TWI802065B - 可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器、動態分配通信介面轉接器識別碼的方法及自動化診斷周邊裝置並修復問題的方法 - Google Patents

可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器、動態分配通信介面轉接器識別碼的方法及自動化診斷周邊裝置並修復問題的方法 Download PDF

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Abstract

一種可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其可以是USB轉接器，但不限於此，且其用以連接一電腦主機與一周邊裝置(例如USB周邊裝置，但不限於此)，並包括一用以與該電腦主機電連接的第一通信介面 (例如USB連接器，但不限於此)，一用以與該周邊裝置電連接的第二通信介面(例如USB連接器，但不限於此)，一微控制器，一與該第一通信介面和該微控制器電連接的通信介面集線器(例如USB集線器，但不限於此)及一開關單元，其電連接在該通信介面集線器與該第二通信介面之間並受該微控制器控制而作動，以控制該通信介面集線器輸出的訊號是否輸出至該第二通信介面。

Description

可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器、動態分配通信介面轉接器識別碼的方法及自動化診斷周邊裝置並修復問題的方法
本發明是有關於一種轉接器，特別是指一種用以電連接電腦主機與周邊裝置之可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器。
目前在零售餐飲、交通運輸、公共場域等地點經常可以見到工業電腦的蹤影，其組成多為一台終端主機搭配一至多台周邊裝置，例如印表機、條碼掃描器、網路攝影機、可程式鍵盤等，且這些周邊裝置多採用通訊介面(例如USB,但不限於此)與終端主機電連接。用戶在使用終端主機時，經常會配合自家或獨立軟體開發商所設計的應用程式來做商業或工業上的應用。而當用戶的終端主機中的應用程式有需要控制某周邊裝置的需求時，由於周邊裝置多來自不同家的供應商，使得應用程式需仰賴各家周邊裝置供應商所提供的軟體介面 (API)才能命令周邊裝置執行上電、斷電或重新啟動等控制周邊裝置的動作。
然而上述限制將導致開發出來的應用程式無法最大程度地支援市面上所有相關周邊裝置，而需看各家周邊裝置的供應商是否有提供軟體介面(API)給應用程式開發商，以致應用程式只能命令周邊裝置供應商有提供軟體介面(API)的特定周邊裝置執行上電、斷電或重新啟動等動作。
因此，本發明之目的，即在提供一種可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器(例如USB轉接器，但不限於此)，使電腦主機中的軟體程式能透過它(USB轉接器)去控制採用該通信介面(例如USB)的任意周邊裝置，而不受限於周邊裝置供應商是否有提供對應的軟體介面(API)供應用程式開發方使用。
於是，本發明的一種可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，用以連接一電腦主機與一周邊裝置，並包括一用以與該電腦主機電連接的第一通信介面，一用以與該周邊裝置電連接的第二通信介面，一微控制器，一與該第一通信介面和該微控制器電連接的通信介面集線器，以及一開關單元，其電連接在該通信介面集線器與該第二通信介面之間並受該微控制器控制而作動，以控制該通信介面集線器是否與該第二通信介面導通。
在本發明的一些實施態樣中，該微控制器中儲存一裝置識別碼，且該通信介面集線器透過該第一通信介面接收來自該電腦主機的一包含一裝置識別碼、一重置指令的控制訊號，並將該控制訊號傳送給該微控制器，該微控制器收到該控制訊號並判斷該控制訊號包含的該裝置識別碼與其中儲存的該裝置識別碼相同時，該微控制器根據該控制訊號包含的該重置指令控制該開關單元作動，使該通信介面集線器與該第二通信介面斷訊再導通，以重新啟動與該通信介面轉接器電連接的該周邊裝置。
在本發明的一些實施態樣中，該第一通信介面具有一第一電源訊號端、一第一接地端、一第一正訊號端及一第一負訊號端，該第二通信介面具有一第二電源訊號端、一第二接地端、一第二正訊號端及一第二負訊號端，該通信介面集線器透過一電源訊號線、一接地訊號線、一正訊號線及一負訊號線與該第二通信介面的該第二電源訊號端、該第二接地端、該第二正訊號端及該第二負訊號端對應連接；該開關單元包含一電源開關，且該電源開關設置在該電源訊號線上並受該微控制器控制以斷訊或導通該電源訊號線。
在本發明的一些實施態樣中，該電腦主機輸出的一電源訊號經由該第一通信介面、該通信介面集線器、該電源訊號線和該第二通信介面輸入該周邊裝置，且該微控制器判斷該重置指令指示重啟電源訊號時，該微控制器控制該電源開關斷訊再導通，使輸入該周邊裝置的該電源訊號暫時斷電再上電以重新啟動該周邊裝置。
在本發明的一些實施態樣中，該開關單元還包括一正訊號開關及一負訊號開關，該正訊號開關設置在該正訊號線上並受該微控制器控制以斷訊或導通該正訊號線，該負訊號開關設置在該負訊號線上並受該微控制器控制以斷訊或導通該負訊號線，且該電腦主機輸出的一通信介面控制訊號經由該第一通信介面、該通信介面集線器、該正訊號線、該負訊號線和該第二通信介面輸入該周邊裝置，並且該微控制器判斷該重置指令指示重啟該通信介面控制訊號時，該微控制器控制該正訊號開關和該負訊號開關斷訊再導通，使該周邊裝置重新啟動並重新接收經由該正訊號線及該負訊號線傳來的該通信介面控制訊號。
在本發明的一些實施態樣中，該微控制器中儲存一裝置識別碼，且該通信介面集線器透過該第一通信介面接收來自該電腦主機的一包含一裝置識別碼、一控制指令及一資料內容的控制訊號，其中該資料內容包含一新裝置識別碼，該通信介面集線器將該控制訊號傳送給該微控制器，該微控制器收到該控制訊號並判斷該控制訊號包含的該裝置識別碼與其中儲存的該裝置識別碼相同後，該微控制器讀取該控制指令及該資料內容包含的該新裝置識別碼，且確認該控制指令指示以該新裝置識別碼取代其中原先儲存的該裝置識別碼時，該微控制器儲存該新裝置識別碼並以該新裝置識別碼取代其中原先儲存的該裝置識別碼，完成裝置識別碼變更的動作。
在本發明的一些實施態樣中，該微控制器偵測到該通信介面轉接器與該電腦主機電連接時，該微控制器自動控制該開關單元的該電源開關、該正訊號開關及該負訊號開關皆在導接的狀態。
在本發明的一些實施態樣中，該微控制器內部還設有一監看機制以避免微控制器本身出現問題時無法正常運作，該監看機制偵測到該微控制器內的主程式發生錯誤或出現問題時，該監看機制會令該微控制器重新啟動以回復到正常運作狀態，且該微控制器自動控制該開關單元的該電源開關、該正訊號開關及該負訊號開關皆維持在導接的狀態。
在本發明的一些實施態樣中，該周邊裝置是一USB周邊裝置，該通信介面轉接器是一USB轉接器，該第一通信介面是一第一USB連接器，該第二通信介面是一第二USB連接器，該通信介面集線器是一USB集線器。
此外，本發明提出一種動態分配通信介面轉接器識別碼的方法，應用於與一電腦主機連接的多個通信介面轉接器，以避免當多個通信介面轉接器經生產製造出廠並應用在多個周邊裝置的控制時，內部原有的識別碼均一致為出廠的原始配置，導致在應用上會使得該電腦主機執行的應用程式無法區分控制指令傳輸對象為何的問題。各該通信介面轉接器如上所述，各該通信介面轉接器儲存一裝置識別碼且供一周邊裝置電連接；該方法包括：(A)該電腦主機讀取該電腦主機儲存的一周邊裝置清單，該周邊裝置清單包含與該電腦主機電連接的各該通信介面轉接器的該裝置識別碼；(B)該電腦主機內的一識別碼模組根據該周邊裝置清單，取得該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼，並判斷該等裝置識別碼中至少有一個裝置識別碼與其它裝置識別碼重覆時，該識別碼模組透過該電腦主機執行的一控制模組給予具有重覆的該裝置識別碼的該至少一通信介面轉接器一個與其它通信介面轉接器的該裝置識別碼不同的新裝置識別碼以取代其中儲存之重覆的該裝置識別碼；及(C)該電腦主機更新該周邊裝置清單後，該識別碼模組根據更新的該周邊裝置清單，將各該通信介面轉接器與其電連接的該周邊裝置的一對應關係記錄在該電腦主機中的一對應表中。
在本發明的一些實施態樣中，在步驟(B)中，該識別碼模組判斷該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼中有兩個裝置識別碼與其它裝置識別碼重覆時，該電腦主機先將具有重覆的該裝置識別碼的該兩個通信介面轉接器其中一個和其它通信介面轉接器禁能，該識別碼模組依最大允許的位元數內，以演算法進行隨機或邏輯排列生成與被禁能的該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼不同的一新裝置識別碼，並由該電腦主機提供所生成的該新裝置識別碼給未被禁能之具有重覆的該裝置識別碼的該通信介面轉接器以取代其中儲存之重覆的該裝置識別碼；接著，該電腦主機將具有重覆的該裝置識別碼的另一個通信介面轉接器以外的其它通信介面轉接器禁能，該識別碼模組再依最大允許的位元數內，以演算法進行隨機或邏輯排列生成與被禁能的該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼不同的一新裝置識別碼，並由該電腦主機提供所生成的該新裝置識別碼給未被禁能之具有重覆的該裝置識別碼的另一個通信介面轉接器以取代其中儲存之重覆的該裝置識別碼，因此，本發明在重新配置新裝置識別碼給該微控制器的過程中無須讓周邊裝置做物理上訊號線的斷開連接再重連的動作。
在本發明的一些實施態樣中，在步驟(C)中，該識別碼模組還將未透過該通信介面轉接器與該電腦主機電連接的該周邊裝置記錄在該電腦主機中的一對應表中，以確保有完整記錄當下所有周邊裝置在該對應表中，無論周邊裝置是否有透過該通信介面轉接器連接該電腦主機。
在本發明的一些實施態樣中，在步驟(C)中，該電腦主機發現具有重覆的該裝置識別碼的該至少一通信介面轉接器(如USB，但不以此為限)的該裝置識別碼變更時，即對應更新該周邊裝置清單。
再者，本發明提出一種自動化診斷周邊裝置並修復問題的方法，應用於與一電腦主機電連接的多個通信介面轉接器，各該通信介面轉接器如上所述，其中儲存一裝置識別碼且供一周邊裝置電連接；該方法包括：(A)該電腦主機讀取該電腦主機儲存的一周邊裝置清單，該周邊裝置清單包含與該電腦主機電連接的各該通信介面轉接器的該裝置識別碼以及各該通信介面轉接器所對應電連接的各該周邊裝置，該電腦主機根據該周邊裝置清單建立一對應表，該對應表記錄各該通信介面轉接器與其連接的該周邊裝置的一對應關係；(B) 該電腦主機中的一診斷模組週期性地監測該對應表中記錄的各該周邊裝置的狀態，並於判斷某一周邊裝置未正常運作時(例如未檢測到某一周邊裝置、檢測到無法識別的某一周邊裝置、檢測到與某一周邊裝置之驅動程式有關的錯誤、檢測到某一USB裝置間歇性工作等)，根據該對應表找到未正常運作的該周邊裝置所對應的該通信介面轉接器，並透過該電腦主機執行的一控制模組傳送一包含一裝置識別碼及一重置指令的控制訊號給未正常運作的該周邊裝置所對應電連接的該通信介面轉接器；及(C)未正常運作的該周邊裝置所對應電連接的該通信介面轉接器收到該控制訊號，並判斷該控制訊號包含的該裝置識別碼與其中儲存的該裝置識別碼相同時，根據該控制訊號包含的該重置指令控制未正常運作的該周邊裝置重新啟動。
在本發明的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該對應表還記錄未透過該通信介面轉接器與該電腦主機電連接的該周邊裝置；在步驟(B)中，該診斷模組根據該對應表判斷未正常運作的該周邊裝置並沒有對應的該通信介面轉接器時，該診斷模組通知該電腦主機的作業系統使用內建的軟體重置功能對未正常運作的該周邊裝置進行重置，不過與透過該通信介面轉接器所執行的硬體方式重置相比，軟體方式的重置無法牽涉到硬體層的重新啟動，在周邊裝置故障問題的排除上較不全面。
本發明之功效在於：藉由該通信介面(如USB，但不以為限)轉接器電連接該電腦主機與該通信介面(如USB，但不以此為限)周邊裝置，使該電腦主機可以透過應用程式控制該通信介面轉接器中的該微控制器操控該開關單元作動，以重新啟動該通信介面周邊裝置，使得應用程式對通信介面周邊裝置的控制能力不致受限於通信介面周邊裝置的供應商是否有提供對應的軟體介面(API)供應用程式開發方使用。另外本發明能應用於一可自動化診斷通信介面周邊裝置並修復問題的方法，讓通信介面周邊裝置在發生問題時得以透過本發明執行硬體重置以使功能運作恢復正常。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參見圖1所示，是本發明可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器的一實施例的電路方塊圖，本實施例的通信介面轉接器1是以通信介面為USB之USB轉接器為例(以下通稱USB轉接器1)，但不限於此；該USB轉接器1用以連接一電腦主機2與一通信介面為USB之USB周邊裝置3，並包括一與該電腦主機2電連接的第一USB連接器11、一與該USB周邊裝置3電連接的第二USB連接器12、一微控制器13、一與該第一USB連接器11和該微控制器13電連接的USB集線器(USB Hub)14，以及一開關單元15，其電連接在該USB集線器14與該第二USB連接器12之間並受該微控制器13控制而作動，以控制該USB集線器14與該第二USB連接器12導接與否。
該微控制器13中儲存有一裝置識別碼(以下簡稱PID(Product(產品) ID)，且該USB集線器14會透過該第一USB連接器11接收該電腦主機2傳來的一包含一PID及一重置指令的通信介面控制訊號(以下簡稱控制訊號)，並將該控制訊號傳送給該微控制器13，該微控制器13收到該控制訊號並判斷該控制訊號包含的該PID與其中儲存的該PID相同時，即確定其為該控制訊號的接收對象，然後該微控制器13即根據該控制訊號包含的該重置指令控制該開關單元15作動，使該USB集線器14與該第二USB連接器12斷訊再導通，以重新啟動與該USB轉接器1電連接的該USB周邊裝置3。
具體而言，如圖1所示，該第一USB連接器11具有一第一電源訊號端VCC1、一第一接地端GND1、一第一正訊號端D1+及一第一負訊號端D1-，該第二USB連接器12具有一第二電源訊號端VCC2、一第二接地端GND2、一第二正訊號端D2+及一第二負訊號端D2-，且該USB集線器14透過一電源訊號線L1、一接地訊號線L2、一正訊號線L3及一負訊號線L4與該第二USB連接器12的該第二電源訊號端VCC2、該第二接地端GND2、該第二正訊號端D2+及該第二負訊號端D2-對應連接；該開關單元15包含一電源開關SW1、一正訊號開關SW2及一負訊號開關SW3，該電源開關SW1設置在該電源訊號線L1上並受該微控制器13控制以斷訊或導通該電源訊號線L1；該正訊號開關SW2設置在該正訊號線L3上並受該微控制器13控制以斷訊或導通該正訊號線L3，該負訊號開關SW3設置在該負訊號線L4上並受該微控制器13控制以斷訊或導通該負訊號線L4。
藉此，該電腦主機2輸出的一電源訊號會經由該第一USB連接器11、該USB集線器14、該電源訊號線L1和該第二USB連接器12輸入該USB周邊裝置3以供電給該USB周邊裝置3，並且該電腦主機2輸出的一USB訊號(例如上述的該(通信介面)控制訊號)會經由該第一USB連接器11、該USB集線器14、該正訊號線L3、該負訊號線L4和該第二USB連接器12輸入該USB周邊裝置3，以控制該USB周邊裝置3作動。同時，該電源訊號及該USB訊號也會由該USB集線器14經由圖1所示的訊號線傳送給該微控制器13。
因此，如圖1所示，當該電腦主機2想要藉由其中的處理器(例如中央處理器)執行其中安裝的一控制模組21(例如一軟體程式)重置與該USB轉接器1電連接的該USB周邊裝置3時，該控制模組21即會產生上述的該控制訊號，且該控制訊號包含的該重置指令指示重啟電源訊號，然後該控制模組21透過該電腦主機2之作業系統中安裝(或內建)的USB驅動程式，將該控制訊號經由該USB轉接器1的該第一USB連接器11及該USB集線器14傳送給該微控制器13，且該微控制器13判斷該控制訊號包含的該重置指令指示重啟電源訊號時，該微控制器13即控制該電源開關SW1斷訊再導通，使輸入該USB周邊裝置3的該電源訊號暫時斷電再上電以重新啟動該USB周邊裝置3。
或者，當與該USB轉接器1電連接的該USB周邊裝置3並非由該電腦主機2供電，而是由其它來源供電(例如一些裝置的電壓需求高於該電腦主機2之USB介面所能提供的電壓的印表機)，且該電腦主機2想要藉由執行該控制模組21以重置該USB周邊裝置3時，該控制模組21即會產生上述的該控制訊號，且該控制訊號包含的該重置指令指示重啟USB訊號，則該USB轉接器1的該微控制器13收到該控制訊號，且判斷該控制訊號包含的該重置指令指示重啟USB訊號時，該微控制器13即控制該正訊號開關SW2和該負訊號開關SW3同時斷訊再導通，以重新啟動該USB周邊裝置3，使該USB周邊裝置3重新接收經由該正訊號線L3及該負訊號線L4傳來的該USB訊號。
由此可知，若該USB周邊裝置3是接受該電腦主機2供電，則與其電連接的該USB轉接器1其中的該正訊號開關SW2和該負訊號開關SW3可以被省略(因為重新啟動USB周邊裝置3只要控制該電源開關SW1)，而若該USB周邊裝置3並非接受該電腦主機2供電，則與其電連接的該USB轉接器1其中的該電源開關SW1可以被省略(因為重新啟動USB周邊裝置3只需控制該正訊號開關SW2和該負訊號開關SW3)。
藉此，當獨立軟體開發商開發的一新的應用程式有控制該USB周邊裝置3執行重新啟動的需求，但該USB周邊裝置3的供應商並未提供軟體介面(API)給軟體開發商時，藉由本實施例的該USB轉接器1連接該USB周邊裝置3與安裝有包含上述的該控制模組21的該新的應用程式的電腦主機2，該電腦主機2執行該新的應用程式中的該控制模組21後，該新的應用程式即可如上所述，透過該USB轉接器1控制該USB周邊裝置3重新啟動。
值得一提的是，當該USB轉接器1中的該微控制器13偵測到該USB轉接器1與該電腦主機2電連接時(例如接收到來自該電腦主機2的該電源訊號)，該微控制器13即會自動控制該開關單元15的該電源開關SW1、該正訊號開關SW2及該負訊號開關SW3皆在導接的狀態，以確保當該USB周邊裝置3與該USB轉接器1電連接時，該USB周邊裝置3能透過該USB轉接器1與該電腦主機2電連接。
此外，若該微控制器13內部有支援看門狗(watch dog)機制時，當該微控制器13內的主程式發生錯誤或出現問題而被看門狗偵測到時，看門狗就會對該微控制器13發出重新啟動的訊號，使該微控制器13重新啟動以回復到正常運作狀態，這時為確保該USB周邊裝置3能透過重新啟動的該USB轉接器1與該電腦主機2電連接，該微控制器13也會再次自動控制該開關單元15的該電源開關SW1、該正訊號開關SW2及該負訊號開關SW3皆在導接的狀態。
再參見圖2所示，當有兩個以上的USB周邊裝置，例如圖2中的USB周邊裝置A和USB周邊裝置B各別透過本實施例的USB轉接器A和USB轉接器B與該電腦主機2電連接(透過該電腦主機2內建的集線器1、集線器2與根集線器電連接)時，該電腦主機2會將USB周邊裝置A和USB轉接器A內部的該微控制器13歸屬於USB轉接器A的該USB集線器14之下的USB裝置；同理，該電腦主機2會將USB周邊裝置B和USB轉接器B內部的該微控制器13歸屬於USB轉接器B的該USB集線器14之下的USB裝置；因此，由於USB轉接器A和USB轉接器B中的該微控制器13皆是屬於該USB集線器14之下的USB裝置，所以USB轉接器A和USB轉接器B中的該微控制器13也會根據USB協定規範被設定一裝置識別碼(即上述的PID)，例如USB轉接器A的該微控制器13的PID是001，USB轉接器B的該微控制器13的PID是002。
因此，當上述的該應用程式包含的該控制模組21想要控制某一USB轉接器，例如USB轉接器B所連接的該USB周邊裝置B重新啟動時，該控制模組21所產生的該控制訊號中則要包含指定的USB轉接器B的該微控制器13的PID(002)和該重置指令，藉此，當USB轉接器B的該微控制器13收到該控制訊號並判斷該控制訊號中包含的PID(002)與其中儲存的PID(002)相同時，即會根據該控制訊號包含的該重置指令控制該開關單元15作動以重新啟動USB周邊裝置B。
此外，由於各該USB轉接器1在被用戶連接到該電腦主機1之前，並不知道該電腦主機1目前連接多少個USB轉接器，因此每個USB轉接器1內部的該微控制器13在出廠前都會被預設一個統一的PID，以致與該電腦主機1電連接的多個USB轉接器1內部的該微控制器13的PID可能相同或重覆。然而，如前所述，每個與該電腦主機1電連接的USB轉接器1的該微控制器13必須具有獨一無二的PID，該應用程式包含的該控制模組21才能將該控制訊號正確地傳送給指定的該USB轉接器1。
因此，為了確保與該電腦主機1電連接的多個USB轉接器1內部的該微控制器13的PID皆是獨一無二的，如圖2所示，本實施例的該應用程式還包含一識別碼模組22，其能執行一種動態分配通信介面轉接器(本實施例以USB轉接器為例，但不以此為限)識別碼(即PID)的方法，如圖3所示。一般該電腦主機2開機後，若有周邊裝置與其電連接，周邊裝置會自動向該電腦主機2傳送各種描述符(descriptor)，描述自己的各項特性和需要的配置，其中裝置描述符(device descriptor)中會包含裝置的PID。因此，若以圖4為例，當三個USB轉接器a、b、c分別與該電腦主機2電連接後，這三個USB轉接器a、b、c向該電腦主機2傳送的裝置描述符(device descriptor)中將包含其中的該微控制器13的PID。且該電腦主機2會根據所有周邊裝置傳來的各種描述符(descriptor)建立一周邊裝置清單，該周邊裝置清單包含USB拓樸結構(類似一樹狀圖)下所有的USB周邊裝置及其各種描述符(descriptor)(包含裝置描述符(device descriptor))。
因此，如圖3的步驟S31，該電腦主機2開機並建立該周邊裝置清單後，該識別碼模組22會自動去讀取該電腦主機2儲存的該周邊裝置清單，並從該周邊裝置清單中找出圖4所示的這三個USB轉接器a、b、c中的該微控制器的PID；然後，如圖3的步驟S32，該識別碼模組22判斷該等USB轉接器a、b、c的該等PID是否有相同或重覆，若是，例如圖4所示，該三個USB轉接器a、b、c的該等PID皆為123，則該三個USB轉接器a、b、c其中的兩個，例如USB轉接器b、c需要被重新設定新的PID。
因此，如圖3的步驟S33和圖5所示，該識別碼模組22會先將這三個USB轉接器a、b、c其中的兩個USB轉接器a、c禁能(disable)，亦即將USB轉接器a、c中的該微控制器13禁能，使不能接收來自該電腦主機2的控制訊號；然後，該識別碼模組22依最大允許的位元數內，以演算法進行隨機或邏輯排列(例如，該識別碼模組22在其識別碼可使用的位元組內，利用演算法隨機產生一新裝置識別碼(PID)或以演算法將重覆的PID(123)加一個數值變更為PID(124)等等方式取得一新裝置識別碼，並判斷該新裝置識別碼與已儲存於該周邊裝置清單內的裝置識別碼不同；但產生新裝置識別碼的方法不限於此)生成與被禁能的USB轉接器a、c的該等PID(123)不同的一新PID，例如001，並將包含該USB轉接器b的PID(123)、該新PID(001)及一控制指令的該控制訊號透過該控制模組21傳送給未被禁能的該USB轉接器b的該微控制器13，具體而言，該控制訊號包含一裝置識別碼、一控制指令及一資料內容(Data)，該裝置識別碼為該USB轉接器b的PID(123)，該資料內容包含該新裝置識別碼PID(001)，該微控制器13收到該控制訊號並判斷該裝置識別碼PID(123)與其中儲存的該PID(123)相同後，該微控制器13讀取該控制指令及該資料內容包含的該新PID(001)，且確認該控制指令指示以該新PID(001)取代其中原先儲存的該PID(123)時，該微控制器13儲存該新PID(001)並以該新PID(001)取代其中原先儲存的該PID(123)。
接著，如圖6所示，該識別碼模組22通知該控制模組21，先將這三個USB轉接器a、b、c其中的USB轉接器a、b中的該微控制器13禁能，使不能接收來自該電腦主機2的控制訊號；然後，該識別碼模組22依最大允許的位元數內，以演算法進行隨機或邏輯排列生成與被禁能的USB轉接器a、b的該等PID(123、001)不同的一新的PID(例如002)，並如同上述，將包含該USB轉接器c的PID(123)、該新PID(002)及一控制指令的該控制訊號透過該控制模組21傳送給未被禁能的該USB轉接器c的該微控制器13，該微控制器13判斷該控制訊號包含的該PID(123)與其中儲存的該PID(123)相同後，且確認該控制指令指示以該新PID(002)取代其中原先儲存的該PID(123)時，該微控制器13儲存該新PID(002)並以該新PID(002)取代其中原先儲存的該PID(123)。至此，該識別碼模組22即完成動態分配PID(裝置識別碼)給多個USB轉接器1的作業，使與該電腦主機2電連接的該等USB轉接器a、b、c皆具有獨一無二的PID；藉此，該識別碼模組22即能根據每一USB轉接器中的該微控制器13具有的唯一的PID傳送指令給特定USB轉接器中的該微控制器13。藉此，本實施例在重新配置新裝置識別碼給該微控制器13的過程中無須讓周邊裝置做物理上訊號線的斷開連接再重連的動作。
且當該等USB轉接器b、c的該微控制器13被動態分配獨一無二的PID後，該電腦主機2的作業系統會發現該等USB轉接器b、c的該微控制器13的PID已被變更，而對應更新其中儲存的該周邊裝置清單。然後，如圖3的步驟S34，該識別碼模組22會根據更新的該周邊裝置清單，將各該USB轉接器a、b、c的該微控制器13及其對應控制的該USB周邊裝置的一對應關係記錄在電腦主體2的一對應表中，如下表1所示且以圖7為例，例如USB轉接器a的微控制器13對應控制USB周邊裝置A、USB轉接器b的微控制器13對應控制USB周邊裝置B、USB轉接器c的微控制器13對應控制USB周邊裝置C。此外，如圖7所示，即使有些周邊裝置，例如USB周邊裝置D、E並未透過該USB轉接器1與該電腦主機2電連接，該應用程式也會將該些USB周邊裝置D、E記錄在該電腦主體2的該對應表中。
轉接器 控制對象
USB轉接器a的微控制器 USB周邊裝置A
USB轉接器b的微控制器 USB周邊裝置B
USB轉接器c的微控制器 USB周邊裝置C
無 USB周邊裝置D
無 USB周邊裝置E
表1(對應表)
藉此，如圖7所示，該應用程式其中包含的一診斷模組23即可應用該對應表(或者自行根據上述方式產生該對應表)對與該電腦主機2電連接的該等USB周邊裝置A~E進行自動化診斷，亦即，如圖8的步驟S81所示，該診斷模組23會透過該電腦主機2週期性地監測該對應表中記錄的各該USB周邊裝置A~E的狀態，例如該診斷模組23會透過該電腦主機2的作業系統讀取或偵測USB周邊裝置A~E的運作資訊，並如圖8的步驟S82，判斷USB周邊裝置A~E是否未正常運作，例如該診斷模組23判斷是否未檢測到某一USB周邊裝置、是否檢測到無法識別的某一USB周邊裝置、是否檢測到與某一USB周邊裝置之驅動程式有關的錯誤、是否檢測到某一USB裝置間歇性工作等；若是，該診斷模組23則判斷該USB周邊裝置未正常運作，並執行圖8的步驟S83，根據該對應表判斷未正常運作的該USB周邊裝置是否有對應的USB轉接器，若是，例如未正常運作的USB周邊裝置B有對應的USB轉換器b，則執行圖8的步驟S84，該診斷模組23從該周邊裝置清單中取得該USB轉接器b中的該微控制器13的PID，並透過該控制模組21傳送一包含該PID及一重置指令的控制訊號給未正常運作的該USB周邊裝置B所對應電連接的該USB轉接器b的該微控制器13。
藉此，當該USB轉接器b的該微控制器13收到該控制訊號並判斷該控制訊號包含的該PID與其中儲存的該PID相同時，則如上所述，該微控制器13根據該控制訊號包含的該重置指令控制該開關單元15作動，以重新啟動未正常運作的該USB周邊裝置B。
而在步驟S83中，若該診斷模組23根據該對應表判斷未正常運作的該USB周邊裝置，例如USB周邊裝置D並沒有對應的USB轉接器時，則執行步驟S85，該診斷模組23通知該電腦主機2的作業系統使用內建的軟體重置功能對USB周邊裝置D進行重置，嘗試讓USB周邊裝置D恢復至正常工作狀態。
綜上所述，上述實施例藉由該USB轉接器1電連接該電腦主機2與該USB周邊裝置3，使該電腦主機2可以透過應用程式控制該USB轉接器1中的該微控制器13操控該開關單元15作動，以重新啟動該USB周邊裝置3，使得應用程式對USB周邊裝置的控制能力將不受限於USB周邊裝置的供應商是否有提供對應的軟體介面(API)供應用程式開發方使用，而且上述實施例能應用於自動化診斷USB周邊裝置，讓USB周邊裝置在發生問題時得以透過上述實施例對USB周邊裝置執行硬體重置以使USB周邊裝置的功能運作恢復正常，而達到本發明的功效與目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1············ USB轉接器 11··········· 第一USB連接器 12·········· 第二USB連接器 13·········· 微控制器 14·········· USB集線器 15·········· 開關單元 2············ 電腦主機 3············ USB周邊裝置 VCC1······ 第一電源訊號端 GND1······ 第一接地端 D1+········ 第一正訊號端 D1-········· 第一負訊號端 VCC2······ 第二電源訊號端 GND2······ 第二接地端 D2+········ 第二正訊號端 D2-········· 第二負訊號端 L1·········· 電源訊號線 L2·········· 接地訊號線 L3·········· 正訊號線 L4·········· 負訊號線 SW1········ 電源開關 SW2········ 正訊號開關 SW3········ 負訊號開關 S31~S34··· 步驟 S81~S85··· 步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地顯示，其中： 圖1是本發明USB轉接器的一實施例的電路方塊圖； 圖2顯示電腦主機透過兩個USB轉接器電連接兩個USB周邊裝置； 圖3是本發明動態分配USB轉接器的識別碼(PID)的方法流程圖； 圖4顯示電腦主機所電連接的三個USB轉接器中的微控制器具有相同的識別碼(PID)； 圖5顯示與電腦主機電連接的其中兩個USB轉接器a、c被禁能，另一個USB轉接器b被設定新的識別碼(PID)； 圖6顯示與電腦主機電連接的其中兩個USB轉接器a、b被禁能，另一個USB轉接器c被設定新的識別碼(PID) 圖7顯示三個USB周邊裝置透過USB轉接器與電腦主機電連接，兩個USB周邊裝置未透過USB轉接器與電腦主機電連接；及 圖8是本發明自動化診斷USB周邊裝置的方法流程圖。
1············ USB轉接器 11··········· 第一USB連接器 12·········· 第二USB連接器 13·········· 微控制器 14·········· USB集線器 15·········· 開關單元 2············ 電腦主機 3············ USB周邊裝置 21·········· 控制模組 VCC1······ 第一電源訊號端 GND1······ 第一接地端 D1+········ 第一正訊號端 D1-········· 第一負訊號端 VCC2······ 第二電源訊號端 GND2······ 第二接地端 D2+········ 第二正訊號端 D2-········· 第二負訊號端 L1·········· 電源訊號線 L2·········· 接地訊號線 L3·········· 正訊號線 L4·········· 負訊號線 SW1········ 電源開關 SW2········ 正訊號開關 SW3········ 負訊號開關

Claims (14)

  1. 一種可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，用以連接一電腦主機與一周邊裝置，並包括：一第一通信介面，用以與該電腦主機電連接；一第二通信介面，用以與該周邊裝置電連接；一微控制器；一通信介面集線器，與該第一通信介面和該微控制器電連接；及一開關單元，電連接在該通信介面集線器與該第二通信介面之間並受該微控制器控制而作動，以控制該通信介面集線器與該第二通信介面導通或斷訊；其中該微控制器中儲存一裝置識別碼，且該通信介面集線器透過該第一通信介面接收來自該電腦主機的一包含一裝置識別碼及一重置指令的控制訊號，並將該控制訊號傳送給該微控制器，該微控制器收到該控制訊號並判斷該控制訊號包含的該裝置識別碼與其中儲存的該裝置識別碼相同時，該微控制器根據該控制訊號包含的該重置指令控制該開關單元作動，使該通信介面集線器與該第二通信介面斷訊再導通，以重新啟動與該第二通信介面電連接的該周邊裝置；其中，該第二通信介面具有一第二電源訊號端，該通信介面集線器透過一電源訊號線與該第二通信介面的該第二電源訊號端連接，該開關單元包含一電源開關，且該電源開關設置在該電源訊號線上並受該微控制器控制以斷訊或導通該電源訊號線。
  2. 如請求項1所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該第一通信介面具有一第一電源訊號端、一第一接地端、一第一正訊號端及一第一負訊號端，該第二通信介面還具有一第二接地端、一第二正訊號端及一第二負訊號端，該通信介面集線器還透過一接地訊號線、一正訊號線及一負訊號線與該第二通信介面的該第二接地端、該第二正訊號端及該第二負訊號端對應連接。
  3. 如請求項1所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該電腦主機輸出的一電源訊號經由該第一通信介面、該通信介面集線器、該電源訊號線和該第二通信介面輸入該周邊裝置，且該微控制器判斷該重置指令指示重啟電源訊號時，該微控制器控制該電源開關斷訊再導通，使輸入該周邊裝置的該電源訊號暫時斷電再上電以重新啟動該周邊裝置。
  4. 如請求項2所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該開關單元還包括一正訊號開關及一負訊號開關，該正訊號開關設置在該正訊號線上並受該微控制器控制以斷訊或導通該正訊號線，該負訊號開關設置在該負訊號線上並受該微控制器控制以斷訊或導通該負訊號線，且該電腦主機輸出的一通信介面控制訊號經由該第一通信介面、該通信介面集線器、該正訊號線、該負訊號線和該第二通信介面輸入該周邊裝置，並且該微控制器判斷該重置指令指示重啟該通信介面控制訊號時，該微控制器控制該正訊號開關和該負訊號開關斷訊 再導通，使該周邊裝置重新啟動並重新接收經由該正訊號線及該負訊號線傳來的該通信介面控制訊號。
  5. 如請求項1所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該通信介面集線器透過該第一通信介面接收來自該電腦主機的一包含一裝置識別碼、一控制指令及一資料內容的通信介面控制訊號，該資料內容並包含一新裝置識別碼，該通信介面集線器並將該通信介面控制訊號傳送給該微控制器，該微控制器收到該通信介面控制訊號並判斷該裝置識別碼與其中儲存的該裝置識別碼相同後，該微控制器讀取該資料內容包含的該新裝置識別碼和該控制指令，且確認該控制指令指示以該新裝置識別碼取代其中原先儲存的該裝置識別碼時，該微控制器儲存該新裝置識別碼並以該新裝置識別碼取代其中原先儲存的該裝置識別碼。
  6. 如請求項4所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該微控制器偵測到該通信介面轉接器與該電腦主機電連接時，該微控制器自動控制該開關單元的該電源開關、該正訊號開關及該負訊號開關皆維持在導接的狀態。
  7. 如請求項4所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該微控制器內部還設有一監看機制，該監看機制偵測到該微控制器內的主程式發生錯誤或出現問題時，該監看機制會令該微控制器重新啟動以回復到正 常運作狀態，且該微控制器自動控制該開關單元的該電源開關、該正訊號開關及該負訊號開關皆在導接的狀態。
  8. 如請求項1至7其中任一項所述的可控制周邊裝置電源與訊號的通信介面轉接器，其中該周邊裝置是一USB周邊裝置，該通信介面轉接器是一USB轉接器，該第一通信介面是一第一USB連接器，該第二通信介面是一第二USB連接器，該通信介面集線器是一USB集線器。
  9. 一種動態分配通信介面轉接器識別碼的方法，應用於與一電腦主機連接的多個通信介面轉接器，各該通信介面轉接器如請求項1至8其中任一項所述，其中儲存一裝置識別碼且供一周邊裝置電連接；該方法包括：(A)該電腦主機讀取該電腦主機儲存的一周邊裝置清單，該周邊裝置清單包含與該電腦主機電連接的各該通信介面轉接器的該裝置識別碼；(B)該電腦主機內的一識別碼模組根據該周邊裝置清單，取得該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼，並判斷該等裝置識別碼中至少有一個裝置識別碼與其它裝置識別碼重覆時，該識別碼模組透過該電腦主機執行的一控制模組給予具有重覆的該裝置識別碼的該至少一通信介面轉接器一個與其它通信介面轉接器的該裝置識別碼不同的新裝置識別碼以取代其中儲存之重覆的該裝置識別碼；及(C)該電腦主機更新該周邊裝置清單後，該識別碼模組根據更新的該周邊裝置清單，將各該通信介面轉接 器與其電連接的該周邊裝置的一對應關係記錄在該電腦主機中的一對應表中。
  10. 如請求項9所述動態分配通信介面轉接器識別碼的方法，在步驟(B)中，該識別碼模組判斷該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼中有兩個裝置識別碼與其它裝置識別碼重覆時，該電腦主機先將具有重覆的該裝置識別碼的該兩個通信介面轉接器其中一個和其它通信介面轉接器禁能，該識別碼模組再依演算法生成與被禁能的該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼不同的一新裝置識別碼，並由該電腦主機提供所生成的該新裝置識別碼給未被禁能之具有重覆的該裝置識別碼的該通信介面轉接器以取代其中儲存之重覆的該裝置識別碼；接著，該電腦主機將具有重覆的該裝置識別碼的另一個通信介面轉接器以外的其它通信介面轉接器禁能，該識別碼模組再依演算法生成與被禁能的該等通信介面轉接器的該等裝置識別碼不同的一新裝置識別碼，並由該電腦主機提供所生成的該新裝置識別碼給未被禁能之具有重覆的該裝置識別碼的另一個通信介面轉接器以取代其中儲存之重覆的該裝置識別碼。
  11. 如請求項9所述動態分配通信介面轉接器識別碼的方法，在步驟(C)中，該識別碼模組還將未透過該通信介面轉接器與該電腦主機電連接的該周邊裝置記錄在該電腦主機中的一對應表中。
  12. 如請求項9至11其中任一項所述動態分配通信介面轉接器識別碼的方法，在步驟(C)中，該電腦主機發現具有重覆的該裝置識別碼的該至少一通信介面轉接器的該裝置識別碼變更時，即對應更新該周邊裝置清單。
  13. 一種自動化診斷周邊裝置並修復問題的方法，應用於與一電腦主機電連接的多個通信介面轉接器，各該通信介面轉接器如請求項1至8其中任一項所述，其中儲存一裝置識別碼且供一周邊裝置電連接；該方法包括：(A)該電腦主機執行讀取該電腦主機儲存的一周邊裝置清單，該周邊裝置清單包含與該電腦主機電連接的各該通信介面轉接器的該裝置識別碼以及各該通信介面轉接器所對應電連接的各該周邊裝置，該電腦主機根據該周邊裝置清單建立一對應表，該對應表記錄各該通信介面轉接器與其連接的該周邊裝置的一對應關係；(B)該電腦主機中的一診斷模組週期性地監測該對應表中記錄的各該周邊裝置的狀態，並於判斷某一周邊裝置未正常運作時，根據該對應表找到未正常運作的該周邊裝置所對應的該通信介面轉接器，並透過該電腦主機執行的一控制模組傳送一包含一裝置識別碼及一重置指令的控制訊號給未正常運作的該周邊裝置所對應電連接的該通信介面轉接器；及(C)未正常運作的該周邊裝置所對應電連接的該通信介面轉接器收到該控制訊號，並判斷該控制訊號包含的該裝置識別碼與其中儲存的該裝置識別碼相同時，根 據該控制訊號包含的該重置指令控制未正常運作的該周邊裝置重新啟動。
  14. 如請求項13所述自動化診斷周邊裝置並修復問題的方法，在步驟(A)中，該對應表還記錄未透過該通信介面轉接器與該電腦主機電連接的該周邊裝置；在步驟(B)中，該診斷模組根據該對應表判斷未正常運作的該周邊裝置並沒有對應的該通信介面轉接器時，該診斷模組通知該電腦主機的作業系統使用內建的軟體重置功能對未正常運作的該周邊裝置進行重置。
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