CN209543330U - Usb集线器的资源切换*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种USB集线器的资源切换***，其系包括来源端、USB设备与集线器。来源端具有第一传输通道、第二传输通道与第三传输通道；集线器具有切换电路、切换开关、第一设备接口、第二设备接口与控制晶片，切换电路耦接于第一设备接口、第二设备接口与控制晶片，第一传输通道连接于第一设备接口，第三传输通道连接于第二设备接口，切换电路选择第二传输通道的路径，第一设备接口与第二设备接口电性连接于至控制晶片的GPIO脚位，控制晶片透过GPIO脚位识别USB设备的通讯种类，并决定第二传输通道连接至第一设备接口或第二设备接口。

Description

USB集线器的资源切换***

技术领域

一种周边硬体资源的切换***，特别有关USB集线器的资源切换***。

背景技术

随着计算机运算能力的提升，使得周边装置的传输能力也需要加强。因此通用序列汇流排(Universal Serial Bus，简称USB)从第一代协议的1.5Mbps 加强至第三代协议的5Gbps。USB设备也从储存设备、周边装置拓展至影像输出等功能。

由于第三代USB协议的影像输出机制，使得单一扩展坞(dock)可以提供USB接口与影像接口，例如显示埠(DisplayPort)、高画质多媒体介面(High Definition MultimediaInterface，简称HDMI)或影片图形阵列(Video Graphics Array，简称VGA)。在传输显示埠的高解析度影像需要高频宽的通道，因此习知技术的扩展坞会提供影像资料与数据资料的通道切换的机制。在台湾发明专利第I6515719案(自动切换装置及自动切换方法)中述及以传输的影像解析度流量作为传输通道数量与切换。在I6515719案中当解析度变换时扩展坞的USB传输通道的数量会提高或降低，借以满足传输影像资料的同时也符合数据资料的传输。举例来说，在传输高解析度的情况中，扩展坞会从第三代 USB通讯协议切换为第二代USB通讯协议，并将空出来的传输通道提供给影像资料进行传输。

但这样的切换机制会产生两项缺点，第一缺点是解析度的识别是由主机端(host)所决定。由于扩展坞本身不具备资料流量的识别机制。因此只能借由主机端进行判断，而为实现此一目标则需要在主机端有对应的代理程序。由代理程序判断影像流量后，代理程序在驱动扩展坞的切换传输通道的处理。第二点则是影像解析度的切换会造成数据资料的传输错误。特别是数据资料在传输的过程中，如果此时扩展坞切换传输通道数量则会造成数据资料的写入错误。这是因为由四条传输通道降为两条传输通道会使得传输中的数据资料遗失，因而导致写入错误。而且影像解析度发生频繁的切换时，则数据资料的写入也会连带被影响。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题在于：USB集线器再连接不同USB设备时可以提供相应的传输通道与速度。

为了解决上述问题，本申请提供一种USB集线器的资源切换***，其特征在于切换来源端的资料传输通道并用于资料的加速传输。本申请的USB 集线器的资源切换***包括来源端、USB设备与集线器。来源端具有第二通讯介面，第二通讯介面具有第一传输通道、第二传输通道与第三传输通道；集线器电性连接于来源端与USB设备，集线器具有切换电路、切换开关、第一通讯介面、第一设备接口、第二设备接口与控制晶片，切换电路耦接于第一通讯介面、第一设备接口、第二设备接口与控制晶片，切换开关连接于控制晶片，第一通讯介面连接于第二通讯介面，切换电路用于选择第二传输通道的路径，第一传输通道连接于第一设备接口，第三传输通道连接于第二设备接口，第一设备接口与第二设备接口电性连接于至控制晶片的GPIO脚位，第二设备接口连接USB设备，控制晶片透过GPIO脚位识别USB设备的通讯种类，并决定第二传输通道连接至第一设备接口或第二设备接口。

本申请更提出一种USB集线器，其特征在于根据所连接的USB设备进而决定传输通道的数量。本申请的USB集线器包括第一通讯介面、切换开关、第一设备接口、第二设备接口、切换电路与控制晶片。第一通讯介面连接于来源端，第一通讯介面具有第一传输通道、第二传输通道与第三传输通道；触发切换开关时生成切换命令；第一设备接口电性连接于第一通讯介面与第一传输通道；第二设备接口电性连接于第一通讯介面与第三传输通道，第二设备接口具有复数资料脚位，第二设备接口用于连接USB设备；切换电路连接于第一通讯介面，切换电路用于选择第二传输通道的连接路径；控制晶片包括GPIO脚位，控制晶片电性连接于切换电路，控制晶片根据USB设备的种类切换第二传输通道连接至第一设备接口或第二设备接口，或控制晶片根据切换命令将第二传输通道连接于第一设备接口。

本申请另提出一种USB集线器的资源切换方法，其系包括以下步骤：将 USB设备连接于集线器的第一设备接口；由USB设备触发集线器的GPIO脚位，用于识别USB设备的种类；若USB设备系为USB1.0或USB2.0，则集线器将第二传输通道连接于第一设备接口；若USB设备系为USB3.0，则集线器将第二传输通道连接于第二设备接口；重置第二设备接口与控制晶片的传输时脉。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

1)本申请所提供的USB集线器的资源切换***与方法可以保证USB设备传输质量与显示设备的播放质量，并且切换过程中不影响数据的传输。

2)本申请的USB集线器的资源切换***可以避免影像与数据切换时的误判情况。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

第1图系为本申请的***架构示意图。

第2图系为本申请的传输通道连接示意图。

第3图系为本申请的运作流程示意图。

第4图系为本申请的USB设备连接与传输通道的状态示意图。

第5图系为本申请的USB设备连接与传输通道的另一状态示意图。

第6图系为本申请的运作流程示意图。

第7图系为本申请的切换开关触发时传输通道的状态示意图。

具体实施方式

以下请配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本申请提出一种USB集线器的资源切换***100，其系包括集线器110、来源端120与USB设备130(Universal Serial Bus，简称USB)，并请配合第1 图所示。集线器110包括控制晶片111、切换电路112、切换开关113、第一通讯介面114、第一设备接口115与第二设备接口116。第1图中系以粗黑线条作为电性连接，而箭头代表讯号的传递路径。

控制晶片111耦接来源端120、切换电路112、切换开关113、第一设备接口115与第二设备接口116。控制晶片111具有通用型之输入输出 (General-purpose input/output，简称GPIO)脚位117，且GPIO脚位117连接于第二设备接口116。控制晶片111用于侦测USB设备130的种类并驱动切换电路112的连接路径。切换开关113用于将第二传输通道121b切换并连接至第二设备接口116。切换开关113的种类可以是但不限定为按压开关、指拨开关，也可以是旋钮开关等具有可发送触发讯号的元件。

来源端120可以是但不限定为个人电脑、笔记型电脑，也可以是具有影像输出与资料存取的计算机装置，例如：行动电话(mobile phone)或平板电脑 (tablet)。来源端120具有第二通讯介面121，第二通讯介面121具有第一传输通道121a、第二传输通道121b与第三传输通道121c。来源端120透过第一传输通道121a、第二传输通道121b与第三传输通道121c传输影像资料或数据资料。

第一通讯介面114、第二通讯介面121与第二设备接口116系为USB介面，第一通讯介面114与第二通讯介面121的协议种类系为USB3.0系列，第二设备接口116的协议种类系为USB1.0、2.0或3.0系列。第一设备接口 115系为显示埠(Display Port)或高画质多媒体介面(High Definition Multimedia Interface，简称HDMI)。第一设备接口115用于连接显示设备140，并输出影像资料至显示设备140。第一设备接口115可以传输高解析度画质影片(High Definition或Full High Definition Video)或超高解析度画质影片(Ultra HDVideo)。

第一传输通道121a系由TX1±与RX1±的两组差动讯号线所构成(共四条讯号线)，而第二传输通道121b系由TX2±与RX2±的两组差动讯号线所构成。第三传输通道121c系由USB2.0的D+与D-所构成。换言之，第一传输通道 121a具有两组可以传输影像资料的通道。同理，第二传输通道121b也是具有两组可供传输影像资料或数据资料的通道，如第2图所示。而第三传输通道121c则是传输USB的数据资料。在第2图中连接线表示元件间的电性连接，而箭头部分表示通道的传输路径。

第一通讯介面114系以缆线连接于第二通讯介面121，使得第一通讯介面114导通第一传输通道121a、第二传输通道121b与第三传输通道121c。切换电路112分别连接第二传输通道121b、第一设备接口115与第二设备接口116。切换电路112用于切换第二传输通道121b的目的端，使得第二传输通道121b可以选择连接于第一设备接口115或第二设备接口116。在本申请中第二设备接口116电性连接于控制晶片111的GPIO脚位117。因此集线器110可以透过GPIO脚位117的触发内容进而识别所连接的USB设备130 的种类。

为清楚说明本申请请参考第3图所示，其系为本申请的运作流程示意图。在本申请的USB集线器的资源切换方法包括以下步骤：

步骤S310：将USB设备连接于集线器的第一设备接口；

步骤S320：由USB设备触发集线器的GPIO脚位，用于识别USB设备的种类；

步骤S330：若USB设备系为USB1.0或USB2.0，则集线器将第二传输通道连接于第一设备接口；

步骤S340：若USB设备系为USB3.0，则集线器将第二传输通道连接于第二设备接口；以及

步骤S350：重置第二设备接口与控制晶片的传输时脉。

当第二设备接口116连接支援USB2.0(或以降)的通讯协议的USB设备 130时，GPIO脚位117可侦测USB设备130的D±的讯号并触发控制晶片 111。控制晶片111驱动切换电路112将第二传输通道121b连接至第一设备接口115，如第4图所示。当第二设备接口116连接USB3.0(或以上)的通讯协议的USB设备130时，由于GPIO脚位117将不会收到D±的讯号，因此控制晶片111驱动切换电路112将第二传输通道121b连接至第二设备接口 116，如第5图所示。

在进行第二传输通道121b的切换过程中，控制晶片111会另外重置(reset) 对USB设备130的传输时脉，借以重新传输数据资料至USB设备130(或来源端120)。由于传输通道数量的改变会影响来源端120对于数据资料的配置，因此控制晶片111需要重置传输时脉。若第二设备接口116连接新的USB设备130时，新的USB设备130与前一USB设备130属于相同通讯协议，则控制晶片111不会重置传输时脉。

举例来说，假设第二设备接口116连接USB2.0的第一设备151。第二传输通道121b会连通至第一设备接口115。使用者若是将第一设备151移除并装设第二设备152，且第二设备152亦为USB2.0(或1.0)系列。控制晶片111 不会切换第二传输通道121b。若是第二设备152为USB3.0(或以上)的通讯协议，控制晶片111将第二传输通道121b连接至第二设备接口116。

在步骤S330中，使用者可以触发集线器110的切换开关113，请同时配合第6图所示，其系为本申请的触发切换开关113的处理流程示意图。在触发切换开关113中包括以步骤：

步骤S331：触发集线器的切换开关；以及

步骤S332：驱动集线器将第二传输通道切换并连接至第一设备接口。

在集线器110连接USB3.0的USB设备130时，第二传输通道121b预设会连接至第二设备接口116。当使用者按压切换开关113时，控制晶片111 根据触发讯号将第二传输通道121b从第二设备接口116切换至第一设备接口 115，如第7图所示。于此同时，控制晶片111也会重置传输时脉，已确保来源端120与USB设备130的同步并保证数据资料的完整性。当第一设备接口 115所连接的显示设备140被移除时，控制晶片111才会驱动切换电路112 将第二传输通道121b改接至第一设备接口115。此外，若第二设备接口116 为空接时，则第二传输通道121b预设会连接至第二设备接口116。

本申请的USB集线器110的资源切换***100与方法可以根据所连接的 USB设备130决定数据资料与影像资料的传输通道，借以保证影像播放的质量。而且本申请的集线器110可以识别所连接的USB设备130的通讯协议种类，进而选择相应的传输通道数量。相较于习知技术而言，本申请不需来源端120与驱动程式作为识别使用情况，因此本申请可以避免影像解析度的自动切换的问题。

所述装置与前述的方法流程描述对应，不足之处参考上述方法流程的叙述，不再一一赘述。上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种USB集线器的资源切换***，其特征在于切换来源端的资料传输通道并用于资料的加速传输，USB集线器的资源切换***包括：

一来源端，具有一第二通讯介面，该第二通讯介面具有一第一传输通道、一第二传输通道与一第三传输通道；

一USB设备；以及

一集线器，电性连接于该来源端与该USB设备，该集线器具有一切换电路、一切换开关、一第一通讯介面、一第一设备接口、一第二设备接口与一控制晶片，该切换电路耦接于该第一通讯介面、该第一设备接口、该第二设备接口与该控制晶片，该切换开关连接于该控制晶片，该第一通讯介面连接于该第二通讯介面，该切换电路用于选择该第二传输通道的路径，该第一传输通道连接于该第一设备接口，该第三传输通道连接于该第二设备接口，该第一设备接口与该第二设备接口电性连接于至该控制晶片的一GPIO脚位，该第二设备接口连接该USB设备，该控制晶片透过该GPIO脚位识别该USB设备的通讯种类，并决定该第二传输通道连接至该第一设备接口或该第二设备接口。

2.如权利要求1所述之USB集线器的资源切换***，其特征在于该USB设备的种类包括USB1.0系列、USB2.0系列与USB3.0系列。

3.如权利要求1所述之USB集线器的资源切换***，其特征在于该USB设备的种类为USB1.0或USB2.0，则该控制晶片向该来源端发送一第一要求，以使该第二传输通道连接于该第一设备接口，该USB设备的种类为USB3.0或USB3.1，则该控制晶片向该来源端发送一第二要求，以使该第二传输通道连接于该第二设备接口。

4.如权利要求1所述之USB集线器的资源切换***，其特征在于致能该切换开关使该控制晶片向该来源端发送一第一要求，并令该第二传输通道连接于该第一设备接口。

5.一种USB集线器，其特征在于切换资料的传输通道用以加速资料的传递，该USB集线器包括：

一第一通讯介面，连接于一来源端，该第一通讯介面具有一第一传输通道、一第二传输通道与一第三传输通道；

一切换开关，于触发该切换开关时生成一切换命令；

一第一设备接口，电性连接于该第一通讯介面与该第一传输通道；

一第二设备接口，电性连接于该第一通讯介面与该第三传输通道，该第二设备接口具有复数资料脚位，该第二设备接口用于连接一USB设备；

一切换电路，连接于该第一通讯介面，该切换电路用于选择该第二传输通道的连接路径；以及

一控制晶片，其系包括一GPIO脚位，该控制晶片电性连接于该切换电路，该控制晶片根据该USB设备的种类切换该第二传输通道连接至该第一设备接口或该第二设备接口，或该控制晶片根据该切换命令将该第二传输通道连接于该第一设备接口。

6.如权利要求5所述之USB集线器，其特征在于该USB设备的种类包括USB1.0系列、USB2.0系列与USB3.0系列。

7.如权利要求6所述之USB集线器，其特征在于该USB设备的种类为USB1.0或USB2.0，则该控制晶片向该来源端发送一第一要求，以使该第二传输通道连接于该第一设备接口，该USB设备的种类为USB3.0或USB3.1，则该控制晶片向该来源端发送一第二要求，以使该第二传输通道连接于该第二设备接口。

8.一种USB集线器，其特征在于切换资料的传输通道用以加速资料的传递，该USB集线器包括：

一第一通讯介面，连接于一来源端，该第一通讯介面具有一第一传输通道、一第二传输通道与一第三传输通道；

一切换开关，于触发该切换开关时生成一切换命令；

一控制晶片；

一第一设备接口，电性连接于该第一通讯介面与该第一传输通道，该第一设备接口连接一显示设备；

一第二设备接口，电性连接于该第一通讯介面与该第三传输通道，该第二设备接口具有复数资料脚位，该第二设备接口连接一USB设备；以及

一切换电路，连接于该第一通讯介面与该控制晶片；

其中，该显示设备连接于该第一设备接口时，该显示设备发出一延伸显示识别资讯至该控制晶片，由该切换电路选择该第二传输通道的连接至该第一设备接口或该第二设备接口。

9.如权利要求8所述之USB集线器，其特征在于若该延伸显示识别资讯包括一超清资讯(ultra-resolution information)，则该控制电路将该第二传输通道连接于该第一设备接口。

10.如权利要求8所述之USB集线器，其特征在于若该延伸显示识别资讯包括一全高清资(full HD-resolution information)讯或一超清資訊，则该控制电路将该第二传输通道连接于该第二设备接口。