HUB)与无线USB主机是分别独立分开的两个装置，并非结合成一体的单一装置。

然而，上述的相关方案大多通过嵌入式的实体集线器，虽然可可通过电路芯片的方式将复数个USB装置整合成单一USB装置，但各自USB装置仍视为独立的USB装置并拥有各自独立的USB电路，换言之，整合后在使用上如同一般的USB装置，却因电路的整合使得嵌入式实体集线器的电路具有重复性、较复杂性和资源浪费的缺点。

因此，若能提供一种不增加电路设计复杂程度即可将多个USB装置整合在一个USB装置的方法及附接器，以改采用韧体仿真集线器的功能来进行信号的传输/接收，势必能解决上述电路设计复杂的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种USB附接器，其至少包括有一功能装置和一记忆模块，可供使用者通过一组USB接口连接于一主机以实现特定功能(例如：无线传输)和数据存取，进而减少使用主机上USB端口的数量。

本发明的另一目的是提供一种USB附接器内部数据传输方法，其不使用任何实体集线器，而利用韧体来仿真集线器的功能以连接至少一个拥有电路独立性的功能装置，因此毋需担心因扩充功能装置的数量而增加电路设计的复杂程度。

为达到上述目的，本发明的USB附接器，包括有：

一记忆模块，为一种电子数据的储存媒介；

至少一个功能装置，为具有特定功能导向的装置；

一串行接口引擎，与一主机的USB连接端口相互连接，通过USB规范的通信协议与主机进行沟通，用以处理所述主机与所述USB附接器间所传输的信号；

一控制电路，分别连接于所述串行接口引擎、所述功能装置及所述记忆模块，接收与处理不同功能装置及记忆模块所发送的信号，转换成一符合USB规范的通信协议的信号传送至该串行接口引擎。

本发明之又一目的在于提供一种USB附接器内部数据传输方法，利用特定封包格式打包由不同功能装置所发送的数据，使得各功能装置的数据得以独立运作，再统一与主机的USB进行沟通。

为达上述之目的，本发明的USB附接器内部数据传输方法，应用于至少包括有一控制电路和至少一功能装置的USB附接器，该控制电路至少包括有一单元控制器和一主控制器，其中，该单元控制器更包括有一缓冲暂存区与一封包处理区，该单元控制器与该主控制器之间的联系接口通过一串行数据(SDA)信道、一串行时钟(SCL)通道及一中断要求(Interrupt Request，IRQ)信道以进行数据传输，该方法包括有以下步骤：

步骤1：功能装置将一信号传送至对应的单元控制器中的缓冲暂存区；

步骤2：单元控制器通过中断要求通道发送一中断请求信号至主控制器；

步骤3：该主控制器响应该单元控制器的中断请求；

步骤4：该单元控制器在收到该主控器的响应后，停止中断请求以准备接收该单元控制器欲传送的数据，并通过该串行数据信道和该串行时钟信道的高低电位转换进行数据封包的传输；

步骤5：该单元控制器中的封包处理区读取储存于该缓冲数据区的信号，并将该信号转换成该主控制器可读取的数据格式来打包成一数据封包；

步骤6：当该主控制器完成数据接收后，发送一信号来通知该单元控制器并结束该数据封包的传输。

因此，通过上述步骤，本发明的USB附接器及其内部数据传输方法可将至少一个功能装置利用单一个USB端口连接至一主机进行传输，利用韧体来模拟集线器的工作以达到各功能装置的电路独立、简化整体电路及系统资源妥善利用等功效。

附图说明

图1为本发明USB附接器一实施例的结构方块图。

图2a为本发明中控制电路的结构方块图。

图2b为本发明中单元控制器的结构方块图。

图2c为本发明单元控制器与主控制器之间联系接口示意图。

图3为本发明USB附接器另一实施例的结构方块图。

图4为本发明USB附接器内部传输方法的实施流程图。

图5为本发明中数据封包的封包格式示意图。

主要组件符号说明：

1：USB附接器

10：串行接口引擎

11：控制电路

111：单元控制器

1111：缓冲暂存区

1112：封包处理区

112：主控制器

113：震荡器

12：功能装置

12a：遥控模块

121：天线

122：解码器

123：震荡器

124：指示灯

13：记忆模块

131：记忆体

132：记忆模块控制器

133：写保护保护开关

134：指示灯

SCL：串行时钟通道

SDA：串行数据信道

IRQ：中断要求通道

具体实施方式

为使本领域技术人员了解本发明的目的，下面配合附图将本发明较佳实施例详细说明如下。

请参考图1所示，本发明一实施例中，USB附接器1，包括有：

至少一个功能装置12，为一具有特定功能导向的装置，例如一具有蓝牙传输功能的装置；

一串行接口引擎10，与一主机的USB连接端口相互连接，通过USB规范的通信协议与该主机进行沟通，用以处理该主机与USB附接器1间所传输的信号；

一控制电路11，分别连接于串行接口引擎10及功能装置12以接收与处理不同功能装置12所发送的信号，并将该信号转换成一符合USB规范的通信协议的信号来传送至该串行接口引擎10。

请参考图1及图2a所示，上述控制电路11不含嵌入式的实体集线器，是通过韧体执行模拟集线器的工作来使得至少一个功能装置12得以通过单一的USB连接端口与主机进行沟通，控制电路11包括有：

至少一个单元控制器111，每个单元控制器对应一个功能装置12，用以接收和处理对应的功能装置12所传送过来的信号；

一主控制器112，接收单元控制器111所传送的信号，将该信号转换成一符合USB规范的通信协议的信号来传送至串行接口引擎10；

一震荡器113，为一石英震荡组件，用于提供主控制器112及单元控制器111工作所需的工作频率。

请参考图1、图2a及图2b，上述的单元控制器111更包括有：

一缓冲暂存区1111，暂时储存由功能装置12所传送过来的信号；

一封包处理区1112，读取缓冲暂存区1111的信号，并将该信号转换成一主控制器112可读取的格式来传送至主控制器112。

请参考图2c所示，上述的单元控制器111与主控制器112之间的联系接口，是通过一串行数据(Serial Data Link，SDA)信道、一串行时钟(SerialClock Link，SCL)通道及一中断要求(Interrupt Request，IRQ)通道来进行信号发送与接收，其中，上述的通道(SDA，SCL，IRQ)具有高电位与低电位的两种状态。

请参考图3示出的本发明中另一实施例，其与上述实施例略同，不同之处在于本实施例中USB附接器1中还包括有一符合USB传输规格的记忆模块13，其中，功能装置12为一遥控模块12a，本实施例可供一业务人员携带该USB附接器1至客户端，并将业务简报数据储存至该记忆模块13中，故不需要携带沉重的笔记型计算机，仅需将该USB附接器1连接至客户端主机2的USB连接埠中，即可透过一外部遥控器12b对应遥控该USB附接器1以进行业务简报。

上述的记忆模块13包括有：

一记忆体131，为一种非挥发性固态储存记忆体，例如闪存；

一记忆模块控制器132，发送一控制信号至记忆体131或控制电路11以对应传送数据；

一写保护保护开关133，用于设定记忆模块13是否可以接受外部数据存入记忆体131中，其中，该写保护保护开关132可以为任一形式，包括设置一实体开关以供使用者手动打开或关闭，或者通过软件的执行作为一种虚拟的开关以进行开闭控制；

一指示灯134，为一发光二极管(LED)组件，用以显示记忆模块13的工作状态，例如：控制电路11对记忆模块13进行数据读取时，该指示灯134将快速闪烁。

上述的遥控模块12a，为一种无线接收器，该遥控模块12a接收遥控器12b所发送的一控制信号，其中，该控制信号的种类可以为一IEEE 802.15.1无线信号、一IEEE 802.15.4无线信号或IEEE 802.11x无线信号，该遥控模块12a包括有：

一天线121，用以接收遥控器12b所传送的控制信号；

一解码器122，将从天线121接收的控制信号进行解码后传送至控制电路11；

一震荡器123，为一石英震荡组件，用于提供解码器122工作所需的工作频率；

一指示灯124，为一发光二极管(LED)组件，用以显示遥控模块12a的工作状态，例如：当遥控模块12a在接收到遥控器12b所传来的控制信号时，该指示灯124将快速闪烁。

因此，当业务人员携带该USB附接器1至客户端并将该USB附接器1连接至客户端主机2的USB埠时，原先预存于记忆模块13中的简报应用程序通过记忆模块控制器132读取后自动加载客户端的主机2并呼叫该简报数据，例如该简报数据为一PowerPoint档案，故对应执行该主机2的PowerPoint的应用程序，待PowerPoint档案开启后，该业务人员得以通过遥控模块12a和遥控器12b以进行简报。

请参考图1、图2b、图2c及图4所示，本发明的USB附接器内部数据传输方法应用于一至少包括有一控制电路11和一功能装置12的USB附接器1，其中，该控制电路11至少包括有一单元控制器111和一主控制器112，该单元控制器111包括有一缓冲暂存区1111和一封包处理区1112，其中，该单元控制器111与该主控制器112通过一串行数据信道(SDA)、一串行时钟通道(SCL)及一中断要求通道(IRQ)的联系接口来进行数据传输，该内部传输方法包括有以下步骤：

步骤1：功能装置12发送一信号至对应的单元控制器111中的缓冲暂存区1111；

步骤2：单元控制器111通过中断要求通道发送一中断请求信号至主控制器112；

步骤3：主控制器112响应单元控制器111发送的中断请求；

步骤4：单元控制器111在收到主控制器112的响应后，停止中断请求以准备接收单元控制器111欲传送的数据，并通过串行数据信道(SDA)和串行时钟通道(SCL)的高低电位转换进行数据封包的传输；

步骤5：单元控制器111中的封包处理区1112读取储存于缓冲暂存区1111的信号，并将读取的信号转换成主控制器112可读取的数据格式并打包成一数据封包；

步骤6：当主控制器112数据接收完毕后，发送一信号来通知单元控制器111并结束该数据封包的传输。

请参考图2c、图4及图5所示，上述经步骤2打包裹的数据封包5至少包括有一终端代码50、一事件指令51和一数据编码52，其中终端代码50供主控制器112辨识单元控制器111之用，数据编码52则为欲传送/发送的数据，并根据事件指令51决定主控制器112或单元控制器111的状态。

上述步骤4中利用串行数据信道(SDA)和串行时钟通道(SCL)高低电位的转换开始进行数据封包5的传输为本领域技术人员可具体实施的已有技术，并已经广泛应用于内部整合电路的一种串行通信总线技术，因此，在此不加以累述。

因此，通过上述方法，本发明有别于传统以实体集线器连接复数功能装置来达到具有复数功能的USB附接器，而是利用封包格式打包不同功能装置所发送的数据，通过一主控制器统一交由串行接口引擎与主机的USB进行沟通，故能达到各装置的电路独立、整体电路简化及系统资源妥善利用等功效。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附权利要求书所界定为基准。

Claims (14)

1、一种USB附接器，其特征在于，该USB附接器包括有：

至少一个功能装置，其具有特定的功能导向；

一串行接口引擎，与一主机的USB连接端口相互连接，通过USB规范的通信协议与所述主机进行沟通，用以处理所述主机与所述USB附接器间所传输的信号；

一控制电路，分别连接于所述串行接口引擎及所述功能装置，以接收与处理不同功能装置所发送的信号，并将该信号转换成一符合USB规范的通信协议的信号来传送至所述串行接口引擎。

2、如权利要求1所述的USB附接器，其特征在于，所述控制电路包括有：

至少一个单元控制器，每个单元控制器对应一个功能装置，用以接收和处理对应的功能装置所传送过来的信号；

一主控制器，接收所述单元控制器所传送来的信号，将该信号转换成一符合USB规范的通信协议的信号并传送至所述串行接口引擎；

一震荡器，用于提供所述主控制器和所述单元控制器工作所需的工作频率。

3、如权利要求2所述的USB附接器，其特征在于，所述单元控制器包括有：

一缓冲暂存区，暂时储存由功能装置所传送过来的信号；

一封包处理区，读取所述缓冲暂存区暂时储存的信号，并将该信号转换成该主控制器可读取的格式，并传送至所述主控制器。

4、如权利要求3所述的USB附接器，其特征在于，所述单元控制器与所述主控制器通过一串行数据信道、一串行时钟信道及一中断要求信道的联系接口进行信号发送与接收，其中，所述串行数据信道、串行时钟信道和中断要求信道分别具有高电位与低电位的两种状态。

5、如权利要求4所述的USB附接器，其特征在于，所述功能装置为一遥控模块，并通过一外部遥控器进行无线遥控，该遥控模块包括有：

一天线，用以接收所述外部遥控器所传送的控制信号；

一解码器，将从天线接收的控制信号进行解码后传送至所述控制电路；

一震荡器，用于提供所述解码器工作所需的工作频率；

一指示灯，用以显示所述遥控模块的工作状态。

6、如权利要求5所述的USB附接器，其特征在于，所述控制信号为一IEEE802.15.1无线信号。

7、如权利要求5所述的USB附接器，其特征在于，所述控制信号为一IEEE802.15.4无线信号。

8、如权利要求5所述的USB附接器，其特征在于，所述控制信号为一IEEE802.11x无线信号。

9、如权利要求5所述的USB附接器，其特征在于，该USB附接器进一步包括有一符合USB传输规格的记忆模块，该记忆模块包括有：

一记忆体，为一种非挥发性固态储存记忆体；

一记忆模块控制器，发送一控制信号至所述记忆体或所述控制电路以对应传送数据；

一写保护保护开关，用于设定所述记忆模块是否接受将数据存入所述记忆体中；

一指示灯，用以显示所述记忆模块的工作状态。

10、如权利要求9所述的USB附接器，其特征在于，所述写保护保护开关为一实体开关。

11、如权利要求9所述的USB附接器，其特征在于，所述写保护保护开关为通过软件执行的虚拟开关。

12、一种USB附接器内部数据传输方法，应用于如权利要求4所述的USB附接器，其特征在于，该方法包括有以下步骤：

步骤1：所述USB附接器内的功能装置将一信号传送至对应的单元控制器中的缓冲数据区；

步骤2：所述单元控制器通过所述中断要求通道发送一中断请求信号至所述主控制器；

步骤3：所述主控制器响应所述单元控制器的中断请求；

步骤4：所述单元控制器在收到所述主控制器的响应后，停止中断请求以准备接收所述单元控制器欲传送的数据，并通过所述串行数据信道和所述串行时钟信道的高低电位转换进行数据封包的传输；

步骤5：所述单元控制器中的封包处理区读取储存于所述缓冲暂存区的信号，并将该信号转换成所述主控制器可读取的数据格式来打包成一数据封包；

步骤6：当所述主控制器完成数据接收后，发送一信号来通知所述单元控制器并结束所述数据封包的传输。

13、一种USB附接器内部数据传输方法，其特征在于，该方法应用于一至少包括有一控制电路和一功能装置的USB附接器，其中，所述控制电路至少包括有一单元控制器和一主控制器，该控制电路包括有一串行数据信道、一串行时钟信道及一中断要求信道组成的联系接口，该方法包括有以下步骤：

步骤1：所述功能装置将一信号传送至对应的单元控制器中的缓冲数据区；

步骤2：所述单元控制器通过所述中断要求通道发送一中断请求信号至所述主控制器；

步骤3：所述主控制器响应所述单元控制器的中断请求；

步骤4：单元控制器在收到所述主控制器的响应后，停止所述中断请求以准备接收所述单元控制器欲传送的数据，并通过所述串行数据信道和所述串行时钟信道的高低电位转换进行数据封包的传输；

步骤5：所述单元控制器中的封包处理区读取储存于所述缓冲暂存区的信号，并将该信号转换成所述主控制器可读取的数据格式来打包成一数据封包；

步骤6：当所述主控制器完成数据接收后，发送一信号来通知所述单元控制器并结束所述数据封包的传输。

14、如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述数据封包至少包括有一终端代码、一事件指令和一数据编码，所述终端代码供所述主控制器辨识单元控制器之用，所述数据编码则为欲传送或发送的数据，并根据事件指令控制所述主控制器或所述单元控制器的状态。

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