CN105653483A - 串联式大规模usb扩展装置及工作方法、*** - Google Patents
串联式大规模usb扩展装置及工作方法、*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种串联式大规模USB扩展装置及工作方法、***,本串联式大规模USB扩展装置包括:若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口,且通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且各USB扩展板之间还适于通过主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接;本发明能减少反复插拔设备所需的人力及设备损耗,有利于实现高效的办公自动化,操作简单、使用方便,维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种USB扩展装置,尤其涉及一种串联式大规模USB扩展装置及工作方法、***。
背景技术
目前某些行业越来越追求高效的办公自动化,在具有若干外部USB设备的情况下,如果能高效并准确地对每一个设备进行控制,将大大地提高工作效率。而传统的USB扩展器依旧需要人工手动开关,消耗了大量的人力物力,同时反复插拔也会对设备造成损耗,一段时间便要更新某些硬件设备。传统的USB扩展装置扩展数量较少,且无法对每个USB端口进行很好的控制,不能满足设备的大规模扩展。
发明内容
本发明的目的是提供一种串联式大规模USB扩展装置及工作方法、***,以实现对USB设备有效管理,提高办公自动化程度,降低人力工作量及设备损耗成本。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种串联式大规模USB扩展装置,包括:若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口,且通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且各USB扩展板之间还适于通过相应主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接。
进一步,所述USB扩展板包括:带有若干USB端口的扩展单元、处理器模块、逻辑控制电路、与该处理器模块相连的通信模块;所述处理器模块通过通信模块从上位机获得相应USB设备的接入指令,并根据该接入指令通过逻辑控制电路控制位于USB端口上的相应USB设备进行接入。
进一步,所述扩展单元为若干个,且采用串行连接方式构成USB总线;所述扩展单元包括:与各USB端口相连的USB扩展芯片,所述USB扩展芯片通过一继电器与USB总线相连;所述逻辑控制电路适于分别控制各扩展单元中继电器的选通、USB扩展芯片触发和各USB端口开启。
进一步,所述处理器模块对各USB端口均进行相应编码,即获得与各USB端口相对应的端口编码;并且对USB端口所插接的USB设备进行编码,即获得相应设备编码;以及将各端口编码、设备编码通过通信模块发送至上位机中的USB管理数据库进行存储;使用相应USB设备时,所述接入指令从USB管理数据库生成,并通过通信模块发送至USB扩展板。
进一步,针对各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码,并通过所述通信模块发送至USB管理数据库进行存储;所述USB管理数据库中建立扩展板编码、USB端口编码、设备编码的对应列表;当若干USB扩展板互联且接入上位机后,上位机通过对应列表查询各USB端口上USB设备的工作情况,并发送USB端口开或关闭指令,使该USB端口对应的USB设备接入或断开。
又一方面,本发明还提供了一种基于USB总线的串联式大规模扩展***,其包括:所述的串联式大规模USB扩展装置。
第三方面,本发明还提供了一种串联式大规模USB扩展装置的工作方法。
所述串联式大规模USB扩展装置包括:若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口;以及所述工作方法包括:通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且各USB扩展板之间还适于通过相应主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接。
进一步,所述USB扩展板包括:带有若干USB端口的扩展单元、处理器模块、逻辑控制电路、与该处理器模块相连的通信模块;所述处理器模块通过通信模块从上位机获得相应USB设备的接入指令,并根据该接入指令通过逻辑控制电路控制位于USB端口上的相应USB设备进行接入。
进一步,所述扩展单元为若干个,且采用串行连接方式构成USB总线;所述扩展单元包括:与各USB端口相连的USB扩展芯片,所述USB扩展芯片通过一继电器与USB总线相连;所述逻辑控制电路适于分别控制各扩展单元中继电器的选通、USB扩展芯片触发和各USB端口开启。
进一步,所述处理器模块对各USB端口均进行相应编码,即获得与各USB端口相对应的端口编码;并且对USB端口所插接的USB设备进行编码,即获得相应设备编码;以及将各端口编码、设备编码通过通信模块发送至上位机中的USB管理数据库进行存储;使用相应USB设备时,所述接入指令从USB管理数据库生成,并通过通信模块发送至USB扩展板;并且,针对各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码,并通过所述通信模块发送至USB管理数据库进行存储;所述USB管理数据库中建立扩展板编码、USB端口编码、设备编码的对应列表;当若干USB扩展板互联且接入上位机后,上位机通过对应列表查询各USB端口上USB设备的工作情况,并发送USB端口开或关闭指令,使该USB端口对应的USB设备接入或断开。
本发明的有益效果是,本发明的串联式大规模USB扩展装置中各USB扩展板采用同样的结构,具有良好的互换性,能够扩展出若干USB端口,每个USB端口都有一个固定编号,可由上位机控制相应USB端口或者USB设备选通或关闭;一次性扩展了若干外部设备,这些设备可长时间安装在扩展板上,减少反复插拔设备所需的人力及设备损耗,有利于实现高效的办公自动化,操作简单、使用方便,维护成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明扩展板的原理框图;
图2是本发明扩展单元的具体示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1和图2所示,本实施例1提供了一种串联式大规模USB扩展装置,包括:若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口,且通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且各USB扩展板之间还适于通过主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接。
为了便于理解本实施例1,见图1中,将主、从USB总线接口和主、从通信接口分别表示为主、从USB总线接口和主、从通信接口。其中主、从USB总线接口分别从USB扩展板内部的USB总线引出,并且主、从通信接口分别连接通信模块。
第一USB扩展板通过主USB总线接口、主通信接口分别与上位机相连,从USB总线接口、从通信接口与第二USB扩展板的主USB总线接口、主通信接口相连,依次类推,完成N块USB扩展板连接;各USB扩展板的电源模块的供电也可以采用类似的方式从电源引入。
所述USB扩展板包括:带有若干USB端口的扩展单元、处理器模块、逻辑控制电路、与该处理器模块相连的通信模块;所述处理器模块通过通信模块从上位机获得相应USB设备的接入指令,并根据该接入指令通过逻辑控制电路控制位于USB端口上的相应USB设备进行接入。
所述扩展单元为若干个,且采用串行连接方式构成USB总线;所述扩展单元包括:与各USB端口相连的USB扩展芯片,所述USB扩展芯片通过一继电器与USB总线相连;所述逻辑控制电路适于分别控制各扩展单元中继电器的选通、USB扩展芯片触发和各USB端口开启。作为逻辑控制电路的一种可选的实施方式,所述逻辑控制电路例如但不限于采用38译码器作为处理器模块的IO扩展,并且控制继电器、USB扩展芯片及USB端口的供电部分。
其中继电器位于USB扩展芯片的数据线上,通过可靠的机械关断与接通保证信号的稳定性;并且芯片电源线上的电子开关与继电器同步开闭,减少了装置的电源损耗。
所述处理器模块对各USB端口均进行相应编码,即获得与各USB端口相对应的端口编码;并且对USB端口所插接的USB设备进行编码,即获得相应设备编码;以及将各端口编码、设备编码通过通信模块发送至上位机中的USB管理数据库进行存储;使用相应USB设备时,所述接入指令从USB管理数据库生成,并通过通信模块发送至USB扩展板。
针对各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码,并通过所述通信模块发送至USB管理数据库进行存储;所述USB管理数据库中建立扩展板编码、USB端口编码、设备编码的对应列表;当若干USB扩展板互联且接入上位机后,上位机通过对应列表查询各USB端口上USB设备的工作情况,并发送USB端口开或关闭指令,使该USB端口对应的USB设备接入或断开。
实施例2
在实施例1基础上,本实施例2还提供了一种串联式大规模USB扩展装置的工作方法,所述串联式大规模USB扩展装置包括:若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口;所述工作方法包括:通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且各USB扩展板之间还适于通过相应主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接。
所述USB扩展板包括:带有若干USB端口的扩展单元、处理器模块、逻辑控制电路、与该处理器模块相连的通信模块;所述处理器模块通过通信模块从上位机获得相应USB设备的接入指令,并根据该接入指令通过逻辑控制电路控制位于USB端口上的相应USB设备进行接入。
所述扩展单元为若干个,且采用串行连接方式构成USB总线(从图1所示,各扩展单元构成扩展模块);所述扩展单元包括:与各USB端口相连的USB扩展芯片,所述USB扩展芯片通过一继电器与USB总线相连;所述逻辑控制电路适于分别控制各扩展单元中继电器的选通、USB扩展芯片触发和各USB端口开启。
所述处理器模块对各USB端口均进行相应编码,即获得与各USB端口相对应的端口编码;并且对USB端口所插接的USB设备进行编码,即获得相应设备编码;以及将各端口编码、设备编码通过通信模块发送至上位机中的USB管理数据库进行存储;使用相应USB设备时,所述接入指令从USB管理数据库生成,并通过通信模块发送至USB扩展板。
并且,针对各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码,并通过所述通信模块发送至USB管理数据库进行存储;所述USB管理数据库中建立扩展板编码、USB端口编码、设备编码的对应列表;当若干USB扩展板互联且接入上位机后,上位机通过对应列表查询各USB端口上USB设备的工作情况,并发送USB端口开或关闭指令,使该USB端口对应的USB设备接入或断开。
本发明的具体操作步骤如下:
1、在整个串联式大规模USB扩展装置上电前,可以将所有外部USB设备连接到各USB端口上,每个USB设备对应一个编号,存储在上位机的USB管理数据库中。
2、上电后,电源模块为扩展单元、通信模块及CPU模块提供稳定的直流电源;通信模块与CPU模块复位,等待上位机发出指令,默认所有设备都不接入上位机。
3、当某个USB设备需要接入上位机时,上位机下发带有这一USB设备的设备编码的接入指令,与上位机直接连接的第一USB扩展板中的通信模块接收到该接入指令,或由该第一USB扩展板通过各自的通信模块将该接入指令发送到与第一USB扩展板依次连接的各USB扩展板。
4、各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码(例如针对各处理器模块设置编码),上位机发送的接入指令中也包括扩展板编码,处理器模块从接入指令中判断是否包含自己的编号,若包括,立即对相应扩展板进行控制;若不包括,不做任何反应。
5、处理器模块获得指令后,读取接入指令中的编号对扩展模块进行控制。该接入指令还包括校验码、设备编码及终止码组成,增强了指令的可靠性,以达到对设备的准确控制。
本具体实施方式在USB总线信号稳定的情况下,能够扩展几块到十几块扩展板,外部USB设备数量可以多达到几百个,且硬件具有良好的互换性。上位机上以USB管理数据库的形式存储所有设备的编号,并包含对应的扩展板编码,可根据实际情况对数据库进行管理,增删或修改设备编号。上位机软件采用C#编写,兼容性强,操作稳定。通信模块采用RS485总线连接在一起,能够实现数据共享且被准确读取。
实施例3
在实施例1基础上,本实施例3提供了一种基于USB总线的串联式大规模扩展***,包括:所述的串联式大规模USB扩展装置,该串联式大规模USB扩展装置与所述上位机互联,并且进行USB端口选通及USB数据传输控制。
具体的,所述上位机参见实施例1或实施例2的相关论述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种串联式大规模USB扩展装置,其特征在于,包括:若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口,且通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且
各USB扩展板之间还适于通过相应主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接。
2.根据权利要求1所述的串联式大规模USB扩展装置,其特征在于,所述USB扩展板包括:带有若干USB端口的扩展单元、处理器模块、逻辑控制电路、与该处理器模块相连的通信模块;
所述处理器模块通过通信模块从上位机获得相应USB设备的接入指令,并根据该接入指令通过逻辑控制电路控制位于USB端口上的相应USB设备进行接入。
3.根据权利要求2所述的串联式大规模USB扩展装置,其特征在于,
所述扩展单元为若干个,且采用串行连接方式构成USB总线;
所述扩展单元包括:与各USB端口相连的USB扩展芯片,所述USB扩展芯片通过一继电器与USB总线相连;
所述逻辑控制电路适于分别控制各扩展单元中继电器的选通、USB扩展芯片触发和各USB端口开启。
4.根据权利要求3所述的串联式大规模USB扩展装置,其特征在于,
所述处理器模块对各USB端口均进行相应编码,即获得与各USB端口相对应的端口编码;并且对USB端口所插接的USB设备进行编码,即获得相应设备编码;以及
将各端口编码、设备编码通过通信模块发送至上位机中的USB管理数据库进行存储;
使用相应USB设备时,所述接入指令从USB管理数据库生成,并通过通信模块发送至USB扩展板。
5.根据权利要求4所述的串联式大规模USB扩展装置,其特征在于,针对各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码,并通过所述通信模块发送至USB管理数据库进行存储;
所述USB管理数据库中建立扩展板编码、USB端口编码、设备编码的对应列表;
当若干USB扩展板互联且接入上位机后,上位机通过对应列表查询各USB端口上USB设备的工作情况,并发送USB端口开或关闭指令,使该USB端口对应的USB设备接入或断开。
6.一种基于USB总线的串联式大规模扩展***,其特征在于,包括:如权利要求1-5任一项所述的串联式大规模USB扩展装置。
7.一种串联式大规模USB扩展装置的工作方法,其特征在于,所述串联式大规模USB扩展装置包括:
若干USB扩展板,各USB扩展板均设有主、从USB总线接口和主、从通信接口;
所述工作方法包括:通过主USB总线接口及主通信接口与上位机相连;并且各USB扩展板之间还适于通过相应主、从USB总线接口互联及主、从通信接口互联,以实现各USB扩展板之间的数据传送及通信连接。
8.根据权利要求7的工作方法,其特征在于,所述USB扩展板包括:带有若干USB端口的扩展单元、处理器模块、逻辑控制电路、与该处理器模块相连的通信模块;
所述处理器模块通过通信模块从上位机获得相应USB设备的接入指令,并根据该接入指令通过逻辑控制电路控制位于USB端口上的相应USB设备进行接入。
9.根据权利要求8的工作方法,其特征在于,所述扩展单元为若干个,且采用串行连接方式构成USB总线;
所述扩展单元包括:与各USB端口相连的USB扩展芯片,所述USB扩展芯片通过一继电器与USB总线相连;
所述逻辑控制电路适于分别控制各扩展单元中继电器的选通、USB扩展芯片触发和各USB端口开启。
10.根据权利要求9的工作方法,其特征在于,
所述处理器模块对各USB端口均进行相应编码,即获得与各USB端口相对应的端口编码;并且对USB端口所插接的USB设备进行编码,即获得相应设备编码;以及
将各端口编码、设备编码通过通信模块发送至上位机中的USB管理数据库进行存储;
使用相应USB设备时,所述接入指令从USB管理数据库生成,并通过通信模块发送至USB扩展板;
并且,针对各USB扩展板中的处理器模块设置扩展板编码,并通过所述通信模块发送至USB管理数据库进行存储;
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