CN1549145A - 无线传输的通用串行总线集线器及其无线传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种无线传输的USB集线器及其无线传输方法，包括一USB逻辑集线器以及一远程集线器。USB逻辑集线器具有至少一上传端口与一USB主机或一USB集线器连接，以接收及传送来自USB主机的控制指令。远程集线器具有多个下传端口，每一下传端口可与一USB***设备或另一USB集线器连接，并检测各下传端口的连接状态及收集USB***设备的相关信息。另外USB逻辑集线器及远程集线器各具有一射频数据组件，让USB逻辑集线器及远程集线器能以无线传输的方式相互通讯，进而使USB主机及USB***设备能相互传输数据。

Description

无线传输的通用串行总线集线器及其无线传输方法

技术领域

本发明是关于一种通用串行总线集线器及其传输方法，特别关于一种无线传输的通用串行总线集线器及其无线传输方法。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是针对已用计算机***与接口设备在安装与扩充上所面临的繁复问题，所提出的一种新的总线接口。在此***下，所有***装置都可通过同一接口，也即一USB总线与计算机主机沟通，且其特色在于，所有USB***装置都具有“热插拔(hot plug)”及“即插即用(plug and play)”的功能，也即，在安装或移除此类装置时，既不需事先关闭计算机主机，也不需再另行安装驱动程序。

依据USB规格，每一USB***主要由三个组件，也即USB主机(Host)、USB连接接口(Inter-connection)及USB装置(Device)构成。在每一USB***中，只有一个USB主机，且通常制作于一计算机主机内部。USB装置的种类则包含了USB***设备及USB集线器(Hub)。USB***设备即前述的计算机接口设备，例如：键盘、鼠标及打印机等等，每一USB***设备通过一USB连接接口连接至一USB主机；而USB集线器则可将单一个连接端口扩充为多个，使多个USB***设备得以通过此集线器，连接上USB总线。

请参照图1，图中所示为USB***的连接方式示意图。由图中可知，一USB***由一USB主机100开始向下延伸的连结方式，具有一星状层次结构。位于USB主机100底部的根集线器101(Root Hub)具有两个连接端口102、103，用以连接一USB***设备105或USB集线器104。每一USB集线器104可提供多个连接端口，以连接多个USB***设备105，或者，该USB集线器104也可再连接一个或以上的USB集线器106，以使更多个USB***设备107得以连接上该总线。依此方式，一USB主机最多可连接至127个USB***设备。

虽然使用USB接口传输具有上述的优点，可是仍存在着以下的限制及缺点。依据USB规格，USB主机100与USB***设备之间，包含根集线器101在内，最多只能通过五个USB集线器(如图1标示的101、104、106、108、110)加以连接，同时各装置连接的缆线120最长不可超过5公尺，依此规格，USB主机100与最远USB***设备111之间的距离无法超过25公尺，对于较大型的办公室来说，25公尺的距离显然有些不足。

另外，若是为了延长USB主机与USB***设备之间的距离，而将USB集线器单纯作为信号转发器(repeater)来使用，则必须付出较高的成本，且各连接点任一环节松脱即会中断连接；同时以USB集线器与缆线连接USB主机与USB***设备，也降低了移动式USB主机的移动便利性，如笔记型计算机(notebook)。因此如何以较低的成本，突破USB主机与USB***设备间25公尺的距离限制，并能解决有线连接USB主机与USB***设备所造成的不便，便是目前亟待改善的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的为提供一种无线传输的USB集线器及其无线传输方法，其可解决USB主机与USB***设备间最远距离25公尺的规格限制。

本发明的另一目的为提供一种无线传输的USB集线器及其无线传输方法，其可以较低的成本来延伸USB主机与USB***设备间的距离。

本发明的又一目的为提供一种无线传输的USB集线器及其无线传输方法，其可免除以USB集线器与缆线连接USB主机与USB***设备所造成的不美观与不便。

本发明的再一目的为提供一种无线传输的USB集线器及其无线传输方法，其可使不具无线传输接口的USB***设备与USB主机无线连接并传输数据。

为达上述目的，本发明的无线传输的USB集线器包括：一USB逻辑集线器以及一远程集线器。USB逻辑集线器具有至少一上传端口与一USB主机或一USB集线器连接，以接收及传送来自USB主机的控制指令。远程集线器具有多个下传端口，每一下传端口可与一USB***设备或另一USB集线器连接，并检测各下传端口的连接状态及收集USB***设备的相关信息。另外USB逻辑集线器及远程集线器各具有一射频数据组件，让USB逻辑集线器及远程集线器能以无线传输的方式相互通讯，进而使USB主机与USB***设备能相互传输数据。

本发明的无线传输USB集线器的无线传输方法，首先，USB主机是以USB通讯协议发出控制指令与USB逻辑集线器通讯，USB逻辑集线器将此控制指令转换格式后以无线通讯协议传送至远程集线器，远程集线器接收到控制指令后还原控制指令，并执行此控制指令以USB通讯协议与USB***设备通讯，USB***设备产生的响应则依相反的程序回传至USB主机，使USB主机与USB***设备可顺利的完成通讯。

由于在相同条件下，无线传输距离取决于无线传输技术及功率，因此USB逻辑集线器与远程集线器间的无线传输距离大于15公尺以上，即能够以一组本发明的无线传输USB集线器来解决USB主机与USB***设备间最远距离25公尺的规格限制，且只需要一组无线传输USB集线器即可延长USB主机与USB***设备间的距离，因此能以较低的成本来延长通讯的距离。另外，只具有USB传输接口的计算机接口设备，仅需要与远程集线器连接，即能以无线传输的方式与USB主机通讯，而不需要具有无线传输接口的计算机接口设备，即可拥有无线传输所带来的便利性。

附图说明

图1为一方块图，显示已知的USB***的连接方式示意图。

图2A为一方块图，显示依本发明较佳实施例的无线传输USB集线器的USB***连接方式示意图。

图2B为一方块图，显示依本发明较佳实施例的无线传输USB集线器的另一USB***连接方式示意图。

图3为一方块图，显示依本发明较佳实施例的无线传输USB集线器的组成结构。

图4为一流程图，显示依本发明较佳实施例的无线传输USB集线器的无线传输步骤。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的无线传输的USB集线器及其无线传输方法，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2A及2B，图中所示为依本发明较佳实施例的无线传输USB集线器的USB***连接方式示意图。在本发明实施例中，无线传输的USB集线器200包括一USB逻辑集线器201以及一远程集线器203。USB逻辑集线器201具有至少一个上传端口202与USB主机100的根集线器101连接(如图2A所示)；在本实施例中上传端口202也可与USB集线器104连接(如图2B所示)，以下将USB主机100及USB集线器104合称为上位装置301(如图3所示)。如图2A与2B所示，远程集线器203具有多个下传端口204，每一个下传端口204可连接一个USB***设备105或连接一个USB集线器108，以下将USB***设备105及USB集线器108合称为USB装置302(如图3所示)，USB逻辑集线器201与远程集线器203之间，以无线传输方式205来相互通讯，使上位装置301可与USB装置302相互传递信息。无线传输方式205为已知的无线传输技术，例如蓝芽(bluetooth)无线传输技术的可传输距离约为10公尺，若将图1中USB集线器104、106、108及110置换成本发明实施例的无线传输USB集线器200，则USB主机100与USB***设备105最远距离可由已知的25公尺延长为25公尺再加上4具无线传输USB集线器200的无线传输距离共40公尺，即总共有65公尺的传输距离。

接着请参照图3，说明本发明实施例的组成结构。USB逻辑集线器201包括第一USB电路2011、第一通讯协议转换组件2012、第一射频电路2013以及第一射频数据组件2014。远程集线器203包括第二USB电路2031、第二通讯协议转换组件2032、第二射频电路2033以及第二射频数据组件2034。第一USB电路2011用以仿真USB集线器，与上位装置301连接，第二USB电路2031则仿真USB集线器检测USB装置302的连接状态，若连接一USB装置302，则收集USB装置302的相关信息(例如该装置为高速装置或低速装置)，并传回给第一USB电路2011，第一USB电路2011则代表USB装置302与上位装置301进行通讯。

其中第一USB电路2011与第二USB电路2031的通讯是以无线传输的方式来进行通讯。以第二USB电路2031检测USB装置302的连接状态为例，第二USB电路2031以符合USB通讯协议格式的数据与USB装置302通讯，收集连接状态及USB装置302相关信息，此USB格式数据经第二通讯协议转换组件2032转换成符合射频通讯协议格式的数据，以蓝芽无线传输技术为例，此射频通讯协议格式数据即为蓝芽格式数据，再经第二射频电路2033处理后，交由第二射频数据组件2034发射广播出去。第一射频数据组件2014接收到该数据后，再经由第一射频电路2013处理，交由第一通讯协议转换组件2012还原成USB格式数据，最后经由第一USB电路2011传送至上位装置301而能够与USB主机100通讯。相反的，USB主机100发出一控制指令，以USB格式数据与第一USB电路2011通讯，经第一通讯协议转换组件2012转换为蓝芽格式，再经第一射频电路2013处理后，交由第一射频数据组件2014发射广播出去，第二射频数据组件2034接收后，经第二射频电路2033处理，再经第二通讯协议转换组件2032还原成USB格式数据，第二USB电路2031则执行此控制指令与USB装置302通讯。

此外，第二USB电路2031更可为多个USB交易安排时程，以符合同一时间USB主机100只能与一个USB***设备105通讯的规格。第一USB电路2011也具有传输错误检查功能，例如传输数据的循环冗余校对字符(Cyclic Redundancy Check Code)的检查工作。

请参照图4，接着说明依本发明较佳实施例的无线传输USB集线器的无线传输方法。首先远程集线器203检测USB装置302的连接状态(S41)，若有USB装置302连接上远程集线器203，远程集线器203则收集USB装置302的相关信息传输至USB主机100(S42)，其传输方式如上所述，在此不再阐述。USB装置302完成连接后，USB主机100可发出控制指令(S43)，以USB通讯协议与USB逻辑集线器201通讯，USB逻辑集线器201将控制指令转换为无线通讯协议格式后发射广播出去(S44)，远程集线器203收到广播的控制指令后，将控制指令还原成USB通讯协议格式的控制指令(S45)，并执行此控制指令与USB装置302通讯(S46)，USB装置302根据此控制指令作出适当的响应并以USB通讯协议回传至远程集线器(S47)，此响应再经远程集线器203转换成无线通讯协议格式后发射广播出去(S48)，最后USB逻辑集线器接收此响应，并还原成USB通讯协议格式与USB主机100通讯(S49)，完成USB主机100与USB装置302的通讯。

依据本发明的实施例，USB主机与USB***设备间最远距离除了缆线连接的25公尺外，再加上本发明无线传输的距离，因此可解决最远距离25公尺的限制，以蓝芽无线传输技术为例，USB主机与USB***设备间的最远传输距离延长至65公尺。须注意的是，无线传输的有效距离与所使用的无线传输技术及功率有关，因此若利用不同的无线传输技术使本发明USB逻辑集线器与远程集线器间的无线传输距离大于15公尺以上，再加上两端缆线10公尺长度，即能够以一组无线传输的USB集线器达到延长USB主机与USB***设备间的距离，解决25公尺的规格限制，可节省其余三个USB集线器的成本，并可避免有缆线连接时布线的麻烦以及增加移动式USB主机的移动性。同时，只具有USB传输接口的计算机接口设备，仅需要与本发明无线传输USB集线器的远程集线器连接，即可拥有无线传输的便利性，而不需要购置价格较高具有无线传输接口的计算机接口设备。

以上所述仅为举例，并非用以限制本发明。任何本领域的技术人员均可依据上述本发明的实施例进行等效的修改，而不脱离其精神与范畴。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的专利保护范围之内。

Claims (16)

1.一种无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：用于连接一上位装置与一通用串行总线装置，使该上位装置与该通用串行总线装置可以相互通讯，该无线传输的通用串行总线集线器包括：

一通用串行总线逻辑集线器，具有至少一上传端口与该上位装置连接，并具有一第一射频数据组件，可与相对应的射频数据组件作无线通讯，该通用串行总线逻辑集线器是仿真一通用串行总线集线器，用以接收及传送一通用串行总线主机的控制指令；以及

一远程集线器，具有多个下传端口，每一下传端口可与该通用串行总线装置连接，并具有一第二射频数据组件，可与该通用串行总线逻辑集线器的该第一射频数据组件作无线通讯，该远程集线器是用以检测该下传端口连接该通用串行总线装置的连接状态，并利用该第二射频数据组件将该连接状态传送至该通用串行总线逻辑集线器。

2.如权利要求1所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该通用串行总线逻辑集线器更可接收来自该远程集线器的该下传端口的连接状态，并以通用串行总线通讯协议传送至该上位装置。

3.如权利要求1所述的所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该通用串行总线逻辑集线器更提供传输错误检查功能。

4.如权利要求1所述的所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该远程集线器更可收集连接至该下传端口的该通用串行总线装置的装置信息，并以该第二射频数据组件传送至该通用串行总线逻辑集线器。

5.如权利要求1所述的所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该远程集线器更可执行该通用串行总线主机对该通用串行总线装置的控制指令。

6.如权利要求1所述的所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该通用串行总线逻辑集线器进一步包括：

一第一通用串行总线电路，是仿真该通用串行总线集线器，代替该通用串行总线装置与该上位装置以通用串行总线通讯协议进行通讯；

一第一通讯协议转换组件，是将来自该上位装置的通用串行总线通讯协议格式的数据转换成射频通讯协议格式的数据，或者将来自该通用串行总线装置的射频通讯协议格式的数据转换成通用串行总线通讯协议格式的数据；以及

一第一射频电路，是接收来自该第一通用串行总线电路的该射频通讯协议格式数据，并经由该第一射频数据组件传送至该远程集线器，或接收来自该远程集线器的响应并传送至该第一通用串行总线电路。

7.如权利要求1所述的所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该远程集线器更包括：

一第二通用串行总线电路，是检测该通用串行总线装置的连接状态，并以通用串行总线通讯协议与该通用串行总线装置进行通讯；

一第二通讯协议转换组件，是将来自该上位装置的射频通讯协议格式的数据转换成通用串行总线通讯协议格式的数据，或者将来自该通用串行总线装置的通用串行总线通讯协议格式的数据转换成射频通讯协议格式的数据；以及

一第二射频电路，是接收来自该通用串行总线逻辑集线器的控制指令并传送至该第二通用串行总线电路，或接收来自该第二通用串行总线电路的该射频通讯协议格式数据，并经由该第二射频数据组件传送至该通用串行总线逻辑集线器。

8.如权利要求1所述的所述的无线传输的通用串行总线集线器，其特征在于：其中该第二通用串行总线电路更可规划多个通用串行总线交易的排程。

9.一种通用串行总线(通用串行总线)集线器的无线传输方法，其特征在于：所述方法包括：

一通用串行总线主机发出一控制指令；

一通用串行总线逻辑集线器将通用串行总线通讯协议格式的该控制指令转换成一射频通讯协议格式的控制指令并广播出去；

一远程集线器接收该射频通讯协议格式的控制指令，并转换成该通用串行总线通讯协议格式的控制指令；

该远程集线器执行该控制指令与一通用串行总线装置进行通讯；

该通用串行总线装置针对该控制指令产生一响应；

该响应经该远程集线器由通用串行总线通讯协议格式转换成射频通讯协议格式后广播出去；以及

该通用串行总线逻辑集线器接收该射频通讯协议格式的响应，并转换成该通用串行总线通讯协议格式的响应与该通用串行总线主机通讯。

10.如权利要求9所述的无线传输的通用串行总线集线器的无线传输方法，其特征在于：所述方法进一步包括该远程集线器检测该通用串行总线装置的连接状态。

11.如权利要求10所述的无线传输的通用串行总线集线器的无线传输方法，其特征在于：所述方法进一步包括若该通用串行总线装置与该远程集线器连接，则传送该通用串行总线装置的相关信息回该通用串行总线主机。

12.一种通用串行总线逻辑集线器，其特征在于：所述通用串行总线逻辑集线器与一远程集线器配合，用于连接一上位装置与一通用串行总线装置以进行无线传输数据，该远程集线器包含一第二射频数据组件以及多个下传端口，该第二射频数据组件是以无线传输方式与该通用串行总线逻辑集线器连接，该下传端口则与该通用串行总线装置连接，该通用串行总线逻辑集线器包括：

一第一射频数据组件，是以无线传输方式与该远程集线器连接，以进行数据交换；以及

至少一上传端口，是用以与该上位装置连接，以接收/传送一通用串行总线主机的控制指令。

13.如权利要求12所述的通用串行总线逻辑集线器，其特征在于：该通用串行总线逻辑集线器进一步包括：

一第一通用串行总线电路，是仿真该通用串行总线集线器，代替该通用串行总线装置与该上位装置以通用串行总线通讯协议进行通讯；

一第一通讯协议转换组件，是将来自该上位装置的通用串行总线通讯协议格式的数据转换成射频通讯协议格式的数据，或者将来自该通用串行总线装置的射频通讯协议格式的数据转换成通用串行总线通讯协议格式的数据；以及

一第一射频电路，是接收来自该第一通用串行总线电路的该射频通讯协议格式数据，并经由该第一射频数据组件传送至该远程集线器，或接收来自该远程集线器的响应并传送至该第一通用串行总线电路。

14.一种远程集线器，其特征在于：其与一通用串行总线逻辑集线器配合，用于连接一上位装置与一通用串行总线装置以进行无线传输数据，该通用串行总线逻辑集线器包含一第一射频数据组件以及至少一上传端口，该第一射频数据组件是以无线传输方式与该远程集线器连接，该上传端口则与该上位装置连接，该远程集线器包括：

一第二射频数据组件，是以无线传输方式与该通用串行总线逻辑集线器连接，以进行数据交换；以及

多个下传端口，是用以与该通用串行总线装置连接，以接收/传送一通用串行总线主机的控制指令。

15.如权利要求14所述的远程集线器，其特征在于：该远程集线器进一步包括：

一第二通用串行总线电路，是检测该通用串行总线装置的连接状态，并以通用串行总线通讯协议与该通用串行总线装置进行通讯；

一第二通讯协议转换组件，是将来自该上位装置的射频通讯协议格式的数据转换成通用串行总线通讯协议格式的数据，或者将来自该通用串行总线装置的通用串行总线通讯协议格式的数据转换成射频通讯协议格式的数据；以及

一第二射频电路，是接收来自该通用串行总线逻辑集线器的控制指令并传送至该第二通用串行总线电路，或接收来自该第二通用串行总线电路的该射频通讯协议格式数据，并经由该第二射频数据组件传送至该通用串行总线逻辑集线器。

16.如权利要求15所述的远程集线器，其特征在于：其中该第二通用串行总线电路更可规划多个通用串行总线交易的排程。

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