CN116594945A - 一种usb设备与主机的连接切换系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种USB设备与主机的连接切换系统，属于通信设备技术领域，该系统包括至少一个USB设备、至少一个主机以及切换装置，切换装置包括多路通道、检测模块和控制模块，多路通道至少包括第一通道和第二通道，至少一个USB设备通过第一通道与第一主机连接；切换装置用于通过检测模块检测第一通道是否断开，在检测到第一通道断开时，通过控制模块控制至少一个USB设备通过第二通道与第二主机连接。本方案能够在不插拔USB接口的情况下实现USB设备的切换连接控制。

Description

一种USB设备与主机的连接切换系统和方法

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，具体涉及一种USB设备与主机的连接切换系统和方法。

背景技术

USB设备通过接口与计算机主机连接，主机通过安装USB设备驱动程序与设备进行数据传输。由于USB协议的限制，主机和USB设备之间只能采用一对一通讯的方式。如果需要切换设备与主机之间的连接需要手动进行插拔操作。但是对于传输距离较远，或者有多组主机设备同时工作的情况，切换工作量较大，操作也不方便，频繁的插拔接口会大幅度降低USB设备的使用寿命。因此，在不插拔接口的情况下，实现远程设备连接切换控制，对USB通信应用非常必要。

现有的USB设备切换器虽然可以通过按键开关或虚拟软件点击达到多台USB主机共享一个USB设备，但是并不能适用于多主机与多USB设备同时共享的情况，并且在远程连接场景下，无法实现USB设备与主机之间连接切换的便捷性。

因此，需要一种USB设备与主机的连接切换方法，能够避免频繁地插拔USB接口进行切换连接的操作，实现高传输带宽USB设备的实时跟随切换。

发明内容

鉴于上述问题，本方案提出了一种USB设备与主机的连接切换方法，能够在检测到USB设备与主机连接断开时，通过切换传输通道的方式实现高传输带宽USB设备的实时跟随切换连接。

根据本发明的第一方面，提供一种USB设备与主机的连接切换系统，包括至少一个USB设备、至少一个主机以及切换装置，切换装置中包括多路通道、检测模块和控制模块，多路通道至少包括第一通道和第二通道。至少一个USB设备通过第一通道与第一主机连接；切换装置用于通过检测模块检测第一通道是否断开，在检测到第一通道断开时，通过控制模块控制至少一个USB设备通过第二通道与第二主机连接。

通过上述方案，在切换多个USB设备与主机之间的连接时，不需要来回插拔USB接口，可以直接通过切换连接通道的方式实现多个USB设备与主机之间的连接切换。

可选地，在上述系统中，切换装置还用于接收USB设备的连接切换请求，并根据连接切换请求控制USB设备通过预设通道连接至预设主机，其中，连接切换请求中包含USB设备信息和预设主机信息。

可选地，在上述系统中，USB设备为基于USB2.0、USB3.0、USB3.1中任意一种通信协议。

根据本发明的第二方面，提供了一种USB设备与主机的连接切换方法，适于在上述切换装置中执行，包括：检测USB设备与第一主机之间的第一通道连接是否断开，当检测到第一通道连接断开时，获取USB设备的驱动信息；将第一通道切换为第二通道，根据USB设备的驱动信息，控制USB设备通过第二通道连接至第二主机。

可选地，在上述方法中，检测USB设备接口的电源端是否为高电平，当接口的电源端为高电平时判断USB设备与第一主机连接，当检测到接口的电源端为低电平则判断USB设备与第一主机断开连接。

可选地，在上述方法中，接收USB设备的连接切换请求，并根据连接切换请求控制USB设备通过预设通道连接至预设主机，其中，连接切换请求中包含USB设备信息和预设主机信息。

可选地，在上述方法中，可以获取USB设备的驱动信息，并将驱动信息发送给预设主机；预设主机基于驱动信息与USB设备通过预设通道连接。

可选地，在上述方法中，USB设备的驱动信息至少包括USB设备标识符、驱动路径、传输类型和传输方向。

根据本发明的方案，通过检测USB设备与主机之间的连接通道是否断开或者接收USB设备的连接切换请求，可以通过切换连接通道的方式实现多个USB设备与多个主机的连接切换操作，能够避免频繁插拔USB接口，并且可以适用于远程高速传输速率达10Gbps的USB设备的连接切换控制。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的USB设备与主机的连接切换系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的USB设备与主机通过切换装置连接示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的USB设备与主机的连接切换方法300的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据USB协议规范，USB是主机和设备之间的一对一通讯方式，如果一台主机想共享多个USB设备，HUB即可解决此问题。但如果多台主机想共享一个USB设备或者多台主机共享多个USB设备，一般需要手动将USB设备从一台主机端口拔出，然后插入另一台主机端口，费事费力，而且人为多次插拔，可能带来物理磨损、静电损坏等问题，从而降低USB设备的使用寿命。

为了避免频繁插拔USB接口实现多个USB设备与多个主机之间的连接切换，本方案提供了一种USB设备与主机的连接切换系统和方法，能够通过对USB设备与主机之间的连接通道进行切换，实现设备与主机之间通信连接的切换，避免频繁插拔设备接口，有利于延长通信设备的使用寿命。

本发明提供的USB设备与主机的连接切换系统包括至少一个USB设备、至少一个主机和切换装置。至少一个USB设备通过切换装置与至少一个主机连接。

其中，切换装置中包括多路通道、检测模块和控制模块。在本发明的一个实施例中，多路通道至少包括第一通道和第二通道。需要说明的是，多路通道内连接通道的数量可以根据需要连接的USB设备的数量而设置，本方案对此不做限定。

初始状态下，至少一个USB设备可以通过第一通道与第一主机连接。切换装置可以通过检测模块检测第一通道是否断开，在检测到第一通道断开时，通过控制模块控制至少一个USB设备通过第二通道与第二主机连接。这样在由于某一通道连接断开导致USB设备与主机连接断开时，可以直接通过切换连接通道的方式使USB设备与主机之间保持通信连接，而不需要插拔USB设备接口重新建立通信连接。

图1示出了根据本发明一个实施例的USB设备与主机的连接切换系统结构示意图。如图1所示，通信设备端为多个USB设备（USB设备1、USB设备2、USB设备3.......USB设备n），通过切换装置连接到主机端（主机1、主机2.......主机m）。需要说明的是，图1中示出的USB设备的数量和主机数量仅是示例性的，可以根据实际需求设置，本方案对此不做限定。

USB设备可以是任意一种带USB接口的鼠标、键盘、摄像头、扫描仪、语音输入设备、触控板等设备。主机是电脑、移动终端等具有通信接口的计算设备。需要说明的是，USB设备为基于USB2.0、USB3.0、USB3.1中任意一种通信协议。切换装置中多路通道的数据传输量至少可以达到USB3.1 Gen2的10Gbps水平，并可以兼容USB3.0、USB2.0产品。

图2示出了根据本发明的一个实施例的USB设备与主机通过切换装置连接示意图。如图2所示，USB设备1可以基于USB2.0协议，USB设备2、USB设备3可以基于USB-A3.1协议，USB设备4基于USB-C3.1协议。USB-A或USB-B是单向传输，USB-C可以进行双向传输，因此USB设备最高传输速率可达10Gbps。

切换装置中多路通道至少包括第一通道和第二通道。USB设备1-4可以通过第一通道同时连接到第一主机，此时，切换装置识别到多个USB设备的接入，可以将多个USB设备的驱动信息通过第一通道统一发送给第一主机，以便第一主机根据接收到的驱动信息与多个USB设备建立连接。其中，驱动信息是一组描述USB设备的通用信息，包括USB设备标识符、支持的设备类和子类、适用的协议、驱动路径、最大传输速率、传输类型和传输方向等。

当一个或多个USB设备需要切换与主机的连接时，即，将与第一主机连接切换为与第二主机的连接时，切换装置可以接收USB设备的连接切换请求，并根据连接切换请求控制USB设备通过预设通道连接至预设主机，其中，连接切换请求中包含USB设备信息和预设主机信息。

切换连接主机的操作可以是自动或者手动，当通过手动切换按钮或指令切换至当前所选主机时，切换装置可以将USB设备的输出通道由当前通道切换为所选主机对应的通道。

在检测到第一通道断开时，切换装置可以将通过第一通道与主机连接的USB设备的驱动信息通过第二通道发送给第二主机，以便第二主机通过第二通道与USB设备建立通信连接。

图3示出了根据本发明一个实施例的USB设备与主机的连接切换方法300的流程示意图。如图3所示，该方法300可以在如上所述的切换装置中执行，该方法始于步骤S310，检测USB设备与第一主机之间的第一通道连接是否断开，当检测到第一通道连接断开时，获取USB设备的驱动信息。

在本发明的实施例中，USB设备是基于USB2.0或USB3.0或USB3.1 gen1或USB3.1gen2的USB设备。USB设备的逻辑组织包括设备、配置、接口和端点4个层次。其中，端点是USB通信的最基本形式，主机只能通过端点与设备通信，每一个端点有一个唯一的地址，可以根据端点地址、传输方式和传输方向创建不同的管道，建立与主机的连接。

根据本发明的一个实施例，可以检测USB设备接口的电源端是否为高电平，当接口的电源端为高电平时判断USB设备与第一主机连接，当检测到接口的电源端为低电平则判断USB设备与第一主机断开连接。

随后执行步骤S320，将第一通道切换为第二通道，根据USB设备的驱动信息，控制USB设备通过第二通道连接至第二主机。

当检测到USB设备与主机之间的连接断开时，可以获取断开连接的USB设备的驱动信息，并将驱动信息通过多路通道中的其他任一通道。例如第二通道，发送给相应的主机，主机可以根据USB设备的驱动信息与USB设备重新建立连接。

在本发明的一个实施例中，还可以接收USB设备的连接切换请求，并根据连接切换请求控制USB设备通过预设通道连接至预设主机，其中，连接切换请求中包含USB设备信息和预设主机信息。

具体地，首先，获取USB设备的驱动信息，并将驱动信息发送给预设主机。其中，USB设备的驱动信息至少包括USB设备标识符、驱动路径、传输类型和传输方向。预设主机基于驱动信息与USB设备通过预设通道连接。

切换连接主机的操作可以是手动或自动，当通过手动连接切换按钮或切换指令切换连接主机时，切换装置可以根据切换指令控制发送切换请求的USB设备通过预设通道连接至需要切换连接的主机。

通过本发明技术方案，通过检测USB设备与主机之间的连接通道是否断开或者接收USB设备的连接切换请求，可以通过切换连接通道的方式实现多个USB设备与多个主机的连接切换操作，能够避免频繁插拔USB接口，并且可以适用于远程高速传输速率达10Gbps的USB设备的连接切换控制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，该的存储介质可为光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种USB设备与主机的连接切换系统，其特征在于，包括至少一个USB设备、至少一个主机以及切换装置，所述切换装置包括多路通道、检测模块和控制模块，所述多路通道至少包括第一通道和第二通道，

所述至少一个USB设备通过第一通道与第一主机连接；

所述切换装置用于通过所述检测模块检测所述第一通道是否断开，在检测到所述第一通道断开时，通过所述控制模块控制所述至少一个USB设备通过第二通道与第二主机连接。

2.根据权利要求1所述的连接切换系统，其特征在于，所述切换装置还用于接收USB设备的连接切换请求，并根据所述连接切换请求控制所述USB设备通过预设通道连接至预设主机，其中，所述连接切换请求中包含USB设备信息和预设主机信息。

3.根据权利要求1所述的连接切换系统，其特征在于，所述USB设备为基于USB2.0、USB3.0、USB3.1中任意一种通信协议。

4.一种USB设备与主机的连接切换方法，适于在如权利要求1-3任意一项中所述的切换装置中执行，其特征在于，包括：

检测USB设备与第一主机之间的第一通道连接是否断开，当检测到第一通道连接断开时，获取所述USB设备的驱动信息；

将所述第一通道切换为第二通道，根据所述USB设备的驱动信息，控制所述USB设备通过所述第二通道连接至第二主机。

5.根据权利要求4所述的连接切换方法，其特征在于，所述检测USB设备与第一主机之间的第一通道连接是否断开的步骤包括：

检测USB设备接口的电源端是否为高电平，当接口的电源端为高电平时判断所述USB设备与第一主机连接，当检测到所述接口的电源端为低电平则判断所述USB设备与第一主机断开连接。

6.根据权利要求4所述的连接切换方法，其特征在于，所述方法包括：

接收USB设备的连接切换请求，并根据所述连接切换请求控制所述USB设备通过预设通道连接至预设主机，其中，所述连接切换请求中包含USB设备信息和预设主机信息。

7.根据权利要求6所述的连接切换方法，其特征在于，所述根据所述连接切换请求控制所述USB设备通过预设通道连接至预设主机的步骤包括：

获取所述USB设备的驱动信息，并将所述驱动信息发送给预设主机；

所述预设主机基于所述驱动信息与所述USB设备通过预设通道连接。

8.根据权利要求7所述的连接切换方法，其特征在于，所述USB设备的驱动信息至少包括USB设备标识符、驱动路径、传输类型和传输方向。