ITTV20090101A1 - Dispositivo di controllo e gestione accensione e spegnimento di periferiche di tipo usb. - Google Patents

Description

TITOLO: DISPOSITIVO DI CONTROLLO E GESTIONE ACCENSIONE E SPEGNIMENTO DI PERIFERICHE DI TIPO USB

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un dispositivo di controllo e gestione dell'accensione e dello spegnimento di periferiche di tipo USB.

Più in particolare, il trovato riguarda un dispositivo di controllo e gestione di periferiche di tipo USB (Universal Serial Bus) atto a consentire la connessione di più periferiche USB ad una sola porta USB di un personal computer, e in grado di provocare, in modo selettivo, l'accensione di una sola periferica alla volta, e il conseguente spegnimento delle altre periferiche .

L'accensione e lo spegnimento delle periferiche avviene tramite un comando software inviato al dispositivo tramite un programma residente nel personal computer.

Come à ̈ noto, sono sempre più diffuse periferiche di tipo USB che vengono collegate, tramite un apposito connettore che si inserisce in una porta USB, ad un personal computer, con il quale possono scambiare dati.

Lo standard prevede inoltre che il connettore USB presenti anche una coppia di pin attraverso la quale à ̈ possibile alimentare periferiche USB a basso consumo.

Vi sono quindi tutta una serie di periferiche USB che, quando vengono collegate tramite il connettore alla porta USB di un personal computer, utilizzano il connettore stesso sia per ricevere l'energia elettrica sufficiente per essere accese, sia per scambiare i dati con il personal computer.

Tra queste periferiche le più note sono le chiavette, il mouse, la tastiera.

Sono oggi disponibili anche dischi esterni di elevata capacità (500 Giga Byte).

Condizione fondamentale per l'utilizzo di queste periferiche, à ̈ che l'entità di energia elettrica che arriva tramite il connettore USB sia sufficiente alla loro accensione e al loro funzionamento .

Vi sono altre periferiche che utilizzano il connettore USB per scambiare dati con il personal computer, ma che richiedono, per la loro struttura, una quantità di energia elettrica maggiore .

Una periferica di questo tipo può essere una stampante o uno scanner.

Vi sono anche dischi esterni con capacità superiore ai 700 Giga Byte.

In questo caso la periferica utilizza, oltre al connettore USB per lo scambio dì dati, la rete elettrica tradizionale per ricevere l'energia necessaria .

Il presente trovato si rivolge esclusivamente alle periferiche USB che ricevono l'energia elettrica direttamente dal connettore USB.

Tali periferiche vengono anche definite autoalimentate .

La praticità della connessione USB ha fatto sì che, oggigiorno, quasi tutte le periferiche esterne per PC prevedano l'utilizzo dì tale connessione USB.

Tuttavia, il numero di porte USB presenti su un personal computer à ̈ necessariamente limitato a qualche unità, rendendo necessario scollegare fisicamente le periferiche al momento non utilizzate per liberare una porta USB cui collegare la periferica che si vuole utilizzare in quel momento, per poi effettuare il procedimento inverso quando si torna a dove utilizzare la precedente periferica.

Inoltre una periferica USB "autoalimentata", quando viene collegata ad una porta USB si accende automaticamente .

E l'unico modo per spegnerla à ̈ di scollegarla fisicamente dalla porta USB.

Per sopperire al limitato numero di porte USB disponibili nel personal computer, sono stati creati ì comunemente noti i dispositivi moltiplicatori (detti HUB) atti a moltiplicare il numero di porte USB di un personal computer, i quali consentono pertanto di coliegare una pluralità di periferiche USB al suddetto personal computer, anche se questo à ̈ provvisto, ad esempio, di un'unica porta USB.

Il moltiplicatore (HUB) di porte Usb viene collegato ad un'unica porta USB del computer, e pertanto riceve complessivamente l'energia elettrica rilasciata dalla porta USB.

Tale energia elettrica viene frazionata fra tutte le periferiche che vengono collegate alle porte USB del moltiplicatore.

Ne consegue che, molto spesso, la connessione contemporanea di più periferiche USB connesse ad una unica porta USB del personal computer, mediante il moltiplicatore sopra citato, fa si che tali periferiche possano non ricevere dal personal computer la tensione di alimentazione corretta per garantirne il funzionamento.

Se à ̈ certamente possibile collegare al moltiplicatore ed utilizzare in modo corretto e contemporaneo il mouse, la tastiera e una chiavetta USB, non à ̈ certamente possibile utilizzare un disco esterno USB in contemporanea con altre periferiche.

Per utilizzare più dischi esterni autoalimentati collegati ad un moltiplicatore, à ̈ necessario collegare fisicamente un disco esterno alla volta, provvedendo a scollegare i rimanenti.

Tenendo sempre presente che il disco esterno che viene collegato rimane acceso fino a quando non viene scollegato o non viene spento il personal computer.

Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di superare i problemi sopra identificati con riferimento alla necessità di collegare periferiche USB autoalimentate ad un personal computer, utilizzando un moltiplicatore e quindi occupando una sola porta USB del personal computer, facendo in modo che venga accesa solamente la periferica che deve essere utilizzata in un determinato momento, rimanendo accesa solamente per il tempo necessario al suo utilizzo.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzate un dispositivo di controllo e di gestione di periferiche di tipo USB, che permetta a tali periferiche di essere controllate e gestite nella loro funzione di accensione e spegnimento direttamente dal personal computer, tramite l'invio di uno specifico comando da un programma, senza la necessità di collegare e scollegare ripetutamente le periferiche USB a seconda dell'esigenza del momento.

Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo di controllo e gestione di periferiche di tipo USB che permetta di compensare cadute di tensione sul cavo di collegamento tra la porta USB del personal computer e la periferica USB collegata al dispositivo .

Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo di controllo e gestione di periferiche di tipo USB che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costì competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di controllo e gestione dell'accensione e spegnimento periferiche di tipo USB, atto a consentire l'interfacciamento tra dette unità periferiche ed un personal computer, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una porta USB a cui connettere almeno una unità periferica di tipo USB, mezzi concentratori atti a gestire, con una singola connessione dati, detta almeno una porta USB, mezzi di conversione di energia elettrica, atti a connettersi a detta almeno una porta USB e ad una porta USB del personal computer, per trasferire in modo selettivo detta energia, nei parametri standard di detta periferica USB, a detta almeno una periferica USB, detto trasferimento selettivo consentendo l'accensione selettiva di detta almeno una periferica USB.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dì una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo secondo il presente trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli ultimi disegni, in cui :

la figura 1 illustra in vista schematica il collegamento del dispositivo secondo il presente trovato ad un personal computer ed ad una pluralità di periferiche di tipo USB; e

la figura 2 illustra sotto forma di schema a blocchi il dispositivo secondo il presente trovato

Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Inoltre à ̈ da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rilevasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni.

Con riferimento alle figure, il dispositivo secondo il presente trovato, globalmente indicato dal numero di riferimento 1, à ̈ atto ad interi acciarsi tra un personal computer 2 ed una pluralità di periferiche 3 di tipo USB, controllandone l'accensione e lo spegnimento singolarmente tramite un protocollo di comunicazione, che consente di inviare specifici comandi dal computer al dispositivo, comandi che il dispositivo riceve, interpreta agendo di conseguenza .

Il dispositivo 1 Ã ̈ connesso ad una porta USB del personal computer 2, tramite un cavo 4 di connessione di tipo standard USB.

Il dispositivo secondo il trovato prevede, con riferimento alla figura 2, la connessione 5 al cavo USB 4 che viene collegato al personal computer, come sopra spiegato

Mezzi concentratori 6 sono previsti per gestire con una singola connessione di dati USB una pluralità di unità periferiche 3 collegate a relative porte USB 7.

Mezzi di conversione di energia 8 sono previsti per convertire energia disponibile, proveniente dalla porta USB del personal computer tramite la connessione 5, nei parametri standard delle specifiche USB 2.0, con tensione in questo caso compresa tra 4,8 e 5,2 Volt, verso le porte di uscita 7.

I mezzi di conversione di energia (8) sono quindi collegati al connettore USB 5, e sono controllati da mezzi a microcontrollore 9, opportunamente provvisti di un apposito firmware, che controllano i mezzi per il controllo del carico elettrico in uscita 10 tramite i quali si fa in modo che alle porte USB 7 arrivi o meno tensione elettrica, provocando l'accensione o lo spegnimento delle unità periferiche USB 3.

I mezzi a microcontrollore 9 comunicano con il personal computer e con il relativo driver del dispositivo per ricevere i comandi di accensione, spegnimento, stato delle diverse porte USB 7 del dispositivo, ed inoltre gestiscono il sistema di protezione che consente di eseguire i comandi solo dopo aver ricevuto una password dì sicurezza.

I mezzi a microcontrollore 9 controllano inoltre dispositivi dì potenza 10 connessi alle porte USB di uscita 7, per il controllo del carico in uscita.

I mezzi a microcontrollore 9 sono configurati per interpretare i comandi che provengono tramite il protocollo di comunicazione e accendere, spegnere ciascuna porta USB 7, oltre a verificare carichi di potenza in eccedenza o in difetto.

L'accensione e lo spegnimento delle unità periferiche 3 collegate alla porte USB 7 viene effettuato in modo selettivo. Ossia il comando che da programma viene inviato tramite il protocollo di comunicazione e che viene interpretato dai mezzi a microcontrollore 9, deve specificare quale delle porte USB 7 deve essere accesa o spenta. I mezzi a microcontrollore 9 ritornano una segnalazione di errore nel caso in cui viene ricevuto un comando di accensione di una determinata porta USB 7, ma nello stesso momento risulta essere accesa un'altra porta USB 7.

In questo modo ad ogni istante soltanto un'unità periferica 3 alla volta può essere alimenta, con le restanti unità spente.

Ciò consente di ricavare dal personal computer la tensione di alimentazione corretta per ciascuna unità periferica, senza che si verifichino conflitti, in termini di tensione di alimentazione disponibile, fra le unità contemporaneamente collegate alla medesima porta USB del personal computer e quindi necessariamente condividenti la tensione dì alimentazione da questa derivabile. Ciò inoltre consente che tutte le unità periferiche 3 siano spente nel caso in cui non vi sia nel momento necessità di utilizzo.

In virtù della presenza dei mezzi di conversione di energia 8, si ha una gestione intelligente dell'accensione dei carichi induttivi, quali ad esempio dischi fissi di tipo USB, con sistema soft-start, unito ad una gestione dei sovraccarichi e cortocircuiti dell'uscita.

Tale gestione risulta essere fondamentale in quanto con carichi induttivi e con lunghezza della connessione tra il dispositivo 1 ed il personal computer 2 superiore ad 1,5 metri, la periferica 3 collegata ad una delle porte USB 7 potrebbe presentare malfunzionamenti dovuti al mancato rispetto delle specifiche minime dello standard USB, ad esempio dello standard USB 2.0

Il dispositivo secondo il trovato permette di connettere più periferiche USB 3 contemporaneamente al personal computer, attraverso una unica porta USB del personal computer, utilizzando una periferica USB 3 alla volta per il tempo necessario.

La gestione controllata, tramite l'invio di un comando da software, dello spegnimento delle periferiche da non utilizzare, e l'accensione della periferica che si deve utilizzare, evita di dover scollegare a mano le periferiche al momento in cui queste non sono utilizzate, per poi ripristinarne a mano alimentazione e connessione dati al bisogno.

La gestione controllata, tramite l'invio di un comando da software, dello spegnimento delle periferiche da non utilizzare, e l'accensione della periferica che si deve utilizzare, consente di gestire tali azioni senza la presenza di una persona, ma utilizzando programmi applicativi con i quali pianificare tali azioni o attivarle in presenza di determinati eventi.

Inoltre, l'utilizzo del dispositivo secondo il trovato, che accende e spegne selettivamente in modo controllato una periferica USB a mezzo di uno specifico comando inviato tramite software, consente un sensìbile risparmio energetico e riduce l'usura delle periferiche stesse. Ad esempio, nel frequente caso in cui si utilizzi una batteria di dischi esterni rigidi per archiviazione di dati, il dispositivo secondo il trovato consente di connettere contemporaneamente al personal computer diversi dischi rigidi anche quando il numero delle porte USB del personal computer à ̈ inferiore al numero di dischi rigidi da utilizzare, e consente altresì di utilizzare la tensione elettrica rilasciata dalla porta USB alimentando selettivamente il disco rigido da utilizzare in ogni specifico momento.

L'invio di comandi dal personal computer al dispositivo avviene tramite un protocollo di comunicazione, che consente al personal computer di vedere il dispositivo come una porta di comunicazione seriale standard (porta COM). I comandi previsti sono di tre tipi: "STATUS?", "ACCENDI PORTA n. X" , "SPEGNI PORTA X". (X identifica un numero da 1 a 3 e specifica su quale porta USB 7 deve essere attivato il comando) . Quando i mezzi a microcontrollore 9 rilevano che nel mezzi concentratori 6 Ã ̈ arrivata una stringa di caratteri che identifica un comando, provvedono ed elaborare il comando stesso.

Se il comando à ̈ di tipo "STATUS?" i mezzi a microcontrollore 9 provvedono a verificare quale dei dispositivi di potenza 10 in quel momento stia ricevendo la tensione elettrica.

Quindi i mezzi a microcontrollore 9 provvedono a ritornare al personal computer una stringa di caratteri che contengono la risposta.

Se il comando à ̈ di tipo "ACCENDI PORTA n. X", i mezzi a microcontrollore 9 prima provvedono a verificare che nessun dispositivo di potenza 10 relativi alle porte USB stia ricevendo in quel momento tensione elettrica.

Nel qual caso i mezzi a microcontrollore 9 provvedono a ritornare al personal computer una stringa di caratteri che contengono una segnalazione di errore. Se non risulta una condizione di errore, i mezzi a microcontrollore 9 comandano i mezzi di conversione di energia (8) di inviare al dispositivo di potenza 10 relativo alla porta X tensione elettrica sufficiente al alimentare la periferica USB che à ̈ collegata alla porta USB 7 corrispondente.

Se il comando à ̈ di tipo "SPEGNI PORTA n. X", i mezzi a microcontrollore 9 comandano i mezzi di conversione di energia 8 di interrompere l'invio di tensione elettrica al dispositivo di potenza 10 relativo alla porta X , provocando lo spegnimento della periferica USB à ̈ collegata alla porta USB 7 corrispondente .

Si à ̈ in pratica constatato come il dispositivo secondo il presente trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto permette di collegare una pluralità di unità periferiche di tipo USB ad un personal computer, potendo alimentare tali unità periferiche direttamente dal personal computer avendo a disposizione anche una sola porta USB del computer, gestendo le azioni di accensione e spegnimento delle unità periferiche tramite un comando inviato da un programma software e quindi con la possibilità di pianificare l'azione o di eseguirla in conseguenza di determinati eventi.

Il dispositivo così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Naturalmente i materiali impiegati nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti del trovato potranno essere più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze.

I diversi mezzi per effettuare certe differenti funzioni non dovranno certamente coesistere solo nella forma di realizzazione illustrata, ma potranno essere di per sé presenti in molte forme di realizzazione, anche non illustrate.

Le caratteristiche indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare od essere sostituite da equivalenti.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI Dispositivo di controllo e gestione dell'accensione e spegnimento periferiche di tipo USB, atto a consentire l'interfacciamento tra dette unità periferiche ed un personal computer, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una porta USB a cui connettere almeno una unità periferica di tipo USB, mezzi concentratori atti a gestire, con una singola connessione dati, detta almeno una porta USB, mezzi di conversione di energia elettrica, atti a connettersi a detta almeno una porta USB e ad una porta USB del personal computer, per trasferire in modo selettivo detta energia, nei parametri standard di detta periferica USB, a detta almeno una periferica USB, detto trasferimento selettivo consentendo l'accensione selettiva di detta almeno una periferica USB.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi dì conversione di energia e detti mezzi concentratori sono controllati da mezzi a microcontrollore provvisti di un programma.
3. 3. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di potenza per il controllo del carico di uscita di detta almeno una porta USB a cui connettere detta almeno una periferica di tipo USB, detto almeno un dispositivo di potenza essendo controllato da detti mezzi a microcontrollore.
4. 4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una porta USB atta a connettere in uscita periferiche di tipo USB riceve da detti mezzi concentratori i segnali di dati e da detti dispositivi di potenza il segnale di alimentazione.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i dispositivi di potenza consentono di alimentare o meno di tensione elettrica le porte USB atte a connettere in uscita periferiche di tipo USB, in modo tale à ̈ possibile accendere e spegnere le unità periferiche collegate alle porte USB
6. 6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivi di potenza sono gestiti tramite comandi software inviati a detto dispositivo tramite un programma applicativo residente in detto personal computer.
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti comandi software sono inviati dal personal computer a detto dispositivo tramite un protocollo di comunicazione.
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere due o più porte 3⁄4JSB.