CN107783793A - 自动辨识主机操作***的方法与usb装置 - Google Patents

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Abstract

由于现有技术的USB装置或USB桥接接口无法精确且有效率地自一电子装置上辨识所有操作***，因此本发明提出由一USB实体接口、一中央处理单元、与至少一周边控制接口所构成的一种USB装置，且该USB装置特别嵌有(embedded with)一操作***辨识函数。同时，本发明又提出一种自动辨识主机操作***的方法，具有根据各种操作***的列举程序上的差异所特别设计的多个辨识步骤。如此，当主机的操作***对本发明的USB桥接装置执行列举程序时，该操作***辨识函数便可以通过该多个辨识步骤自动地辨识出该操作***的种类。

Description

自动辨识主机操作***的方法与USB装置
技术领域
本发明是关于USB装置的技术领域，尤指能够自动地辨识主机操作***的一种方法及一种USB装置。
背景技术
通用串行总线技术(Universal Serial Bus,USB)支持热***与即插即用的特性使得如桌面计算机与笔记本电脑的主机易于连接一具备USB接口的***设备，例如：鼠标、键盘、游戏摇杆、扫描仪、数字相机、打印机、随身硬盘、随身碟、光盘驱动器、无线网卡、喇叭、及麦克风等。
当一USB装置被耦接至一主机时，该主机的操作***(operating system)会对该USB装置进行一列举程序(USB Enumeration)。以微软的窗口操作***XP(Windows XP)为例，该列举程序包括以下步骤：
(S1’)：窗口操作***初始化连接至主机的USB装置，使得该USB装置的一装置地址被默认为0；
(S2’)：窗口操作***要求USB装置回复长度为64bytes的装置描述信息(DeviceDescriptors)；
(S3’)：将该USB装置重置(reset)，并向该USB装置送出一设定地址指令(SetAddress command)进而给予USB装置一个装置地址；
(S4’)：窗口操作***要求USB装置回复总长度为18bytes的装置描述信息，以获知该USB装置的基础信息，例如供货商ID(Vender ID,VID)与产品ID(Product ID,PID)；
(S5’)：窗口操作***要求USB装置回复长度为9bytes的模式描述信息(Configuration Descriptors)，以获知该USB装置的接口数量(bNumInterfaces)；
(S6’)：窗口操作***要求USB装置回复接口的描述信息(InterfaceDescriptors)，以获知该USB装置的端点的数量(bNumEndpoints)；
(S7’)：窗口操作***要求USB装置回复端点的描述信息(EndpointDescriptors)，以获知该端点的数据传输模式(bmAttributes)；以及
(S8’)：等待驱动程序完成后续处理。
值得说明的是，其它操作***(如苹果的iOS***或谷歌的Android***)所使用的列举程序的执行步骤可能不会完全相同于上述的列举步骤(S1’)-(S8’)，是以导致部分的USB装置仅能够得到特定操作***的支持。举例而言，远程网络驱动程序接口规范(RemoteNetwork Driver Interface Specification,RNDIS)是一种USB网络接口装置，其仅能在Windows XP及其之后的Windows操作***上得到支持。然而，通信装置等级/以太网控制模型(Communications Device Class/Ethernet Control Model,CDC/ECM)也是一种USB网络接口装置，但是却仅能在麦金塔操作***(Mac OS)与Linux操作***受到支持。
因此，随着USB装置或者具有USB接口的电子装置的种类的增加，微软的窗口操作***、苹果的麦金塔操作***(Mac OS)、苹果的行动产品操作***(iPhone OS,iOS)、谷歌的安卓操作***、以及Linus操作***都不断地更新对于各种USB接口的支持。然而，随着主机对于USB接口的支持能力的提高，USB接口也必须具备良好的识别主机操作***的能力。有鉴于此，本案的发明人极力加以研究发明，而终于研发完成自动辨识主机操作***的一种方法及一种USB装置。
发明内容
由于现有技术的USB装置或USB桥接接口无法精确且有效率地自一电子装置上辨识所有操作***，因此本发明提出由一USB实体接口、一中央处理单元、与至少一周边控制接口所构成的一种USB装置，且该USB装置特别嵌有(embedded with)一操作***辨识函数。同时，本发明又提出一种自动辨识主机操作***的方法，具有根据各种操作***的列举程序上的差异所特别设计的多个辨识步骤。如此，当主机的操作***对本发明的USB桥接装置执行列举程序时，该操作***辨识函数便可以通过该多个辨识步骤自动地辨识出该操作***的种类。
为了达成上述本发明的目的，本案的发明人首先提供一种自动辨识主机操作***的方法，包括以下步骤：
(1)将一USB装置连接至具有一特定操作***的一主机；
(2)确认是否该特定操作***送出一设定地址指令至该USB装置，若是，则执行步骤(3)；若否，则执行步骤(4)；
(3)该USB装置辨识该特定操作***为一第一类操作***或一第二类操作***，步骤结束；
(4)判断是否该特定操作***要求该USB装置回复长度为18bytes的装置描述信息，若是，则执行步骤(5)；若否，则执行步骤(6)；
(5)该USB装置辨识该特定操作***为一第三类操作***，步骤结束；
(6)判断是否该USB装置回复长度小于8bytes的装置描述信息且该特定操作***要求该USB装置再次地回复装置描述信息，若是，则执行步骤(7)；若否，则执行步骤(8)；
(7)该USB装置辨识该特定操作***为一第四类操作***，步骤结束；
(8)该USB装置辨识该特定操作***为该第二类操作***，步骤结束。
为了达成上述本发明的目的，本案的发明人同时提供一种自动辨识主机操作***的USB装置，至少包括：
一USB实体接口，用以电性连接外部一主机的一USB连接单元，并由一USB实体单元与一USB控制单元所组成；其中，该USB控制单元之中嵌入有一操作***辨识函数(operating system identifying library)；
一中央处理单元，耦接该USB实体接口；以及
至少一周边控制接口，耦接该中央处理单元；
其中，当该主机之中的一特定操作***对所述USB装置执行一列举程序之时，该操作***辨识函数能够根据该特定操作***于列举程序过程之中所送出的设定地址指令、获得装置描述信息指令、与获得模式描述信息而自动地辨识出该主机的该特定操作为一第一类操作***、一第二类操作***、一第三类操作***、或一第四类操作***。
附图说明
图1显示整合有USB技术与无线网络技术的一USB装置的立体图；
图2显示本发明所提出的一种自动辨识主机操作***的USB装置的电路架构图；
图3显示该自动辨识主机操作***的USB装置的内部电路架构图；
图4A与图4B显示本发明所提出的一种自动辨识主机操作***的方法的流程图。
其中，附图标记：
1 USB装置
2 主机
21 USB连接单元
22 键盘/鼠标组
11 USB实体接口
12 中央处理单元
13 周边控制接口
111 USB实体单元
112 USB控制单元
121 数据传收缓冲器
122 直接内存存取控制器
123 中央处理器
125 通用型输入/输出接口
126 时钟信号产生器
127 电源管理器
3 输出/输入设备
S1～S6 方法步骤
S7～S8 方法步骤
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明所提出的自动辨识主机操作***的方法与USB装置，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。
首先，本发明提出一种自动辨识主机操作***的USB装置。众所周知，USB装置或USB产品已经被广泛、大量地使用，例如：鼠标、键盘、游戏摇杆、扫描仪、数字相机、数字摄影机、打印机、随身硬盘、随身碟、光盘驱动器、喇叭、或麦克风等。另一方面，基于USB技术与无线网络技术的使用便利性，同时整合有USB技术与无线网络技术的产品亦因应而生，例如：无线网卡、无线麦克风、无线鼠标、或无线键盘等。请参阅图1，为整合有USB技术与无线网络技术的一USB装置的立体图。如图1所示，USB装置1被设计成具有无线信号传输功能的一微小硬件装置(USB dongle)，且其连接至一主机2的一USB连接单元21；如此设置，键盘/鼠标组22，即输入/输出装置，便可以藉由该USB装置1的桥接(bridge)而成为主机2的周边装置。
上述的USB装置1为一种USB/SPI桥接接口，其中SPI指的是一种序列周边接口(Serial Peripheral Interface,SPI)。当然，随着电子科技的高度发展，USB装置1并不限于以USB/SPI桥接接口的方式呈现，其亦可以是USB-I2C桥接接口、USB-UART桥接接口、USB-eMMC桥接接口、USB-SATA桥接接口、USB-PATA桥接接口、USB-I2S桥接接口、USB-USB桥接接口、USB-SD桥接接口、上述两者的组合或上述两者以上的组合。
其中，I2C指的是类属于串行通讯总线的一种内部整合电路(Inter-IntegratedCircuit,I2C)，UART指的是一种通用异步收发传输接口(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,UART)，eMMC指的是应用于智能型手机之中的一种内嵌多媒体卡(Embedded Multi Media Card,eMMC)，SATA指的是一种进阶的串行式传输接口(SerialAdvanced Technology Attachment,SATA)，ATA指的是一种进阶的并行式传输接口(Parallel Advanced Technology Attachment,PATA)，I2S指的是一种应用于IC之间的数字音频传输接口(Inter-IC Sound,I2S)，SD为一种记忆卡，英文全名为Secure DigitalMemory Card，是以简称SD。SD卡通常搭载在便携设备(portable device)之上，其具有高速的数据传输速度，并且可以在全尺寸的MMC插槽上使用。
请参阅图2，为本发明所提出的一种自动辨识主机操作***的USB装置的电路架构图。如图2所示，本发明所提出的自动辨识主机操作***的USB装置1主要包括：一USB实体接口11、一中央处理单元12、一周边控制接口13；其中，该USB实体接口11用以电性连接外部主机2的USB连接单元21，并由一USB实体单元111与一USB控制单元112所组成。补充说明的是，所述USB实体接口11为经常使用于电子产品之中的USB 2.0连接器、USB 3.0连接器、miniUSB连接器或Micro USB连接器，但不以此为限。
请继续地参阅图2，并请同时参阅图3，为该自动辨识主机操作***的USB装置的内部电路架构图。如图2与图3所示，于本发明的自动辨识主机操作***的USB装置1(下简称USB装置1)之中，该中央处理单元12包括：至少一数据传收缓冲器121、一直接内存存取控制器122、一中央处理器123、一通用型输入/输出接口125、一时钟信号产生器126、与一电源管理器127。
于该中央处理单元12之中，该数据传收缓冲器121耦接至该USB实体接口11的该USB控制单元112，且该直接内存存取控制器122同时耦接该至少一数据传收缓冲器121、该中央处理器123、与该至少一周边控制接口13。此外，该中央处理器123更同时耦接该通用型输入/输出接口125与该时钟信号产生器126。如此设置，当图2的主机2输出数据至该USB实体接口11后，该USB控制单元112会将该数据缓存于该数据传收缓冲器121之中。此时，根据该时钟信号产生器126所产生的一时钟信号，该电源管理器127会提供电源至该中央处理器123与该直接内存存取控制器122，使得该中央处理器123开始工作；进一步地，中央处理器123根据该时钟信号而通知该直接内存存取控制器122存取缓存于该数据传收缓冲器121之中的数据，并将该数据输出至该至少一周边控制接口13。最终，该周边控制接口13以特定的数据(或信号)传输协议将数据输出至后端的输出/输入设备(或模块)3。
假设图2所示的USB装置1为图1所示的USB dongle，那么所述的输出/输入设备3便为键盘/鼠标组22；此时，熟悉USB技术的工程人员可以轻易地推知的，周边控制接口13便为一SPI控制接口。当然，随着电子科技的高度发展，周边控制接口13并不限于以SPI控制接口的方式呈现，其亦可以是I2C控制接口、UART控制接口、eMMC控制接口、SATA控制接口、PATA控制接口、I2S控制接口、SD控制接口、USB控制接口、上述两者的组合、或上述两者以上的组合。
特别地，本发明于该USB控制单元112之中嵌入有一操作***辨识函数(operatingsystem identifying library)；如此，当所述USB装置1被连接至该主机2的USB连接单元21且该主机2之中的一特定操作***对所述USB装置执行一列举程序(Enumeration)之时，该操作***辨识函数能够根据该特定操作***于列举程序过程之中所送出的设定地址指令(Set Address command)、获得装置描述信息指令(Get Device Descriptors)、与获得模式描述信息(Get Configuration Descriptors)而自动地辨识出该主机2的该特定操作为一第一类操作***、一第二类操作***、一第三类操作***、或一第四类操作***。
请继续地参阅图4A与图4B，为本发明所提出的一种自动辨识主机操作***的方法的流程图。其中，图2所示的嵌于USB控制单元112之中的该操作***辨识函数，其主要依照图4A与图4B所示的本发明的自动辨识主机操作***的方法的流程步骤进行该特定操作***的辨识。如图4A与图4B所示，本发明的自动辨识主机操作***的方法包括以下步骤：
首先，必须先执行步骤(S1)以将USB装置1连接至具有特定操作***的主机2之后(如图2所示)。如同熟悉USB技术的工程人员所习知的，当USB装置1连接至主机2之后，所述特定操作***便会对该USB装置1执行一列举程序(Enumeration)；此时，安装于USB装置1之中的操作***辨识函数便会执行步骤(S2)，进以确认是否该特定操作***送出一设定地址指令(Set Address command)至该USB装置1。若该特定操作***的确执行了所述的送出设定地址指令，则该操作***辨识函数便会将主机的操作***辨识为第一类操作***或第二类操作***。于此，所述第一类操作***为苹果公司的行动产品操作***(Apple iOS)，且所述第二类操作***为微软公司的窗口操作***(Microsoft Windows)。
当然，于步骤(S3)之中，必须进一步地辨识出该特定操作***到底为窗口操作***或者苹果公司的行动产品操作***。因此，步骤(S3)还包括了以下细部步骤：
步骤(S31)：判断是否该特定操作***要求该USB装置1回复长度小于9bytes的模式描述信息(Configuration Descriptors)，若是，则执行步骤(S32)；若否，则执行步骤(S33)；
步骤(S32)：该USB装置1辨识该特定操作***为苹果公司的行动产品操作***，步骤结束；及
步骤(S33)：该USB装置1辨识该特定操作***为微软公司的窗口操作***，步骤结束。
继续参阅图2、图4A与图4B。完成步骤(S3)之后，安装于USB装置1之中的操作***辨识函数便会接着执行步骤(S4)，进以判断是否该特定操作***要求该USB装置回复长度为18bytes的装置描述信息(Device Descriptors)。若步骤(S4)的判断结果为“是”，则操作***辨识函数便会辨识该特定操作***为一第三类操作***(即，步骤(S5))。相反地，若步骤(S4)的判断结果为“否”，则操作***辨识函数会继续执行步骤(S6)，进以判断是否该USB装置回复长度小于8bytes的装置描述信息(Device Descriptors)且该特定操作***要求该USB装置再次地回复装置描述信息(Device Descriptors)。若步骤(S6)的判断结果为“是”，则操作***辨识函数便会辨识该特定操作***为一第四类操作***(即，步骤(S7))。相反地，则操作***辨识函数便会辨识该特定操作***为该第二类操作***(即，步骤(S8))。
承上所述，步骤(S5)所述的第三类操作***指的是苹果公司的麦金塔操作***(Apple Mac OS)，且步骤(S7)所述的第四类操作***指的是谷歌公司的安卓操作***(Google Android OS)或者Linux操作***。进一步地，安装于USB装置1之中的操作***辨识函数能够藉由步骤(S8)所包括的细部步骤，进而辨识所述第二类操作***是窗口操作***XP(Windows XP)、窗口操作***Vista(Windows Vista)、窗口操作***7(Windows 7)、或窗口操作***8(Windows 8)。其中，所述细部步骤如下所示：
步骤(S81)：判断是否该特定操作***要求该USB装置1回复长度大于9bytes的模式描述信息(Configuration Descriptors)，若是，则执行步骤(S82)；若否，则执行步骤(S83)；
步骤(S82)：该USB装置1辨识该特定操作***为为微软公司的窗口操作***Vista、窗口操作***7或窗口操作***8，步骤结束；及
步骤(S83)：该USB装置1辨识该特定操作***为微软公司的窗口操作***XP，步骤结束。
如此，上述已完整且清楚地说明本发明的自动辨识主机操作***的方法与USB装置，经由上述，吾人可以得知本发明具有下列的优点：
(1)由于现有技术的USB装置或USB桥接接口无法精确且有效率地自一电子装置上辨识所有操作***，因此本发明提出由一USB实体接口、一中央处理单元、与至少一周边控制接口所构成的一种USB装置，且该USB装置特别嵌有(embedded with)一操作***辨识函数。同时，本发明又提出一种自动辨识主机操作***的方法，具有根据各种操作***的列举程序上的差异所特别设计的多个辨识步骤。如此，当主机的操作***对本发明的USB桥接装置执行列举程序时，该操作***辨识函数便可以通过该多个辨识步骤自动地辨识出该操作***的种类。
必须加以强调的是，上述的详细说明针对本发明可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明所附权利要求的保护范围中。

Claims (11)

1.一种自动辨识主机操作***的方法，其特征在于，并包括以下步骤：
(1)将一USB装置连接至具有一特定操作***的一主机；
(2)确认是否该特定操作***送出一设定地址指令至该USB装置，若是，则执行步骤(3)；若否，则执行步骤(4)；
(3)该USB装置辨识该特定操作***为一第一类操作***或一第二类操作***，步骤结束；
(4)判断是否该特定操作***要求该USB装置回复长度为18bytes的装置描述信息，若是，则执行步骤(5)；若否，则执行步骤(6)；
(5)该USB装置辨识该特定操作***为一第三类操作***，步骤结束；
(6)判断是否该USB装置回复长度小于8bytes的装置描述信息且该特定操作***要求该USB装置再次地回复装置描述信息，若是，则执行步骤(7)；若否，则执行步骤(8)；
(7)该USB装置辨识该特定操作***为一第四类操作***，步骤结束；
(8)该USB装置辨识该特定操作***为该第二类操作***，步骤结束。
2.如权利要求1所述的自动辨识主机操作***的方法，其特征在于，该USB装置可为下列任一者：鼠标、键盘、游戏摇杆、扫描仪、数字相机、数字摄影机、打印机、随身硬盘、随身碟、光盘驱动器、无线网卡、喇叭或麦克风。
3.如权利要求1所述的自动辨识主机操作***的方法，其特征在于，该USB装置为一USB桥接接口，且该USB桥接接口可为下列任一者：USB-I2C桥接接口、USB-SPI桥接接口、USB-UART桥接接口、USB-eMMC桥接接口、USB-SATA桥接接口、USB-PATA桥接接口、USB-I2S桥接接口、USB-USB桥接接口、USB-SD桥接接口、上述两者的组合或上述两者以上的组合。
4.如权利要求1项所述的自动辨识主机操作***的方法，其特征在于，该第一类操作***为苹果公司的行动产品操作***、该第二类操作***为微软公司的窗口操作***、该第三类操作***为苹果公司的麦金塔操作***、且该第四类操作***为谷歌公司的安卓操作***或Linux操作***。
5.如权利要求4所述的自动辨识主机操作***的方法，其特征在于，该步骤(3)更包括以下细部步骤：
(31)判断是否该特定操作***要求该USB装置回复长度小于9bytes的模式描述信息，若是，则执行步骤(32)；若否，则执行步骤(33)；
(32)该USB装置辨识该特定操作***为苹果公司的行动产品操作***，步骤结束；及
(33)该USB装置辨识该特定操作***为微软公司的窗口操作***，步骤结束。
6.如权利要求5所述的自动辨识主机操作***的方法，其特征在于，该步骤(8)更包括以下细部步骤：
(81)判断是否该特定操作***要求该USB装置回复长度大于9bytes的模式描述信息，若是，则执行步骤(82)；若否，则执行步骤(83)；
(82)该USB装置辨识该特定操作***为微软公司的窗口操作***Vista、窗口操作***7或窗口操作***8，步骤结束；及
(83)该USB装置辨识该特定操作***为微软公司的窗口操作***XP，步骤结束。
7.一种自动辨识主机操作***的USB装置，其特征在于，至少包括：
一USB实体接口，用以电性连接外部一主机的一USB连接单元，并由一USB实体单元与一USB控制单元所组成；其中，该USB控制单元之中嵌入有一操作***辨识函数；
一中央处理单元，耦接该USB实体接口；以及
至少一周边控制接口，耦接该中央处理单元；
当该主机之中的一特定操作***对所述USB装置执行一列举程序之时，该操作***辨识函数能够根据该特定操作***于列举程序过程之中所送出的设定地址指令、获得装置描述信息指令、与获得模式描述信息而自动地辨识出该主机的该特定操作为一第一类操作***、一第二类操作***、一第三类操作***、或一第四类操作***。
8.如权利要求7所述的自动辨识主机操作***的USB装置，其特征在于，该USB装置为一USB桥接接口，且该USB桥接接口可为下列任一者：USB-I2C桥接接口、USB-SPI桥接接口、USB-UART桥接接口、USB-eMMC桥接接口、USB-SATA桥接接口、USB-PATA桥接接口、USB-I2S桥接接口、USB-USB桥接接口、USB-SD桥接接口、上述两者的组合或上述两者以上的组合。
9.如权利要求7所述的自动辨识主机操作***的USB装置，其特征在于，该第一类操作***为苹果公司的行动产品操作***、该第二类操作***为微软公司的窗口操作***、该第三类操作***为苹果公司的麦金塔操作***、且该第四类操作***为谷歌公司的安卓操作***或Linux操作***。
10.如权利要求7所述的自动辨识主机操作***的USB装置，其特征在于，该USB实体单元可为下列任一者：USB 2.0连接器、USB 3.0连接器、mini USB连接器或Micro USB连接器。
11.如权利要求9所述的自动辨识主机操作***的USB装置，其特征在于，该中央处理单元包括：
至少一数据传收缓冲器，耦接至该USB实体接口的该USB控制单元，用以缓存该USB控制单元所输出的数据；
一直接内存存取控制器，耦接至该至少一数据传收缓冲器与该周边控制接口；
一中央处理器，耦接至该直接内存存取控制器；
一通用型输入/输出接口，耦接至该中央处理器；
一时钟信号产生器，耦接该中央处理器；及
一电源管理器；
其中，该电源管理器根据该时钟信号而提供电源至该中央处理器与该直接内存存取控制器，使得该中央处理器开始工作，进而根据该时钟信号产生器所产生的一时钟信号而通知该直接内存存取控制器将缓存于该数据传收缓冲器之中的数据，并将该数据输出至该至少一周边控制器。
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