具有多個上游端口的usb集線器及使用該集線器的電腦系統的制作方法

專利名稱：具有多個上游端口的usb集線器及使用該集線器的電腦系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種USB集線器，特別涉及一種具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器及使用該USB集線器的電腦系統。
自從IBM公司發展出PC XT及PC AT的個人電腦的后，和IBM PC兼容的個人電腦即被全世界普遍使用。在這期間，因為半導體技術的進步，使個人電腦的功能越來越強，同時可用的設備也越來越多，例如圖形化的作業系統的普及，鼠標已是必備的設備，為了將數據印出，打印機幾乎也是必備的，互聯網的發達，在家中的使用者都需使用調制解調器來連接網路，而為了避免電腦死機使工作成果付諸流水，需要準備大容量的備份裝置定時備份數據。如果想將圖形存入電腦，掃描儀亦是普遍被使用的設備。
以上所提及的設備在個人電腦發展出來的后，陸續發展出來，直到目前，已是非常普遍，甚至是必備的設備。但是因為每一種設備發展的目的不同，所處的環境亦不同，所以在設計時，按照不同的考慮而使用不同的界面。到了現在，一部個人電腦若要使用前面所提的各項設備，電腦后面的連線將是非常可觀的，因為幾乎每種設備都使用不同的界面，有些界面目前已是個人電腦的標準配置，如連接鼠標的RS232串行接口，或是連接打印機的并行接口。但是有些界面則需另外安裝界面卡，例如連接大容量備份裝置大都使用SCSI(小計算機系統界面)界面，SCSI界面即需另外安裝界面卡。有些設備更是使用專有的界面，如有些掃描儀即是使用特殊的專有界面，必需安裝專屬的界面卡才可使用。因此在個人電腦中，必需提供許多插槽以供安裝各種界面卡，在完成整個系統的連線的后，電腦后面的連線亦是十分可觀，并且凌亂無比。
由于上述的情況，發展出通用串行總線(以下簡稱USB)界面的規格，其為一新興起的傳輸協定，USB意圖將外設至主機系統的傳輸方式統一化，使得未來外設與主機的連接方式都通過USB，以方便使用者連接各外設與主機系統。
USB希望各種設備都可使用統一的界面來連接，可簡化系統的安裝，并且電腦內部亦不需要預留太多的空間來安裝各種特殊的界面卡，另外USB界面亦有隨插即用的功能，即個人電腦可以自動檢測所連接的設備，并安裝相關的驅動程序供使用者使用。此外，USB界面的規格，具有線上即插即用的功能，可以在電腦運作當中，將設備連接上去，電腦主機皆可以自動檢測并安裝相關的程序，無需經過關機再重新開機的步驟，隨即可讓使用者使用新連上的外部設備。同樣地，在外部設備移除時，電腦主機亦可自動檢測并將相關的程序刪除，以免使用者執行相關程序而產生錯誤。
一般來說，一個USB系統只能有一個主控器，其他所有外部裝置都是附屬裝置，通常個人電腦(PC)中的USB主機控制器是唯一的主控器，并控制所有數據的傳輸。主機控制器使用表征及指令，USB定義為“請求”來控制主控器(PC)與附屬裝置的間數據的接收與傳送。
USB集線器界于USB主機控制器與外部裝置(USB裝置)的間的星形拓撲(star topology)中，用于擴展外部的關鍵組件，所有的USB裝置或節點，例如鍵盤、鼠標、打印機…等都必須接在集線器的下游端口或是被集合在集線器中。通常集線器有一上游端口(upstream port)，并接至上一層集線器或主機控制器的根節點集線器(root Hub)，另有一個以上(含一個)的下游端口用于擴充USB的裝置節點。
集線器提供兩個主要的功能，一是中繼器(Repeater)用于將主機下傳的數據廣播至所有功能端口上的USB裝置，然后將USB裝置上傳的數據重復于上游端口送至主機；另一是連接與斷開的檢測集線器必須對USB裝置的熱拔插做檢測，并報告給主機以達到主機熱即插即用的功能。
參照

圖1和圖2，其分別顯示一種已知電腦系統的連接示意圖。
如圖1和圖2所示，所有的USB裝置14a～14n分別連接在對應的集線器12a～12f的下游端口16a～16n或是被集合在集線器(如圖2的組合元件20)中。集線器12a～12f分別擁有一上游端口18a～18f，并分別連接至上一層集線器或USB主機控制器10或電腦主機的根節點集線器11。
由圖1和圖2可知，由于個人電腦中的USB主機控制器控制所有USB裝置與個人電腦的間數據的傳輸，所以對任一USB裝置而言，其只能被唯一的個人電腦使用，當有另一個人電腦欲通過USB總線使用此USB裝置時，必須重新將此USB裝置插入另一個人電腦的根節點集線器或外部集線器的下游端口，由此個人電腦取得USB裝置的控制權方能使用。
為了解決上述問題，目前市面上的解決方法是提供一轉換盒，以手動方式來切換USB裝置接上被選擇的個人電腦，此種解決方案的電腦系統的連接示意圖如圖3所示，包括個人電腦21與22、轉換盒24及USB裝置26。舉例來說，USB裝置26目前是被個人電腦21所使用，假如個人電腦22欲使用USB裝置26時，必須以手動方式切換轉換盒24上的開關，使USB裝置26通過轉換盒24連接到個人電腦22，此時個人電腦22即可使用USB裝置26。然而，按照圖3所示的結構及其切換方法，具有以下的缺點1.人為切換不方便。
2.無法判斷切換的適當時機，有可能影響正在使用此USB裝置的應用軟件功能。
3.必須使用額外的轉換盒，成本高。
4.延長電纜和使用過多的插座插頭，易產生雜波。
5.違反USB規格，有可能使USB裝置至集線器的電纜路徑超過5公尺。
6.只能切換使用單一USB裝置。
圖4所示是一種已知電腦系統的連接示意圖，包括個人電腦31與32、數據轉換器34及USB裝置36a～36c。
圖4與圖3的最大不同點在于，通過圖4的數據轉換器34，可一次將連接于數據轉換器34上的多臺USB裝置36a～36c切換給單一個人電腦使用。然而，必須注意的是，當數據轉換器34只連接這三臺USB裝置36a～36c時，個人電腦31與32就分別必須使用三條USB電纜37a～37c與38a～38c來連接到數據轉換器34。假如連接數據轉換器34的USB裝置的數量很多時，此時個人電腦31、32與數據轉換器34間的USB電纜的使用數量勢必非常可觀。
本發明的目的是提出一種具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器。
為實現上述目的，本發明的一方面提供了一種具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器。它包括多個上游端口、多個下游端口、鏈接路由器、轉換控制器與傳統USB集線器。這些上游端口分別用于提供實際連接至不同的電腦主機中，而所有下游端口分別用于提供實際連接至不同的USB裝置中。鏈接路由器連接至所有上游端口，其中含有指令解碼器(74)和多工器(72)，指令解碼器用于解碼來自個別電腦主機送來的指令，并回應相關的數據給電腦主機，同時送出解碼后的結果信號給轉換控制器(52)。轉換控制器(52)依據此控制信號切換多工器(72)，使其選擇指令所指定的上游端口連接至USB集線器(54)的集線器中繼器(60)，其中被切換連接至集線器中繼器(60)的上游端口是集線器端口，其他未連接者則為裝置端口，而集線器端口所接的電腦主機擁有USB集線器的控制權，并控制所有接在USB集線器的下游端口的USB裝置數據存取。轉換控制器連接所有上游端口與鏈接路由器，用于依據指令解碼的結果信號與手動開關來切換多工器，轉換控制器并在多工器切換完成后，發送一開關控制信號至所有上游端口(46a～46n)，此控制信號使上游端口的電阻(64)先開路再閉路，而形成先斷開再連接的結構，使連接上游端口的主機分別對新的集線器端口和其他裝置端口重新認定，其中只有接在集線器端口的主機認定其下接有集線器并可使用此集線器下的裝置，其他接在裝置端口的主機認定其下接一單個的USB裝置用于傳送要求使用集線器的指令至鏈接路由器(50)。
本發明的另一方面是提出一種電腦系統，包括多臺電腦主機、多臺USB裝置與一USB集線器。上述USB集線器具有數個上游端口與數個下游端口，各上游端口分別連接至各電腦主機中，以及各下游端口分別連接至各USB裝置中，且USB集線器用于上傳由各USB裝置送來的數據及下傳由各電腦主機送來的數據。其中，在正常操作下，僅有一臺電腦主機具有USB集線器的使用權，代表此電腦主機可控制所有接在USB集線器的下游端口的USB裝置數據存取。當有另一臺電腦主機送出集線器要求指令給USB集線器，要求使用USB集線器及控制USB集線器下接的USB裝置時，USB集線器會進入集線器判斷狀態，并在適當時機后將其使用權轉交給另一臺電腦主機，此時另一臺電腦主機即具有USB集線器的使用權，并可控制所有接在USB集線器的下游端口的USB裝置數據存取，達到不同電腦主機切換使用USB集線器的目的。此外，USB集線器可具有手動切換開關，經由控制此手動切換開關也可達到不同電腦主機切換使用USB集線器的目的。
本發明提出的USB集線器，由於具有多個上游端口且本身具有切換與判斷功能，故可依據不同電腦主機的要求與手動切換的選擇，在適當時機將其使用權切換給需使用USB集線器的電腦主機，使電腦主機可控制所有接在USB集線器的下游端口的USB裝置數據存取，換句話說，本發明依據USB集線器的下游端口的數量多寡，可一次切換使用多個USB裝置。因此，本發明可經由電腦軟件控制選擇切換的電腦主機，并可達到自動切換的功能，且軟件可判斷目前正被使用的USB裝置是否允許切換，避免影響其應用功能。同時，將傳統數據轉換器的功能與USB集線器集合，可有效節省成本，并且無電纜過長的憂慮，可避免切換造成的雜波。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖作詳細說明。
圖1是已知電腦系統的連接示意圖；圖2是已知的另一種電腦系統的連接示意圖；圖3也是一種已知電腦系統的連接示意圖；圖4是又一種已知電腦系統的連接示意圖；圖5是本發明一較佳實施例的一種使用具有多個上游端口的USB集線器，并可在不同電腦主機間切換的電腦系統的連接示意圖；圖6是圖5所示的具有多上游端口的USB集線器44的詳細結構圖；圖7是圖6所示的傳統USB集線器54的詳細結構圖；圖8是圖6所示的USB集線器44的每一上游端口的詳細結構圖；圖9是圖6所示的USB集線器44的鏈接路由器的詳細結構圖；圖10是圖6所示的USB集線器44的轉換控制器的詳細結構圖。
為了有效解決多臺個人電腦切換使用多個USB裝置所面臨的問題，并且由于所有的USB裝置都必須經由集線器再往上接至使用此USB裝置的個人電腦(PC)，因此本發明利用此一特性，提供一個含有多個上游端口的集線器，并通過內建于此集線器中的轉換控制器與個別PC中的控制軟件來選擇切換何者使用集線器，并控制和使用接上此集線器的USB裝置，其相關描述將在下面詳細討論。
參考圖5，圖5所示是依照本發明一較佳實施例的一種使用具有多個上游端口的USB集線器，并可在不同電腦主機間切換的電腦系統的連接示意圖。
本發明電腦系統的組成要件主要包括多臺個人電腦40a～40n、多個USB裝置42a～42n與一具有多上游端口的USB集線器44，其中任一USB裝置42a～42n可以是鍵盤、鼠標、打印機…等外部裝置。USB集線器44具有多個上游端口46a～46n與多個下游端口48a～48n。每一個人電腦40a～40n分別通過其內部的USB主機控制器50a～50n連接至USB集線器44的一上游端口46a～46n，以及每一USB裝置42a～42n分別連接至USB集線器44的一下游端口48a～48n，如圖5所示。
參考圖6，圖6是圖5所示的具有多上游端口的USB集線器44的詳細結構圖。
如先前所述，USB集線器44具有多個上游端口46a～46n與多個下游端口48a～48n，其中上游端口46a～46n可被轉換控制器52控制其斷開/連接的時序，USB集線器44是由一鏈接路由器50、一轉換控制器52與一傳統USB集線器54所組成。鏈接路由器50連接USB集線器44的上游端口46a～46n、轉換控制器52與傳統USB集線器54。轉換控制器52控制上游端口46a～46n的斷開、連接時序，且其可經由外部的手動切換來改變其控制狀態。
參考圖7，，圖7是圖6所示的傳統USB集線器54的詳細結構圖。
USB集線器54系由一集線器中繼器60與一集線器控制器62所組成，且兩者相互連接。集線器中繼器60的功能為上傳由下游端口48a～48n送來的數據，以及下傳由鏈接路由器50(圖6)送來的表征、指令及數據。集線器控制器62提供USB集線器54的狀態給電腦主機(例如，圖5的個人電腦40a)，電腦主機依據USB集線器54的不同狀態控制下游端口48a～48n。
參考圖8，圖8是圖6所示的USB集線器44的每一上游端口46a～46n的詳細結構圖。
在圖8中，以上游端口46a為例來說明。USB集線器44的上游端口46a包括一電阻64、一USB收發器66、信號端DP 68與信號端DM 70。電阻64的兩端分別連接至一電壓源VDD與信號端DP 68，且電阻64接收來自轉換控制器52的一ON/OFF控制信號，并依據此ON/OFF控制信號來決定上游端口46a的連接狀態，其中ON代表連接而OFF代表斷開，電阻64的阻值例如是1.5K歐姆(Ω)及其他合乎USB規格的阻值，電壓源VDD的電壓值例如是3.3伏特(V)或其他合乎USB規格的電壓值。USB收發器66的一端連接至鏈接路由器50，另一端連接至信號端DP 68與信號端DM 70，用于接收來自鏈接路由器50(或信號端68、70)的數據信息，并將此數據信息傳送至連接端68、70(或鏈接路由器50)。
換句話說，USB集線器44的每一上游端口46a～46n用于提供實際的連接至不同個人電腦40a～40n的USB主機控制器50a～50n，且每一上游端口46a～46n內含有一連接/斷開的裝置，由轉換控制器52控制不同上游端口46a～46n的連接或斷開。而USB集線器44的每一下游端口48a～48n則用于提供實際的連接至USB裝置42a～42n，且每一下游端口42a～42n內含有一裝置附加/分離檢測線路(未示出)，如熟習者所知，用于判斷下游端口48a～48n的狀態并通知主機控制器作為端口狀態的更新。
參考圖9，圖9是圖6所示的本發明USB集線器44的鏈接路由器50的詳細結構圖。
鏈接路由器50包括一多工器(MUX)72與一指令解碼74。多工器72連接于上游端口46a～46n與傳統USB集線器54間，此N選一的多工器72由轉換控制器52的輸出控制，被選擇到的上游端口46a～46n稱為集線器端口，其他則稱為裝置端口。集線器端口所接的USB主機控制器擁有USB集線器44的控制權，并控制所有接在此USB集線器44的下游端口48a～48n的USB裝置42a～42n數據存取。指令解碼器74用于解碼裝置端口和集線器端口從各個人電腦40a～40n的主機控制器50a～50n送來的指令，并回應相關的數據給主機控制器50a～50n，同時，指令解碼器74會將解碼的結果送至轉換控制器52作為控制的部分依據。
參考圖10，圖10是圖6所示的本發明USB集線器44的轉換控制器52的詳細結構圖。
轉換控制器52經由其內部的組合邏輯控制器76接收指令解碼器74的結果加上手動切換的選擇，產生控制多工器72的信號來決定何者是集線器端口，同時輸出控制信號至上游端口46a～46n，并在集線器端口、裝置端口切換時，對相關的端口做斷開/連接的控制。
本發明的實施方法將詳細描述如下，并同時參照圖5至圖10。
在完成電源開啟或復位的起始化動作之后，所有的上游端口46a～46n為連接狀態。此后，轉換控制器52依據手動切換的設定(亦即選擇圖10的S0～SN其中之一)，控制鏈接路由器50中的多工器72選擇上游端口46a～46n其中的一個為集線器端口(例如上游端口46a)，此集線器端口46a連接的USB主機控制器50a控制經由多工器72連接的USB集線器54，此時USB主機控制器50a所屬的個人電腦40a具有USB集線器54的使用權，并控制USB集線器54所連接USB裝置48a～48n數據的傳輸。此外，手動切換是可選擇的，當無手動切換時，轉換控制器52可預設某一上游端口(例如上游端口46a)為集線器端口，欲使用USB集線器44的個人電腦必須連接至此手動切換設定或預設的上游端口。
當接至集線器端口的USB主機控制器使用USB集線器44時，指令解碼器74接收經裝置端口送來的指令并回應相關的信息給此裝置端口上接的USB主機控制器，使USB主機控制器視指令解碼器74為單一的USB裝置，并可分辨個別個人電腦送來的指令。若其中的一個個人電腦(例如個人電腦40n)欲使用USB集線器44及控制USB集線器44下接的USB裝置48a～48n時，其USB主機控制器50n送出一特別的指令(集線器要求指令HRQ)給指令解碼器74，指令解碼器74解碼個人電腦40n送來的集線器要求指令后進入集線器判斷狀態(HARB)，并回應此狀態給所有的USB主機控制器50a～50n。接著，個人電腦40a判斷切換USB集線器44的適當時機后，送出另一特別的指令(集線器確認指令HACK)給指令解碼器74，指令解碼器74將指令及狀態轉換成控制信號(HRQ/HACK/HARB)給轉換控制器52控制USB集線器44的切換。
當個人電腦40n產生的HRQ指令啟動后，當個人電腦40a產生的HACK指令啟動時，轉換控制器52對上游端口46a與46n做斷開動作後，控制多工器72切換至上游端口46n，最后再將上游端口46a與46n做連接動作。經過多工器72切換后重新連接USB主機控制器50a、50n的上游端口46a與46n，達到集線器端口與裝置端口互換的目的。同時，個人電腦40n上的USB主機控制器50n取得USB集線器44的所有權，并控制USB集線器44下接的USB裝置48a～48n，達到不同個人電腦(40a、40n)切換使用USB集線器44的目的。
對於USB主機控制器的實施步驟敘述如下。USB主機控制器先判斷本身是否已控制USB集線器44，若是，則當另一USB主機控制器要求使用USB集線器44時，會使轉換控制器52進入判斷狀態，并通知個人電腦。此時，個人電腦決定是否可被切換，若是允許被切換的話，則送出集線器確認指令HACK通知轉換控制器52做切換。反之，若不允許被切換的話，則先將USB集線器44下接的USB裝置48a～48n的驅動程序卸載，或對相關的應用軟件做必要的處理。
若此一USB主機控制器目前不控制USB集線器44，可在應用軟件的控制下決定是否提出USB集線器44的要求，而提出的條件、時間可依使用者設定配合轉換控制器52達到自動切換的功能。另外，在送出集線器要求指令HRQ之前，需先判斷轉換控制器52是否正處于判斷狀態，以避免要求信號被丟失。
對於轉換控制器52的實施步驟敘述如下。轉換控制器52內有一計時器(未示出)，用于計時在手動切換指定或預設的上游端口上，是否接上USB主機控制器，若無，則該上游端口無法在計時超過一段時間內收到指令，表示上游端口未接到任何USB主機控制器或USB主機控制器接在非指定的端口上。轉換控制器52即進行所有上游端口46a～46n反覆搜尋的動作，若USB主機控制器接在另一上游端口或者中途才被接上，則搜尋動作能正確將其設定為集線器端口(46a)，并使用USB集線器44。在集線器端口使用USB集線器44時，其他裝置端口(46n)可經由軟件控制自動或由使用者指定由USB主機控制器50n送出集線器要求指令HRQ，經由轉換控制器52、USB主機控制器50a與50n的互動而切換USB集線器44的使用權。
上述轉換控制器52實行的方法，可以是微控制器或硬件結合控制邏輯，以及指令解碼器74實行的方法，可以是微控制器或硬件狀態裝置。
綜上所述，本發明具有以下的優點1.經由軟件控制選擇切換的個人電腦，并可達到自動切換的功能。
2.軟件可判斷目前正被使用的USB裝置是否允許切換，避免影響其應用功能。
3.將傳統數據轉換器的功能與USB集線器集合，可有效節省成本。
4.無電纜過長的憂慮，并可避免切換造成的雜波。
5.依據集線器下游端口的數量多寡，可一次切換多個USB裝置。
雖然本發明以較佳實施例進行了描述，然其并非用于限定本發明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作各種修改和變形，因此本發明的保護范圍應視后附的權利要求范圍確定。
權利要求
1.一種具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于，包括多個上游端口，這些上游端口可分別被控制其斷開/連接的時序，且各上游端口分別用于提供實際的連接至一不同的電腦主機中；多個下游端口，各下游端口分別用于提供實際的連接至一不同的USB裝置中；一鏈接路由器，連接這些上游端口，該鏈接路由器用于解碼來自各個電腦主機送來的指令，并回應相關的數據給各個電腦主機，同時送出解碼后的一結果信號，且該鏈接路由器接收一控制信號，并依據該控制信號切換該鏈接路由器的一多工器指向這些上游端口其中的一個；轉換控制器，連接這些上游端口與該鏈接路由器，用于依據該結果信號與/或一手動切換，產生該控制信號來控制各個上游端口的斷開/連接狀態；以及傳統USB集線器，用于上傳由這些下游端口送來的數據及下傳經由該鏈接路由器送來的集線器端口數據，并提供其本身的狀態給連接該集線器端口的電腦主機，使該電腦主機依據該傳統USB集線器的不同狀態控制這些下游端口。
2.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于各個上游端口包括電阻，該電阻的兩端分別連接至一電壓源與一信號端DP，且該電阻接收來自該轉換控制器的控制信號，并依據該控制信號來決定各個上游端口的斷開/連接狀態；以及USB收發器，該USB收發器的一端連接至該鏈接路由器，其另一端連接至該信號端DP與一信號端DM，用于與連接該上游端口的電腦主機間上傳或下傳數據。
3.按權利要求2所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于電阻的阻值包括1.5K歐姆或其他合乎USB規格的阻值。
4.按權利要求2所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于電壓源的電壓值包括3.3伏特或其他合乎USB規格的電壓值。
5.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于鏈接路由器包括多工器，連接于這些上游端口與該傳統USB集線器之間，該多工器是由該轉換控制器的輸出控制，指向其中一上游端口并與傳統USB集線器相連接，被選擇到的該上游端口稱為集線器端口，其他則稱為裝置端口；以及指令解碼器，用于解碼這些上游端口從各個電腦主機送來的指令，并回應相關的數據給各個電腦主機，同時將解碼的結果送至該轉換控制器中作為控制的部分依據。
6.按權利要求5所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于指令解碼器包括微控制器或其他可解碼指令的裝置。
7.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于轉換控制器包括一組合邏輯控制器，用于經由該組合邏輯控制器接收來自該鏈接路由器的結果信號或/與該手動切換的選擇，產生該控制信號來決定哪一上游端口是集線器端口，同時輸出該控制信號至這些上游端口，并在集線器端口與裝置端口切換時，對相關的端口做斷開/連接的控制。
8.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于傳統USB集線器包括集線器中繼器，用于上傳由這些下游端口送來的數據及下傳由該鏈接路由器送來的數據；以及集線器控制器，連接該集線器中繼器，該集線器控制器用于提供該傳統USB集線器的狀態給這些電腦主機，使這些電腦主機依據該傳統USB集線器的不同狀態控制這些下游端口。
9.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于各個上游端口內含有一連接/斷開的裝置，由該轉換控制器控制不同的各個上游端口的連接與斷開。
10.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于各個下游端口內含有一附加/分離檢測線路，用于判斷各個下游端口的狀態并通知這些電腦主機作為端口狀態的更新。
11.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于各個電腦主機分別具有一USB主機控制器，連接至各個上游端口中，以通過該USB主機控制器控制該USB集線器。
12.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于電腦主機包括個人電腦與可控制USB傳輸協定的任何平臺。
13.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于各個USB裝置包括鍵盤、鼠標、打印機等外部裝置其中的一個。
14.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于轉換控制器包括微控制器與其他可產生該控制信號的邏輯。
15.按權利要求1所述的具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器，其特征在于當鏈接路由器依據該控制信號切換該多工器指向這些上游端口其中的一個時，被切換連接的該上游端口是集線器端口，其他未連接者則為裝置端口，而該集線器端口所接的該電腦主機擁有該USB集線器的控制權，并控制所有接在該USB集線器的這些下游端口的這些USB裝置數據存取；
16.一種電腦系統，其特征在于，包括多臺電腦主機；多臺USB裝置；以及USB集線器，具有多個上游端口與多個下游端口，各個上游端口分別連接至各個電腦主機中，以及各個下游端口分別連接至各個USB裝置中，該USB集線器用于上傳由各個USB裝置送來的數據及下傳由各個電腦主機送來的數據；其中，在正常操作下，僅有一臺該電腦主機具有該USB集線器的使用權，代表該電腦主機可控制所有接在該USB集線器的這些下游端口的這些USB裝置數據存取，當有另一臺該電腦主機送出一集線器要求指令給該USB集線器，要求使用該USB集線器及控制該USB集線器下接的這些USB裝置時，該USB集線器會進入一集線器判斷狀態，并在一適當時機后將其使用權轉交給該另一臺該電腦主機，此時該另一臺該電腦主機即具有該USB集線器的使用權，并可控制所有接在該USB集線器的這些下游端口的這些USB裝置數據存取，達到不同該電腦主機切換使用該USB集線器的目的。
17.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于USB集線器可具有一手動切換開關，經由控制該手動切換開關可達到不同該電腦主機切換使用該USB集線器的目的。
18.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于USB集線器包括鏈接路由器，連接這些上游端口，該鏈接路由器用于解碼來自各個電腦主機送來的指令，并回應相關的數據給各個電腦主機，同時送出解碼后的一結果信號，且該鏈接路由器接收一控制信號，并依據該控制信號切換連接至這些上游端口的一個，其中，被切換連接的該上游端口是集線器端口，其他未連接者則為裝置端口，而集線器端口所接的該電腦主機擁有該USB集線器的控制權，并控制所有接在該USB集線器的這些下游端口的這些USB裝置數據存取；轉換控制器，連接這些上游端口與該鏈接路由器，用于依據該結果信號與一手動切換，產生該控制信號來控制各個上游端口與該鏈接路由器的連接狀態；以及傳統USB集線器，用于上傳由這些下游端口送來的數據及下傳由該鏈接路由器送來的數據，并提供其本身的狀態給這些電腦主機，使這些電腦主機依據該傳統USB集線器的不同狀態控制這些下游端口。
19.按權利要求18所述的電腦系統，其特征在于USB集線器的各個上游端口包括電阻，該電阻的兩端分別連接至一電壓源與一信號端DP，且該電阻接收來自該轉換控制器的該控制信號，并依據該控制信號來決定各個上游端口的斷開/連接狀態；以及USB收發器，該USB收發器的一端連接至該鏈接路由器，其另一端連接至該信號端DP與一信號端DM，用于與連接該上游端口的電腦主機間上傳或下傳數據。
20.按權利要求18所述的電腦系統，其特征在于鏈接路由器包括多工器，連接在這些上游端口與該傳統USB集線器之間，該多工器由該轉換控制器的輸出控制，被選擇到的該上游端口稱為集線器端口，其他則稱為裝置端口；以及指令解碼器，用于解碼這些上游端口從各個電腦主機送來的指令，并回應相關的數據給各個電腦主機，同時將解碼的結果送至該轉換控制器中作為控制的部分依據。
21.按權利要求20所述的電腦系統，其特征在于指令解碼器包括微控制器或其他可解碼指令的裝置。
22.按權利要求18所述的電腦系統，其特征在于轉換控制器包括一組合邏輯控制器，用于經由該組合邏輯控制器接收來自該鏈接路由器的該結果信號與該手動切換開關的選擇，產生該控制信號來決定哪一該上游端口是集線器端口，同時輸出該控制信號至這些上游端口，并在集線器端口與裝置端口切換時，對相關的端口做斷開/連接的控制。
23.按權利要求18所述的電腦系統，其特征在于傳統USB集線器包括集線器中繼器，用于上傳由這些下游端口送來的數據及下傳由該鏈接路由器送來的數據；以及集線器控制器，連接該集線器中繼器，該集線器控制器用于提供該傳統USB集線器的狀態給這些電腦主機，使這些電腦主機依據該傳統USB集線器的不同狀態控制這些下游端口。
24.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于各個上游端口內含有一連接/斷開的裝置，由一轉換控制器控制不同的各個上游端口的連接與斷開。
25.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于各個下游端口內含有一附加/分離檢測線路，用于判斷各個下游端口的狀態并通知這些電腦主機作為端口狀態的更新。
26.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于各個電腦主機分別具有一USB主機控制器，連接至各個上游端口中，以通過該USB主機控制器控制該USB集線器。
27.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于電腦主機包括個人電腦與可控制USB傳輸協定的任何平臺。
28.按權利要求16所述的電腦系統，其特征在于各個USB裝置包括鍵盤、鼠標、打印機等外部裝置其中的一個。
29.按權利要求18所述的電腦系統，其特征在于轉換控制器包括微控制器與其他可產生該控制信號的邏輯。
全文摘要
一種具有多個上游端口并可在不同主機間切換的USB集線器及使用該USB集線器的電腦系統,可依據不同電腦主機的要求或手動切換的選擇,在適當時機將其使用權切換給需使用USB集線器的電腦主機,使電腦主機可控制所有接在USB集線器的下游端口的USB裝置數據存取。本發明可由電腦軟件控制選擇切換的電腦主機,并可達到自動切換的功能,軟件可判斷目前正被使用的USB裝置是否允許切換,避免影響其應用功能。可有效節省成本,并且無電纜過長的憂慮。
文檔編號G06F15/16GK1380615SQ0111051
公開日2002年11月20日 申請日期2001年4月9日 優先權日2001年4月9日
發明者張良熙 申請人:華邦電子股份有限公司