TWI393026B - 作為主機與元件轉換的電子裝置 - Google Patents

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Description

作為主機與元件轉換的電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種作為主機與元件轉換的電子裝置。
通用串列匯流排(universal serial bus，以下簡稱USB)的規格問世之後，許多電腦週邊元件，例如印表機、掃描機、儲存裝置，都可以利用USB介面來與電腦之間做資料的傳遞。
根據USB的規格，電子裝置可區分為USB主機(USB Host)以及USB元件(USB Device)。一般來說，USB主機中具有一主機控制單元(Host controller)，主機控制單元可以提供＋5V電壓源至USB元件。再者，主機控制單元更可以經由使用者的控制發出指令至USB元件並且控制USB元件的動作，例如個人電腦以及筆記型電腦即可視為USB主機。而USB元件可連接至USB主機，並且接收USB主機所供應的＋5V電壓源以及根據USB主機所傳遞的指令來動作。
請參照第一圖A，其所繪示為習知USB主機中的主機插座(host receptacle)。此主機插座稱為A型插座(Type－A receptacle)為最常見的主機插座，通常在桌上型電腦以及 筆記型電腦都可以看到。此主機插座中包括四個接觸腳位，包括一電壓提供腳位(voltage providing pin，Vcc＿P)、一接地腳位(GND pin)、二差動資料腳位(differential data pin，D＋，D－)。主機插座除了A型插座之外，還包括小A形插座(mini Type－A receptacle)、微A形插座(micro Type－A receptacle)等等。
請參照第一圖B，其所繪示為習知USB元件中的元件插座(device receptacle)。此元件插座稱為B型插座(Type－B receptacle)，包括四個接觸腳位，包括一電壓接收腳位(voltage receiving pin，Vcc＿R)、一接地腳位(GND pin)、二差動資料腳位(differential data pin，D＋，D－)。元件插座除了B型插座之外，還包括小B形插座(mini Type－B receptacle)、微B形插座(micro Type－B receptacle)等等。
一般來說，連接於USB主機以及USB元件之間的纜線(cable)二端皆為插頭(plug)，而USB主機以及USB元件上僅有主機插座以及元件插座。再者，A型插頭(未繪示)僅能插入於A型插座，B型插頭(未繪示)僅能插入於B型插座。也就是說，當使用者欲將具有A型插座的USB主機連接至具有B型插座的USB元件，則纜線的一端必須為A型插頭，另一端必須為B型插頭。
請參照第二圖，其所繪示為一網路媒體播放機(network media player)示意圖。網路媒體播放機100包括一網路插座112、一影音端(AV terminal)114、一主機插座116、一處理單元(processing unit)110、一主機控制 單元(Host controller)120、一介面轉換電路(interface converting unit)130、以及一儲存裝置(storage unit)140。其中，處理單元110連接至一網路插座112，例如RJ45插座，使得處理單元110可以連接至網際網路。而處理單元110更可處理影音資料，並且經由影音端(AV terminal)114將影音資料傳遞至外部顯示裝置用以播放影音資料。而為了能夠儲存影音資料，網路媒體播放機110更包括一儲存裝置140，例如串列式先進技術連接(Serial Advanced Technology Attachment，以下簡稱SATA)硬碟或者並聯式先進技術連接(Parallel Advanced Technology Attachment，以下簡稱PATA)硬碟，用以儲存影音資料。
以SATA硬碟為例，處理單元110與儲存裝置140之間更包括一主機控制單元120、一介面轉換電路130，而主機控制單元120的一第一USB埠(first USB port)122連接至介面轉換電路130。亦即，第一USB埠122上的電壓提供腳位、接地腳位、以及二差動資料腳位皆連接至介面轉換電路130。而介面轉換電路130連接至儲存裝置140用以將符合USB介面的存取命令與資料轉換為符合SATA介面的存取命令與資料。
因此，當網路媒體播放機100需要讀取儲存裝置140內的資料時，處理單元110會發出一讀取命令至主機控制單元120。而主機控制單元120會將讀取命令轉換為符合USB介面的讀取命令至介面轉換電路130。而介面轉換電路130會將符合USB介面的讀取命令轉換為符合SATA介 面的讀取命令至儲存裝置140。因此，儲存裝置140即可將讀取命令相對應的讀取資料輸出至介面轉換電路130。而介面轉換電路130更可將讀取資料轉換為符合USB介面的讀取資料至主機控制單元120，並且最後傳遞至處理單元110。同理，當網路媒體播放機100需要寫入儲存裝置140的資料也是需要經過類似的轉換程序，因此不再詳述。
再者，一主機控制單元120的一第二USB埠124可以連接至主機插座116用以連接至其他的USB元件，例如外接式儲存裝置，使得主機控制單元120也可以存取外接式儲存裝置。而由上述的描述可知，此網路媒體播放機100即為一USB主機。
基本上，網路媒體播放機100可利用網際網路連接至遠端的多媒體伺服器(media server)並接收多媒體伺服器所提供的影音資料。再者，當處理單元110接收多媒體伺服器所提供的影音資料後即可於外部顯示裝置上播放影音資料。當然，經由使用者的控制，由多媒體伺服器所接收的影音資料也可以儲存在儲存裝置140內。而儲存在儲存裝置140內的影音資料或者檔案也可以被處理單元讀取而利用外部顯示裝置來撥放。
再者，由於網路媒體播放機100為一USB主機，因此可插入一USB元件，例如外接式儲存裝置。而使用者也可以將影音資料或者檔案儲存在外接式儲存裝置，並將外接式儲存裝置連接至主機插座116。因此，處理單元110即可控制主機控制單元120來存取外接式儲存裝置中的影音 資料或者檔案，並播放影音資料或者檔案或者將影音資料或檔案儲存至儲存裝置140。
一般來說，USB電子裝置於設計時即會將其定位為USB主機或者USB元件，並沒有USB電子裝置可同時作為USB主機或者USB元件。以上述的網路媒體播放機100為例，很明顯地為一USB主機。
因此，本發明提出一種作為主機與元件轉換的電子裝置，包括：一主機控制單元，包括有一第一資料端與一第一電源電壓輸出端可輸出一第一電源電壓；一元件插座，包括一第二資料端與一第二電源電壓輸出端；一多工器的一第一輸入端連接至第一資料端，多工器的一第二輸入端連接至第二資料端；一外部電壓偵測控制電路，連接至第一電源電壓輸出端以及第二電源電壓輸出端，並產生一選擇信號至多工器的一選擇端，且具有一第三電源電壓輸出端；一介面轉換電路，連接至多工器的一輸出端以及第三電源電壓輸出端；以及，一儲存裝置，連接至介面轉換電路；其中，當元件插座的第二電源電壓輸出端提供一第二電源電壓到外部電壓偵測控制電路時，外部電壓偵測控制電路的第三電源電壓輸出端輸出第二電源電壓，且多工器的輸出端與第二資料端連接。
本發明的目的在於提出一種可作為USB主機或USB 元件的電子裝置，使得電子裝置同時具有USB主機與USB元件的功能。
為了使 貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
請參照第三圖，其所繪示為本發明實施例的一網路媒體播放機示意圖。網路媒體播放機200包括一網路插座212、一影音端214、一主機插座216、一處理單元210、一主機控制單元220、一介面轉換電路230、一儲存裝置240、一多工器(multiplexer)250、一外部電壓偵測控制電路(outside voltage detecting and controlling circuit)260、與一元件插座218。
處理單元210連接至一網路插座212，例如RJ45插座，使得處理單元210可以連接至網際網路。而處理單元210更可處理影音資料，並且經由影音端214將影音資料傳遞至外部顯示裝置用以播放影音資料。再者，處理單元210更連接至一主機控制單元220，而主機控制單元的一第二USB埠224可以連接至一主機插座216用以連接至其他的USB元件，例如外接式儲存裝置，使得主機控制單元220可以存取外接式儲存裝置。此時，網路媒體播放機200可視為一USB主機。
根據本發明的實施例，主機控制單元220的一第一USB埠222中的二差動資料腳位(D＋/D－)以及元件插座218上的二差動資料腳位(D＋/D－)分別連接至多工器250的第一輸入端(Lo)以及第二輸入端(Hi)，而多工器的輸出端(O)則連接至介面轉換電路230的二差動資料腳位(D＋/D－)。
再者，主機控制單元220的電壓提供腳位(Vcc＿P1)以及元件插座218上的電壓接收腳位(Vcc＿R1)連接至外部電壓偵測控制電路260。當元件插座218並未與一USB主機連接時，元件插座218上的電壓接收腳位(Vcc＿R1)無法接收到任何電壓，因此，外部電壓偵測控制電路260的選擇端(Sel)輸出一低準位(Lo)的選擇信號至多工器250，進而使得第一USB埠222中的二差動資料腳位(D＋/D－)連接至多工器250的輸出端。同時，外部電壓偵測控制電路260會將第一USB埠222中電壓提供腳位(Vcc＿P1)所提供的電源電壓傳送至介面轉換電路230。此時，儲存裝置240是受控於網路媒體播放機200中的主機控制單元220。
當一USB主機插入元件插座218時，元件插座218上的電壓接收腳位(Vcc＿R1)接收到該USB主機所提供的一電源電壓，因此，外部電壓偵測控制電路260的選擇端(Sel)輸出一高準位(Hi)的選擇信號至多工器250，進而使得元件插座218中的二差動資料腳位(D＋/D－)連接至多工器250的輸出端。同時，外部電壓偵測控制電路260 會隔絕第一USB埠222上電壓提供腳位(Vcc＿P1)所提供的電源電壓，並且將元件插座218上電壓接收腳位(Vcc＿R1)所接收到的電源電壓傳遞至介面轉換電路230。此時，元件插座218上電壓接收腳位(Vcc＿R1)所提供的電源電壓可讓儲存裝置240動作，並且儲存裝置240是受控於外部的USB主機。
根據本發明的實施例，當任一USB主機連接至網路媒體播放機200的元件插座218時，此元件插座218中的電壓接收腳位(Vcc＿R1)會接收到一電源電壓並傳遞至外部電壓偵測控制電路260，因此，外部電壓偵測控制電路260會控制多工器250使得多工器250的二差動資料端(D＋/D－)連接至元件插座218的二差動資料腳位(D＋/D－)。同時，外部電壓偵測控制電路260會隔絕第一USB埠222上電壓提供腳位(Vcc＿P1)提供至介面轉換電路230的電源電壓，並且使得元件插座218中的電壓接收腳位(Vcc＿R1)可提供電源電壓至介面轉換電路230。此時，網路媒體播放機200即可視為一USB元件。
請參照第四圖，其所繪示為本發明的外部電壓偵測控制電路。外部電壓偵測控制電路包括三個PMOS電晶體(M1、M2、M3)以及四個電阻(R1、R2、R3、R4)。其中，電壓提供腳位(Vcc＿P1)連接至第一PMOS電晶體(M1)源極(S1)；第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)連接至電壓接收腳位(Vcc＿R1)以及選擇端(Sel)。第一電阻(R1)連接於第一PMOS電晶體(M1)源極(S1)與閘極(G1) 之間；第二電阻(R2)連接於第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)與接地端之間。
再者，第二PMOS電晶體(M2)汲極(D2)連接至第一PMOS電晶體(M1)汲極(D1)；第二PMOS電晶體(M2)源極(S2)連接至一電源電壓輸出端(Vcc)；第二PMOS電晶體(M2)閘極(G2)接到G3。再者，第三PMOS電晶體(M3)汲極(D3)連接至第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)；第三PMOS電晶體(M3)源極(S3)連接至電源電壓輸出端(Vcc)。第三電阻(R3)連接於第三PMOS電晶體(M3)源極(S3)與閘極(G3)之間；第四電阻(R4)連接於第三PMOS電晶體(M3)閘極(G3)與接地端之間。根據本發明的實施例，第二PMOS電晶體(M2)僅利用其汲極(D2)與源極(S2)之間的本體二極體(body diode，D2)，因此，第二PMOS電晶體(M2)也可以利用一二極體來取代；再者，R1為100KΩ、R2為10KΩ、R3為10KΩ、R4為100KΩ；且三個PMOS電晶體(M1、M2、M3)的臨限電壓(threshold voltage，Vt)為－1V。
當USB主機未插入網路媒體播放機200的元件插座218時，電壓提供腳位(Vcc＿P1)提供一電源電壓(＋5V)。因此，第一PMOS電晶體(M1)源極(S1)的電壓為5V(VS1 ＝5V)；第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)的電壓為0.45V(VG1 ＝0.45V)。很明顯地，第一PMOS電晶體(M1)的閘極(G1)與源極(S1)的電壓為－4.55V(VG1S1 ＝－4.55V)小於臨限電壓(Vt＝－1V)，使得第一PMOS電晶體(M1) 開啟，電壓提供腳位(Vcc＿P1)提供的電源電壓(＋5V)可經由第二PMOS電晶體(M2)內的本體二極體D2傳遞至電壓輸出端(Vcc)。並且，選擇端(Sel)的電壓等於第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)電壓為0.45V(VG1 ＝Vsel ＝0.45V)，因此選擇端(sel)輸出一低準位(Lo)的選擇信號。
當USB主機插入網路媒體播放機200的元件插座218時，電壓接收腳位(Vcc＿R1)提供一電源電壓(＋5V)。因此，第一PMOS電晶體(M1)源極(S1)的電壓為5V(VS1 ＝5V)；第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)的電壓為5V(VG1 ＝5V)。很明顯地，第一PMOS電晶體(M1)的閘極(G1)與源極(S1)的電壓為0V(VG1S1 ＝0V)大於臨限電壓(Vt＝－1V)，使得第一PMOS電晶體(M1)關閉，電壓提供腳位(Vcc＿P1)的電源電壓(＋5V)無法傳遞至電壓輸出端(Vcc)。
再者，第三PMOS電晶體(M3)汲極(D3)的電壓為5V(VD3 ＝5V)；第三PMOS電晶體(M3)閘極(G3)的電壓為0V(VG3 ＝0V)。很明顯地，第三PMOS電晶體(M3)的閘極(G3)與汲極(D3)的電壓為－5V(VG3D3 ＝－5V)小於臨限電壓(Vt＝－1V)，使得第三PMOS電晶體(M3)開啟，電壓接收腳位(Vcc＿R1)提供的電源電壓(＋5V)可傳遞至電壓輸出端(Vcc)。並且，選擇端(Sel)的電壓等於第一PMOS電晶體(M1)閘極(G1)電壓為5V(VG1 ＝Vsel ＝5V)，因此選擇端(sel)輸出一高準位(Hi) 的選擇信號。再者，該第二PMOS電晶體(M2)中的本體二極體(D2)可以隔絕電壓接收腳位(Vcc＿R1)提供的電源電壓(＋5V)傳遞至電壓提供腳位(Vcc＿P1)。
因此，本發明的優點在於提供一種可作為USB主機或USB元件的網路媒體播放機。當外部的一USB主機連接至網路媒體播放機的元件插座時，USB主機可以控制網路媒體播放機內的儲存裝置，就算在網路媒體播放機為關機(power down)狀態，USB主機也可以提供電源至儲存裝置。再者，當外部的一USB元件連接至網路媒體播放機的主機插座時，網路媒體播放機可以控制USB元件，並且將USB元件與儲存裝置作資料的交換。
再者，本發明並非限定於網路媒體播放機。當任何的電子裝置運用本發明而使得電子裝置可以成為USB主機或者USB元件皆是屬於本發明的範圍。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
本案圖式中所包含之各元件列示如下：
100‧‧‧網路媒體播放機
110‧‧‧處理單元
112‧‧‧網路插座
114‧‧‧影音端
116‧‧‧主機插座
120‧‧‧主機控制單元
122‧‧‧第一埠
124‧‧‧第二埠
130‧‧‧介面轉換電路
140‧‧‧儲存裝置
200‧‧‧網路媒體播放機
210‧‧‧處理單元
212‧‧‧網路插座
214‧‧‧影音端
216‧‧‧主機插座
218‧‧‧元件插座
220‧‧‧主機控制單元
222‧‧‧第一埠
224‧‧‧第二埠
230‧‧‧介面轉換電路
240‧‧‧儲存裝置
250‧‧‧多工器
260‧‧‧外部電壓偵測控制電路
本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了解：第一圖A所繪示為習知USB主機中的主機插座。
第一圖B所繪示為習知USB元件中的元件插座。
第二圖所繪示為一網路媒體播放機示意圖。
第三圖所繪示為本發明實施例的一網路媒體播放機示意圖。
第四圖所繪示為本發明的外部電壓偵測控制電路。
200‧‧‧網路媒體播放機
210‧‧‧處理單元
212‧‧‧網路插座
214‧‧‧影音端
216‧‧‧主機插座
218‧‧‧元件插座
220‧‧‧主機控制單元
222‧‧‧第一埠
224‧‧‧第二埠
230‧‧‧介面轉換電路
240‧‧‧儲存裝置
250‧‧‧多工器
260‧‧‧外部電壓偵測控制電路

Claims (11)

  1. 一種作為主機與元件轉換的電子裝置，包括：一主機控制單元，包括有一第一資料端與一第一電源電壓輸出端輸出一第一電源電壓；一元件插座，包括一第二資料端與一第二電源電壓輸出端；一多工器，該多工器的一第一輸入端連接至該第一資料端，該多工器的一第二輸入端連接至該第二資料端；一外部電壓偵測控制電路，連接至該第一電源電壓輸出端以及該第二電源電壓輸出端，並產生一選擇信號至該多工器的一選擇端，且具有一第三電源電壓輸出端；一介面轉換電路，連接至該多工器的一輸出端以及該第三電源電壓輸出端；以及一儲存裝置，連接至該介面轉換電路；其中，當該元件插座的該第二電源電壓輸出端提供一第二電源電壓到該外部電壓偵測控制電路時，該外部電壓偵測控制電路的該第三電源電壓輸出端輸出該第二電源電壓，且該多工器的該輸出端與該第二資料端連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中當該元件插座的該第二電源電壓輸出端無提供該第二電源電壓到該外部電壓偵測控制電路時，該外部電壓偵測控制電路的該第三電源電壓輸出端輸出該第一電源電壓，且該多工器的該輸出端與該第一資料端連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該主機控制單元更包括一第一埠與一第二埠，該第一埠包括該第一資料端與該第一電源電壓輸出端，該第三埠包括一第三資料端與一第四電源電壓輸出端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中該電子裝置更包括一主機插座連接至該主機控制單元的該第二埠，使得一外部元件可與該主機插座連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中該主機插座為一通用串列匯流排主機插座，包括二差動資料腳位、一電壓提供腳位與一接地腳位，該通用串列匯流排主機插座可與一外部通用串列匯流排元件連接。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中該主機控制單元的該第一埠與該第二埠皆為通用串列匯流排埠，且每一該通用串列匯流排埠包括二差動資料腳位、一電壓提供腳位與一接地腳位。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該元件插座為一通用串列匯流排元件插座，包括二差動資料腳位、一電壓接收腳位與一接地腳位，該通用串列匯流排元件插座可與一外部通用串列匯流排主機連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中儲存裝置為一硬碟。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該介面轉換電路可將符合一通用串列匯流排介面的信號以及符合一硬碟介面的信號作轉換。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該外部電壓偵測控制電路包括：一第一PMOS電晶體，其源極連接至該第一電源電壓輸出端，其閘極連接至該第二電源電壓輸出端；一第一電阻，連接於該第一PMOS電晶體源極與閘極之間；一第二電阻，連接於該第一PMOS電晶體閘極與一接地端之間；一二極體，具有一陽極連接至該第一PMOS電晶體汲極，具有一陰極連接至該第三電源電壓輸出端；一第三PMOS電晶體，其源極連接至該第三電源電壓輸出端，其汲極連接至該第二電源電壓輸出端；一第三電阻，連接於該第三PMOS電晶體源極與閘極之間；以及一第四電阻，連接於該第三PMOS電晶體閘極與該接地端之間；其中，該第一PMOS電晶體閘極產生該選擇信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置，其中該二極體為一第二PMOS電晶體內的一本體二極體。
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