CN117492525A - Usb扩展设备、带宽管理方法和可读存储介质 - Google Patents

Usb扩展设备、带宽管理方法和可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种USB扩展设备、带宽管理方法和可读存储介质，该USB扩展设备包括：第一控制器；信号切换模块的第一数据端与第一接口连接，信号切换模块的受控端与第一控制器连接；第一信号中继器连接在信号切换模块的第二数据端与第二接口之间；第二信号中继器连接在信号切换模块的第三数据端与第二接口之间；带宽配置模块与第一控制器连接；第一控制器用于在接收到带宽配置模块发送的带宽配置指令时，控制信号切换模块进行信号切换，以对第一信号中继器与第二信号中继器进行带宽分配。上述USB扩展设备，实现用户主动对接入USB扩展设备的外部设备进行带宽重分配，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。

Description

USB扩展设备、带宽管理方法和可读存储介质
技术领域
本申请涉及USB技术领域，尤其涉及一种USB扩展设备、带宽管理方法和计算机可读存储介质。
背景技术
USB扩展设备（又称USB扩展坞、USB HUB、USB集线器）是一种用于连接多种设备并提供多种接口的外部设备。在实际应用中，当在USB扩展设备的接口上接入多个外部设备时，经常出现在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用，降低了用户体验度。
因此，当在USB扩展设备的接口上接入多个外部设备时，如何解决在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题。
发明内容
本申请提供了一种USB扩展设备、带宽管理方法和计算机可读存储介质，可以解决相关技术在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题。
第一方面，本申请还提供了一种USB扩展设备，所述USB扩展设备的第一接口用于连接主设备，所述USB扩展设备的第二接口用于连接外部设备，所述USB扩展设备包括：第一控制器；信号切换模块，所述信号切换模块的第一数据端与所述第一接口连接，所述信号切换模块的受控端与所述第一控制器连接；第一信号中继器，所述第一信号中继器连接在所述信号切换模块的第二数据端与所述第二接口之间；第二信号中继器，所述第二信号中继器连接在所述信号切换模块的第三数据端与所述第二接口之间；带宽配置模块，所述带宽配置模块与所述第一控制器连接；其中，所述第一控制器用于在接收到所述带宽配置模块发送的带宽配置指令时，控制所述信号切换模块进行信号切换，以对所述第一信号中继器与所述第二信号中继器进行带宽分配。
上述USB扩展设备，通过在USB扩展设备中设置信号切换模块、第一信号中继器、第二信号中继器以及带宽配置模块，可以在接收到带宽配置模块发送的带宽配置指令时，控制信号切换模块进行信号切换，以对第一信号中继器与第二信号中继器进行带宽分配，实现用户主动对接入USB扩展设备的外部设备进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。
第二方面，本申请提供了一种带宽管理方法，应用于上述的USB扩展设备，所述USB扩展设备的第一接口用于连接主设备，所述USB扩展设备的第二接口用于连接至少一个外部设备，所述方法包括：
在检测到对所述USB扩展设备的带宽配置操作时，根据所述带宽配置操作确定所述USB扩展设备对应的目标带宽模式；基于所述目标带宽模式对所述至少一个外部设备进行带宽分配；在完成带宽分配后，对所述至少一个外部设备执行热插拔操作，所述热插拔操作用于触发分配后的带宽生效。
上述带宽管理方法，通过根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式，并基于目标带宽模式对至少一个外部设备进行带宽分配，可以在实现由用户主动对接入USB扩展设备的外部设备进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。
第三方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上述的带宽管理方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的第一种USB扩展设备的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的第二种USB扩展设备的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的第三种USB扩展设备的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的第四种USB扩展设备的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的第五种USB扩展设备的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种第一接口的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种DP接口的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的第一种基于差分信号引脚对进行通道映射的示意图；
图9是本申请实施例提供的第二种基于差分信号引脚对进行通道映射的示意图；
图10是本申请实施例提供的第三种基于差分信号引脚对进行通道映射的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种带宽管理方法的示意性流程图；
图12是本申请实施例提供的另一种带宽管理方法的示意性流程图；
图13是本申请实施例提供的一种带宽分配方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在相关技术中，USB扩展设备的端口上的带宽是根据所连接的外部设备需要的带宽进行自动分配的，当先前接入USB扩展设备的外部设备占据的带宽比例过高或占据全部可用的带宽时，后续接入USB扩展设备的外部设备则分配到较少带宽甚至不分配带宽。因此在实际应用中，当在USB扩展设备的接口上接入多个外部设备时，经常出现在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用，降低了用户体验度。
为此，本申请的实施例提供一种USB扩展设备、带宽管理方法和计算机可读存储介质，通过主动对接入USB扩展设备的外部设备进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。以下将通过USB扩展设备进行带宽重分配作详细说明。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的第一种USB扩展设备10的结构示意图，如图1所示，USB扩展设备10可以包括第一接口101、第二接口102、第一控制器103、信号切换模块104、第一信号中继器105、第二信号中继器106、带宽配置模块107。
在一些实施例中，如图1所示，第一接口101用于连接主设备20，USB扩展设备10的第二接口102用于连接外部设备30。信号切换模块104的第一数据端1040与第一接口101连接，信号切换模块104的受控端1041与第一控制器103连接。第一信号中继器105连接在信号切换模块104的第二数据端1042与第二接口102之间，第二信号中继器106连接在信号切换模块104的第三数据端1043与第二接口102之间，带宽配置模块107与第一控制器103连接。其中，第一控制器103用于在接收到带宽配置模块107发送的带宽配置指令时，控制信号切换模块104进行信号切换，以对第一信号中继器105与第二信号中继器106进行带宽分配。
示例性的，第一信号中继器105的第一端连接至信号切换模块104的第三数据端1042，第一信号中继器105的第二端连接至第二接口102。第二信号中继器106的第一端连接至信号切换模块104的第二数据端1043，第二信号中继器106的第二端连接至第二接口102。
示例性的，第一接口101可以是USB Type-C接口，第二接口102可以包括但不限于USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）2.0、USB3.0、VGA（Video Graphic Array，视频图形阵列）、HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）、DP（Display Port，显示接口）等接口。需要说明的是，USB Type-C接口是一种新型的通用串行总线接口标准，它被广泛应用于电子设备的充电、数据传输和音频视频输出等功能。
示例性的，第一控制器103可以是USB扩展设备中的主控制器，也可以是微控制器（Micro-Controller Unit，MCU）。其中，主控制器可以包括但不限于中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）、数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）、ARM（Advanced RISC Machine）处理器、专用集成电路（Application Specific IntegratedCircuit，ASIC）以及现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）等等。微控制器的功能与主控制器类似，具备指令能力，可扩展性强，可以代替主控制器实现的部分功能；同时，微控制器占用极少的资源，可以以较高频率运行。第一控制器103与信号切换模块104可以通过总线连接，该总线比如为I2C（Inter-integrated Circuit，集成电路）总线等任意适用的总线。
信号切换模块104是一种Type-C高速信号交叉开关（Cross Bar Switch）。在本申请实施例中，信号切换模块104用于对第一接口101中的差分信号引脚对进行分配。例如，信号切换模块104可以导通第一接口101中的差分信号引脚对与第一信号中继器105之间的连接。又例如，信号切换模块104可以导通第一接口101中的差分信号引脚对与第二信号中继器106之间的连接。又例如，信号切换模块104可以导通第一接口101中的差分信号引脚对与第一信号中继器105之间的连接，以及导通第一接口101中的差分信号引脚对与第二信号中继器106之间的连接。可以理解的是，导通第一接口101中的差分信号引脚对与第二信号中继器106之间的连接，即对第二信号中继器106分配带宽，进而与第二信号中继器106连接的外部设备30可以基于分配的带宽与主设备20进行通信。
第一信号中继器105可以包括USB 3.1 Gen2 Redriver。第二信号中继器106可以包括DP信号中继器，用于增强IO处的DP信号。需要说明的是，USB 3.1 Gen2 Redriver是一种高性能的驱动程序，负责优化USB 3.1 Gen2接口的性能，可以大大提高USB接口的数据传输速度和效率。在本申请实施例中，第一信号中继器105与USB2.0、USB3.0等USB接口连接，用于传输外部设备30与主设备20之间的存储数据或其它数据。第二信号中继器106与VGA、HDMI、DP等接口连接，用于传输主设备20向外部设备30发送的视频数据或音频数据。
带宽配置模块107可以包括实体按键或虚拟按键，用于配置不同的带宽模式。例如，用户可以根据实际需求，通过带宽配置模块107设置USB扩展设备10的带宽模式。
主设备20可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑和台式电脑等电子设备。外部设备30可以是用于存储数据的U盘、移动硬盘等存储设备，也可以是用于播放视频数据或音频数据的显示器、电视机、音响等设备，还可以是具备存储功能和/或视频播放功能的电子设备，例如智能手机、平板电脑等等。
上述实施例，通过在USB扩展设备10中设置信号切换模块104、第一信号中继器105、第二信号中继器106以及带宽配置模块107，可以在接收到带宽配置模块107发送的带宽配置指令时，控制信号切换模块104进行信号切换，以对第一信号中继器105与第二信号中继器106进行带宽分配，实现用户主动对接入USB扩展设备10的外部设备30进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备10的外部设备30无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。
请参阅图2，图2是本申请实施例提供的第二种USB扩展设备10的结构示意图，如图2所示，第二接口102可以包括至少一个USB接口1020，USB扩展设备10还包括USB集线器108，USB集线器108的第一端与第一信号中继器105连接，USB集线器108的第二端与至少一个USB接口1020连接。
示例性的，USB接口1020可以有多个，例如，可以包括USB2.0、USB3.0等接口。
需要说明的是，USB集线器108是指用于扩展多个USB接口的设备，通常由一个或多个HUB控制器组成，这些控制器可以扩展多个USB设备并将它们连接到单个计算机端口。在本申请实施例中，USB集线器108可以包括USB3.0 HUB控制器。
上述实施例，通过在USB扩展设备10设置USB集线器108，由USB集线器108连接第一信号中继器105以及至少一个USB接口1020，可以实现扩展USB扩展设备的USB接口，使得多个外部设备30可以同时通过多个USB接口1020接入主设备20。
在一些实施例中，如图2所示，第二接口102还可以包括至少一个显示接口1021，USB扩展设备10还包括接口切换模块109，接口切换模块109的第一端与第二信号中继器106连接，接口切换模块109的第二端与至少一个显示接口1021连接。
示例性的，显示接口1021可以有多个，例如，可以包括DP、HDMI、VGA等接口。接口切换模块109用于对多个显示接口1021进行通信切换。例如，当DP接口有外部设备30接入时，接口切换模块109将DP接口接入通信链路，以供外部设备30经DP接口与主设备20进行通信。又例如，当多个显示接口分别有外部设备30接入，接口切换模块109将多个显示接口1021分别接入不同的通信链路，以供每个外部设备30通过对应的显示接口与主设备20进行通信，避免不同的通信信号相互干扰。
如图2所示，由于接口切换模块109输出的是DP信号，为了确保信号能够正常通过HDMI接口或VGA接口输出，因此可以在接口切换模块109与HDMI接口之间连接第一转换器（DP to HDMI Converter），以及在接口切换模块109与VGA接口之间连接第二转换器（DP toVGA Converter）。其中，第一转换器用于将DP信号转换为HDMI信号，第二转换器用于将DP信号转换为VGA信号。
需要说明的是，通过设置接口切换模块109，可以通过接口切换模块109与第二信号中继器106连接，以及接口切换模块109与至少一个显示接口1021连接，实现多个外部设备30可以同时经显示接口1021与主设备20保持正常通信，提高了USB扩展设备10的可靠性。
在一些实施例中，带宽配置模块107用于配置不同的带宽模式，带宽配置模块107在检测到带宽配置操作时，向第一控制器103发送带宽配置指令。第一控制器103用于在接收到带宽配置指令时，根据USB扩展设备10的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式，向信号切换模块104发送目标带宽模式对应的目标控制信号，以使得信号切换模块104根据目标控制信号进行信号切换。
需要说明的是，在本申请实施例中，用户可以根据实际需求，通过带宽配置模块107进行带宽配置操作。其中，带宽配置操作可以是用户按压带宽配置模块107中的按键的操作。
示例性的，当检测到用户的带宽配置操作时，带宽配置模块107触发带宽配置指令，并向第一控制器103发送带宽配置指令。第一控制器103在接收到带宽配置指令时，根据USB扩展设备10的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式。其中，目标带宽模式为当前带宽模式的下一带宽模式。
需要说明的是，在本申请实施例中，USB扩展设备10的带宽模式可以包括第一带宽模式、第二带宽模式以及第三带宽模式，其中，这三种带宽模式采用轮询方式设置。例如第三带宽模式的下一带宽模式为第一带宽模式。第一带宽模式表示对第一信号中继器105与第二信号中继器106分配带宽，第二带宽模式表示对第一信号中继器105分配带宽，第三带宽模式表示对第二信号中继器106分配带宽。
示例性的，第一控制器103在接收到带宽配置指令时，若USB扩展设备10的当前带宽模式为第一带宽模式，则可以将第二带宽模式确定为目标带宽模式。若USB扩展设备10的当前带宽模式为第二带宽模式，则可以将第三带宽模式确定为目标带宽模式。
示例性的，在确定目标带宽模式之后，第一控制器103可以信号切换模块发送目标带宽模式对应的目标控制信号，以使得信号切换模块104根据目标控制信号进行信号切换。
其中，控制信号可以根据实际情况设定，在此不作限定。例如，第一带宽模式对应的控制信号可以为00，第二带宽模式对应的控制信号可以为01，第三带宽模式对应的控制信号可以为10。
上述实施例，通过在检测到用户的带宽配置操作时，带宽配置模块107向第一控制器103发送带宽配置指令，并由第一控制器103根据USB扩展设备10的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式，向信号切换模块104发送目标带宽模式对应的目标控制信号，可以使得信号切换模块104根据目标控制信号进行信号切换，可以实现由用户主动对接入USB扩展设备10的外部设备30进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备10的外部设备30无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。
请参阅图3，图3是本申请实施例提供的第三种USB扩展设备10的结构示意图，如图3所示，USB扩展设备10还可以包括显示模块110，显示模块110与第一控制器103连接，显示模块110用于显示USB扩展设备的带宽模式。
在一些实施例中，第一控制器103用于在根据当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式时，向显示模块110发送目标带宽模式，以使得显示模块110显示目标带宽模式。
示例性的，第一控制器103在根据USB扩展设备10的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式之后，可以将目标带宽模式发送至显示模块110，以供显示模块110显示目标带宽模式。
在一些实施例中，显示模块110可以包括显示屏。例如，可以通过显示屏显示目标带宽模式。
在另一些实施例中，显示模块110还可以包括指示灯。示例性的，可以通过指示灯的闪烁次数表示带宽模式。例如，指示灯闪烁一次表示第一带宽模式，指示灯闪烁二次表示第二带宽模式，指示灯闪烁三次表示第三带宽模式。示例性的，可以通过指示灯显示不同的颜色表示不同的带宽模式。例如，指示灯为红色时一次表示第一带宽模式，指示灯为绿色时表示第二带宽模式，指示灯为黄色时表示第三带宽模式。
上述实施例，通过采用显示模块110显示USB扩展设备10的带宽模式，可以使得用户可以通过显示模块110查看USB扩展设备10当前的带宽模式，便于用户基于显示模块110显示的带宽模式进行带宽模式调整，提高了用户的体验度。
在一些实施例中，在本申请实施例中，USB扩展设备10还可以包括语音播报模块（图3中未示出），语音播报模块用于播报目标带宽模式，语音播报模块与第一控制器103连接。例如，第一控制器103在根据USB扩展设备10的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式之后，可以将目标带宽模式发送至语音播报模块，以供语音播报模块播报目标带宽模式。
需要说明的是，通过采用语音播报模块播报USB扩展设备10的带宽模式，可以使得用户可以通过语音播报模块接听到USB扩展设备10当前的带宽模式，便于用户进行带宽模式调整，提高了用户的体验度。
请参阅图4，图4是本申请实施例提供的第四种USB扩展设备10的结构示意图，如图4所示，USB扩展设备10还可以包括第二控制器111，第二控制器111与第一接口101、第一控制器103连接。其中，第二控制器111用于控制外部电源（图4中未示出）经第一接口101对主设备20供电，以及控制外部电源对第一控制器103供电。
需要说明的是，第二控制器111可以是电源控制器，用于控制外部电源对主设备20供电，以及控制外部电源对第一控制器103供电。
示例性的，如图4所示，第二控制器111可以经电源开关112与第一接口101连接。第二控制器111可以控制电源开关112的开启或关断，以控制外部电源是否经第一接口101对主设备20供电。
请参阅图5，图5是本申请实施例提供的第五种USB扩展设备10的结构示意图，如图5所示，USB扩展设备10还可以包括USB3-GbE Converter转换器114，第三转换器（USB3-GbEConverter）114与RJ45端口115连接，用于对USB信号与以太网信号进行转换。
在本申请实施例中，可以基于USB Type-C接口的交替模式（Alternative Mode），通过热插拔的方式断开主设备20和外部设备30，并通过切换接口数据通道的方式重新申请带宽，以满足用户不同的带宽使用场景需求。其中，由于USB Type-C接口的交替模式是将USB Type-C接口的高速信号传输差分对映射到DP显示接口的ML（Main Link）差分对上，从而实现高速视频信号传输，因此切换不同的高速信号传输差分对映射关系，可以实现对DP显示带宽和用于存储或其它数据传输的USB带宽的调整。
请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种第一接口101的结构示意图，如图6所示，第一接口101为USB Type-C接口，第一接口101可以包括第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-、第三差分信号引脚对TX2+/TX2-以及第四差分信号引脚对RX2+/RX2-。
请参阅图7，图7是本申请实施例提供的一种DP接口的结构示意图，如图7所示，DP接口可以包括ML0+/ML0-、ML1+/ML1-、ML2+/ML2-、ML3+/ML3-四组差分信号引脚对。
在本申请实施例中，在不同的带宽模式下，将USB Type-C接口的差分信号引脚对与DisplayPort接口的差分信号引脚对通过信号切换模块104进行不同的通道映射，可以获得不同的带宽组合，即带宽分配的过程。以下将基于不同的带宽模式分别说明如何对差分信号引脚对进行通道映射。
在一些实施例中，在第一带宽模式下，信号切换模块将第一差分信号引脚对、第二差分信号引脚分配至第一信号中继器，以及分别将第三差分信号引脚对、第四差分信号引脚对分配至第二信号中继器。
请参阅图8，图8是本申请实施例提供的第一种基于差分信号引脚对进行通道映射的示意图，如图8所示，左侧为主设备20中的模块，右侧为USB扩展设备10中的模块，实线表示导通，虚线表示断开。信号切换模块104可以将第一差分信号引脚对TX1+/TX1-（如图8中的SSTX1）、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-（如图8中的SSRX1）分配至第一信号中继器105，以及将第三差分信号引脚对TX2+/TX2-（如图8中的SSTX2）、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-（如图8中的SSRX2）分配至第二信号中继器106。HPD是指热插拔检测（Hot PlugDetection）。HPDIN是指输入热插拔检测信号。
可以理解的是，信号切换模块101可以控制第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-与第一信号中继器105导通，控制第三差分信号引脚对TX2+/TX2-、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-与第二信号中继器106导通。
示例性的，分配给第一信号中继器105的带宽最高为10Gbps的存储带宽，分配给第二信号中继器106的带宽最高为4K 60帧的显示带宽。如图8所示，10Gbps USB表示最高10Gbps的带宽用于传输USB信号，2 Lane DP表示两组差分信号引脚对用于传输DP信号。其中，带宽分配是基于USB协议和DP协议，根据所连接设备所需的带宽而自动分配的。
如图8所示，左侧的主USB接口（USB-HOST）与图形处理器（Graphics ProcessingUnit，GPU）均为主设备20的硬件模块。当USB扩展设备10支持视频输出时，主设备20中的GPU的输出（DP信号）和USB HOST的输出（两组差分TX/RX信号）需要与主设备20的Type-C端子相连接。
上述实施例，通过将第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-分配至第一信号中继器105，以及将第三差分信号引脚对TX2+/TX2-、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-分配至第二信号中继器106，可以实现USB扩展设备10应用于支持10Gbps的存储带宽和4K 60帧的显示带宽的应用场景。
在另一些实施例中，在第二带宽模式下，信号切换模块将第一差分信号引脚对、第二差分信号引脚对、第三差分信号引脚对以及第四差分信号引脚分配至第一信号中继器。
请参阅图9，图9是本申请实施例提供的第二种基于差分信号引脚对进行通道映射的示意图，如图9所示，左侧为主设备20中的模块，右侧为USB扩展设备10中的模块，实线表示导通，虚线表示断开。信号切换模块104可以将第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-、第三差分信号引脚对TX2+/TX2-、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-分配至第一信号中继器105。
示例性的，如图9所示，可以将全部差分信号引脚对分配给第一信号中继器105，即全部带宽用于存储读写，支持20Gbps USB3.1 Gen2x2带宽或者40Gbps雷电3接口协议。
上述实施例，通过将第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-、第三差分信号引脚对TX2+/TX2-、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-分配至第一信号中继器105，可以实现USB扩展设备10应用于全部带宽用于存储读写的应用场景。
在另一些实施例中，在第三带宽模式下，信号切换模块将第一差分信号引脚对、第二差分信号引脚对、第三差分信号引脚对以及第四差分信号引脚分配至第二信号中继器。
请参阅图10，图10是本申请实施例提供的第三种基于差分信号引脚对进行通道映射的示意图，如图10所示，左侧为主设备20中的模块，右侧为USB扩展设备10中的模块，实线表示导通，虚线表示断开。信号切换模块104可以将第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-、第三差分信号引脚对TX2+/TX2-、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-分配至第二信号中继器106。
示例性的，如图10所示，可以将全部差分信号引脚对分配给第二信号中继器106，即全部带宽用于DP显示，最高可以支持8K 60帧的显示带宽。
上述实施例，通过将第一差分信号引脚对TX1+/TX1-、第二差分信号引脚对RX1+/RX1-、第三差分信号引脚对TX2+/TX2-、第四差分信号引脚对RX2+/RX2-分配至第二信号中继器106，可以实现USB扩展设备10应用于全部带宽用于DP显示的应用场景。
在一些实施例中，第一控制器还用于在控制信号切换模块进行信号切换之后，向信号切换模块发送热插拨请求，以供信号切换模块根据热插拨请求执行热插拔操作。
示例性的，第一控制器在控制信号切换模块进行信号切换之后，可以向信号切换模块发送热插拨请求，信号切换模块可以根据热插拨请求执行热插拔操作。
需要说明的是，热插拔操作是指先断开USB扩展设备所连接的外部设备，再重新连接外部设备，以使得分配后的带宽设置生效。例如，信号切换模块可以先断开第一信号中继器和第二信号中继器，再重新连接第一信号中继器和第二信号中继器。
上述实施例，通过在控制信号切换模块进行信号切换之后，向信号切换模块发送热插拨请求，由信号切换模块根据热插拨请求执行热插拔操作，从而可以使得分配后的带宽设置生效。
请参阅图11，图11是本申请实施例提供的一种带宽管理方法的示意性流程图，如图11所示，该带宽管理方法包括步骤S401至步骤S403。
步骤S401、在检测到对USB扩展设备的带宽配置操作时，根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式。
在一些实施例中，在检测到对USB扩展设备的带宽配置操作时，USB扩展设备可以根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式。
示例性的，如图1至图5所示，USB扩展设备10可以包括第一控制器103和带宽配置模块107。带宽配置模块107在检测到用户对USB扩展设备10的带宽配置操作时，带宽配置模块107可以向第一控制器103发送带宽配置指令，第一控制器103可以根据在接收到带宽配置指令时，根据USB扩展设备10的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式。例如，若USB扩展设备10的当前带宽模式为第一带宽模式，则可以将第二带宽模式确定为目标带宽模式。又例如，若USB扩展设备10的当前带宽模式为第二带宽模式，则可以将第三带宽模式确定为目标带宽模式。
步骤S402、基于目标带宽模式对至少一个外部设备进行带宽分配。
在一些实施例中，在根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式之后，可以基于目标带宽模式对至少一个外部设备进行带宽分配。
示例性的，如图1至图5所示，第一控制器103可以向信号切换模块104发送目标带宽模式对应的目标控制信号，以使得信号切换模块104根据目标控制信号进行信号切换。
需要说明的是，信号切换可以包括对第一接口的差分信号引脚对的分配。其中，差分信号引脚对的分配过程，可以参见上述实施例的详细说明，在此不作赘述。
步骤S403、在完成带宽分配后，对至少一个外部设备执行热插拔操作，热插拔操作用于触发分配后的带宽生效。
在一些实施例中，在完成带宽分配后，可以对至少一个外部设备执行热插拔操作，热插拔操作用于触发分配后的带宽生效。
示例性的，如图1至图5所示，第一控制器103可以向信号切换模块104发送热插拨请求，以供信号切换模块104根据热插拨请求执行热插拔操作。
上述实施例，通过根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式，并基于目标带宽模式对至少一个外部设备进行带宽分配，可以在实现由用户主动对接入USB扩展设备的外部设备进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。
请参阅图12，图12是本申请实施例提供的另一种带宽管理方法的示意性流程图，如图12所示，该带宽管理方法还包括步骤S501和步骤S502。
步骤S501、在检测到对USB扩展设备的带宽配置操作时，根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式。
可以理解，步骤S501与上述步骤S401相同，在此不作赘述。
步骤S502、基于显示模块显示目标带宽模式。
示例性的，如图3至图5所示，第一控制器103在根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式之后，可以将目标带宽模式发送至显示模块110，以供显示模块110显示目标带宽模式。
在一些实施例中，显示模块110可以包括显示屏。例如，可以通过显示屏显示目标带宽模式。
在另一些实施例中，显示模块110还也可以包括指示灯。示例性的，可以通过指示灯的闪烁次数表示带宽模式。例如，指示灯闪烁一次表示第一带宽模式，指示灯闪烁二次表示第二带宽模式，指示灯闪烁三次表示第三带宽模式。示例性的，可以通过指示灯的颜色表示带宽模式。例如，指示灯为红色时一次表示第一带宽模式，指示灯为绿色时表示第二带宽模式，指示灯为黄色时表示第三带宽模式。
上述实施例，通过采用显示模块110显示USB扩展设备10的带宽模式，可以使得用户可以通过显示模块110查看USB扩展设备10当前的带宽模式，便于用户基于显示模块110显示的带宽模式进行带宽模式调整，提高了用户的体验度。
请参阅图13，图13是本申请实施例提供的一种带宽分配方法的示意性流程图，如图13所示，带宽分配方法可以包括以下步骤：
步骤S601、基于PD的DPC（Display Port Type-C，基于Type-C的显示接口）通讯，即与外部设备通过显示接口进行通讯。
步骤S602、判断是否连接成功，若是，则执行步骤S603，否则返回步骤S601。
步骤S603、显示或刷新带宽分配信息。例如，可以通过显示模块显示或刷新带宽分配信息。
步骤S604、检测用户是否进行带宽切换操作，若是，则执行步骤S605，否则返回执行步骤S603。
步骤S605、保存带宽设置参数。
步骤S606、检查是否支持DP复用模式（交替模式）。
步骤S607、分配差分信号引脚。
步骤S608、进入DP复用模式。
步骤S609、设置DP复用模式。
步骤S610、执行热插拔操作。
需要说明的是，当用户主动切换带宽时，第一控制器会保存设置参数，并在步骤S606中根据用户的设置，修改上报的DP复用模式，在步骤S607中通过对USB Type-C交叉开关（Cross Bar Switch）的设置以分配差分信号引脚，最后在步骤S610中通过执行热插拔操作断开所连接的显示设备和其它相连的USB设备使得新的带宽分配设置生效。
上述带宽分配方法，通过在检测到用户切换带宽时，保存带宽设置参数，并分配差分信号引脚以及进入DP复用模式，可以在实现由用户主动对接入USB扩展设备的外部设备进行带宽重分配，解决相关技术中在后接入至USB扩展设备的外部设备无法正常使用的问题，可以满足用户不同的带宽使用场景需求，提高了用户体验度。
本申请的实施例中还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序中包括程序指令，处理器执行程序指令，实现本申请实施例提供的任一项带宽管理方法。例如，该计算机程序被处理器加载，可以执行如下步骤：
在检测到对USB扩展设备的带宽配置操作时，根据带宽配置操作确定USB扩展设备对应的目标带宽模式；基于目标带宽模式对至少一个外部设备进行带宽分配；在完成带宽分配后，对至少一个外部设备执行热插拔操作，热插拔操作用于触发分配后的带宽生效。
以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。
其中，计算机可读存储介质可以是前述实施例的储能设备的内部存储单元，例如储能设备的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是储能设备的外部存储设备，例如储能设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字卡(SecureDigital，SD)，闪存卡(Flash Card)等。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种USB扩展设备，其特征在于，所述USB扩展设备的第一接口用于连接主设备，所述USB扩展设备的第二接口用于连接外部设备，所述USB扩展设备包括：
第一控制器；
信号切换模块，所述信号切换模块的第一数据端与所述第一接口连接，所述信号切换模块的受控端与所述第一控制器连接；
第一信号中继器，所述第一信号中继器连接在所述信号切换模块的第二数据端与所述第二接口之间；
第二信号中继器，所述第二信号中继器连接在所述信号切换模块的第三数据端与所述第二接口之间；
带宽配置模块，所述带宽配置模块与所述第一控制器连接；
其中，所述第一控制器用于在接收到所述带宽配置模块发送的带宽配置指令时，控制所述信号切换模块进行信号切换，以对所述第一信号中继器与所述第二信号中继器进行带宽分配。
2.根据权利要求1所述的USB扩展设备，其特征在于，所述第二接口包括至少一个USB接口，所述USB扩展设备还包括USB集线器，所述USB集线器的第一端与所述第二信号中继器连接，所述USB集线器的第二端与所述至少一个USB接口连接。
3.根据权利要求1所述的USB扩展设备，其特征在于，所述第二接口包括至少一个显示接口，所述USB扩展设备还包括接口切换模块，所述接口切换模块的第一端与所述第一信号中继器连接，所述接口切换模块的第二端与所述至少一个显示接口连接。
4.根据权利要求1所述的USB扩展设备，其特征在于，所述带宽配置模块用于配置不同的带宽模式，所述带宽配置模块在检测到带宽配置操作时，向所述第一控制器发送带宽配置指令；
所述第一控制器用于在接收到所述带宽配置指令时，根据所述USB扩展设备的当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式，向所述信号切换模块发送所述目标带宽模式对应的目标控制信号，以使得所述信号切换模块根据所述目标控制信号进行信号切换。
5.根据权利要求4所述的USB扩展设备，其特征在于，所述USB扩展设备还包括显示模块，所述显示模块与所述第一控制器连接，所述显示模块用于显示所述USB扩展设备的带宽模式。
6.根据权利要求5所述的USB扩展设备，其特征在于，所述第一控制器用于在根据所述当前带宽模式确定配置后的目标带宽模式时，向所述显示模块发送所述目标带宽模式，以使得所述显示模块显示所述目标带宽模式。
7.根据权利要求1所述的USB扩展设备，其特征在于，所述USB扩展设备还包括第二控制器，所述第二控制器与所述第一接口、所述第一控制器连接；其中，所述第二控制器用于控制外部电源经所述第一接口对所述主设备供电，以及控制所述外部电源对所述第一控制器供电。
8.根据权利要求1所述的USB扩展设备，其特征在于，所述USB扩展设备的带宽模式包括第一带宽模式、第二带宽模式以及第三带宽模式，其中，所述第一带宽模式表示对所述第一信号中继器与所述第二信号中继器分配带宽，所述第二带宽模式表示对所述第一信号中继器分配带宽，所述第三带宽模式表示对所述第二信号中继器分配带宽。
9.根据权利要求8所述的USB扩展设备，其特征在于，所述第一接口包括第一差分信号引脚对、第二差分信号引脚对、第三差分信号引脚对以及第四差分信号引脚对；
在所述第一带宽模式下，所述信号切换模块将所述第一差分信号引脚对、所述第二差分信号引脚分配至所述第一信号中继器，以及分别将所述第三差分信号引脚对、所述第四差分信号引脚对分配至所述第二信号中继器；
在所述第二带宽模式下，所述信号切换模块将所述第一差分信号引脚对、所述第二差分信号引脚对、所述第三差分信号引脚对以及所述第四差分信号引脚分配至所述第一信号中继器；
在所述第三带宽模式下，所述信号切换模块将所述第一差分信号引脚对、所述第二差分信号引脚对、所述第三差分信号引脚对以及所述第四差分信号引脚分配至所述第二信号中继器。
10.根据权利要求1所述的USB扩展设备，其特征在于，所述第一控制器还用于在控制所述信号切换模块进行信号切换之后，向所述信号切换模块发送热插拨请求，以供所述信号切换模块根据所述热插拨请求执行热插拔操作。
11.根据权利要求1-10任意一项所述的USB扩展设备，其特征在于，所述第一接口为USBType-C接口。
12.一种带宽管理方法，应用于权利要求1-11任意一项所述的USB扩展设备，其特征在于，所述USB扩展设备的第一接口用于连接主设备，所述USB扩展设备的第二接口用于连接至少一个外部设备，所述方法包括：
在检测到对所述USB扩展设备的带宽配置操作时，根据所述带宽配置操作确定所述USB扩展设备对应的目标带宽模式；
基于所述目标带宽模式对所述至少一个外部设备进行带宽分配；
在完成带宽分配后，对所述至少一个外部设备执行热插拔操作，所述热插拔操作用于触发分配后的带宽生效。
13.根据权利要求12所述的带宽管理方法，其特征在于，所述USB扩展设备包括显示模块；所述根据所述带宽配置操作确定所述USB扩展设备对应的目标带宽模式之后，所述方法还包括：
基于所述显示模块显示所述目标带宽模式。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求12至13任一项所述的带宽管理方法。
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