CN1881196A - 利用外部装置通过通用串行总线控制主机的方法及其*** - Google Patents

利用外部装置通过通用串行总线控制主机的方法及其*** Download PDF

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Abstract

一种利用外部装置通过通用串行总线控制主机的方法及其***，所述通用串行总线***包含有一主机以及一外部装置。该主机包含有一模式探测器，用来侦测一USB封包的一预定模式。当所述模式探测器侦测到该预定模式时，所述外部装置可通过发出具有一外部装置指令的一USB响应封包至该主机，以响应所述主机发出的USB指令封包，进而控制该主机。且由装置控制主机的机制具有USB架构本身的便利以及普及等优势，并且增加了主机的能力，以提供额外的应用。

Description

利用外部装置通过通用串行总线控制主机的方法及其***
技术领域
本发明提供一种通用串行总线***，尤指一种可以从一装置控制一主机的通用串行总线***。
背景技术
在现在科技突飞猛进的社会中，电子产品的功能越来越多元化，业界为了使电子产品之间的数据传输更为方便，已经逐渐开发出了许多工业标准传输总线，而其中尤以通用串行总线(universal serial bus，USB)最为人所知，一般来说，通用串行总线可以支持电子装置与外部储存装置(譬如随身碟，读卡机，数字相机等等)之间的数据交换。
举例来说，数字多媒体盘片(digital versatile disc，DVD)播放器(player)就是一个具有USB连接端口的好例子。请参阅图1，图1为一DVD播放器100通过一USB接口104耦接至多个外部装置102(读卡机、随身碟以及数字相机)的示意图。如图1所示，DVD播放器100除了支持原有的功能(譬如播放各种DVD)之外，也可以通过USB接口104来播放储存于外部装置102的档案，从一外部装置102传输档案至另一个外部装置102，以及复制光盘片106上的影像或声音数据至一外部装置102上。一般来说，现在在市面上的应用，都是由DVD播放器100通过符合USB大量存放规格(USB MassStorage Class Specification)以及USB大量存放传输规格(USB MassStorage Class Bulk-Only Transport Specification)的格式来进行DVD播放器100本身与外部装置102的沟通机制。由于增加了USB接口104，DVD播放器100便可以连接至各种各样的USB储存装置102(譬如随身碟以及读卡机)，很明显地，这使得DVD播放器100的功能更加强大。
USB储存装置已经是现今社会中广为使用者所采用的装置，而市面上新的电子装置也逐渐都具有USB接口。举例来说，随身碟以及读卡机已经广泛地使用于个人计算机类，或是消费性电子产品上，进而成为其数据储存或是数据交换的媒介。如前所述，一般来说，装置的制造商会在装置上实现USB大量存放规格以及USB大量存放传输规格定义下的外部装置行为。其中USB大量存放传输规格定义了USB大量存放传输(USB Bulk Transfers)时的指令、数据、以及状态的沟通机制。在此请参阅图2所示的USB大量存放传输规格的指令/数据/状态协议的示意图。
在USB主机端(譬如图1所示的DVD播放器100)，主机控制器一般包含有一对应的装置类驱动器(device class driver)，该装置类驱动器会依据前述的规格与连接至USB接口104的USB储存装置102进行沟通。
请参阅图3，图3为主机(譬如DVD播放器100)与外部装置(读卡机102)之间USB大量存放传输沟通机制的示意图。在这个例子中，DVD播放器100具有一USB接口104，而外部的快闪存储卡(flash card)103包含有欲显示于一电视屏幕110的JPG档案，并且正由一连接至DVD播放器的读卡机102所存取。在此请注意，具有USB接口104的DVD播放器100配备有足够的硬件与软件，因此可作为前述的USB主机控制器，来存取各式各样的外部装置102(譬如前述的读卡机102)。而DVD播放器100与读卡机102之间的沟通机制是通过图3所示的指令次序施行的。
首先，在步骤300，主机在指令传输阶段，发出一标准大量存放指令(standard mass storage command)至外部装置。在此，以前述的DVD播放器100作为一实例来加以说明，在指令传输阶段中，DVD播放器100会发出USB指令，标准SCSI测试单元准备指令(SCSI Test Unit Ready command)，至读卡机102，以确认一特定存储卡是否存在。在规格的定义中，在指令传输阶段，DVD播放器100无须传输任何数据，并且在状态传输阶段中，读卡机102会回报一USB响应封包(譬如一单元注意“Unit Attention”)以将存储卡103已经准备好要进行存取操作的信息通知DVD播放器100。接着，举例来说，DVD播放器100会传送一USB指令，标准SCSI请求辨别指令(standardSCSI request sense command)，以从读卡机102获得更多信息。在接收主机传送过来的指令后，外部装置在步骤302会准备传送或接收主机请求的特定数据；之后在数据传输阶段，读卡机102会回传一USB响应封包包含特定数据结构(该特定数据结构被称之为辨别数据)至DVD播放器100，以决定快闪存储卡103中是否有一错误发生。接着，相同地，在此也有一状态传输阶段，以表示该指令已经完成。
最后，在步骤304，如果辨别数据显示快闪存储卡103中没有任何错误，DVD播放器100便会传送USB指令，SCSI读取指令(SCSI read command)或SCSI写入指令(SCSI write command)，以指定逻辑区块地址以及长度来读取或写入存储卡103中一定长度的数据，进而完成存储卡103的存取操作。一旦数据已经准备好要进行传输，读卡机102便会开始将DVD播放器100所需要的数据径行传输；当SCSI读取指令完成的同时，所需要的数据便会储存于DVD播放器100的内存缓冲器之中，并且可以开始进行之后的解码以及播放操作，譬如说将JPG影像文件播放于欲显示的电视屏幕110。
发明内容
因此本发明的主要目的之一在于提供一种简单、健全、并且无须外部硬件的供货商协议(vendor protocol)，而外部装置便可通过该协议以及USB***来控制主机，进而解决已知技术中的问题。
本发明的主要目的，是揭露一种由一外部装置通过通用串行总线(universal serial bus，USB)控制一主机的方法，该方法包含有：在所述外部装置传送至所述主机的一封包中，侦测一预定模式；以及当侦测到该预定模式时，通过该外部装置发出具有一外部装置指令的一USB响应封包(response packet)至该主机，以响应该主机发出的一USB指令封包，进而通过该外部装置控制该主机。
本发明的另一目的，是揭露一种通用串行总线(USB)***，该通用串行总线(USB)***包含有：一主机，其包含有一模式探测器，用来侦测一USB封包内的一预定模式；以及一外部装置，通过一通用串行总线(USB)耦接至该主机；其中当该模式探测器侦测该预定模式，该外部装置通过从该外部装置发出一具有一外部装置指令的USB响应封包至该主机，以响应该主机发出的一USB指令封包，进而控制该主机。
本发明的有益效果在于，由外部装置控制主机的机制具有USB架构本身的便利以及普及等优势，并且增加了主机的能力，以提供额外的应用。由于无须额外增加过多成本，本发明在电子装置(譬如前述具有USB接口的DVD播放器)的应用范围可以更加扩大。此外，由于供货商指令协议是建置于原本就很稳定的USB架构之下，本发明可以享受原本定义好的USB大量存放传输规格下的稳定度以及健全性。此外，本发明仅仅只增加供货商指令的做法也同时节省了大量的成本。除此之外，由于USB接口已经成功地应用于许多装置之中，因此本发明也可实施于各式各样计算机的周边装置，或是消费性电子产品之中。如前所述，本发明可以很轻易地增加指令于原本装置就支持的USB标准协议之下，因此可以广泛的应用于各种装置之中。
附图说明
图1是一DVD播放器通过一USB接口104耦接至多个外部装置的示意图；
图2是USB大量存放传输规格的指令/数据/状态协议的示意图；
图3是主机与外部装置之间USB大量存放传输沟通机制的示意图；
图4是本发明包含外部装置以控制主机的USB***的一实施例的概要图；
图5是图4所示USB***的操作流程图；
图6是本发明一实施例中主机与装置的指令序列示意图；
图7是本发明一实施例的内建供货商指令的装置示意图；
图8是本发明利用外部装置控制主机的方法流程图。
主要组件符号说明：
100：DVD播放器                102、720：外部装置
104：USB接口                  106：光盘片
103：快闪存储卡               708：DVD激光视盘
400：USB***                  402、700：主机
404：侦测器                   406：装置
702：DVD播放器                706：外部GPS装置
712：GPS地图光盘              710：随身碟
704：USB连接器(接口)          110：电视屏幕
具体实施方式
前述的USB沟通机制需要主机(譬如前述的DVD播放器100)，以作为控制器之用，然而，如果能以外部装置102来作为整体沟通机制的控制器，会有更佳的效果。举例来说，如果装置102能够控制主机100来存取彼此沟通网络上的信息，并可达到更佳的效能。现在已经有利用软件方式来实现前述利用装置指令来控制USB***的目的的方法。一般来说，前述利用软件的解决方法相当繁复，举例来说，首先必须开发一个很复杂的供货商协议(vendorprotocol)，并且利用这个协议于USB主机以及装置上。也就是说，为了避免错误的发生以及避免相关的效能问题，必须付出大量的努力来开发出稳定并且健全的供货商协议(如同前述的大量存放传输协议)。
请参阅图4，图4为本发明包含外部装置406以控制主机402的USB***400的一实施例的概要图。如前所述，USB***400内的主机控制器会初始化装置与主机之间的沟通机制，并且利用装置来执行各式各样的操作。然而，根据本发明的一较佳实施例，控制的方向与已知的方法相反，换言之，本发明是由装置406来控制主机402。在以下的揭露之中，装置406具有控制主机402的能力，并且因此利用主机402以及USB***400来执行装置406所需的操作。此外，在本实施例中，本发明无须额外的硬件，换句话说，本实施例完全不须额外的硬件装置，并可大幅度地增加USB主机402与USB装置406的应用领域，成功地转换原本USB主机402与USB装置406的角色。
为了要确保主机402与装置406之间具有健全以及可靠的沟通机制，预设的供货商指令(vendor commands)必须要内建于标准的SCSI指令中；然而，在此请注意，原本的USB指令序列(command sequence)或协议并未做任何改变。换句话说，在本实施例中，硬件与原本的USB驱动器(driver)并不会意识到新增的供货商指令。然而，在USB驱动器更上层的应用软件可以在主机402端与装置406端来辨识这些供货商指令(如图4所示)。如此一来，在进行外部装置406与主机402的沟通机制时，在主机402与装置406之间所有的数据处理仍然可以符合USB规格。
请参阅图5，图5为图4所示USB***400的操作流程图。在此请注意，图5所示的步骤并没有限制彼此的顺序，也没有限制某些步骤必须为邻近步骤；换句话说，可以有其它的步骤***其中。在本实施例中，USB***400的操作包含有以下步骤：
步骤500：启动USB***400；
步骤502：主机402***启动；
步骤504：USB主机402驱动器启动；
步骤506：主机402是否侦测到至少一个USB装置？如果是，则执行步骤508；否则，则回到步骤504；
步骤508：主机402初始化USB装置以决定哪一个USB装置406附属于USB***400；
步骤510：主机402传送标准USB指令(standard USB command)；
步骤511：主机402等待标准USB响应(standard USB response)，其包含有装置端发出的内建供货商协议指令；在装置接收步骤510中的标准USB指令后，回传一包含有装置端发出的内建供货商协议指令的标准USB响应封包至主机402；
步骤512：USB响应是否包含一预定模式代表供货商协议支持字节(或位)？举例来说，主机402可另包含有一模式探测器404以侦测该供货商协议支持字节(或位)是否为一储存于一回传封包的一保留字节(reserved byte)的一预定模式。如果是，则接至步骤514；否则，接至步骤520；
步骤514：主机402等待装置端回传的指令；
步骤516：主机402根据装置406回传的指令来进行数据读取操作或数据写入操作。举例来说，外部装置406可以通过在USB响应封包内的保留字节嵌入外部装置406指令的方式，以响应主机402发出的USB指令封包，进而达成从外部装置406控制主机402的目的；
步骤518：主机402传送状态(status)信息至装置406；
步骤520：主机402根据标准的USB操作来传送指令至装置406；
步骤522：装置406根据从主机402传送过来的指令来执行数据读取或数据写入的操作；
步骤524：主机402向装置406端请求状态信息。
主机402与装置406中额外附加的供货商协议软件是用来在USB应用软件的阶段(USB application level)将供货商指令加以封包化(package)或是去封包化(un-package)，因此供货商指令便会替代原本回传的数据格式中的保留字节。并且根据所需要达成的***功能，特定的供货商指令也必须附加于其中，以提供其它所需的软件功能。在步骤520，如果并未侦测到预定的模式，外部装置406便会利用一般不具有装置指令的标准USB响应封包，来响应主机端传送过来的USB指令。
图6为本发明一实施例中主机402与装置406的指令序列示意图。在步骤600时，主机控制器402发出USB指令，标准SCSI测试单元准备指令(standard SCSI test unit ready command)至装置406。根据USB规格，装置406会回报自己的状态(status)至主机402；然而，在本实施例中，在状态信息的第十二个字节的值会设定为1h。这个预设的模式会被视为是供货商协议支持字节，并且用来指出该封包具有一供货商指令。根据本发明的一实施例，装置406会将前述的供货商协议支持字节储存于封包内部的保留字节；在此请注意，装置406可以动态地附加(assert)或消除(deassert)封包内部的预设模式，并且在本发明的另一实施例中，也可以仅仅利用一位来作为一供货商协议支持位，以储存预设的模式，如此的变化也不违背本发明的精神。举例来说，当装置406需要去控制主机402时，装置406可以在封包中加入该预定模式；于是，当主机控制器402上层的应用软件将装置406回传的状态封包进行去封包化的操作时，便会读取到状态封包内部用来储存供货商协议支持字节的特定字节(在此请注意，在本实施例中，供货商协议支持字节是储存于第12个字节)；因此，主机402便可根据内建的供货商协议而决定该状态封包是否包含有装置406端回传的供货商指令。在此，如果主机402侦测到供货商指令(譬如可以以28h的数值代表SCSI读取指令)，供货商指令的协议便会因此启动。举例来说，可以内建一状态控制器(statemachine)于主机控制器内部，以用来实行图5所述的步骤。接着，在步骤512，如果状态信息包含有供货商指令，主机控制器402便会进行步骤514，并且准备执行供货商指令。在本实施例中，外部装置406会发出USB响应封包，以作为状态封包来响应主机402所发出的USB指令封包。
接着，根据标准USB协议，当主机402在等待供货商指令时，主机402会以辨别数据结构(sense data structure)发出SCSI请求辨别指令(SCSIrequest sense command)至装置406。在辨别数据结构中的第1、8-11、14-17字节是用来传送供货商读取指令所需要的逻辑区块地址以及区块数目的信息。举例来说，在本实施例中，第1字节的数值会设为28h来表示一SCSI读取指令，而第8-11字节的会对应一个特定的逻辑区块地址，而第14-17字节的会对应一个特定的区块长度。换句话说，外部装置406会发出一USB响应封包，其中该USB响应封包会具有外部装置406指令。在此请注意，在前面的揭露中，装置406仅仅发出一指令到主机端，然而，本发明并未限制指令的个数，换句话说，装置406可以发出很多个指令至主机，如此也属本发明的范畴。
一般来说，装置406会发出具有外部装置指令的USB响应封包至主机402。接着，在步骤602，主机控制器402会根据装置406指令动作，并且在内存缓冲器中准备所须的数据。最后，对应先前所传送的供货商读取指令，SCSI读取指令，主机402会利用一写入指令，以传送相对应的数据至装置406，以让装置406读取。
请参阅图7，图7为本发明一实施例的内建供货商指令的装置示意图。主机700可为一DVD播放器，外部装置710、720通过DVD播放器上的USB连接端口耦接于该主机700。在本实施例中，主机700包含有一具有USB接口704的DVD播放器702，以及一外部GPS装置706。在此请注意，DVD播放器702作为一USB主机，以及GPS装置706便作为一USB储存装置。当一DVD激光视盘708***DVD播放器702时，整体***700便作为一般的DVD播放器，因此此时DVD播放器便主宰这整个***700。换句话说，***700会执行放映DVD激光视盘的功能，以及存取附属的随身碟710内部的数据。然而，当GPS地图光盘712***时，预设的功能便会执行来切换***的状态控制器，以从原本的DVD播放模式切换至GPS***模式。举例来说，在GPS***模式下，GPS装置706会被供电以根据图5以及图6所示的流程图与指令序列来控制***700。而DVD播放器702仍然可以如USB主机一般地运转，但是实际上却根据供货商指令来读取地图盘片712上面的数据，以供GPS装置706使用。
在此请注意，本发明并未限制耦接至主机的外部装置个数。换句话说，本发明也可实施于具有多个外部装置720通过USB接口704耦接至主机700的***。在具有多个装置的情况下，从主机700端送出的USB封包会在发出的USB指令封包中指定一目标外部装置，而每一个外部装置710，720都可以通过前述的供货商控制机制来控制主机的运作。
前述由装置控制主机的机制具有USB架构本身的便利以及普及等优势，并且增加了主机的能力，以提供额外的应用。如前所述，本发明增加了预设的供货商协议(图5所示的步骤512，514，516，518)在原本的DVD播放器内部的状态控制器，并且将供货商指令集内建于SCSI指令的标准格式之中。本发明可以利用外部装置来控制主机，因此便可以产生如图7所示的DVD/GPS***，以增加新的应用。此外，这样的架构也不会影响到原本USB标准所具有的稳定性与健全性；因此，USB接口以及内建的供货商指令可以共同创造出一个多功能的DVD播放器***，以符合未来的应用需求。
然而，本发明并未限制其仅仅只能使用在具有USB接口的DVD播放器。换句话说，在此领域具有通常知识者，都可以将本发明应用在其它具有USB接口的电子装置中，或是将本发明应用在其它的领域中，如此的相对应变化，也属本发明的范畴。
请参阅图8，图8是本发明利用外部装置控制主机的方法流程图。在此请注意，图8所示的步骤并未限制其相关顺序，也并未限制必须为连续步骤，换句话说，其它的步骤也可***于图8步骤之间。在本实施例之中，由外部装置控制主机包含有以下步骤：
步骤800：侦测从外部装置传送至主机的一封包中的预设模式。举例来说，本发明可以提供一模式探测器，以利用该模式探测器每隔特定的时间间隔侦测外部装置，因此便可以侦测是否有一个新的外部装置正在等待执行；
步骤802：侦测到预定模式之后，通过从外部装置发送一具有外部装置指令的USB响应封包至主机，以响应从主机发送至外部装置的USB指令封包，来从外部装置控制主机；
步骤804：若没有侦测到预定模式，执行一般的USB操作，而由主机控制外部装置。换句话说，当没有侦测到预定模式时，主机与外部装置之间是执行一般的USB操作。
根据本发明的实施例，由于本发明无须额外增加过多成本，本发明在电子装置(譬如前述具有USB接口的DVD播放器)的应用范围可以更加扩大。此外，由于前述的供货商指令协议是建置于原本就很稳定的USB架构之下，本发明可以享受原本定义好的USB大量存放传输规格下的稳定度以及健全性。由于如果本发明要重新定义所有的协议，会耗费相当大的成本，因此，本发明仅仅只增加供货商指令的做法也同时节省了大量的成本。除此之外，由于USB接口已经成功地应用于许多装置之中，因此本发明也可实施于各式各样计算机的周边装置，或是消费性电子产品之中。如前所述，本发明可以很轻易地增加指令于原本装置就支持的USB标准协议之下，因此可以广泛的应用于各种装置之中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (22)

1.一种利用外部装置通过通用串行总线控制主机的方法，其特征在于，该方法包含有：
在所述外部装置传送至该主机的一封包中，侦测一预定模式；以及
当侦测到该预定模式时，通过所述外部装置发出具有一外部装置指令的一USB响应封包至所述主机，以响应该主机发出的一USB指令封包，进而通过该外部装置控制该主机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于另包含有：
动态地建立以及消除该预定模式。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，侦测该预定模式的步骤是在每一预定时间间隔内进行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定模式是所述封包的一保留字节。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述外部装置控制所述主机的步骤包含有：
内建所述外部装置指令在该USB响应封包的一保留字节。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于另包含有：
当执行所述外部装置以及所述主机的沟通时，遵守一USB规格。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于另包含有：
从所述外部装置发出所述USB响应封包，以作为一状态封包，来响应所述主机发出的所述USB指令封包。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于另包含有：
利用所述通用串行总线将多个外部装置耦接至所述主机；
在主机发出的所述USB指令封包中，指定一目标外部装置。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于另包含有：
从所述外部装置发出具有该外部装置指令的一USB响应封包至所述主机。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于另包含有：
若未侦测到所述预定模式，在所述主机与所述外部装置之间执行一般的USB操作。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主机是一数字多媒体盘片播放器，以及所述外部装置是通过所述数字多媒体盘片播放器的一USB连接端口耦接至该主机。
12.一种通用串行总线***，其特征在于包含有：
一主机，其包含有一模式探测器，用来侦测一USB封包内的一预定模式；以及
一外部装置，通过一通用串行总线耦接至所述主机；
其中当所述模式探测器侦测所述预定模式，所述外部装置通过从该外部装置发出一具有一外部装置指令的USB响应封包至所述主机，以响应该主机发出的一USB指令封包，进而控制该主机。
13.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，所述外部装置另动态地建立以及消除所述预定模式。
14.如权利要求13所述的通用串行总线***，其特征在于，所述模式探测器是在每一预定时间间隔侦测所述外部装置。
15.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，所述外部装置另在该封包内的一保留字节中放置该预定模式。
16.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，当所述模式探测器侦测到该预定模式时，所述外部装置内建该外部装置指令至该USB响应封包中的一保留字节。
17.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，当进行该串行总线的沟通时，所述主机以及所述外部装置都符合一USB规格。
18.如权利要求17所述的通用串行总线***，其特征在于，所述外部装置发出该USB响应封包以作为一状态封包来响应所述主机发出的该USB指令封包。
19.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，另包含有多个耦接于所述主机的外部装置；其中一目标外部装置是由该主机发出的USB指令封包所指定。
20.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，所述外部装置另发出具有所述外部装置指令的一USB响应封包。
21.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，若所述模式探测器未侦测到该预定模式，所述外部装置发出一不具有装置指令的标准USB响应封包，以响应所述主机发出的该USB指令。
22.如权利要求12所述的通用串行总线***，其特征在于，所述主机是一数字多媒体盘片播放器，以及所述外部装置耦接至所述数字多媒体盘片播放器的一USB连接端口。
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