CN106708772A - 一种智能usb集线器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能USB集线器,集线器包括USB集线器协议控制芯片、USB设备控制芯片及多通道继电器驱动单元U,USB集线器协议控制芯片与主控计算机建立连接,将主控计算机的一个端口扩展为七个下行端口,分别为下行通道port1‑port7,且将USB集线器协议控制芯片的port7与USB设备控制芯片的输入通道连接,剩余6个通道用于连接其他USB外部设备使用,USB集线器协议控制芯片每一端口都包括VCC接线、D+接线、D‑接线及GND接线,VCC接线与多通道继电器驱动单元U中的光电耦合器连接,GND接线接地。本发明设计的智能USB集线器能够识别主控计算机发来的指令自动断开或连接插入的USB外部设备,安全可靠,宜推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及设备电路领域,尤其涉及一种智能USB集线器。
背景技术
USB(Universal Serial Bus)是连接计算机系统与外部设备的串行通讯技术标准,也是一种输入输出接口的技术规范。USB总线技术规范从最初的1.0、2.0发展到现在的3.0,最高理论通讯速率为全双工5Gbps。得益于良好的兼容性以及高速传输能力,USB总线技术被广泛应用于个人电脑以及移动设备的外部扩展接口。在这种背景下,通过USB总线连接到一个主控终端的外部设备越来越多。由于USB总线技术规范总体供电能力限制或某些特殊USB外部设备的特定要求,使用者需要在不同时刻选择性地使某些USB外部设备与主控设备建立或断开连接。例如,在同一个USB集线器上同时连接多个移动硬盘时,会导致USB集线器上行端口供电不足;同一时刻在同一计算机上连接多个相似的加密Ukey时,可能会出现加密异常。在现有条件下,实现选择性连接插入到端口上的USB外部设备都需要手动操作,不能通过主控技术发送控制指令自动实现。这使得一些需要轮流使用多个USB外部设备的业务不能自动执行,只能在人工干预下以半自动的方式执行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能USB集线器,以解决上述技术问题,为实现上述目的本发明采用以下技术方案:
一种智能USB集线器,集线器包括USB集线器协议控制芯片、USB设备控制芯片及多通道继电器驱动单元U,所述USB集线器协议控制芯片与主控计算机建立连接,且将主控计算机的一个端口扩展为七个下行端口,分别为下行通道port1-port7,且将USB集线器协议控制芯片的port7与USB设备控制芯片的输入通道连接,剩余6个通道用于连接其他USB外部设备使用,USB集线器协议控制芯片每一下行端口都包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线,VCC接线与多通道继电器驱动单元U中的光电耦合器连接,GND接线接地,D+接线和D-接线分别接正负5V电源,所述USB设备控制芯片设置一个输入端口和一组下行端口,输入端口也包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线,分别与USB集线器协议控制芯片的下行端口对应,一组下行端口包括8位数据线,分别为下行通道D0-D7,其中下行通道D1-D6分别与六个多通道继电器驱动单元U连接,所述多通道继电器驱动单元U同时与USB设备控制芯片和USB集线器协议控制芯片端口接线连接,六个多通道继电器驱动单元U中的电阻R2分别与USB设备控制芯片的下行通道D1-D6连接,电阻R2与晶体管VT的基极连接,晶体管VT的发射极经电阻R3与端口连接,同时晶体管VT的发射极接地,晶体管VT的集电极接光电耦合器,光电耦合器经电阻R1接电源,同时光电耦合器与USB集线器协议控制芯片的端口接线连接。
在上述技术方案基础上,USB设备协议控制芯片负责与主控计算机之间的数据通讯,当接收到主控计算机的通道选择指令时,驱动对应的继电器通道执行接通或断开操作,实现对应通道上所连接设备与主控计算机建立连接或断开连接;当接收到主控计算机的查询指令时,反馈各继电器通道的断开或接通状态,由主控计算机转换为该通道对应设备的接入或断开状态。
多通道继电器驱动单元U负责将USB设备控制芯片输出的数字量控制信号转换为继电器的通断信号。
所述USB集线器协议控制芯片采用TUSB2077A型控制芯片,所述USB设备控制芯片采用SL811HS型USB设备协议控制芯片,所述光电耦合器采用EL3051型双列直插式封装光电耦合器。
本发明使USB集线器具备与主控计算机直接通讯的能力,能由主控计算机通过发送指令来连接或断开插入到各端口的USB设备,实现了无需手动操作直接选择性连接插入到端口上的USB外部设备,这使得一些需要轮流使用多个USB外部设备的业务能自动执行,无需人工干预,大大降低人工操作。
附图说明
图1为本发明的框图。
图2为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
一种智能USB集线器,集线器包括USB集线器协议控制芯片、USB设备控制芯片及多通道继电器驱动单元U,所述USB集线器协议控制芯片与主控计算机建立连接,且将主控计算机的一个端口扩展为七个下行端口,分别为下行通道port1-port7,且将USB集线器协议控制芯片的port7与USB设备控制芯片的输入通道连接,剩余6个通道用于连接其他USB外部设备使用,USB集线器协议控制芯片每一下行端口都包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线,VCC接线与多通道继电器驱动单元U中的光电耦合器连接,GND接线接地,D+接线和D-接线分别接正负5V电源,所述USB设备控制芯片设置一个输入端口和一组下行端口,输入端口也包括VCC接线、D+接线、D-接线及6ND接线,分别与USB集线器协议控制芯片的下行端口对应,一组下行端口包括8位数据线,分别为下行通道D0-D7,其中下行通道D1-D6分别与六个多通道继电器驱动单元U连接,所述多通道继电器驱动单元U同时与USB设备控制芯片和USB集线器协议控制芯片端口接线连接,六个多通道继电器驱动单元U中的电阻R2分别与USB设备控制芯片的下行通道D1-D6连接,电阻R2与晶体管VT的基极连接,晶体管VT的发射极经电阻R3与端口连接,同时晶体管VT的发射极接地,晶体管VT的集电极接光电耦合器,光电耦合器经电阻R1接电源,同时光电耦合器与USB集线器协议控制芯片的端口接线连接。
USB设备协议控制芯片负责与主控计算机之间的数据通讯,当接收到主控计算机的通道选择指令时,驱动对应的继电器通道执行接通或断开操作,实现对应通道上所连接设备与主控计算机建立连接或断开连接;当接收到主控计算机的查询指令时,反馈各继电器通道的断开或接通状态,由主控计算机转换为该通道对应设备的接入或断开状态,多通道继电器驱动单元U负责将USB设备控制芯片输出的数字量控制信号转换为继电器的通断信号,USB集线器协议控制芯片采用TUSB2077A型控制芯片,所述USB设备控制芯片采用SL811HS型USB设备协议控制芯片,所述光电耦合器采用EL3051型双列直插式封装光电耦合器。
本发明设计的集线器,当主控计算机发出指令,USB集线器协议控制芯片接收指令,通过USB设备控制芯片控制多通道继电器驱动单元U,进而控制USB集线器协议控制芯片端口通断电,从而达到通过主控计算机控制USB接口通断的目的。其内部具有继电器驱动控制单元,可根据需要控制插入到各端口的USB设备是否通电;可接收并执行主控计算机发送的控制指令,根据指令内容自动连接或断开指定端口的USB设备;通过在内部多端口USB集线器芯片的一个下行端口直接扩展USB从设备,作为继电器控制信号源,在内部无需配置微处理器,简化了结构,可响应主控计算机的状态查询指令,反馈各继电器通道的断开或接通状态,以此来报告各端口上USB设备的连接或断开状态。
以上所述为本发明较佳实施例,对于本领域的普通技术人员而言,根据本发明的教导,在不脱离本发明的原理与精神的情况下,对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种智能USB集线器,其特征在于,集线器包括USB集线器协议控制芯片、USB设备控制芯片及多通道继电器驱动单元U,所述USB集线器协议控制芯片与主控计算机建立连接,且将主控计算机的一个端口扩展为七个下行端口,分别为下行通道port1-port7,且将USB集线器协议控制芯片的port7与USB设备控制芯片的输入通道连接,剩余6个通道用于连接其他USB外部设备使用,USB集线器协议控制芯片每一下行端口都包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线,VCC接线与多通道继电器驱动单元U中的光电耦合器连接,GND接线接地,D+接线和D-接线分别接正负5V电源,所述USB设备控制芯片设置一个输入端口和一组下行端口,输入端口也包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线,分别与USB集线器协议控制芯片的下行端口对应,一组下行端口包括8位数据线,分别为下行通道D0-D7,其中下行通道D1-D6分别与六个多通道继电器驱动单元U连接,所述多通道继电器驱动单元U同时与USB设备控制芯片和USB集线器协议控制芯片端口接线连接,六个多通道继电器驱动单元U中的电阻R2分别与USB设备控制芯片的下行通道D1-D6连接,电阻R2与晶体管VT的基极连接,晶体管VT的发射极经电阻R3与端口连接,同时晶体管VT的发射极接地,晶体管VT的集电极接光电耦合器,光电耦合器经电阻R1接电源,同时光电耦合器与USB集线器协议控制芯片的端口接线连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能USB集线器,其特征在于,USB设备协议控制芯片负责与主控计算机之间的数据通讯,当接收到主控计算机的通道选择指令时,驱动对应的继电器通道执行接通或断开操作,实现对应通道上所连接设备与主控计算机建立连接或断开连接;当接收到主控计算机的查询指令时,反馈各继电器通道的断开或接通状态,由主控计算机转换为该通道对应设备的接入或断开状态。
3.根据权利要求1所述的一种智能USB集线器,其特征在于,多通道继电器驱动单元U负责将USB设备控制芯片输出的数字量控制信号转换为继电器的通断信号。
4.根据权利要求1所述的一种智能USB集线器,其特征在于,所述USB集线器协议控制芯片采用TUSB2077A型控制芯片,所述USB设备控制芯片采用SL811HS型USB设备协议控制芯片,所述光电耦合器采用EL3051型双列直插式封装光电耦合器。
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