TWI776397B - 多影像輸出系統及其usb集線器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種多影像輸出系統及其USB集線器。USB集線器包括多個USB上行連接埠、多個下行連接埠、多個影像處理單元、USB集線器單元、第一多工器以及第二多工器。第一多工器耦接至第一USB上行連接埠、第二USB上行連接埠、第一影像處理單元、第二影像處理單元與USB集線器單元。第二多工器耦接至第一影像處理單元、第二影像處理單元、USB集線器單元、第一下行連接埠與第二下行連接埠。

Description

多影像輸出系統及其USB集線器
本發明是有關於一種電子設備，且特別是有關於一種多影像輸出系統及其通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）集線器。
通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）是連接主機與外部設備的一種序列埠匯流排標準，也是一種輸入輸出介面的技術規範。USB被廣泛地應用於個人電腦、行動裝置、攝影器材、數位電視（機上盒）、遊戲機等產品。USB集線器（Hub）可以讓主機系統連接更多外部設備。USB集線器還可以作為中繼器（Repeater），以將主機下傳的資料廣播（broadcast）至USB裝置（外部設備），以及將USB裝置上傳的資料傳送至主機。所述USB裝置可以包括鍵盤、滑鼠、印表機或是其他週邊設備。一般來說，一個USB系統只能有一個USB主機（host），而在這個USB系統中的其他電子設備都是USB裝置（device)。通常，USB集線器只有一個上行埠（upstream port，USB連接器）來連接至USB主機。一般USB集線器無法同時連接至多個USB主機。
本發明提供一種多影像輸出系統及其通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）集線器，以提供多個USB上行連接埠，以及使這些USB上行連接埠的影像資料傳輸可以互為獨立。
在本發明的一實施例中，上述的USB集線器包括多個USB上行連接埠、多個下行連接埠、多個影像處理單元、一個USB集線器單元、一個第一多工器以及一個第二多工器。這些USB上行連接埠包括第一USB上行連接埠與第二USB上行連接埠。這些下行連接埠包括第一下行連接埠與第二下行連接埠。這些影像處理單元包括第一影像處理單元與第二影像處理單元。第一多工器耦接至第一USB上行連接埠、第二USB上行連接埠、第一影像處理單元、第二影像處理單元、USB集線器單元。第二多工器耦接至第一影像處理單元、第二影像處理單元、USB集線器單元、第一下行連接埠以及第二下行連接埠。
在本發明的一實施例中，上述的多影像輸出系統包括第一USB主機（host）、第二USB主機、USB集線器、第一影像顯示裝置以及一第二影像顯示裝置。USB集線器包括一個第一USB上行連接埠、一個第二USB上行連接埠以及多個下行連接埠。其中，第一影像顯示裝置與第二影像顯示裝置耦接於這些下行連接埠其中之二。
基於上述，本發明諸實施例所述USB集線器提供多個USB上行連接埠，以便耦接至多個USB主機。所述USB集線器還提供多個影像處理單元，以使這些USB上行連接埠的影像資料傳輸可以互為獨立。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。
通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）被廣泛作為主機（host）與裝置（device）之間的資料傳輸介面。除了USB協定外，基於應用需求，USB的資料傳輸路徑可以被應用於其他通訊協定，例如顯示埠（DisplayPort，DP）協定、雷電（Thunderbolt）協定、高畫質多媒體介面（High Definition Multimedia Interface，HDMI）協定或是其他通訊協定。主機的電力傳輸（Power Delivery，以下稱為PD）控制器可以經由USB連接器的配置通道（Configuration Channel，CC）接腳而與裝置的PD控制器相互協商USB組態（運行於哪一種通訊協定）。
圖1是依照本發明的一實施例的一種多影像輸出系統及其USB集線器100的電路方塊（circuit block）示意圖。圖1所示多影像輸出系統包括USB主機11、USB主機12、USB集線器100、影像顯示裝置21以及影像顯示裝置22。圖1所示USB集線器100包括控制器180、多工器120、多工器（路徑切換電路）160、USB集線器單元140、主機橋接（host bridge）電路150、多個USB上行連接埠（例如111與112）、多個下行連接埠（例如171與172）以及多個影像處理單元（例如131與132）。其中，多工器120可以是路徑切換電路。此外，所述USB集線器100提供多個影像處理單元131與132，以使這些USB上行連接埠111與112在進行影像資料傳輸時可以互為獨立。在一些實施例中，影像處理單元131與（或）132可以包括符合DP協定的DP電路。
USB上行連接埠111與（或）USB上行連接埠112可以是USB type-C連接器或是其他USB連接器。USB上行連接埠111與USB上行連接埠112可以電性連接至不同USB主機11與12（例如電腦或其他電子設備）的USB下行連接埠。下行連接埠171與（或）下行連接埠172可以包括USB下行連接埠，例如USB type-C連接器或是其他USB連接器。下行連接埠171與下行連接埠172可以連接至不同USB裝置（例如顯示器、鍵盤或其他週邊設備，未繪示）或是其他類型的影像裝置（例如影像顯示裝置21與22）。依照實際設計，在一些實施例中，下行連接埠171至下行連接埠172中的至少一個連接器可以是影像輸出埠（例如DP連接器），而下行連接埠171至下行連接埠172中的其他連接器可以是USB連接器。所述DP連接器可以連接至DP裝置（例如顯示器或其他DP裝置，未繪示）。亦即，影像顯示裝置21與影像顯示裝置22可以耦接於所述影像輸出埠以及這些下行連接埠其中之二。
圖1所示多工器120具有多個連接端，例如連接端120a、連接端120b、連接端120c、連接端120d、連接端120e與連接端120f。連接端120a耦接至USB上行連接埠111。連接端120b耦接至USB上行連接埠112。連接端120c耦接至影像處理單元131的第一端。連接端120d耦接至影像處理單元132的第一端。連接端120e耦接至USB集線器單元140的上行端140up。USB集線器單元140例如是符合USB3規格的集線器單元，故在此不贅述USB集線器單元140的實施細節。USB集線器單元140的下行端140d1耦接至主機橋接單元150的連接端150b。連接端120f耦接至主機橋接單元150的連接端150a。
主機橋接單元150可以提供橋接介面，以使不同的USB主機可以彼此交換資料。舉例來說，基於控制器180對多工器120的控制，當USB主機11（第一電子設備）連接至USB上行連接埠111而另一USB主機12（第二電子設備）連接至USB上行連接埠112時，第一電子設備可以通過USB上行連接埠111、多工器120、USB集線器單元140、主機橋接單元150、多工器120與USB上行連接埠112而將資料提供給第二電子設備，而第二電子設備亦可以通過USB上行連接埠112、多工器120、主機橋接單元150、USB集線器單元140、多工器120與USB上行連接埠111而將資料提供給第一電子設備。
圖1所示多工器160具有多個連接端，例如連接端160a、連接端160b、連接端160c、連接端160d、連接端160e與連接端160f。連接端160c耦接至USB集線器單元140的下行端140d2。連接端160d耦接至USB集線器單元140的下行端140d3。連接端160e耦接至下行連接埠171。連接端160f耦接至下行連接埠172。連接端160a耦接至影像處理單元131的第二端。連接端160b耦接至影像處理單元132的第二端。
在一些實施例中，影像處理單元131與影像處理單元132是獨立運作的兩個符合DP規格的電路。例如，影像處理單元131包含一個DP引擎，而影像處理單元132包含另一個DP引擎。本實施例並不限制影像處理單元131與影像處理單元132的實施細節。依照設計需求，在一些實施例中，影像處理單元131與（或）影像處理單元132可以包含符合DP規格的DP多流傳輸（Multi-Stream Transport，MST）功能。在一些實施例中，影像處理單元131與（或）影像處理單元132可以包含帶有訊號等化器（signal equalizer）和重定時器（retimer）的鏈路訓練可調PHY中繼器（Link-Training Tunable PHY Repeater，LTTPR）電路。舉例來說，影像處理單元131可以是符合DP規格的顯示埠中繼器（Repeater）單元（例如LTTPR電路），而影像處理單元132可以包含符合DP規格的DP MST影像處理單元。
依照實際設計，控制器180可以包括符合USB規格的電力傳輸（Power Delivery，以下稱為PD）控制器。控制器180可以耦接並控制多工器120與多工器160的連接路由。例如，控制器180可以經由USB上行連接埠111與（或）USB上行連接埠112的配置通道（Configuration Channel，CC）接腳而與電子設備（例如USB主機11與12）協商通訊協定（USB組態）。控制器180可以依照在USB上行連接埠111與（或）USB上行連接埠112傳輸的通訊協定去控制多工器120的連接路由。控制器180還可以經由下行連接埠111與（或）下行連接埠112的CC接腳而與電子設備（USB裝置以及/或是影像顯示裝置，例如影像顯示裝置21與22）協商通訊協定（USB組態）。控制器180可以依照在下行連接埠111與（或）下行連接埠112傳輸的通訊協定去控制多工器160的連接路由。
當USB主機（11或12）操作於顯示埠替代模式（DP Alternate Mode，或稱DP ALT模式）時，USB上行連接埠（111或112）的多個資料通道的部份或全部可以被用來傳輸符合DP規格的DP資料。所述資料通道是USB上行連接埠的差動接腳對（高速資料傳輸通道），例如是USB規格所規範的D+與D-接腳對、TX1+與TX1-接腳對、RX1+與RX1-接腳對、TX2+與TX2-接腳對以及（或是）RX2+與RX2-接腳對。因此，當在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式時，多工器120可以將USB上行連接埠111耦接至影像處理單元131與影像處理單元132其中一個，以及將USB上行連接埠112耦接至影像處理單元131與影像處理單元132其中另一個。
舉例來說，當在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式時，多工器120可以將USB上行連接埠111的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131的第一端，以及將USB上行連接埠111的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的上行端140up。多工器120還可以將USB上行連接埠112的至少一個資料通道耦接至影像處理單元132的第一端，以及將USB上行連接埠112的其餘資料通道耦接至主機橋接單元150的連接端150a。
再舉例來說，當在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定為DP ALT模式而在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定不是DP ALT模式時，多工器120可以將USB上行連接埠111的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131的第一端，以及將USB上行連接埠111的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的上行端140up。因為在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定不是DP ALT模式，所以多工器120可以將USB上行連接埠112的資料通道耦接至主機橋接單元150的連接端150a。
在下行連接埠171傳輸的通訊協定與在下行連接埠172傳輸的通訊協定均為DP ALT模式的情況下，多工器160可以將下行連接埠171的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131與影像處理單元132其中一個的第二端，以及將下行連接埠172的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131與影像處理單元132其中另一個的第二端。
舉例來說，在下行連接埠171傳輸的通訊協定與在下行連接埠172傳輸的通訊協定均為DP ALT模式的情況下，多工器160可以將下行連接埠171的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131的第二端，以及將下行連接埠171的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的下行端140d2。多工器160還可以將下行連接埠172的至少一個資料通道耦接至影像處理單元132的第二端，以及將下行連接埠172的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的下行端140d3。
再舉例來說，在下行連接埠171傳輸的通訊協定為DP ALT模式而在下行連接埠172傳輸的通訊協定不是DP ALT模式的情況下，多工器160可以將下行連接埠171的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131的第二端，以及將下行連接埠171的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的下行端140d2。因為在下行連接埠172傳輸的通訊協定不是DP ALT模式，所以多工器160可以將下行連接埠172的資料通道耦接至USB集線器單元140的下行端140d3。
圖2至圖5是依照本發明的一實施例說明圖1所示多工器120與160的不同操作情境示意圖。在圖2至圖5所示實施例中，USB上行連接埠的數量被假設為兩個（即圖2至圖5所示USB上行連接埠111與USB上行連接埠112），而下行連接埠的數量被假設為四個（即圖2至圖5所示下行連接埠171、下行連接埠172、下行連接埠173與下行連接埠174）。在圖2至圖5所示實施例中，下行連接埠171例如是影像輸出埠（例如DP連接器），而下行連接埠172、下行連接埠173與下行連接埠174例如是USB連接器（例如USB type-C連接器）。
在圖2至圖5所示實施例中，影像處理單元132可以包含符合DP規格的DP多流傳輸（MST）功能，因此影像處理單元132例如具有第二端132a與第三端132b。多工器160的連接端160b耦接至影像處理單元132的第二端132a。多工器160的連接端160g耦接至影像處理單元132的第三端132b。
在圖2所示實施例中，在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式。圖2所示情境是，USB上行連接埠111早於USB上行連接埠112電性連接至電子設備的USB的下行連接埠。
請參照圖2，在USB上行連接埠111早於USB上行連接埠112電性連接至電子設備的USB下行連接埠的情況下，多工器120可以將USB上行連接埠111的至少一個資料通道耦接至影像處理單元132的第一端，以及將USB上行連接埠111的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的上行端140up。多工器120還可以將USB上行連接埠112的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131的第一端，以及將USB上行連接埠112的其餘資料通道耦接至主機橋接單元150的連接端150a。
在圖2所示實施例中，多工器160可以將下行連接埠171耦接至影像處理單元132的第二端132a。在下行連接埠172傳輸的通訊協定例如為USB3模式。因此，多工器160可以將下行連接埠172耦接至USB集線器單元140的下行端140d2。在下行連接埠173傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器160可以將下行連接埠173的至少一個資料通道耦接至影像處理單元132的第三端132b，以及將下行連接埠173的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的下行端140d3。在下行連接埠174傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器160可以將下行連接埠174的所有資料通道耦接至影像處理單元131的第二端。
圖3所示多工器120的操作情境為在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式，且USB上行連接埠111早於USB上行連接埠112電性連接至電子設備的USB下行連接埠，其係相同於圖2所示多工器120的操作情境，故不再說明多工器120。在圖3所示實施例中，多工器160可以將下行連接埠171耦接至影像處理單元131的第二端。在下行連接埠172傳輸的通訊協定為USB3模式，因此多工器160可以將下行連接埠172耦接至USB集線器單元140的下行端140d2。在下行連接埠173傳輸的通訊協定為DP ALT模式，因此多工器160可以將下行連接埠173的至少一個資料通道耦接至影像處理單元132的第二端132a，以及將下行連接埠173的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的下行端140d3。在下行連接埠174傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器160可以將下行連接埠174的所有資料通道耦接至影像處理單元132的第三端132b。
在圖4所示實施例中，在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式。圖4所示情境是，USB上行連接埠112早於USB上行連接埠111電性連接至電子設備的USB下行連接埠。請參照圖4，在USB上行連接埠112早於USB上行連接埠111電性連接至電子設備的USB下行連接埠的情況下，多工器120可以先將USB上行連接埠112的至少一個資料通道耦接至影像處理單元132的第一端，以及將USB上行連接埠112的其餘資料通道耦接至USB集線器單元140的上行端140up。在USB上行連接埠111電性連接至另一電子設備的USB下行連接埠後，多工器120可以將USB上行連接埠111的至少一個資料通道耦接至影像處理單元131的第一端，以及將USB上行連接埠111的其餘資料通道耦接至主機橋接單元150的連接端150a。圖4所示多工器160的操作情境相同於圖2所示多工器160的操作情境，故不再說明多工器160。
圖5所示多工器120的操作情境為在USB上行連接埠111傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式，且在USB上行連接埠112早於USB上行連接埠111電性連接至電子設備的USB下行連接埠的情況下，其係相同於圖4所示多工器120的操作情境，故不再說明多工器120。此外，圖5所示多工器160的操作情境亦相同於圖3所示多工器160的操作情境，故本文在此亦不再說明多工器160。
進一步地說，在本實施例中，多工器120例如可以將先電性連接至電子設備的USB上行連接埠的至少一個資料通道耦接至上述影像處理單元132。該影像處理單元132例如是包含符合DP規格的DP多流傳輸（Multi-Stream Transport，MST）功能。另一方面，較晚電性連接至電子設備的USB上行連接埠的至少一個資料通道則是被耦接至上述影像處理單元131。該影像處理單元131例如是符合DP規格的顯示埠中繼器（Repeater）單元。當然，在其他較佳實施中，可依設計上的需求來調整這些USB上行連接埠的資料通道分別與影像處理單元131以及影像處理單元132的耦接關係，本文在此並不做任何限制。
圖6是依照本發明的另一實施例的一種多影像輸出系統及其USB集線器600的電路方塊示意圖。圖6所示多影像輸出系統包括USB主機11、USB主機12、USB集線器600、影像顯示裝置21以及影像顯示裝置22。圖6所示USB集線器600包括控制器680、多工器（路徑切換電路）620、多工器（路徑切換電路）660、USB集線器單元640、主機橋接單元650、裝置路由器單元690、多個USB上行連接埠（例如611與612）、多個下行連接埠（例如671與672）以及多個影像處理單元（例如631與632）。所述USB集線器600提供多個影像處理單元631與632，以使這些USB上行連接埠611與612的影像資料傳輸可以互為獨立。在一些實施例中，影像處理單元631與（或）632可以包括符合DP協定的DP電路。舉例來說，影像處理單元631可以是符合DP規格的顯示埠中繼器（Repeater）單元（例如LTTPR電路），而影像處理單元632可以包含符合DP規格的DP MST影像處理單元。
下行連接埠671與（或）下行連接埠672可以包括USB下行連接埠，例如USB type-C連接器或是其他USB連接器。下行連接埠671與下行連接埠672可以連接至不同USB裝置（例如顯示器、鍵盤或其他週邊設備，未繪示）或是其他類型的影像裝置（例如影像顯示裝置21與22）。依照實際設計，在一些實施例中，下行連接埠671至下行連接埠672中的至少一個連接器可以是影像輸出埠（例如DP連接器），而下行連接埠671至下行連接埠672中的其他連接器可以是USB連接器。所述DP連接器可以連接至DP裝置（例如顯示器或其他DP裝置，未繪示）。亦即，影像顯示裝置21與影像顯示裝置22可以耦接於所述影像輸出埠以及這些下行連接埠其中之二。
圖6所示USB集線器600、控制器680、多工器620、多工器660、USB集線器單元640、主機橋接單元650、USB上行連接埠611、USB上行連接埠612、下行連接埠671、下行連接埠672、影像處理單元631以及影像處理單元632可以參照圖1至圖5所示USB集線器100、控制器180、多工器120、多工器160、USB集線器單元140、主機橋接單元150、USB上行連接埠111、USB上行連接埠112、下行連接埠171、下行連接埠172、影像處理單元131以及影像處理單元132的相關說明加以類推，故不再贅述。在本實施例中，裝置路由器單元690耦接至影像處理單元631、影像處理單元632以及USB集線器單元640。
圖6所示多工器620具有多個連接端，例如連接端620a、620b、620c、620d、620e、620f、620g與620h。連接端620a耦接至USB上行連接埠611。連接端620b耦接至USB上行連接埠612。連接端620c耦接至影像處理單元631的第一端。連接端620d耦接至影像處理單元632的第一端。連接端620h耦接至裝置路由器單元690的USB4上行端690up。連接端620g耦接至裝置路由器單元690的影像端690dp。連接端620e耦接至USB集線器單元640的上行端640up。USB集線器單元640的上行端640up還耦接至裝置路由器單元690的USB3下行端690d1。USB集線器單元640與裝置路由器單元690是符合USB4規格的集線器單元與裝置路由器單元，故在此不贅述USB集線器單元640與裝置路由器單元690的實施細節。USB集線器單元640的下行端640d1耦接至主機橋接單元650的連接端650b。連接端620f耦接至主機橋接單元650的連接端650a。
控制器680可以依照在USB上行連接埠611與（或）USB上行連接埠612傳輸的通訊協定去控制多工器620的連接路由。舉例來說，在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠612傳輸的通訊協定均為DP ALT模式的情況下，多工器620可以將USB上行連接埠611的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631與影像處理單元632其中一個的第一端，以及將USB上行連接埠612的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631與影像處理單元632其中另一個的第一端。再舉例來說，在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定為DP ALT模式而在USB上行連接埠612傳輸的通訊協定不是DP ALT模式的情況下，多工器620可以將USB上行連接埠611的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631與影像處理單元632其中一個的第一端。所述資料通道是USB上行連接埠的差動接腳對（高速資料傳輸通道），例如是USB規格所規範的D+與D-接腳對、TX1+與TX1-接腳對、RX1+與RX1-接腳對、TX2+與TX2-接腳對以及（或是）RX2+與RX2-接腳對。
圖6所示多工器660具有多個連接端，例如連接端660a、660b、660c、660d、660e與660f。連接端660a耦接至影像處理單元631的第二端。連接端660b耦接至影像處理單元632的第二端。連接端660c耦接至裝置路由器單元690的USB4下行端690d2。連接端660d耦接至USB集線器單元640的下行端640d2。連接端660e耦接至下行連接埠671。連接端660f耦接至下行連接埠672。
控制器680還可以依照在下行連接埠671與（或）下行連接埠672傳輸的通訊協定去控制多工器660的連接路由。舉例來說，在下行連接埠671傳輸的通訊協定與在下行連接埠672傳輸的通訊協定均為DP ALT模式的情況下，多工器660可以將下行連接埠671的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631與影像處理單元632其中一個的第二端，以及將下行連接埠672的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631與影像處理單元632其中另一個的第二端。
圖7至圖14是依照本發明的一實施例說明圖6所示多工器620與660的不同操作情境示意圖。在圖7至圖14所示實施例中，USB上行連接埠的數量被假設為兩個（即圖7至圖14所示USB上行連接埠611與USB上行連接埠612），而下行連接埠的數量被假設為四個（即圖7至圖14所示下行連接埠671、下行連接埠672、下行連接埠673與下行連接埠674）。在圖7至圖14所示實施例中，下行連接埠671是DP連接器，而下行連接埠672、673與674是USB連接器（例如USB type-C連接器）。
在圖7至圖14所示實施例中，影像處理單元632可以包含符合DP規格的DP多流傳輸（MST）功能，因此影像處理單元632具有第二端632a與第三端632b。多工器660的連接端660b耦接至影像處理單元632的第二端632a。多工器660的連接端660g耦接至影像處理單元632的第三端632b。
在圖7所示實施例中，在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定為USB4協定，而在USB上行連接埠612傳輸的通訊協定為DP ALT模式。圖7所示情境是，USB上行連接埠611早於USB上行連接埠612電性連接至電子設備的USB下行連接埠。因為USB上行連接埠611先接上電子設備，多工器620可以將USB上行連接埠611的所有資料通道耦接至裝置路由器單元690的USB4上行端690up。關於較晚電性連接至電子設備的USB下行連接埠612，多工器620則是將USB上行連接埠612的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631的第一端，以及將USB上行連接埠612的其餘資料通道耦接至主機橋接單元650的連接端150a。此外，多工器620的多工電路可以將裝置路由器單元690的影像端690dp耦接至影像處理單元632的第一端。因此，多工器620可以將USB上行連接埠611的資料通道透過裝置路由器單元690耦接至影像處理單元632的第一端，以及將USB上行連接埠612的至少一個資料通道直接耦接至影像處理單元631的第一端。
需要說明的是，多工器620的多工電路在圖7操作情境中將裝置路由器單元690的影像端690dp耦接至影像處理單元632的第一端，但是，多工器620的多工電路在其他操作情境中亦可以將裝置路由器單元690的影像端690dp耦接至影像處理單元631的第一端。影像端690dp至影像處理單元（631與632）之間的所述多工電路在圖6至圖14所示實施例中被併入多工器620。在其他較佳實施例中，影像端690dp至影像處理單元（631與632）之間的所述多工電路亦可以獨立於多工器620外，本文在此亦不做任何限制。
在圖7所示實施例中，多工器660可以將下行連接埠671耦接至影像處理單元632的第二端632a。在此假設在下行連接埠672傳輸的通訊協定為USB4協定。因此，多工器660可以將下行連接埠672耦接至裝置路由器單元690的USB4下行端690d2。在此假設在下行連接埠673傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠673的至少一個資料通道耦接至影像處理單元632的第三端632b，以及將下行連接埠673的其餘資料通道耦接至USB集線器單元640的下行端640d2。在此假設在下行連接埠674傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠674的所有資料通道耦接至影像處理單元631的第二端。
圖8所示多工器620的操作情境係在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定為USB4協定，而在USB上行連接埠612傳輸的通訊協定為DP ALT模式。此外，USB上行連接埠611早於USB上行連接埠612電性連接至電子設備的USB下行連接埠。圖8所示多工器620的操作情境係相同於圖7所示多工器620的操作情境，故不再說明多工器620。在圖8所示實施例中，多工器660可以將下行連接埠671耦接至影像處理單元631的第二端。在此假設在下行連接埠672傳輸的通訊協定為USB4協定。因此，多工器660可以將下行連接埠672耦接至裝置路由器單元690的USB4下行端690d2。在此假設在下行連接埠673傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠673的至少一個資料通道耦接至影像處理單元632的第三端632b，以及將下行連接埠673的其餘資料通道耦接至USB集線器單元640的下行端640d2。在此假設在下行連接埠674傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠674的所有資料通道耦接至影像處理單元632的第二端632a。
在圖9所示實施例中，在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定為DP ALT模式，而在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定為USB4協定。圖9所示情境是，USB上行連接埠612早於USB上行連接埠611電性連接至電子設備的USB下行連接埠。因為USB上行連接埠612先接上電子設備，多工器620可以將USB上行連接埠612的全部資料通道耦接至裝置路由器單元690的USB4上行端690up。關於較晚電性連接至電子設備的USB下行連接埠611，多工器620則可以將USB上行連接埠611的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631的第一端，以及將USB上行連接埠611的其餘資料通道耦接至主機橋接單元650的連接端650a。此外，多工器620可以將裝置路由器單元690的影像端690dp耦接至影像處理單元632的第一端。因此，多工器620可以將USB上行連接埠612的資料通道透過裝置路由器單元690耦接至影像處理單元632的第一端，以及將USB上行連接埠611的至少一個資料通道直接耦接至影像處理單元631的第一端。此外，圖9所示多工器660的操作情境則相同於圖7所示多工器660的操作情境，故不再說明多工器660。
圖10所示多工器620的操作情境亦係在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定為DP ALT模式，而在USB上行連接埠112傳輸的通訊協定為USB4協定，且USB上行連接埠612早於USB上行連接埠611電性連接至電子設備的USB下行連接埠，其相同於圖9所示多工器620的操作情境，故不再說明多工器620。圖10所示多工器660的操作情境相同於圖8所示多工器660的操作情境，故亦不再說明多工器660。
與上述實施例中，本實施例之多工器620亦例如可以將先電性連接至電子設備的USB上行連接埠的至少一個資料通道耦接至上述影像處理單元632。該影像處理單元632例如是包含符合DP規格的DP多流傳輸（Multi-Stream Transport，MST）功能。另一方面，較晚電性連接至電子設備的USB上行連接埠的至少一個資料通道則是被耦接至上述影像處理單元631。該影像處理單元631例如是符合DP規格的顯示埠中繼器（Repeater）單元。當然，在其他較佳實施中，可依設計上的需求來調整這些USB上行連接埠的資料通道分別與影像處理單元631以及影像處理單元632的耦接關係，本文在此並不做任何限制。
圖11至圖14係繪示圖7至圖10的實施架構在當USB上行連接埠111與USB上行連接埠112傳輸的通訊協定均為DP ALT模式下進行運作的實施方案。在圖11至圖14所示實施例中，USB集線器單元640更包括下行端640d3。USB集線器單元640的下行端640d2耦接至多工器660的連接端660d。USB集線器單元640的下行端640d3耦接至多工器660的連接端660h。
在圖11所示實施例中，在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠612傳輸的通訊協定均為DP ALT模式。圖11所示情境是，USB上行連接埠611早於USB上行連接埠612電性連接至電子設備的USB的下行連接埠。在USB上行連接埠611早於USB上行連接埠612電性連接至電子設備的USB下行連接埠的情況下，多工器620可以將USB上行連接埠611的至少一個資料通道耦接至影像處理單元632的第一端，以及將USB上行連接埠611的其餘資料通道耦接至USB集線器單元640的上行端640up。多工器620還可以將USB上行連接埠612的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631的第一端，以及將USB上行連接埠612的其餘資料通道耦接至主機橋接單元650的連接端650a。
在圖11所示實施例中，多工器660可以將下行連接埠671耦接至影像處理單元632的第二端632a。在此假設在下行連接埠672傳輸的通訊協定為USB3模式。因此，多工器660可以將下行連接埠672耦接至USB集線器單元640的下行端640d3。在此假設在下行連接埠673傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠673的至少一個資料通道耦接至影像處理單元632的第三端632b，以及將下行連接埠673的其餘資料通道耦接至USB集線器單元640的下行端640d2。在此假設在下行連接埠674傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠674的所有資料通道耦接至影像處理單元631的第二端。
圖12所示多工器620的操作情境相同於圖11所示多工器620的操作情境，故不再說明多工器620。在圖12所示實施例中，多工器660可以將下行連接埠671耦接至影像處理單元631的第二端。在此假設在下行連接埠672傳輸的通訊協定為USB3模式。因此，多工器660可以將下行連接埠672耦接至USB集線器單元640的下行端140d3。在此假設在下行連接埠673傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠673的至少一個資料通道耦接至影像處理單元632的第二端632a，以及將下行連接埠673的其餘資料通道耦接至USB集線器單元640的下行端640d2。在此假設在下行連接埠674傳輸的通訊協定為DP ALT模式。因此，多工器660可以將下行連接埠674的所有資料通道耦接至影像處理單元632的第三端632b。
在圖13所示實施例中，在USB上行連接埠611傳輸的通訊協定與在USB上行連接埠612傳輸的通訊協定均為DP ALT模式。圖13所示情境是，USB上行連接埠612早於USB上行連接埠611電性連接至電子設備的USB的下行連接埠。在USB上行連接埠612早於USB上行連接埠611電性連接至電子設備的USB下行連接埠的情況下，多工器620可以將USB上行連接埠611的至少一個資料通道耦接至影像處理單元631的第一端，以及將USB上行連接埠611的其餘資料通道耦接至主機橋接單元650的連接端650a。多工器620還可以將USB上行連接埠612的至少一個資料通道耦接至影像處理單元632的第一端，以及將USB上行連接埠612的其餘資料通道耦接至USB集線器單元640的上行端640up。圖13所示多工器660的操作情境相同於圖11所示多工器660的操作情境，故不再說明多工器660。
圖14所示多工器620的操作情境相同於圖13所示多工器620的操作情境，故不再說明多工器620。圖14所示多工器660的操作情境相同於圖12所示多工器660的操作情境，故不再說明多工器660。
依照不同的設計需求，上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690的實現方式可以是硬體（hardware）、韌體（firmware）、軟體（software，即程式）或是前述三者中的多者的組合形式。
以硬體形式而言，上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690可以實現於積體電路（integrated circuit）上的邏輯電路。上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690的相關功能可以利用硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為硬體。舉例來說，上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690的相關功能可以被實現於一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit, ASIC）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路。
以軟體形式及/或韌體形式而言，上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690的相關功能可以被實現為編程碼（programming codes）。例如，利用一般的編程語言（programming languages，例如C、C++或組合語言）或其他合適的編程語言來實現上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690。所述編程碼可以被記錄/存放在「非臨時的電腦可讀取媒體（non-transitory computer readable medium）」中，例如包括唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）以及（或是）儲存裝置。所述儲存裝置包括硬碟（hard disk drive，HDD）、固態硬碟（Solid-state drive，SSD）或是其他儲存裝置。所述記錄媒體可以包括帶（tape）、碟（disk）、卡（card）、半導體記憶體、可程式設計的邏輯電路等。中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器或微處理器可以從所述非臨時的電腦可讀取媒體中讀取並執行所述編程碼，從而實現上述控制器180、USB集線器單元140、主機橋接單元150、影像處理單元131、影像處理單元132、控制器680、USB集線器單元640、主機橋接單元650、影像處理單元631、影像處理單元632以及（或是）裝置路由器單元690的相關功能。
綜上所述，上述諸實施例所述USB集線器提供多個USB上行連接埠（例如圖1所示111與112，或是圖6所示611與612），以便耦接至多個USB主機。所述USB集線器還提供多個影像處理單元（例如圖1所示131與132，或是圖6所示631與632），以使這些USB上行連接埠的影像資料傳輸可以互為獨立。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
11、12: USB主機 21、22: 影像顯示裝置 100、600: USB集線器 111、112、611、612: USB上行連接埠 120、160、620、660: 多工器 120a、120b、120c、120d、120e、120f、160a、160b、160c、160d、160e、160f、160g、620a、620b、620c、620d、620e、620f、620g、620h、660a、660b、660c、660d、660e、660f、660g、660h: 連接端 131、132、631、632: 影像處理單元 132a、632a: 第二端 132b、632b: 第三端 140、640: USB集線器單元 140d1、140d2、140d3、640d1、640d2、640d3、690d1、690d2: 下行端 140up、640up、690up: 上行端 150a、150b、650a、650b: 連接端 150、650: 主機橋接單元 171、172、173、174、671、672、673、674: 下行連接埠 180、680: 控制器 690: 裝置路由器單元 690dp: 影像端
圖1是依照本發明的一實施例的一種多影像輸出系統及其通用序列匯流排（USB）集線器的電路方塊（circuit block）示意圖。 圖2至圖5是依照本發明的一實施例說明圖1所示多工器的不同操作情境示意圖。 圖6是依照本發明的另一實施例的一種多影像輸出系統及其USB集線器的電路方塊示意圖。 圖7至圖14是依照本發明的一實施例說明圖6所示多工器的不同操作情境示意圖。
11、12: USB主機 21、22: 影像顯示裝置 600: USB集線器 611、612: USB上行連接埠 620、660: 多工器 620a、620b、620c、620d、620e、620f、620g、620h、660a、660b、660c、660d、660e、660f: 連接端 631、632: 影像處理單元 640: USB集線器單元 640d1、640d2、640d3、690d1、690d2: 下行端 640up、690up: 上行端 650: 主機橋接單元 650a、650b: 連接端 671、672: 下行連接埠 680: 控制器 690: 裝置路由器單元 690dp: DP輸出端

Claims (17)

  1. 一種USB集線器，包括：多個USB上行連接埠，包括一第一USB上行連接埠與一第二USB上行連接埠；多個下行連接埠，包括一第一下行連接埠與一第二下行連接埠；多個影像處理單元，包括一第一影像處理單元與一第二影像處理單元；一USB集線器單元；一第一多工器，耦接至該第一USB上行連接埠以及該第二USB上行連接埠；以及一第二多工器，耦接至該第一下行連接埠以及該第二下行連接埠，其中該第一影像處理單元、該第二影像處理單元以及該USB集線器單元耦接於該第一多工器與該第二多工器之間。
  2. 如請求項1所述的USB集線器，更包括：一控制器，耦接並控制該第一多工器與該第二多工器，其中該控制器經由該第一USB上行連接埠與該第二USB上行連接埠其中至少一者的一配置通道接腳而與至少一第一電子設備協商一通訊協定，以及該控制器依照在該第一USB上行連接埠與該第二USB上行連接埠的該至少一者傳輸的該通訊協定去控制該第一多工器的一連接路由。
  3. 如請求項2所述的USB集線器，其中該控制器經由該第一下行連接埠與該第二下行連接埠其中至少一者的一配置通道接腳而與至少一第二電子設備協商一通訊協定，以及該控制器依照在該第一下行連接埠與該第二下行連接埠的該至少一者傳輸的該通訊協定去控制該第二多工器的一連接路由。
  4. 如請求項1所述的USB集線器，其中該第一影像處理單元為符合一顯示埠規格的一顯示埠多流傳輸影像處理單元，以及該第二影像處理單元為符合該顯示埠規格的一顯示埠中繼器單元。
  5. 如請求項1所述的USB集線器，其中，當該第一USB上行連接埠傳輸的一通訊協定與在該第二USB上行連接埠傳輸的一通訊協定均為一顯示埠替代模式時，該第一多工器將該第一USB上行連接埠耦接至該第一影像處理單元與該第二影像處理單元其中的一個，以及將該第二USB上行連接埠耦接至該第一影像處理單元與該第二影像處理單元其中的另一個。
  6. 如請求項1所述的USB集線器，其中，當該第一USB上行連接埠與該第二USB上行連接埠傳輸的該通訊協定其中之一為一顯示埠替代模式時，該第一多工器將該顯示埠替代模式之該第一USB上行連接埠或該第二USB上行連接埠耦接至該第一影像處理單元或該第二影像處理單元。
  7. 如請求項1所述的USB集線器，更包括： 一主機橋接單元，耦接至該第一多工器以及該USB集線器單元。
  8. 如請求項1所述的USB集線器，更包括：一裝置路由器單元，耦接至該第一影像處理單元、該第二影像處理單元以及該USB集線器單元；其中，該第一多工器耦接至該裝置路由器單元；其中，該第二多工器耦接至該裝置路由器單元。
  9. 一種多影像輸出系統，包括：一第一USB主機；一第二USB主機；一USB集線器，包括：一第一USB上行連接埠、一第二USB上行連接埠以及多個下行連接埠；一第一影像顯示裝置；以及一第二影像顯示裝置；其中，該第一影像顯示裝置與該第二影像顯示裝置耦接於該些下行連接埠其中之二，該USB集線器更包括：多個影像處理單元，包括一第一影像處理單元與一第二影像處理單元；一USB集線器單元；一第一多工器，耦接至該第一USB上行連接埠以及該第二USB上行連接埠；以及一第二多工器，耦接至該些下行連接埠，其中該第一影 像處理單元、該第二影像處理單元以及該USB集線器單元耦接於該第一多工器與該第二多工器之間。
  10. 如請求項9所述的多影像輸出系統，其中該USB集線器更包括：一裝置路由器單元，耦接至該第一影像處理單元、該第二影像處理單元以及該USB集線器單元；其中該裝置路由器單元耦接於該第一多工器與該第二多工器之間。
  11. 如請求項10所述的多影像輸出系統，其中該USB集線器更包括一控制器，耦接並控制該第一多工器與該第二多工器，該控制器經由該第一USB上行連接埠與該第二USB上行連接埠其中至少一者的一配置通道接腳而與該第一主機以及該第二主機至少其中之一協商一通訊協定，以及該控制器依照在該第一USB上行連接埠與該第二USB上行連接埠的該至少一者傳輸的該通訊協定去控制該第一多工器的一連接路由。
  12. 如請求項11所述的多影像輸出系統，其中該控制器經由該些下行連接埠其中至少一者的一配置通道接腳而與該第一影像顯示裝置以及該第二影像顯示裝置至少其中之一協商一通訊協定，以及該控制器依照在該些下行連接埠的該至少一者傳輸的該通訊協定去控制該第二多工器的一連接路由。
  13. 如請求項10所述的多影像輸出系統，其中該第一影像處理單元為符合一顯示埠規格的一顯示埠多流傳輸影像處理單 元，以及該第二影像處理單元為符合該顯示埠規格的一顯示埠中繼器單元。
  14. 如請求項10所述的多影像輸出系統，其中，當該第一USB上行連接埠傳輸的一通訊協定與在該第二USB上行連接埠傳輸的一通訊協定均為一顯示埠替代模式時，該第一多工器將該第一USB上行連接埠耦接至該第一影像處理單元與該第二影像處理單元其中的一個，以及將該第二USB上行連接埠耦接至該第一影像處理單元與該第二影像處理單元其中的另一個。
  15. 如請求項10所述的多影像輸出系統，其中，當該第一USB上行連接埠與該第二USB上行連接埠傳輸的該通訊協定其中之一為一顯示埠替代模式時，該第一多工器將該顯示埠替代模式之該第一USB上行連接埠或該第二USB上行連接埠耦接至該第一影像處理單元或該第二影像處理單元。
  16. 如請求項10所述的多影像輸出系統，其中該USB集線器更包括：一主機橋接單元，耦接至該第一多工器以及該USB集線器單元。
  17. 如請求項9所述的多影像輸出系統，其中該些下行連接埠包括一影像輸出埠以及一USB下行連接埠。
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