CN1672139A - 双模式兼容usb集线器设备和方法 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种通用串行总线集线器设备(102)和方法，该设备和方法与USB2.0规范的On－the－Go(OTG)补充说明兼容，从而允许双模式设备(OTG设备)通过集线器连接。集线器包括将集线器与一个或多个外部设备连接的多个端口(202)，其中外部设备可以包括OTG设备。集线器内的控制器控制其中的操作。该集线器还包括由控制器控制的端口切换设备(200)，用于有选择性地允许多个端口中的一个端口作为主机端口而剩下的其他端口作为设备端口。

Description

双模式兼容USB集线器设备和方法
技术领域
本发明涉及计算机网络，尤其涉及与诸如USB On-the-Go(OTG)设备的双模式兼容设备能够兼容的通用串行总线(USB)集线器设备。
背景技术
通用的主机设备协议是通用串行总线(USB)协议。USB是一种高速串行总线，能够支持如键盘、打印机、扫描仪、指示设备，个人数据助理(PDA)和蜂窝电话等设备。由于USB协议提供了多个设备之间最小连接和用户友好的网络，这个协议已经成为计算机行业内的标准。
在典型的USB结构中，两个或多个设备连接进行通信。这些设备通常由设备中的硬件和软件组件定义，称为USB设备。一般来说，将一个或多个USB设备定义成外围设备或“从”设备，这些设备可以是输入或者输出设备。典型的外围设备包括打印机、调制解调器、扫描仪或者任何其他与主计算机(“主”设备)交换数据的设备。外围设备可以与主机直接连接或者通过USB集线器连接。事件处理发生在外围设备和主机之间。主机对外围设备和主机之间的事件处理进行控制。典型地，主机根据USB2.0规范中的要求控制事件处理。
在最初的USB2.0规范拟定之后，人们意识到多个外围设备，尤其是便携设备，通过USB接口彼此直接通信将非常有利。然而，由于USB通信只能发生在主机(通常是个人计算机)和外围设备之间，所以主机必须限定具有多种特性，包括存储大量的设备驱动程序，提供大容量电流和一系列“A型”主机连接插口的能力。然而，对于便携设备而言，具有所有这些特性是不切实际的。而且，在许多情况下，便携设备彼此之间顺利合作并不需要这些特性。因此，提出了USB2.0规范的一个补充说明，在没有个人计算机或传统主机设备的情况下允许对等通信。这个补充说明通常称为“On-the-Go”(OTG)。因此，将On-the-Go(OTG)外围设备列为双模式设备(DRD)，根据设备在特定时刻的特定作用，既可以作为主机控制器操作，也可以作为外围设备进行操作。这种设备能够使用USB2.0规范的补充说明中的协议设备，交换主机控制器功能。附加地，OTG补充说明确保了当外围设备连接到标准主机(即个人计算机)的时候，这些设备仅能够作为外设进行操作。
在USB OTG补充说明中定义了两个外围设备之间的操作。特定地，足够支持这种操作的解释包括了主机协商协议(HNP)和在两个通信设备之间转移主机能力的动作。基于连接到设备的USB连接线的端头，这些设备可以描述成“A-设备”和“B-设备”。根据OTG补充说明，“A-设备”在所有的事件处理中作为主机启动并提供总线电力(Vbus)。然而，当系统中使用超过两个设备的时候，这个协议和操作不支持主机功能的转移。
典型地，在USB中，多个设备可以使用设备上多个USB端口或者使用USB集线器进行连接。然而，在含有一个与多个OTG设备(以及非OTG设备)连接的集线器的系统中，任何OTG设备在任何时刻都可能要求成为系统的主机，使用连接到集线器的其他设备的资源。然而，因为典型的集线器结构设置成将单个主机连接分散成多个设备连接，所以现在的USB集线器不支持主机功能的转移。因此，传统的USB集线器不能转换主机端口，而且不能参与支持OTG主机转移协议所需的信号交互。
附图说明
图1图示的是具有连接依照本发明教导构建的On-the-Go集线器的On-the-Go设备的系统的示例；
图2图示的是OTG集线器结构图的示例；
图3图示的是表示在图2所示的集线器中初始端口连接的结构图；
图4图示的是依照本发明教导操作的OTG集线器的状态图；
图5图示的是图2所示集线器中一个可以替换的端口连接；
图6图示的是图2所示集线器中另一个可以替换的端口连接；
图7到图9图示的是OTG集线器范例操作的流程图；
图10图示的是依照本发明教导构建的具有7个端口的OTG集线器的接线图；
图11图示的是在给定PC连接到集线器的特定配置下图8所示的电路的信号通路的特定的示例；
图12图示的是在“A-型”端口作为主机设备的另一种配置下图8所示的集线器的信号通路的另一个示例；
图13图示的是OTG集线器另一个示例的接线图。
具体实施方式
图1中图示了使用依照本公开构建的On-the-Go集线器102的系统结构100的示例。系统100可以是多个设备且尤其是依照USB OTG补充说明的双模式设备连接的不同系统中的任何一个。在图1所示的特定例子中，这种结构常见于汽车。在系统100中可以使用包含On-the-Go集线器102的网关104。诸如个人数据助理106、On-the-Go电话108或者媒体接口110的不同设备可以连接到网关104中的集线器102。因此，例如在系统100中，电话108可以访问PDA106中的联系人信息。作为另一个例子，媒体接口110可以使用PDA106的显示屏播放视频片断。在每个示例中，设备(即电话108或者媒体接口110)需要成为系统100的主机。此外，在不同的设备成为系统的主机的不同时刻，主机功能必须根据USB2.0规范和OTG主机协商协议(HNP)进行转移。因而，设计用于协调On-the-Go能力的集线器102优选地应该能够完成以下一种或多种功能：
(1)指定集线器的任何端口作为主机端口，并且配置所有其他端口作为下游端口；
(2)参与OTG主机协商协议；
(3)对于任何给定的主机端口配置，保持对USB集线器需要的适应；并且
(4)向个人计算机或其他连接到集线器的其他标准主机设备提供传统的集线器功能。
依照上面列举的最后一条标准，图示个人计算机114连接到On-the-Go(OTG)集线器102，而剩下的设备106，108和110回复至USB外设模式。附加的项目可以包括诸如从/编解码器的非OTG外设，并且依次连接到与免提电话中类似的扬声器118和麦克风120。
图2图示了OTG集线器102示例的结构图。集线器102包括端口切换设备200，该设备在多个A型端口202之间切换信号。此外，还可以包括一个B型端口204且此端口连接到端口切换设备200。例如，当PC连接到集线器102时，B型端口204是集线器102服从主机控制的主要端口。为了控制端口切换设备200的操作，由微控制器206实现端口切换设备200的切换操作。
集线器102中还包括USB主机控制器208和USB外设控制器210，这两个控制器均可以与端口切换设备200连接。USB主机控制器208的作用是在连接到A端口202的设备中没有设备承担主机控制且PC没有连接到B端口204的时候实现主机控制。因此，USB主机控制器208在没有设备，尤其是没有诸如On-the-Go设备声明主机控制的时候，允许集线器担任主机。类似地，当外部的OTG设备连接到A端口202中的一个端口或者连接到B端口204的PC声明主机控制的时候，为了符合USB2.0规范，提供USB外设控制器210，集线器102需要作为一个设备而不是主机。
操作中，当集线器102开始加电的时候，USB主机控制器208通过在A端口202加载电压Vbus声明主机控制。因此，集线器102如图3所示通过USB主机控制器208的连接线300担当主机控制器。USB主机控制器208随后判断A端口202中哪一个具有对应的外部连接设备。主机控制器208为具有外部设备连接的每个A端口202分配地址，从而有效地为那些设备分配地址。此外，主机控制器208在那些外部设备上启动主机协商协议(HNP)特性。需要注意的是，由于集线器102事实上不使用那些设备的资源，所以集线器102不需要配置设备。此外，集线器102使用USB主机控制器208和/或微控制器206来决定哪一个外部设备具有主机协商协议(HNP)，能够用于区分主机控制中的断开和请求。一旦完成初始化，集线器102进入等待外部OTG设备中的一个设备请求USB总线主机控制的状态。该状态如图4状态图中的状态400图示。
当连接到A端口202中一个端口的设备希望获得主机控制时，该设备通过从数据线D+(即传输USB协议信号的USB连接线中的一条线)移除一个上拉电阻请求总线。在设备请求USB总线之后，集线器102依照USB2.0规范的OTG补充说明描述的主机协商协议(HNP)将主机控制转移给该设备。集线器102通过微控制器206的控制在内部重新配置端口切换设备200，从而将连接到请求总线设备的A端口202设置成如图5所示的上游端口。如图中所示，端口切换设备200设置A端口202中标记为202Host的一个端口，使其与剩下的A端口202和USB外设控制器210直接连接。当集线器102完成对端口切换设备200的重新配置之后，连接到A端口202Host的设备可以开始产生USB总线通信的过程。此外，连接到A端口202Host的设备可以逐一清点集线器，也就是为其他端口分配特定的地址，从而给外部设备分配特定的地址。在设备清点集线器102之后，该设备随后清点系统中的其他设备，而且如果合适的话，启动这些设备的主机协商协议(HNP)。需要注意的是，启动其他设备的HNP取决于主机设备的操作。例如，在一些情况下，启动其他设备的HNP限制在主机空闲的时候，而在其他情况下，主机设备可以允许在其活动的时候启动HNP，这将在后面进行讨论。图4的状态图中从状态400到状态402的转移表示了上面描述的操作，其中在通过将其上拉电阻从USB数据线D+断开来请求控制的设备的基础上，集线器作为OTG集线器进行操作。
如果连接到其他A端口202中另一个端口的设备希望成为主机控制者(假设该设备已被现在的主机启动)，该设备将其上拉电阻从USB数据线D+断开产生信号，集线器102从该设备收到信号。特别地，设置集线器102检测该信号并向现在的主机设备报告请求的发生。该操作依照标准的USB2.0集线器协议。作为回应，主机设备随后向集线器102发出指令，控制集线器102将主机控制A端口202切换到新主机设备连接的特定的A端口。以前的主机设备停止产生总线通信，并将上拉电阻与USB数据线D+重新连接。图4的状态图中当需要主机控制切换时从状态402到状态204的变化图示了该操作。此外，当新的主机设备断开上拉电阻请求主机控制的时候，状态404变化到状态402。
当集线器检测到当前主机停止产生通信(即空闲5秒钟)后，微控制器206将重新配置端口切换设备200，从而将连接到新的主机设备的A端口202指定为主机端口。附加地，微控制器206将设置端口切换设备200，使USB外设控制器210与该特定端口连接。随后，新的主机设备将按照前面描述的步骤清点集线器和其他设备。
当一个OTG设备希望停止主机设备身份的时候，该设备可以停止产生USB通信，并将上拉电阻与USB数据线D+重新连接。图4的状态图中状态402到状态400的转移图示了这种情况，其中设备表示为连接上拉电阻从而释放主机控制。当集线器102察觉到延长的没有数据的空闲状态，集线器102恢复它的初始加电启动操作成为系统的缺省主机。如前描述，当这种情况发生时，USB主机控制器208在微控制器206控制下与端口切换设备连接，且控制器208清点集线器，而主机协商协议(HNP)按照前面描述启动所有设备的这种功能。
在另一个例子中，集线器102可以允许个人计算机600连接到USB“B型”端口204。在这种情况下，如图6所示，设置集线器102对端口切换设备200重新配置，从而将B型端口204指定为主机端口且将所有其他的端口202指定为下游设备端口。每次PC或类似设备连接到B型端口时，集线器102服从PC的主机控制，类似于一个代理(override)。附加地，如果USB外设控制器作为OTG集线器并连接到B端口204，USB外设控制器210将移除其上拉电阻。如图4状态图所示，当在状态400或402PC连接PC时，系统状态转移到状态406，其中集线器102作为标准USB集线器进行操作。外设控制器210上拉电阻的移除会向当前作为主机(图4中状态402的情况)的任何OTG设备发出信号，告知集线器102重新获得对USB总线的控制，同时发出信号告知个人计算机600集线器102已连接到B端口204。一旦主机控制转移到个人计算机600，个人计算机清点集线器102，以及依照普通的非OTG USB协议连接到端口202的其他设备。
图7，8和9的流程图图示了前面描述的集线器的全部操作102。如图7所示，集线器102在加电启动(框700)进行初始化。随后，集线器内的微控制器206决定B端口是否存在连接(框702)。如果B端口存在连接，集线器102内的微控制器206设置端口切换设备200，使其作为标准USB集线器，其中B端口是上游端口(框704)。可选地，如果B端口不存在连接，微控制器206设置集线器102为缺省主机并将Vbus作为端口202的供给电力(框706)。随后集线器向A型端口202中第一个端口1初始化计数器(框708)。
一旦计数器完成初始化，集线器102向内部计数器当前设定的端口提供电力(框710)。接下来，集线器确定是否有设备连接到当前端口(框712)。如果没有设备连接到该端口(即端口1)，则计数器增加到下一个A型端口(即端口2)(框714)。可选地，如果有设备连接到当前的端口，集线器为连接到该端口的设备设置地址(框716)。接下来，集线器102确定连接到端口202的设备是否支持On-the-Go(框718)。如果该设备确定为不支持OTG，则计数器增加到下一个编号端口(框714)。可选地，如果该设备确定为支持OTG，集线器102启动连接到端口202的特定设备的主机协商协议(框720)。当设备启动HNP后，计数器增加到集线器102的多个端口202中下一个编号端口(框714)。
图7所示的示例过程进而执行框710-720的清点操作，直到所有的端口都有被清点的机会(框722)。一旦完成对所有端口的情况，集线器102挂起USB总线(框724)。附加地，设置集线器102产生中断，断开任何连接到A端口202的设备。如前描述，当这种情况发生时，集线器102停止所有的USB活动。同样需要注意的是，这是主机协商协议的一部分。因此集线器102继续监控是否至少一个A端口断开设备的上拉电阻改变状态(框726)。如果没有检测到变化，集线器102继续挂起总线。可选地，如果检测到变化，流程进入图8继续图示的框B。
图8所示的图7过程的继续是当集线器设置成外围设备(对应于图4所示的状态402)时的示例。此外，图8的示例图示了集线器与UBS2.0规范的USB OTG补充说明兼容的设置。根据这种示例，当一个A端口改变状态为断开(即上拉电阻断开)时，集线器102确定哪一个A端口改变了状态(框728)。接下来，集线器102通过连接USB外设控制器210完成对集线器外设功能的激活(框730)。集线器102通过诸如重新配置切换设备200，将确定为请求主机控制的A端口设置为上游端口(框732)。集线器102在此端口配置上拉电阻，同时设置所有其他端口为下游端口。需要注意的是，这也是主机协商协议的一个进一步的步骤。
一旦对集线器102完成重新配置，将一个A型端口202设置为上游端口，集线器102则开始检测在预先确定的超时周期内USB总线上是否有活动(框734)。如图8中示例所示，超时周期接近5毫秒。然而，超时周期可以是任意值，不过优选地设置为超过3毫秒的数值。如果在预先确定的超时周期内没有发生总线活动，集线器102移除上拉电阻并重新配置所有的A型端口202为下游端口(框736)。可选地，如果在上游端口发生了总线活动，集线器102继续活动在外设状态，并等待总线活动的中止(框738)。也就是说，集线器102按照USB2.0规范描述执行普通集线器功能，直到总线挂起。此外，针对询问，集线器102说明其支持OTG，并且所有断开活动仅仅报告给活动的DRDOTG主机。然后集线器102检测总线是否挂起(框740)。如果总线没有挂起，该过程继续等待挂起。否则，当总线挂起的时候，集线器102移除上拉电阻并重新配置所有的A型端口为下游端口(框736)。于是流程返回到框A，框A将流程返回到图7中的框706，在此集线器102再次为主机操作进行配置(框706)。
图9图示了图7过程的延续的一个可选的示例，该图图示了当集线器设置为外围设备，但与USB2.0规范的OTG补充说明不兼容时的过程。与图8中框728，730，732，734，736，738和740描述的过程的部分类似，图9中显示的过程实现了同样的过程。然而，在微控制器206检查USB总线是否挂起(框740)之后，图9的过程与图8所示的过程不同。特别地，如果总线没有挂起，集线器102检查是否检测到断开的端口(框742)。如果没有检测到断开的端口，过程返回到等待总线挂起(框738)。另一方面，如果检测到断开的端口，集线器102则将此断开报告给当前活动的主机(框744)。在向活动的主机报告该断开之后，集线器102检查是否启动了主机协商协议。这个决定可以基于从微控制器206发送到端口202的集线器“探听包”。随后微控制器206监视主机协商协议启动消息。如果主机协商协议未启动，则集线器102继续等待总线挂起(即从框746返回框738)。然而，如果主机协商协议启动了，微控制器206则指示端口切换设备200进行设置，从而将请求主机控制的设备设置为上游端口，如图9中方框746到方框732的流程所示。然后该过程不断重复，直到框734中确定的总线活动空闲或者框740确定的总线挂起，于是流程进行到框736，在此微控制器206设置所有的A型端口为下游端口，且流程回复到图7中所示的框706。
参看图10，该图显示了依照本发明教导构建的集线器800的范例示意图，其中集线器具有6个A型端口802以及一个B型端口804。如图8中所示，这些端口可以指定为端口0到端口6，其中端口0为B型端口而端口1到端口6为A型端口802。需要进一步注意的是，端口类型802，804中的每一个端口都包括一个接收(RX)缓冲区806和传输(TX)缓冲区808。每个接收缓冲区806连接到另一组对应的RX缓冲区810，这组缓冲器将收到的信号传递给各自的转换开关配对812(除了来自于B型端口传递给单个反向转换开关814的信号)。每一对转换开关812包括一个正向转换开关和一个反向转换开关(意味着当正向转换开关加载高电压时开关打开，而反向转换开关加载低电压时开关打开)。因而，给定高低电压组成的离散输入，转换开关配对812依赖于输入电压可选地打开。转换开关配对812和转换开关814的切换由端口切换控制器816控制。
转换开关配对812的反向型转换开关和转换开关814的输出连接到上游接收总线818，而转换开关配对812的正向转换开关传递到各自的下游接收总线RX1到RX6。这些接收总线RX1到RX6中的每条总线是多路复用器(MUX)820的输入，该多路复用器由冲突检测和控制器822进行控制。冲突检测和控制器822检测发生在接收到的信号之间的冲突，并通过控制多路复用器820的输出有选择性地在这些信号间进行仲裁。
上游接收总线818通过缓冲区824连接到多个下游传输线TX1到TX6。多路复用器820的输出依次连接到上游传输总线826。转换开关配对828的正向转化开关连接到下游传输线TX1到TX6，且每一个配对还包括一个反向转换开关。转换开关配对828的每个反向开关连接到上游传输总线826。转换开关配对828的切换控制仍然由端口切换控制器816完成。需要注意的是，传递给转化开关配对828的控制电压与传递给对应的转换开关配对812的电压一致。此外，每个转换开关配对812和828之间的对应关系取决于特定的一个端口。例如，连接到端口1的接收缓冲区806的转换开关配对812与连接到相同端口1的传输缓冲区808的转换开关配对828接收同样的控制电压。
反向转换开关830也连接到上游传输总线826，且与反向转换814一样由来自于端口切换控制器816的相同控制电压进行控制。每个转换开关配对828和转换开关830的输出通过多个各自的缓冲区832连接到端口802和804对应的传输缓冲区808。图10中图示的结构提供了选择性切换，可以将B型端口804指定为上游端口或者将A型端口802中的一个端口分配为上游端口。图11和图12一起描述了该公开的结构如何实现这项功能的示例。
图11的示例图示了诸如PC(未图示)连接到B端口804(即端口0)的情况。因此，在这个示例中将集线器800设置为与图5示例类似的标准USB集线器。在这种设置中，端口切换控制器816设置向端口0通道转换开关814和830输出低电压，然而从端口切换控制器816发送到转换开关配对812和828的所有剩下的控制信号都是高电压。因而上游端口0连接到上游接收总线818，而端口0的传输缓冲区808连接到多路复用器820的输出。
如图11所示，B型端口0接收的信号遵循特定的接收路线(如虚线所示)。从上游端口0接收的数据通过缓冲区824和下游传输线TX1到TX6直接传输给端口1到6的传输缓冲区808。因为从上游B型端口接收的数据向所有下游端口802广播，该设置依照了USB2.0规范。
图11还图示了向B型端口0的传输缓冲区808发送信号的传输路线(如加黑实线所示)。在这种特定的示例中，显示了标记为“端口4”的下游端口802向上游端口“端口0”发送数据。因此，图中显示了端口4的接收缓冲区806接收的信号发送到对应于端口4的转换开关配对902。由于端口切换控制器816提供了高信号，配对902的正向转换开关904打开，而反向转换开关906关闭。因此，信号发送到连接到多路复用器820的下游接收线RX4。如前所述，多路复用器820在控制器822的指示下在下游接收线间仲裁。多路复用器820的输出连接到上游传输总线826。如图11所示，来自端口4的信号通过反向转换开关830和缓冲区832传送给端口0的接收缓冲区808。
图12图示了集线器800设置为On-the-Go兼容的示例。在这种示例中，端口切换控制器816选择一个A型端口802(即端口3)作为主机端口。该选择通过端口切换控制器816在所有输出加载高信号而在端口3转换开关配对1002和1004的输入加载低信号实现。结果上游端口3的接收缓冲区806接收的信号向剩下的端口1，2和4-6广播，如图12虚线所示。同样需要注意的是，由于图12的示例是USB OTG集线器，该信号不能传输给B端口804。
附加地，图12的示例图示了诸如连接到端口1的设备通过集线器800向主机端口3发送信号的情况(即从端口1的接收缓冲区806到端口3的传输缓冲区808)。这里用加黑实线图示通过缓冲区810、转换开关配对1006的正向转换开关、多路复用器820、转换开关配对1004的反向转换开关到端口3的传输缓冲区从端口1到端口3的信号通路。冲突检测和控制器822完成对来自于端口1的特定信号的选择，因而允许信号传递给上游传输总线826。需要注意的是，这也依照了USB2.0的规范。
在另一种示例中，图13图示了在USB OTG兼容集线器1100中实现任何数量m+1端口的示例。如图所示，包括了标记为端口0的B型端口1102和“m”个标记为端口1到“m”的A型端口1104。与图10到12的示例类似，集线器1100包括一个端口切换控制器1106，该控制器根据承担主机控制的端口产生设置端口为上游或下游端口的控制信号。任何时间只有一个端口设置为上游端口。因此，具有主机控制的端口1104设置为上游端口，而所有其他A型端口1104设置为下游端口。与前面示例类似，如果个人计算机连接到B型端口1102(该B型端口可选)，B型端口1102启动(类似代理)，被设置为上游端口并赋予主机控制。在A型端口1104具有主机控制且没有个人计算机连接到B型端口1102的时候，该端口禁用。
一般来说，端口切换控制器1106的功能是声明(assert)对应于上游端口的输出控制线和解除声明(D-assert)(即提供高信号)对应下游端口的控制线。这些控制信号在不同的端口之间打开和关闭信号通路，从而集线器1100根据USB2.0规范对操作进行正确地设置。也就是说，设置为上游端口的端口依照标准上游端口工作，而设置为下游端口的端口依照USB2.0规范的定义按照下游端口工作。
尽管这里依照本发明的教导描述了某些设备和方法，本专利的覆盖并不仅限于此。相反，本专利涵盖权利要求范围内，无论是严格意义上还是同等物的原理，依照本发明教导的所有的实施例。

Claims (28)

1.一种通用串行总线集线器设备，包括：
设置将集线器设备与一个或多个外部设备连接的多个端口；
控制器设备；和
由控制器设备控制的端口切换设备，有选择性地连接多个端口中的一个作为主机端口而连接其他的多个端口作为设备端口。
2.如权利要求1所述的设备，其中，多个端口中的每个端口包含A型通用串行总线端口。
3.如权利要求2所述的设备，进一步包括：
包含B型通用串行总线端口的代理端口，用以允许个人计算机连接获取主机控制。
4.如权利要求1所述的设备，进一步包括：
冲突检测和控制设备，设置用于检测作为设备端口的多个端口从外部设备接收的传输给主机端口的信号之间发生的信号冲突，并通过有选择地切换多路复用电路减轻冲突
5.如权利要求1所述的设备，其中，控制器检测作为主机端口的端口处于空闲状态何时达到预先确定的时间，并控制端口切换设备连接集线器设备作为主机控制。
6.如权利要求1所述的设备，其中，控制器包含微控制器、USB主机控制器和USB外设控制器。
7.如权利要求6所述的设备，其中，设置微控制器在集线器设备启动时将USB主机控制器与端口切换设备通信连接。
8.如权利要求7所述的设备，其中，设置微控制器检测何时接收到担当主机控制的外部设备通过该外部设备连接的多个端口中的一个端口发出的请求，并设置微控制器控制端口切换设备重新配置切换设备，从而使所有其他端口作为设备端口以响应检测到的请求。
9.如权利要求8所述的设备，其中，设置微控制器连接USB外设控制器担当主机端口空闲一段预先确定的时间，并且，微控制器控制端口切换设备连接集线器设备作为主机控制。
10.如权利要求1所述的设备，其中，设置集线器按照USB2.0规范的On-the-Go补充说明进行操作，且端口设置为与On-the-Go双模式设备可以进行连接。
11.如权利要求1所述的设备，其中，设置控制器在集线器启动、当前主机设备空闲和主机控制在两个外围设备间转移这些事件中至少一个发生的时候担当主机控制。
12.一种USB通信系统，包括：
一个或多个双模式外围设备；和
集线器，包括：
设置将集线器设备与一个或多个外围设备连接的多个端口；
控制器设备；和
由控制器设备控制的端口切换设备，用于有选择性地连接多个端口中的一个端口担当主机端口，允许一个或多个双模式外围设备中的双模式外设担当主机控制，而其他多个端口担当设备端口。
13.如权利要求12所述的系统，其中，多个端口中的每个端口包含A型通用串行总线端口。
14.如权利要求13所述的系统，进一步包括：
包含B型通用串行总线端口的代理端口，用于允许个人计算机连接获取主机控制。
15.如权利要求12所述的系统，进一步包括：
冲突检测和控制设备，设置用于检测作为设备端口的多个端口从外部设备接收的传输给主机端口的信号之间发生的信号冲突，并通过有选择地切换多路复用电路减轻冲突。
16.如权利要求12所述的系统，其中，控制器检测作为主机端口的端口处于空闲状态何时达到预先确定的时间，并控制端口切换设备连接集线器设备作为主机控制。
17.如权利要求12所述的系统，其中，控制器包括微控制器、USB主机控制器和USB外设控制器。
18.如权利要求17所述的系统，其中，设置微控制器在集线器设备启动时将USB主机控制器与端口切换设备通信连接。
19.如权利要求18所述的系统，其中，设置微控制器检测何时接收到担当主机控制的外部设备通过该外部设备连接的多个端口中的一个端口发出的请求，并设置微控制器控制端口切换设备重新配置切换设备，从而使所有其他端口作为设备端口以响应检测到的请求。
20.如权利要求19所述的系统，其中，设置微控制器连接USB外设控制器端口担当主机端口空闲一段预先确定的时间，并且，微控制器控制端口切换设备连接集线器设备作为主机控制。
21.如权利要求12所述的系统，其中，设置集线器按照USB2.0规范的On-the-Go补充说明进行操作，且端口设置为与On-the-Go双模式设备可以进行连接。
22.如权利要求12所述的系统，其中，设置控制器在集线器启动、当前主机设备空闲和主机控制在两个外围设备间转移这些事件中的至少一个发生的时候担当主机控制。
23.一种对具有多个端口和用于控制端口路由的集线器控制器的USB集线器进行操作的方法，该方法包括：
在启动阶段，将集线器作为具有主机控制的主机设备进行操作；
使用集线器控制器确定多个端口中的哪些端口连接到对应的外部设备，并为那些设备分配地址；
在外部设备上启动主机协商协议；和
当集线器控制器通过第一端口接收到来自第一外部设备的主机控制请求的时候，将主机控制从集线器转移到连接到多个端口中的第一端口的第一外部设备。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括：
根据预先确定的条件，当收到主机控制的外部设备不再请求主机控制后，将主机控制从第一外部设备转移回集线器控制器。
25.如权利要求24所述的方法，其中，预先确定的条件包括当第一外部设备连接的端口没有进行通信，即意味着第一外部设备处于空闲状态的时候。
26.如权利要求24所述的方法，其中，预先确定的条件包括当集线器收到来自第一外部设备、说明该外部设备不再请求主机控制的信号的时候。
27.如权利要求23所述的方法，进一步包括：
当集线器通过第二端口接收到来自第二外部设备的请求主机控制的信号的时候，将主机控制转移到连接到多个端口中的第二端口的第二外部设备。
28.如权利要求23所述的方法，进一步包括：
当个人计算机连接到代理端口时，将主机控制转移到多个端口中的代理端口。
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