TWI420317B - 雙向溝通連接之ｕｓｂ控制裝置及其運作方法 - Google Patents

Description

雙向溝通連接之USB控制裝置及其運作方法

本發明係為一種USB控制裝置及其運作方法，特別是指一種內嵌於電腦主機內部之雙向溝通連接之USB控制裝置及其運作方法。

由於USB介面規格具有即插即用、最多可串連127件USB裝置、可提供5V的電力以及只需佔用一個IRQ等優點，而受到廣大使用者的喜受。又現有的電腦系統中都至少具備有一個USB介面埠可提供給外部連接用，於是乎有廠商提出利用USB介面來進行電腦對電腦之資料傳輸的概念。

由於USB介面係為一主從架構，需由電腦提供主動功能而週邊配備提供裝置功能，才能進行電腦與週邊配備之間的資料傳輸。

所以有些廠商提出將橋接器晶片與USB連接線整合為一體，形成一具有橋接功能之USB連接線，但因其中包含有橋接器晶片，故所需費用較高，且該具橋接功能之連接線只能供電腦與電腦間之連接使用，若欲連接一般USB裝置，仍需使用一般之USB連接線，於使用上實極為不便。

為了解決上述的問題，已有些專利被提出來，如中華民國專利公告號第M276282號「可切換模式的USB介面存取裝置」，其裝置示意圖如第一圖所示，該USB介面存取裝置1包括一USB介面單元10，一USB控制器12，一功能模組14及一手動切換開關16。

其中該功能模組14可為一記憶體，可儲存一主動模式驅動程式140及一從屬模式驅動程式142，利用該手動切換開關16以設定該USB控制器12執行該主動模式驅動程式或從屬模式驅動程式，而將該USB控制器12切換為主動模式或從屬模式。

另，如中華民國專利公告號第591509號「適用於電腦對電腦傳輸之USB控制電路及其作業方法」，本專利的USB控制電路包括有一USB介面之主機控制器、一裝置功能電路及一路徑切換裝置，其提供使用者指定或自動偵測以進行電腦對電腦資料的傳輸。使用者指定是依使用者所欲連接者為週邊裝置或其他電腦而指定路徑切換裝置之連接路徑，而自動偵測是預先設定USB控制電路為主機模式，在利用預設之時間間距決定是以主機模式或裝置功能模式來設定USB控制電路。

實施上述中華民國專利公告號第M276282號的專利時，在USB介面存取裝置上需要增加手動切換開關的製造成本，且每次進行切換動作時，使用者都必須利用手動切換的方式才能夠執行欲進行的運作模式，如此對使用者而言是不便利的且不具有效率。

實施上述中華民國專利公告號第591509號的專利時有以下的缺點，第一，使用者指定的方式會增加切換開關的製造成本，第二，以主機模式作為USB控制電路的初始狀態且以預設的時間間距以決定切換模式，如此，在軟體內時間設定值必須非常地準確，然而，當所連接的裝置回應時間超出預設的時間間距時，可能會造成狀態不確定情形發生。

為了解決上述的缺點，本案發明人提出一種雙向溝通連接之USB控制裝置及其運作方法，以偵測電壓方式來決定USB控制裝置切換為透通模式或傳輸模式的動作。

為達成上述之目的，本發明提出一種雙向溝通連接之USB控制裝置，該雙向溝通連接之USB控制裝置係內嵌於一電腦主機內，包括一第一USB控制單元，係電性連接於一第一USB電子切換部；一第二USB控制單元，係電性連接於一第二USB電子切換部；一方向選擇單元，係電性連接於該第一USB電子切換部及該第二USB電子切換部，用以選擇該第一USB控制單元及該第二USB控制單元之間資料傳輸的方向；一記憶體單元，其內含一韌體程式碼；及一微控制器單元，係電性連接於該記憶體單元、該第一USB控制單元及該第二USB控制單元，透過該韌體程式碼所含的USB協定格式，資料將透過USB協定格式於該第一USB控制單元及該第二USB控制單元之間執行傳輸的運作。

另，本發明亦提出一種雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，該雙向溝通連接之USB控制裝置透過一第一USB連接埠電性連結於一電腦主機及一第二USB連接埠電性連結於一外部裝置，該運作方法係包括偵測該第二USB連接埠是否有電壓輸入；切換該雙向溝通連接之USB控制裝置之一第一USB電子切換部及一第二USB電子切換部於一傳輸模式；傳送該第二USB連接埠所下達之一控制命令至該第一USB連接埠；根據該控制命令以宣告該電腦主機為一光碟機模式；傳送一路徑檔案資訊至該電腦主機及該外部裝置；等待該電腦主機或該外部裝置所傳送之一操作控制命令；判斷該操作控制命令是否為一傳輸檔案命令；及執行該電腦主機及該外部裝置之間的檔案傳輸的動作。

採用本發明之雙向溝通連接之USB控制裝置及其運作方法，可解決上述習知技術所產生的缺點，本發明以偵測電壓的方式可克服中華民國專利公告號第591509號的專利當所連接的裝置回應時間超出預設的時間間距時，所產生狀態不確定的情形，又，本發明之USB控制裝置並未設置任何的切換開關，所以可節省切換開關所產生的製造成本。

為使更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參考第二圖，係為本發明之雙向溝通連接之USB控制裝置示意圖，雙向溝通連接之USB控制裝置2包括有一記憶體單元20，一微控制器單元22，一方向選擇單元24，一第一USB控制單元26，一第二USB控制單元28，一第一USB電子切換部30，一第二USB電子切換部32，一第一USB連接埠34及一第二USB連接埠36。

由第二圖圖式中可看出，第一USB控制單元26電性連接於第一USB電子切換部30之一端，且第一USB電子切換部30之另一端係電性連接於第一USB連接埠34。第二USB控制單元28電性連接於第二USB電子切換部32，且第二USB電子切換部32之另一端係電性連接於第二USB連接埠36。第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32是當偵側有電壓由第一USB連接埠34及第二USB連接埠36輸入時而被啟動進行切換動作。

方向選擇單元24電性連接於第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32，用以選擇第一USB控制單元26及第二USB控制單元28之間資料傳輸的方向，方向選擇單元24內部包括有一電壓偵測電路(未圖示)，用以偵測第一USB電子切換部30或第二USB電子切換部32是否有電壓輸入，而該電壓偵測電路是由一二極體及一電壓比較器所組成的。

記憶體單元20內含一韌體程式碼，韌體程式碼內是撰寫有USB協定格式的相關命令，記憶體單元20可為快閃記憶體或其他非揮性記憶體。微控制器單元22電性連接於記憶體單元20、第一USB控制單元26及第二USB控制單元28，透過韌體程式碼所含的USB協定格式，資料透過USB協定格式於第一USB控制單元26及第二USB控制單元28之間執行傳輸的運作。

本發明之雙向溝通連接之USB控制裝置的運作方式如下，雙向溝通連接之USB控制裝置之第一USB連接埠34可連結於一電腦主機，而第二連接埠36可連結於一外部裝置，當第二USB連接埠36所連結的外部裝置提供有電壓輸入時，方向選擇單元24內的電壓偵測電路就會偵測到有電壓輸入，此時，方向選擇單元24會將原先設置於第一USB電子切換部30的A點及第二USB電子切換部32的B點之電子切換開關，把它切換至第一USB電子切換部30的A’點及第二USB電子切換部32的B’點，接著由第二USB連接埠36所連結的外部裝置提供一控制命令，微控制器單元22會依韌體程式碼之USB協定格式將控制命令傳送至第一USB連接埠34，之後，再由電腦主機內含之一應用程式進行相關的檔案傳輸功能。

請參考第三圖，係為運用本發明雙向溝通連接之USB控制裝置之電腦系統示意圖，本發明之雙向溝通連接之USB控制裝置是可整合成一系統單晶片且內嵌於一電腦主機內部或一電子產品設備的，該系統包括一雙向溝通連接之USB控制裝置2，一南橋晶片組4，一匯流排介面40，一USB資料傳輸線38以及一外部裝置3。

當然上述的電腦主機內部的電子元件不僅只有南橋晶片組4，熟知電腦主機從業人士皆知，電腦主機內尚包括有記憶體、磁碟機、硬碟、北橋晶片組、匯流排插槽、中央處理器等等，其中該硬碟內儲存有一軟體程式。

雙向溝通連接之USB控制裝置2包括有一記憶體單元20，一微控制器單元22，一方向選擇單元24，一第一USB控制單元26，一第二USB控制單元28，一第一USB電子切換部30，一第二USB電子切換部32，一第一USB連接埠34及一第二USB連接埠36。雙向溝通連接之USB控制裝置2的第一USB連接埠34是透過匯流排介面40與南橋晶片組4電性連結的，匯流排介面40可為支援PCI或及其延伸的介面，且雙向溝通連接之USB控制裝置2可整合於電腦主機內部5而成為其中的一部份，另，雙向溝通連接之USB控制裝置2的第二USB連接埠36是透過USB資料傳輸線38與外部裝置3電性連結的，USB資料傳輸線38是一般市面上的USB線，外部裝置3可為電腦主機或無電源式的USB裝置。

請同時參考第三圖及第四圖，第四圖係為本發明雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法流程圖，該雙向溝通連接之USB控制裝置2透過第一USB連接埠34經由匯流排介面40電性連結於電腦主機之南橋晶片組4及第二USB連接埠36電性連結於外部裝置3，該運作方法包括偵測外部裝置3是否透過USB資料傳輸線38經由第二USB連接埠36提供電壓的輸入(S100)，該偵測是透過方向選擇單元24內部的電壓偵測電路所完成的動作，在初始狀態中，本發明的第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32是分別設置於A點及B點的電子切換開關。

於S100的偵測步驟中，當電壓偵測電路偵測到有電壓輸入時，雙向溝通連接之USB控制裝置2就會切換第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32於一傳輸模式(S102)，亦即將第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32的電子切換開關分別由A點及B點切換至A’點及B’點，此時，可知外部裝置3可為主動電源的裝置，如電腦主機，反之，於S100的偵測步驟中，若電壓偵測電路並未偵測到電壓輸入時，則切換該雙向溝通連接之USB控制裝置之第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32於一透通模式(S104)，亦即維持本發明第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32的初始狀態。

在S104的步驟中，電壓偵測電路並未偵測到電壓輸入，表示外部裝置3是一個被動電源裝置，如USB隨身碟或其他的儲存裝置，在此S104步驟之後，本發明雙向溝通連接之USB控制裝置的第一USB電子切換部30及第二USB電子切換部32形成透通模式，亦即第一USB連接埠34及第二USB連接埠36是直接相通的，此時電腦主機就可以直接向外部裝置3下達控制命令，例如一使用者透過電腦主機的輸入裝置(如鍵盤或滑鼠)下達讀取資料的控制命令，此時，電腦主機即可存取外部裝置3內所儲存的資料。

接著，當完成S102的步驟後，外部裝置3會透過第二USB連接埠36傳送外部裝置3所下達之一控制命令至第一USB連接埠34(S106)，此時，雙向溝通連接之USB控制裝置2的微控制器單元22就會驅動儲存於記憶體單元20內的韌體程式碼，韌體程式碼內是撰寫有USB協定格式的相關命令，將控制命令包裝成符合USB協定格的控制命令，再將此包裝後的控制命令透過第一USB連接埠34經由匯流排介面40傳送至電腦主機內，此電腦主機是具有軟體程式的，當電腦主機接收到包裝後的控制命令時，電腦主機的軟體程式就會根據包裝後的控制命令宣告電腦主機為一光碟機模式(S108)，並且傳送給外部裝置3知道電腦主機為光碟機的模式。

之後，電腦主機就會透過第一USB連接埠34傳送一光碟機影像檔至第二USB連接埠36(S110)，由外部裝置3接收後儲存於一記憶體內，外部裝置3緊接著就會執行光碟機影像檔所內含之一自動執行應用程式(S112)，經由該自動執行應用程式的啟動，電腦主機傳送一路徑檔案資訊至外部裝置3且分別顯示於電腦主機的顯示螢幕及外部裝置3的顯示螢幕(S114)，等待該電腦主機或該外部裝置3所傳送之一操作控制命令(S116)，當電腦主機或外部裝置3傳送出操作控制命令時，接著就會判斷操作控制命令是否為一傳輸檔案命令(S118)，若判斷結果為是，則執行該電腦主機及該外部裝置3之間的檔案傳輸的動作(S120)，若判斷結果為否，則回到等待該電腦主機或該外部裝置3所傳送之一操作控制命令(S116)。最後，本發明雙向溝通連接之USB控制裝置將會判斷外部裝置3是否從第二USB連接埠36脫離(S122)，若判斷結果為是，則結束整個運作方法，反之，若判斷結果為否，則回到等待該電腦主機或該外部裝置3所傳送之一操作控制命令(S116)。

本發明雙向溝通連接之USB控制裝置與中華民國專利公告號第591509號的專利不同在於，雙向溝通連接之USB控制裝置並未設置有手動切換開關，及本發明是利用是否有電壓輸入為判斷條件，以驅使第一USB電子切換部及第二USB電子切換部的電子切換開關進行切換動作，因此不會有中華民國專利公告號第591509號的缺點，如當所連接的裝置回應時間超出預設的時間間距時，會產生狀態不確定的情形，而且本發明雙向溝通連接之USB控制裝置的運作方法，可使得電腦主機及外部裝置可同時顯示路徑檔案資訊且可進行檔案傳輸的功能。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

USB介面存取裝置．．．1

USB介面單元．．．10

USB控制器．．．12

功能模組．．．14

主動模式驅動程式．．．140

從屬模式驅動程式．．．142

手動切換開關．．．16

雙向溝通連接之USB控制裝置．．．2

記憶體單元．．．20

微控制器單元．．．22

方向選擇單元．．．24

第一USB控制單元．．．26

第二USB控制單元．．．28

外部裝置．．．3

第一USB電子切換部．．．30

第二USB電子切換部．．．32

第一USB連接埠．．．34

第二USB連接埠．．．36

USB資料傳輸線．．．38

南橋晶片組．．．4

匯流排介面．．．40

電腦主機內部．．．5

第一圖係為習知之USB介面存取裝置示意圖；第二圖係為本發明之雙向溝通連接之USB控制裝置示意圖；第三圖係為運用本發明雙向溝通連接之USB控制裝置之電腦系統示意圖；及第四圖係為本發明雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法流程圖。

雙向溝通連接之USB控制裝置．．．2

記憶體單元．．．20

微控制器單元．．．22

方向選擇單元．．．24

第一USB控制單元．．．26

第二USB控制單元．．．28

第一USB電子切換部．．．30

第二USB電子切換部．．．32

第一USB連接埠．．．34

第二USB連接埠．．．36

Claims (11)

1. 一種雙向溝通連接之USB控制裝置，該雙向溝通連接之USB控制裝置係內嵌於一電腦主機或一電子產品設備內，包括：一第一USB控制單元，係電性連接於一第一USB電子切換部，用以連結該電腦主機或該電子產品設備；一第二USB控制單元，係電性連接於一第二USB電子切換部，用以連結一外部裝置；一方向選擇單元，係電性連接於該第一USB電子切換部及該第二USB電子切換部，用以選擇該第一USB控制單元及該第二USB控制單元之間資料傳輸的方向，該方向選擇單元具有一電壓偵測電路，用以偵測該第一USB電子切換部以及該第二USB電子切換部是否有電壓輸入；一記憶體單元，係內含一韌體程式碼；及一微控制器單元，係電性連接於該記憶體單元、該第一USB控制單元及該第二USB控制單元，透過該韌體程式碼所含的USB協定格式，資料將透過USB協定格式於該第一USB控制單元及該第二USB控制單元之間執行傳輸的運作；其中，當該第二USB電子切換部有電壓輸入時，則該第一USB電子切換部以及該第二USB電子切換部被切換於一透通模式，反之，該第一USB電子切換部以及該第二USB電子切換部被切換於一傳輸模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置，其中該電壓偵測電路係由一二極體及一電壓比較器所組成者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置，其中該雙向溝通連接之USB控制裝置係可整合為一系統單晶片。
4. 一種雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，該雙向溝通連接之USB控制裝置透過一第一USB連接埠電性連結於一電腦主機及一第二USB連接埠電性連結於一外部裝置，該運作方法係包括：偵測該第二USB連接埠是否有電壓輸入；依據該第二USB連接埠是否有電壓輸入，而切換該雙向溝通連接之USB控制裝置之一第一USB電子切換部及一第二USB電子切換部於一傳輸模式或一透通模式；傳送該外部裝置所下達之一控制命令透過該第二USB連接埠與該第一USB連接埠至該電腦系統，或者傳送該電腦系統所下達之一控制命令透過該第一USB連接埠與該第二USB連接埠至該外部裝置，且該控制命令以USB協定格式進行包裝；當該控制命令由該外部裝置發送時，傳送一路徑檔案資訊至該電腦主機，反之，傳送一路徑檔案資訊至外部裝置；等待該電腦主機或該外部裝置所傳送之一操作控制命令； 判斷該操作控制命令是否為一傳輸檔案命令；及執行該電腦主機及該外部裝置之間的檔案傳輸的動作。
5. 如申請專利範圍第4項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，其中該偵測該第二USB連接埠是否有電壓輸入的步驟，若偵測結果為是，則切換該雙向溝通連接之USB控制裝置之一第一USB電子切換部及一第二USB電子切換部於一傳輸模式，反之，若偵測結果為否，則切換該雙向溝通連接之USB控制裝置之一第一USB電子切換部及一第二USB電子切換部於一透通模式。
6. 如申請專利範圍第4項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，其中該根據該控制命令之步驟，更包括：透過該第一USB連接埠傳送一光碟機影像檔至該第二USB連接埠；及執行該光碟機影像檔之一自動執行應用程式。
7. 如申請專利範圍第4項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，其中該傳送一路徑檔案資訊至該電腦主機及該外部裝置之步驟，更包括偵測該外部裝置是否已被切斷連結的狀態。
8. 如申請專利範圍第7項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，其中該偵測該外部裝置是否已被切斷連結的狀態之步驟，若偵測結果為是，則回到偵測該第二USB連接埠是否有電壓輸入之步驟，若偵測結果為否，則等待該電腦主機或該外部裝置所傳送之一操作控制命令。
9. 如申請專利範圍第4項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，其中該判斷該操作控制命令是否為一傳輸 檔案命令之步驟，若判斷結果為是，則執行該電腦主機及該外部裝置之間的檔案傳輸的動作，若判斷結果為否，則回到等待該電腦主機或該外部裝置所傳送之一操作控制命令。
10. 如申請專利範圍第4項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，更包括判斷該外部裝置是否從該第二USB連接埠脫離。
11. 如申請專利範圍第10項所述之雙向溝通連接之USB控制裝置之運作方法，其中該判斷該外部裝置是否從該第二USB連接埠脫離之步驟，若判斷結果為是，則結束整個運作方法，反之，若判斷結果為否，則回到等待該電腦主機或該外部裝置所傳送之一操作控制命令。