TWM516186U - 雷電分享控制裝置 - Google Patents

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TWM516186U
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switch
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張勝強
蔡婷如
黃志偉
余祥瑞
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宏正自動科技股份有限公司
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Description

雷電分享控制裝置
本新型係關於一種電子裝置之領域，特別係關於一種雷電分享控制裝置及其切換方法。
Thunderbolt是由英特爾發表的連接器標準。Thunderbolt技術採用兩種通訊協定，包括用在資料傳輸的PCI Express，以及用在顯示的DisplayPort視訊標準介面，且完整相容現有的DisplayPort裝置。Thunderbolt是革命性的I/O傳輸技術，可以讓使用者透過精簡的連接埠以傳遞DisplayPort和PCI Express資料。Thunderbolt在同一個連接器內提供兩個通道，雙向傳輸速度都能達到10Gb/s，甚至20Gb/s。Thunderbolt在周邊設備之間來回傳輸資料的速度比USB 2大約快40倍、並且比FireWire 800大約快25倍。
一般而言，Thunderbolt為PC I/O傳輸技術介面(例如Intel/Apple所提供的介面)，可以透過雷電控制裝置將資料進行串流，並透過雷電控制裝置轉換為USB/Audio/Lan/SATA等相關週邊介面。
然而，現有的雷電控制裝置無法支援2台雷電主機電腦。因此，基於先前技術的方法，具有上述之缺點，因此本新型提供一種新穎的雷電分享控制裝置，以克服上述缺點。
本新型之目的在於提供一種串接之雷電分享控制裝置。
根據本新型之一觀點，提供一種雷電分享控制裝置，包含：一高速切換器，用於耦接至少一雷電電腦主機；一微處理單元，耦接至高速切換器；以及一雷電介面晶片，耦接至高速切換器；其中透過微處理單元以控制高速切換器，以決定至少一雷電電腦主機之一連接至雷電介面晶片。
在一觀點中，上述每一至少一雷電電腦主機具有一雷電介面。
在另一觀點中，上述雷電分享控制裝置具有一雷電裝置連接端、 週邊元件快速互連(PCIE)連接端以及視訊裝置連接端，以利於雷電介面晶片得以電性連接雷電裝置、週邊元件快速互連(PCIE)以及視訊裝置。
在又一觀點中，提供一種雷電分享控制裝置，包括：一微處理單元；一第一雷電介面晶片，用於耦接一第一雷電電腦主機；一第二雷電介面晶片，用於耦接一第二雷電電腦主機；一高速切換器，耦接微處理單元、第一雷電介面晶片以及第二雷電介面晶片；一週邊元件快速互連(PCIE)切換器，耦接微處理單元、第一雷電介面晶片以及第二雷電介面晶片；以及一視訊切換器，耦接微處理單元、第一雷電介面晶片以及第二雷電介面晶片。
在一觀點中，透過微處理單元以控制高速切換器、PCI-E切換器以及視訊切換器，以進行雷電分享控制裝置之高速切換器、PCI-E切換器以及視訊切換器之雷電切換。
在另一觀點中，透過微處理單元以控制高速切換器、週邊元件快速互連(PCIE)切換器與視訊切換器，以決定高速切換器、週邊元件快速互連(PCIE)切換器與視訊切換器係分別連接至第一雷電介面晶片或第二雷電介面晶片。
在另一觀點中，上述其中第一、第二雷電電腦主機具有一雷電介面。
在又一觀點中，上述雷電分享控制裝置具有一雷電裝置連接端、一PCIE連接端以及一視訊裝置連接端，以利於高速切換器、PCIE切換器與視訊切換器可以電性連接至雷電裝置、週邊裝置以及視訊裝置。
此些優點及其他優點從以下較佳實施例之敘述及申請專利範圍將使讀者得以清楚了解本新型。
100、300‧‧‧雷電分享控制裝置
100(1)~100(6)‧‧‧雷電分享控制裝置
110、240‧‧‧微處理單元
120、250‧‧‧高速切換器
130、220、230‧‧‧雷電介面晶片
140、280‧‧‧雷電裝置
150、285‧‧‧週邊裝置
160、290‧‧‧視訊裝置
200‧‧‧雷電電腦主機
210‧‧‧雷電電腦主機
221、222、231、232、243‧‧‧連接埠
223、233‧‧‧DisplayPort轉化器
224、234‧‧‧DisplayPort解多工器
225、235、251‧‧‧雷電連接器
241、242、261‧‧‧主端控制晶片
260‧‧‧PCI-E切換器
262‧‧‧記憶體
263‧‧‧音訊晶片
264‧‧‧纜線輸入埠
265‧‧‧纜線輸出埠
266‧‧‧USB埠
270‧‧‧視訊切換器
271‧‧‧視訊連接器
如下所述之對本新型的詳細描述與實施例之示意圖，應使本新型更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本新型應用之參考，而非限制本新型於一特定實施例之中。
第一圖為本新型專利之雷電裝置系統之示意圖。
第二圖為本新型專利之前端切換之雷電分享控制裝置之功能方塊圖。
第三圖為本新型專利之同步地後端切換之雷電分享控制裝置之功能方塊圖。
第四圖為本新型專利之不同步地後端切換之雷電分享控制裝置之功能方 塊圖。
第五圖為本新型專利之後端切換之雷電分享控制裝置之一範例之功能方塊圖。
此處本新型將針對新型具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本新型之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本新型之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本新型亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。
本新型之雷電開關之技術中，一般而言是以個人電腦(PC)為主機。如第一圖所示，其顯示本新型之雷電裝置系統之示意圖。多台雷電分享控制裝置100(1)、100(2)~100(6)可以透過串接以將資料進行串流，如第一圖所示。本新型為了可以讓使用者可以連接2台雷電主機電腦(Thunderbolt Host PC)，使用切換方式擇一雷電電腦主機連接，並可使用鍵盤熱鍵(Keyboard hot key)102之功能進行切換連接埠(Port)。利用本新型之特徵，讓使用者可以同時連接2台雷電電腦主機(Thunderbolt PC)200、210，並保留Thunderbolt串接多台雷電分享控制裝置的功能，加入Thunderbolt切換之相關功能，可以讓使用者可以更容易切換2台雷電電腦主機之效果。串接的雷電分享控制裝置具有數個連接端(例如PCIE連接埠)，用以連接一裝置101(例如：雷電裝置、週邊裝置或視訊裝置)。此外，雷電分享控制裝置之連接端所連接的外部端點裝置可以包括，例如外部硬碟、顯示器、通信網路...等。Thunderbolt主機例如筆記型電腦。
如第二圖所示，其顯示本新型之前端切換之雷電分享控制裝置之功能方塊圖。在本實施例中，系統係使用前端切換的方式以決定雷電電腦主機200與雷電電腦主機210之連接。雷電電腦主機200與雷電電腦主機210電性耦接雷電分享控制裝置100。雷電電腦主機200與雷電電腦主機210具有一雷電介面，以利於與雷電分享控制裝置100之間的溝通。雷電分享控制裝置100可以用於作一雷電切換，因此雷電分享控制裝置100為一雷電切換裝置。雷電分享控制裝置100包括微處理單元(MCU)110、高速切換器(High speed switch)120、雷電介面晶片(Thunderbolt interface chip)130。高速切換器120電性耦接微處理單元110與雷電介面晶片130。高速切換器120電性耦接雷電電腦主機200與雷電電腦主機210。高速切換器120用以進行雷電介面切換。微處理單元110可以控 制高速切換器120之訊號(可能訊號：GPIO,I2C...)。雷電電腦主機之前端切換係意謂雷電分享控制裝置100之高速切換器120直接電性連接雷電電腦主機200與雷電電腦主機210，直接利用單一高速切換器120以進行雷電電腦主機200與210之雷電切換。雷電電腦主機200與雷電電腦主機210電性耦接同一高速切換器120。舉一實施例而言，雷電切換可以利用鍵盤熱鍵(Keyboard hot key)之功能，透過微處理單元110以進行切換雷電分享控制裝置100對雷電電腦主機200與210之連接埠(Port)的切換。雷電分享控制裝置100具有數個連接端(例如PCIE連接埠)，用以連接雷電電腦主機200與210、雷電裝置140、週邊裝置150以及視訊裝置160。雷電介面晶片130電性耦接雷電裝置140、週邊裝置150以及視訊裝置160。舉一實施例而言，雷電裝置140、週邊裝置150以及視訊裝置160具有PCIE連接端。週邊裝置150可以是連接於PCIE匯流排(bus)上的任何裝置，例如為通用序列匯排流(Universal Serial Bus：USB)晶片、無線區域網路(Wireless Local Area Network：WLAN)晶片、SATA晶片、或外部串列進階技術附接(External Serial Advanced Technology Attachment：ESATA)晶片等。因此，電子裝置(雷電電腦主機200、210)可以透過連接雷電分享控制裝置100，並經由不同的週邊裝置150以連接至不同的週邊設備。雷電裝置140可以串接其它Thunderbolt產品或DisplayPort out。週邊裝置150透過PCI-E介面可以提供USB/Audio/Lan/SATA...等使用介面。
透過微處理單元110以控制高速切換器120而決定那一台雷電電腦主機(TB Host)200、210可以連接至雷電介面晶片130。當雷電電腦主機200、210之一連接雷電分享控制裝置100，則另一台雷電電腦主機即判定為無連接任何雷電裝置。因此，每一次進行前端切換時，雷電電腦主機200、210皆需重新進行雷電介面的溝通。前端切換係於雷電電腦主機200、210端即將訊號切換。
如第三圖所示，其顯示本新型之同步地後端切換之雷電分享控制裝置之功能方塊。在本實施例中，系統係使用後端切換的方式以決定雷電電腦主機200與雷電電腦主機210之連接。雷電電腦主機200與雷電電腦主機210電性耦接雷電分享控制裝置300。雷電分享控制裝置300包括微雷電介面晶片220、雷電介面晶片230、微處理單元240、高速切換器(High speed switch)250、PCI-E切換器(PCI-E Switch)260以及視訊切換器(Video Switch)270。微雷電介面晶片220與雷電介面晶片230分別電性耦接雷電電腦主機200與雷電電腦主機 210。高速切換器250電性耦接微處理單元240、雷電介面晶片220、雷電介面晶片230以及雷電裝置280。PCI-E切換器260電性耦接微處理單元240、雷電介面晶片220、雷電介面晶片230以及週邊裝置285。視訊切換器270電性耦接微處理單元240、雷電介面晶片220、雷電介面晶片230以及視訊裝置290。在一實施例中，高速切換器250並未直接電性耦接雷電電腦主機200與雷電電腦主機210。微處理單元240可以控制高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270之訊號。後端切換係意謂雷電分享控制裝置300之高速切換器位於其後端，而並未直接電性連接雷電電腦主機200與210，雷電切換係於後端進行。舉一實施例而言，雷電切換可以利用鍵盤熱鍵之功能，透過微處理單元240以進行雷電分享控制裝置300之高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270之雷電切換。高速切換器250係用以進行雷電介面切換。PCI-E切換器260係用以進行雷電介面晶片220、雷電介面晶片230之下行端PCI-E介面切換。視訊切換器270係用以進行之下行端視訊(DP或HDMI...)介面切換。雷電分享控制裝置300具有數個連接端(例如PCIE連接埠)，用以連接雷電電腦主機200與210、雷電裝置280、週邊裝置285以及視訊裝置290。
雷電電腦主機之後端切換的方式包括同步、不同步二種方式，其分別顯示於第三圖與第四圖。請參考第三圖，其顯示雷電電腦主機之同步後端切換。在雷電電腦主機之後端切換中，主要係透過微處理單元240控制高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270，以決定那一台雷電電腦主機200與雷電電腦主機210可以連接雷電分享控制裝置300。而在雷電電腦主機之同步後端切換中，微處理單元240控制高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270同步切換至雷電介面晶片220、或雷電介面晶片230二者之一。例如，切換(1)係高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270同步切換至雷電介面晶片220，而切換(2)係高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270同步切換至雷電介面晶片230。亦即透過同步切換使得高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270連接至雷電介面晶片220、或雷電介面晶片230二者之一，而決定雷電電腦主機200或210連接至雷電分享控制裝置300。在一實施例中，當雷電電腦主機200或210之其中一(例如雷電電腦主機200)連接至雷電分享控制裝置300以及後端的相關週邊裝置，則另一個雷電電腦主機(雷電電腦主機210)仍是有認到其連接的雷電介面晶片(230)，但是無 法認到以及控制雷電分享控制裝置300之相關週邊。因此，在雷電電腦主機之同步後端切換中，每一次進行切換連接埠時，雷電電腦主機只需重新進行Thunderbolt PCI-E下行端週邊的溝通。
請參考第四圖，其顯示雷電電腦主機之不同步後端切換。在雷電電腦主機之不同步後端切換中，微處理單元240控制高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270以不同步切換至雷電介面晶片220、或雷電介面晶片230二者之一。例如，在切換(1)之中，高速切換器250切換至雷電介面晶片220，PCI-E切換器260切換至雷電介面晶片230，而視訊切換器270切換至雷電介面晶片230；而在切換(2)之中，高速切換器250切換至雷電介面晶片230，PCI-E切換器260切換至雷電介面晶片220，而視訊切換器270切換至雷電介面晶片220。亦即透過不同步切換使得高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270連接至雷電介面晶片220、或雷電介面晶片230二者之一，而決定雷電電腦主機200或210係透過雷電介面晶片220或雷電介面晶片230而電性連接至雷電裝置280、週邊裝置285以及視訊裝置290。
在不同步切換中，透過微處理單元240控制高速切換器250、PCI-E切換器260以及視訊切換器270，以決定不同台的雷電電腦主機200或210可以各自連接雷電分享控制裝置300之相關週邊裝置285、視訊裝置(例如監視器、顯示器)290或雷電裝置280。
在一實施例中，當雷電電腦主機200或210之其中一(例如雷電電腦主機200)連接至雷電裝置280，而另一個雷電電腦主機(雷電電腦主機210)則連接至相關週邊裝置285；二台雷電電腦主機200或210可以依照使用情境各自連接、各自操作相關連接裝置(週邊裝置285、視訊裝置(例如監視器、顯示器)290或雷電裝置280)。
請參考第五圖，其顯示本新型專利之後端切換之雷電分享控制裝置之一範例之功能方塊圖。在本實施例中是以第三圖、第四圖之後端切換之雷電分享控制裝置為基礎架構，進一步敘述其電路的詳細架構；然而此電路架構只用於說明本新型，而非用以限制本新型。高速切換器250耦接雷電介面晶片220與雷電介面晶片230之連接埠222與232以利於其切換。雷電連接器225與235分別耦接雷電介面晶片220與雷電介面晶片230之連接埠221與231，而雷電連接器225與235則可以分別電性連接雷電電腦主機200與210。另外，高速 切換器250耦接雷電連接器251，以利於電性連接雷電裝置。
雷電介面晶片220與雷電介面晶片230分別電性連接DisplayPort轉化器(例如：型號PS181 DP to DP++ converter)223與233。DisplayPort轉化器223與233可以接收一來源串流之DisplayPort輸入而提供雙模式DisplayPort輸出。DisplayPort轉化器223與233分別耦接DisplayPort解多工器(例如：型號PS8338 DP Demux)224與234。DisplayPort解多工器224耦接雷電介面晶片220與視訊切換器270，而DisplayPort解多工器234耦接雷電介面晶片230與視訊切換器270。視訊切換器(例如：HDMI切換器)270耦接視訊連接器(例如：HDMI連接器)271，以利於電性連接一視訊裝置。
PCI-E切換器260亦耦接主端控制晶片(例如：型號USB FL1100-EX晶片)261，而主端控制晶片261耦接記憶體(例如：型號EEPROM 24LC16記憶體)262以及一音訊晶片(例如：型號Audio PCM2903晶片)263。音訊晶片263電性連接纜線輸入埠264與纜線輸出埠265，以利於連接纜線連接之週邊裝置。另外，主端控制晶片261亦連接USB埠266，以利於連接USB週邊裝置。
其中主端控制晶片(例如：型號USB FL1100-EX晶片)241、242分別耦接雷電介面晶片220、雷電介面晶片230，以及耦接微處理晶片(例如：型號SICG8022晶片)240。微處理晶片240耦接連接埠243用以連接鍵盤(KB)及/或滑鼠(MS)。PCI-E切換器(PCI-E Switch)260亦耦接雷電介面晶片220、雷電介面晶片230，以進行雷電介面晶片220與雷電介面晶片230之切換。
請參考第五圖，在虛線方塊A中可以了解：本新型使用高速切換器250進行Thunderbolt電腦主機200、210之切換，可以保留Thunderbolt所有功能(Thunderbolt in/DisplayPort out/Thunderbolt out)；在虛線方塊C中可以了解：本新型之雷電介面晶片220與雷電介面晶片230的下行PCI-E介面需串接PCI-E切換器晶片260，當雷電分享控制裝置300進行切換雷電電腦主機200與210時，雷電分享控制裝置300的週邊功能也會一同進行切換；而在虛線方塊B中可以了解：本新型可以在不同的PCI-E Port上轉換USB訊號而連接微處理晶片240以進行鍵盤熱鍵(Keyboard hot key)切換連接埠。
在本實用新型之中，透過微處理單元控制高速切換器、PCI-E切換器以及視訊切換器，以決定那一台雷電電腦主機可以連接雷電分享控制裝置 相關週邊、監視器以及雷電裝置。
本新型之雷電分享控制裝置，具有以下優點：(1)讓使用者可以同時連接2台Thunderbolt電腦主機，並保留Thunderbolt串接多台雷電分享控制裝置的功能；(2)使用高速切換器進行Thunderbolt電腦主機之切換，保留Thunderbolt所有功能(Thunderbolt in/DisplayPort out/Thunderbolt out)；(3)當雷電分享控制裝置進行切換Thunderbolt電腦主機時，雷電分享控制裝置之週邊設備也會一同進行切換；(4)不同的PCI-E連接埠上轉換USB訊號連接微處理單元進行鍵盤熱鍵以切換連接埠，亦即透過雷電分享控制裝置轉換為USB/Audio/LAN等相關週邊連接器(Connector)。
除描述於此之外，可藉由敘述於本新型中之實施例及實施方式所達成之不同改良方式，皆應涵蓋於本新型之範疇中。因此，揭露於此之圖式及範例皆用以說明而非用以限制本新型，本新型之保護範疇僅應以列於其後之申請專利範圍為主。
100‧‧‧雷電分享控制裝置
110‧‧‧微處理單元
120‧‧‧高速切換器
130‧‧‧雷電介面晶片
140‧‧‧雷電裝置
150‧‧‧週邊裝置
160‧‧‧視訊裝置
200‧‧‧雷電電腦主機
210‧‧‧雷電電腦主機

Claims (10)

  1. 一種雷電分享控制裝置，包括：一高速切換器，用於耦接至少一雷電電腦主機；一微處理單元，耦接至該高速切換器；以及一雷電介面晶片，耦接至該高速切換器；其中透過該微處理單元以控制該高速切換器，以進行該至少一雷電電腦主機之雷電切換。
  2. 如請求項第1項所述之雷電分享控制裝置，其中每一該至少一雷電電腦主機具有一雷電介面。
  3. 如請求項第1或2項所述之雷電分享控制裝置，其中該雷電分享控制裝置具有一雷電裝置連接端、週邊元件快速互連(PCIE)連接端以及視訊裝置連接端。
  4. 一種雷電分享控制裝置，包括：一微處理單元；一第一雷電介面晶片，用於耦接一第一雷電電腦主機；一第二雷電介面晶片，用於耦接一第二雷電電腦主機；一高速切換器，耦接該微處理單元、該第一雷電介面晶片以及該第二雷電介面晶片；一週邊元件快速互連(PCIE)切換器，耦接該微處理單元、該第一雷電介面晶片以及該第二雷電介面晶片；以及一視訊切換器，耦接該微處理單元、該第一雷電介面晶片以及該第二雷電介面晶片。
  5. 如請求項第4項所述之雷電分享控制裝置，其中透過該微處理單元以控制該高速切換器、該週邊元件快速互連(PCIE)切換器與該視訊切換器，以決定該 高速切換器、該週邊元件快速互連(PCIE)切換器與該視訊切換器係分別連接至該第一雷電介面晶片或該第二雷電介面晶片。
  6. 如請求項第4或5項所述之雷電分享控制裝置，其中該第一雷電電腦主機具有一雷電介面。
  7. 如請求項第4或5項所述之雷電分享控制裝置，其中該第二雷電電腦主機具有一雷電介面。
  8. 如請求項第4或5項所述之雷電分享控制裝置，其中該雷電分享控制裝置具有一雷電裝置連接端。
  9. 如請求項第4或5項所述之雷電分享控制裝置，其中該雷電分享控制裝置具有一週邊元件快速互連(PCIE)連接端。
  10. 如請求項第4或5項所述之雷電分享控制裝置，其中該雷電分享控制裝置具有一視訊裝置連接端。
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