TW518502B - USB compound device and the realization method thereof - Google Patents

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TW518502B TW090117264A TW90117264A TW518502B TW 518502 B TW518502 B TW 518502B TW 090117264 A TW090117264 A TW 090117264A TW 90117264 A TW90117264 A TW 90117264A TW 518502 B TW518502 B TW 518502B
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Wen-Hua Jou
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Description

85U2 A7
本發明係有關於一種通Serial Bus，USB)複式裝置 ^ ,匯流排（Un i versa 1 與擴充性不受限制《USB複& j疋有關於—種低生產成本 工裝置及其實現方法。 發明背景： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 各種型式之通訊連接和、 件間，讓各個元件可以彼此 3疋被用來串接在各元 不同方法來控制指令和資訊、* 〇 、訊連接利用各種 元…能當作一主元件而通訊連接中 構下’主元件會發-命令讓從元件可進二在這糸統架 沒有接到這命令，π沒有權 _ 7、訊’若從疋件 一主元件控制整個系統指八订I訊，在這架構下，單 7和資訊流向。另一鍤系矫牟 構，沒有主從元件之分，彼此％ & & 另種糸、.先架 夜此均能發送指令和資訊。 最近幾年，制訂一用來做诵$鱼 木做通Λ連接之特殊介面系統 標準稱為通用串列匯流排（Universal se;rial bus> USB)，此種串列介面可以很簡單的將各個週邊設備串接到 電腦系統，解決以往各種週邊設備需以不同規格之接頭來 與電腦連接之困擾。一 USB系統包括：USB主機（Host)、 USB 裝置（device)和 USB 匯流排連接（interconnect) 所構成。其中USB主機部分負責指揮匯流排上資料傳送時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 I ---- 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 __B7_ 五、發明說明（） 機及方向；USB裝置分為兩類，一是集線器裝置（Hub )， 提供U S B匯流排新連接點，一是功能裝置（f u n c t i ο η )， 為提供系統服務之週邊設備，例如，滑鼠、鍵盤和印表機 等等；USB 匯流排之實際連結為一星狀層次（tiered star )結構，如圖 1所示，集線器為每一個星狀連接之 中心。 USB裝置（集線器或功能裝置）連上匯流排時，USB 主機會指定一獨一無二的位址給該裝置，爾後USB主機會 依此位址與該USB裝置進行溝通，換言之每一個USB裝置 只會有一個位址。 USB裝置中還包括終端（endpoiont)結構，每一個 終端為USB裝置裡可獨一區分之部分，為USB主機和裝置 間資料傳遞時，於USB裝置方面之資料輸出或接收源。每 一個USB裝置可擁有一組終端，用於不同資料傳輸特性所 需，可分為控制（control)、巨量資料（bulk)、中斷 (interrupt)，和即時資料（isochronous)終端，除了 控制終端為雙向資料傳遞外，其餘終端可進一步區分為輸 入或輸出終端。 USB裝置可擁有一組終端，不超過1 6個，作為實現 裝置功能之用，並給予各個終端一獨一號碼，稱為終端號 碼。所以裝置位址，終端號碼和資料方向（輸出或輸入） 的組合可使得每個終端在USB匯流排上得到唯一定址。 位於系統主機之裝置驅動程式可透過系統提供之 USB功能介面程式與USB裝置溝通，執行該裝置功能。亦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 T nv ϋ n an n'-^ · i m If Bn n ·_ϋ smmmt i 518502 A7 B7 經濟部嗜慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（) 即裝置驅動程式和功能（f U n c t i〇η )是一對一對應。每一 個USB裝置都需有一個對應功能程式於系統主機内，才能 真正執行該裝置所提供之功能於系統之中。為了提供USB “即插即用”之方便性，一些常用之功能之驅動軟體已内 建於作業系統中，當裝置連上USB時，系統便可找到該内 建軟體，執行其功能，而無須另行安裝軟體，提高使用便 利性。 基於實用性與成本考量，常將多個USB功能整合在一 起，例如鍵盤與滑鼠合為一 USB裝置，稱為多功能裝置 (Multi - functionDevice)。多功能裝置常區分為組成裝 置（Composite Device)與複式裝置（Compound Device)。 一習用組成裝置2 0之内部構造圖如圖2所示，其内部 結構基本上與一 USB裝置相同，具有一 USB邏輯電路201 (USB Logic ) 與一功能區塊 202 ( Function Block )。其不同點在於，組成裝置包含複數個終端203， 分別代表不同之功能。依據USB規格，一 USB裝置最多可 具有1 6個終端，因此，一組成裝置便可利用其中數個終端 組成一功能，例如，將終端0和1組成一滑鼠功能2 0 4， 再利用其它數個終端構成另一功能，例如，終端〇、2和3 組成一鍵盤功能2 0 5。是故，以此設計方式，便可使一 u S B 裝置具有多種不同之功能。 然而’其缺點在於’此一組成裝置在一 USB系統中， 對USB主機而言乃是屬於一個USB裝置，因此，此組成裝 置只會具有一個由USB主機所指定之位址（Address)， 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
IL 裝. 訂---------· 518502 A7 B7 五、發明說明（） 亦即，其内建之多種功能係共用同一個USB位址與USB主 機溝通。此方式與一般功能裝置皆具有其獨立之位址，並 用以使U S B主機辨識其裝置種類，進而載入其驅動程式之 方法互異，是故，一組成裝置將可能無法使用系統内建之 標準驅動程式，而必須另行安裝專為此項硬體裝置所設計 之驅動程式，方能使U S B主機針對此組成裝置之特定終端 傳送或接收資料。 此外，由於一 USB裝置最多只能具有16個終端，是 故，一組成裝置所能構成之功能數目，就顯得相當有限。 請參見圖3a及3b，圖中所示為一鍵盤複式裝置30， 此種裝置乃是屬於另一種多功能裝置，亦即，一習用複式 裝置。一複式裝置代表一包含内嵌式集線器之功能裝置， 如圖3 a所示，此一習用複式裝置從外表上看來是一個鍵盤 裝置，但是此一鍵盤複式裝置3 0内部係由一鍵盤功能裝置 310以及一集線器裝置3 2 0所構成（參見圖3b)。因此， 此一鍵盤複式裝置 30仍可提供複數個 USB連接埠 3 0 4，3 0 5，使複數個USB裝置3 0 6，3 0 7可以透過此鍵盤複式 裝置30連接上USB匯流排。 在此習用複式裝置中，鍵盤功能裝置3 1 0與集線器裝 置3 2 0之電路系統，雖可製作於單一晶片上以節省製作成 本，然而此二裝置係分別為一獨立之USB裝置，各自具有 一組USB裝置之基本電路結構，亦即，各自具有一組USB 邏輯電路3 1 1，3 2 1和功能區塊3 1 2，3 2 2。由於在複式裝置 中，其每一功能裝置仍是屬於一獨立之USB裝置，因此， 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·--------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 述 概 及 的 目 明 發 518502 A7 _ B7_ 五、發明說明（） 每一功能裝置皆具有其獨立之USB位址’同時’ USB主機 亦可依其裝置種類，載入系統内建之標準驅動程式’省去 另行安裝特定驅動程式之困擾。 然而，每一 USB裝置之邏輯電路 （USB Logic) 對 一 USB主機而言，皆代表一相同之USB介面，用以傳輸及 接收訊息，並進行訊號格式之轉換工作；而每一功能區塊 則可代表每一裝置内建之功能，如鍵盤、滑鼠或硬碟等等。 每一個 USB裝置之邏輯電路，基本上皆是相當類似之結 構。 是故，複式裝置之内建功能雖具有如一 USB裝置般可 使用標準驅動程式之優點，然而’此類裝置卻明顯具有多 餘電路之缺點。如圖3b所示，此複式裝置即具有二組USB 邏輯電路。若是此一複式裝置内欲再增加一功能裝置，則 此複式裝置就會再增加一組USB邏輯電路。 綜合以上所述，一習用組成裝置 （Composite Dev i ce )雖具有電路簡化之優點，然其内建之功能卻無法 使用標準之驅動程式；而習用複式裝置（Compound Device )之每一項内建功能，在使用上雖然皆具有如一般 USB裝置之便利性，然而此類裝置卻具有電路重複性與資 源浪費之缺點。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7_ 五、發明說明（） 本發明之一主要目的係為提供一種複式裝置，使複數 個功能裝置得以透過同一組USB邏輯電路以連接至USB匯 流排，其電路將如習用之組成裝置般簡明，但各個功能卻 可如習用複式裝置般擁有獨立性。 本發明之另一目的係為提供一種可規劃之設計，讓使 用者依其不同應用及功能數目多寡來完成設計。 本發明之又一目的係為提供一種USB複式裝置之實 現方法，此裝置不含内嵌式集線器，而以電路或韌體來模 擬集線器，使得一組獨立之USB功能（元件）可透過共同 之上行USB埠與主機相連，因而可在不影響裝置功能、擴 充性和即插即用之方便性下，達到降低生產成本之目的。 根據本發明，此一 USB複式裝置係包含：一 USB傳輸/ 接收器、一串列介面引擎（S I E)以及一電路系統，其中，此 電路系統，其一端係連接至串列介面引擎，而其另一端則 透過一微處理器或控制器連接至複數個非USB介面，此一 本身不具有如USB傳輸接收器及串列介面引擎之功能的電 路系統，係用以儲存並管理複數個由一 USB主機所指定之 裝置位址，並用以進行資料傳輸之工作。
此一電路系統包含一通用終端狀態機制、一位址/終端 管理機構以及一記憶體模組，其中，此一位址/終端管理機 構，係用以儲存複數個位址/終端設定，而本發明之U S B 複式裝置，係透過此電路系統中之通用終端狀態機制，依 位址/終端管理機構所儲存之各個終端之型式，執行USB 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 五、發明說明（） 規定之通信協定與USB主棬：菩、s 誠六爲认a 域溝通，而記憶體模組，則用,、； 暫存傳輸中之資料。 〜用以 此外，此電路系統中 杏加 止/、冬端管理機構所儲存之i隹 數個位址/終端設定中 兩仔之设 山％ — 糸包含一組虛擬集線器之位址/坎 鈿a又疋，此組虛擬集線 Λ- ^ ^ ^ °之位址/終端設定，係用以作為挤 電路糸統透過USB傳輪接盼。。山 忭马此 收裔、串列介面引擎以及一料卢 理機或控制器，執行隼綠加 说處 ”、、'斋功能時所使用之位址/終端。 同時，本發明之、 終端㈣財θΪ 複式裝置之電路系統’更包含一 、 a子》。 以儲存複數個終端之狀態，其中，此 終端變數暫存器係由通用終 、中此 、、挪狀怨機制存取及更新。 叩此電路系統之記悟執 己U體杈組則包含一資料緩衝 一記憶體管理單元，复中，+ •欠 釘匕以及 ，、中 此一資料緩衝區，係用以暫存 傳輸中之：貝料；而一記恃許总 己隐體官理早疋，則是用以自資料缓 衝區存取資料，此一記愔栌势 〇 一 Κ體&理早疋係包含一終端緩衝區 設定機構，用以儲存各個炊唑 于合個終^在該資料緩衝區中所配 記憶體資料，及其最大封包長度· 4 U仅沒’以及一資料存取控制單 元，此一資料存取控制單元係根據訊號之終端號碼’及终 端缓衝區設定機構所給予之終端緩衝區配置，在資料缓衝 區存取資料。 此外，本發明之USB複式裝置之電路系統更包含一應 用^面引擎，用以在該通用終端狀態機制、該資料存取控 制單元與此電路系統所連接之該複數個非議介面之間， 傳遞訊號及存取資料。 根據本發明，本發明亦提供了一種方法，使多個功能 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) » 裝 訂---------' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7_ 五、發明說明（） 裝置得以使用同一組終端號碼連接至一 USB主機，且各自 具有獨立之U S B位址，此方法係包含下列步驟：依序設定 多個功能裝置之實體終端及邏輯終端；儲存此多個功能裝 置之實體終端設定；以一微處理機或控制器依序啟動各個 USB功能裝置之位址/終端設定與USB主機溝通，再由USB 主機指定一 USB邏輯位址予各個功能裝置；儲存由USB主 機指定之多個USB位址；將來自USB匯流排之每筆傳輸所 指定之位址與所儲存之多個USB邏輯位址進行比對，當比 對正確時，進行邏輯/實體終端轉換工作；以及再將訊號傳 遞給此實體終端所代表之功能裝置。 此外，根據本發明，本發明亦提供一種虛擬集線器之 方法，係包含下列步驟：使用一位址/終端設定作為虛擬集 線器之USB位址儲存及終端設定；利用一 USB傳輸/接收器 傳收USB主機之訊號；利用一串列介面引擎進行傳遞訊號 之解碼、編碼及格式轉換，同時在傳輸/接收資料時，進行 循環冗餘字元核對碼之檢查工作；以一微處理機或控制器 透過軟體或韌體以集線器功能與USB主機溝通，USB主機 會指定一 USB位址予此虛擬集線器；當USB傳輸之位址指 向此虛擬集線器時，以此微處理器或控制器依傳輸之内容 作回應；以及利用此微處理機或控制器透過軟體或韌體管 理或回報其他USB功能裝置給USB主機，以維持USB之層 狀結構。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7_ 五、發明說明（) 圖式簡單說明： 由以下本發明.中實施例之細節描述，可以對本發明之 目的、觀點及優點有更佳的了解。同時參考下列本發明之 圖式加以說明： 第1圖為USB系統之連接方式示意圖； 第2圖為一習用USB組成裝置示意圖； 第3a圖為一習用鍵盤複式裝置外部結構示意圖； 第3 b圖為一習用鍵盤複式裝置内部結構示意圖； 第4圖為本發明第1實施例之USB複式裝置之内部結 構示意圖； 第5圖為為本發明第2實施例之USB複式裝置之内部 結構示意圖；以及 第6圖為本發明第3實施例之USB複式裝置之内部結 構示意圖。 圖號對照說明： 10 USB主機 1 1根集線器 1 2連接埠 1 3連接埠 14 USB集線器 1 5 USB功能裝置 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公鬉） (請先閱讀背面之主意事項再填寫本頁) ' . 0 i n n In ΛΜβ9 i in 一 I a >ϋ ·ϋ i HI I · 518502 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明說明（） 1 6 USB集線器 2 0 組成裝置 2 0 2功能區塊 2 0 4滑鼠功能 3 0 鍵盤複式裝置 3 0 5 USB連接埠 307 USB裝置 31 1 USB邏輯電路 3 2 0集線器裝置 3 2 2 集線器功能區塊 40 0 USB邏輯電路模組 4 1 0 實體層區塊 412串列介面引擎 4 2 1 通用終端狀態機制 4 2 3位址/終端設定機構 4 3 0 記憶體管理單元 43 2資料存取控制單元 4 5 0 應用介面引擎 4 5 2控制介面模組 50 第2實施例之USB複 5 0 0 應用功能模組 5 1 0 微處理器 5 2 2 串列埠介面 60 第1實施例之USB複 17 USB功能裝置 201 USB邏輯電路 2 0 3 複數個終端 2 0 5鍵盤功能 3 0 4 USB連接埠 306 USB裝置 3 1 0 鍵盤功能裝置 3 1 2 鍵盤功能區塊 321 USB邏輯電路 40第1實施例之USB複式裝置 4 1 上行連接埠 41 1 USB傳輸/接收器 4 2 0 連接層區塊 4 2 2 終端變數暫存器 4 2 4 終端設定機構 4 3 1 終端緩衝區設定機構 440 資料緩衝區 4 5 1 事件控制模組 4 5 3資料通道模組 式裝置 5 1上行連接埠 521 PS/2 介面 523 IDE介面 式裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) 518502 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝 Γ . ft·— tflv m n en I I mmmmi eat tmmew mmmM» n ^ϋ_ι flu fl 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 6 0 0 USB邏輯電路模組 6 1 0 實體層區塊 612串列介面引擎 6 2 0 連接層區塊 6 2 2 終端變數暫存器 6 2 4 邏輯/實體終端轉換模 6 3 0 記憶體管理單元 6 3 2 資料存取控制單元 6 5 0 應用介面引擎 6 5 2 控制介面模組 7 0 0 應用功能模組 721 PS/2 介面 7 2 3硬碟機介面 7 2 5 串列埠介面 7 2 7 並列埠介面 811 USB傳輸接收器 8 2 0 連接層區塊 8 2 2 終端變數暫存器 8 2 4 邏輯/實體終端轉換# 8 3 0 記憶體管理單元 8 3 1 8 3 2 資料存取控制單元 8 5 0 應用介面引擎 8 5 2 控制介面模組 9 0 0 應用功能模組 6 1上行連接埠 61 1 USB傳輸接收器 6 2下行連接埠 6 2 1通用終端狀態機制 6 2 3 位址/終端設定機構 組6 2 5 實體終端設定機構 6 3 1實體終端緩衝區設定機構 6 4 0資料缓衝區 6 5 1事件控制模組 6 5 3資料通道模組 7 1 0 微處理器 7 2 2 軟碟機介面 724硬碟機介面 7 2 6 串列埠介面 8 1 0 實體層區塊 812串列介面引擎 8 2 1 通用終端狀態機制 8 2 3 位址/終端設定機構 組8 2 5實體終端設定機構 實體終端緩衝區設定機構 8 4 0 資料緩衝區 8 5 1事件控制模組 8 5 3資料通道模組 9 1 0 微處理器 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇x 297公t ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7_ 五、發明說明（） 921 PS/2介面 9 2 2 軟碟機介面 9 2 3 硬碟機介面 9 2 0 訊號增強機構 9 3 0 連接/移除偵測電路 發明詳細說明： 參見圖4，圖中所示為本發明第1實施例之USB複式 裝置示意圖。本發明第1實施例之複式裝置40主要包含 一 USB邏輯電路模組4 0 0以及一應用功能模組5 0 0。本發 明之複式裝置之USB邏輯電路模組40 0，係利用一『資源 統一分配管理』之方式加以設計，將原本製作於一 USB 複式裝置中之複數组USB邏輯電路整合為一單一 USB邏 輯電路模組，使複數個功能區塊得以透過同一組USB邏輯 電路連接至USB匯流排，以解決習用USB複式裝置會造成 硬體資源浪費，和習用USB組成裝置不能使用標準化驅動 程式之缺點。 本發明第1實施例之複式裝置40之USB邏輯電路模 組4 0 0，就其功能而言，主要可以區分為USB實體層區塊 410 ( USB Physical Layer Block) 、USB 連接層區塊 42 0 ( USB Link Layer Block )、記憶體管理單元 430 ( Memory Management Unit )、資料緩衝區 440 (Memory Buffer Block )以及應用介面引擎 450 ( Application Interface Engine ) o 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-I · flu I i i n i ϋ 一 of · m m Hr am m m n I 518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 A7 B7 五、發明說明（） USB實體層區塊410是此一複式裝置40實際連接上 USB匯流排之連接點，包含一 USB傳輸/接收器 411 (Transceiver )和一串列介面引擎 412 ( Serial
Interface Engine ， SIE ) ° USB連接層區塊42 0之主要工作為執行USB規格中之 通訊協定，包含一通用終端狀態機制 421 ( Generic
Endpoint State Machine )、一終端變數暫存器 422 (Endpoint Variable Registers )、一位址 /終端設 定機構 423 ( Address/Endpoint Configuration
Mechanism )以及一終端設定機構 424 (Endpoint Configuration Meehan ism) o 記憶管理單元43 0係依據來自USB連接層區塊420 以及應用介面引擎4 5 0之訊號，負責將資料存入資料缓衝 區4 4 0，或從資料緩衝區4 4 0讀出資料。此一記憶體管理 單元 43 0包含一終端緩衝區設定機構 431 ( Memory
Configuration Mechanism of Endpoint )以及一資料 存取控制單元 432 ( Memory Access Control Unit)。 應用介面引擎45 0負責與連接層區塊42 0、記憶體管 理單元4 3 0以及應用功能模組5 0 0溝通，將USB匯流排上 之狀態透過事件或中斷方式通知應用功能模組5 0 0，應用 功能模組5 0 0再依事件之種類與應用介面引擎4 5 0傳遞 資料，行使功能規格之工作。此一應用介面引擎4 5 0包含 一事件控制模組 451 ( Event Control Module )、一 控制介面模組 452 ( Control Interface Module )以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7_ 五、發明說明（） 及一資料通道模組 453( Generic DataPathModule )。 而應用功能模組 5 0 0則包含一微處理器 5 1 0及一 PS/2介面52卜一串列埠介面5 2 2以及一 IDE介面5 2 3。 在本發明之複式裝置中，微處理器之功能亦可以一微控制 器加以執行。 本實施例之複式裝置之内部結構已大致說明如前，以 下，將就此裝置之操作方法及其内部結構之功能，配合圖 4作詳細之說明。 首先，在應用功能模組500方面，若是有一鍵盤裝置 連接至 PS/2介面521，一滑鼠裝置連接至串列谭介面 52 2，以及一硬碟裝置連接至I DE介面5 2 3，則微處理器 5 1 0將根據連接層區塊 4 2 0之位址/終端設定機構 4 2 3 中，所預先設定之複數組包含預設位址及終端之位址/終 端設定，依序分配予鍵盤裝置、滑鼠裝置以及硬碟裝置。 例如將一組位址/終端設定『2』，包含預設位址2及邏輯 終端0、1、2，分配予鍵盤裝置；一組位址/終端設定『3』， 包含預設位址3及邏輯終端0、1，分配予滑鼠裝置；再 將一組位址/終端設定『4』，包含預設位址4及邏輯終端 0、1、2，分配予硬碟裝置。此外，由於本發明之複式裝 置40係具有『虛擬集線器 （VirtualHub )』之功能， 是故，微處理器5 1 0亦將分配一組位址/終端設定『1』， 包含預設位址1及邏輯終端0、1供虛擬集線器使用。本 發明之複式裝置4 0用以虛擬集線器功能之方法，將會在 後續之文字中加以說明。 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（ 之後，微處理器510將透過應用介面引擎4 5 0中之控 制介面模組4 5 2，於資料缥；r ' 於貝枓％衝區440中規劃各個終端所屬 之緩衝區區塊，以在後續之傳輪動作當中，作為各個終端 之貝枓暫存區·’同時’各個終端於資料緩衝區440中之設 定資料’將會被彳諸存於故嫂搜t 散诸孖於、、，；鸲綾衝區設定機構43 1之中；此 外，終端緩衝區設定機構431之功能，更包含用以儲存各 個終端於其資料暫存區中之資料狀態。 此外，微處理器510亦將透過控制介面模組452，連 接至連接層區塊42 0中之通用終端狀態機制421，將各個 終端之設定，例如終端型式、最大封包長度等等，儲存至 連接層區塊420中之終端設定機構424。 當此複式裝置40連接上USB匯流排時，USB主機將 偵測到有一新的裝置連接上此匯流排，同時發出一連串之 USB命令，以辨識並設定此裝置。此時，實體層區塊4〇 之傳輸/接收器4U，會將USB匯流排上之訊號轉換為邏 輯準位之數位信號，之後，再將此筆訊號傳遞至串列介面 引擎412。此一傳輸/接收器411之功能，亦可將來自串 列介面引擎412之數位訊號轉換為符合USB規袼之訊 號，以傳遞至USB匯流排。 而串列介面引擎4 1 2之主要功能則包含，在接收模式 時’負責將傳遞訊號解碼、將USB串列式資料改成並列 式、做資料之循環冗餘字元核對碼（Cyclic Redundaney Check Code )之檢查工作，判定資料之正確性，並且將匯 tlL排上之sfl號轉換成具邏輯意義之封包（p a c e t )傳輪至 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁) n· n n IV m flu 一 I tn tmmmmm Iff n tn I I ‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7 五、發明說明（） USB連接層區塊420中之通用終端狀態機制421 ;而在傳 輸模式時，串列介面引擎4 1 2可接受來自連接層區塊4 2 0 之資料’將U S B並列式資料轉為串列式資料流’並將之編 碼，同時計算循環冗餘字元核對碼，產生同步訊號，透過 USB傳輸/接收器轉成USB訊號準位傳回USB主機。 當連接層區塊42 0中之通用終端狀態機制421接收 到來自USB主機之USB命令時，此一通用終端狀態機制 4 2 1會將此一訊號傳遞予應用介面引擎4 5 0中之事件控制 模組4 5 1，再由事件控制模組4 5 1將此一訊息傳遞予微處 理器5 1 0。此時，微處理器5 1 0係以先前規劃予虛擬集線 器之終端及其設定回傳至USB主機，使USB主機認為此一 複式裝置40為一 USB集線器裝置，並指定一 USB位址予 此虛擬集線器。此時，此一由USB主機所指定之USB位址 將會填入此虛擬集線器之預設位址2，並與其對應之邏輯 終端一起儲存於位址/終端設定機構4 2 3之中。 位址/終端設定機構4 2 3之主要功能，係用以儲存此 複式裝置所連接之每一個功能裝置之位址與其所對應之 終端，以及一組虛擬集線器之位址及其所屬之終端。根據 USB規格，每筆傳遞資料之最前端的識別資訊，係為目標 裝置之位址和終端號碼，以及用以說明傳輸種類之傳輸標 記（token)。是故，當此複式裝置40之實體層區塊410 接收到來自USB匯流排之訊息時，位於連接層區塊420 中之通用終端狀態機制4 2 1將會根據位址/終端設定機構 4 2 3中所儲存之位址/終端資料，與傳遞資料之識別資訊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I I— m an i Mmmmmf n )0!，I n in n Hal ϋ US an · 518502 A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 、發明說明（ 進行比對，用以判別此筆資料之目標裝置，是否為此複式 裝置4 0所連接之數個功能裝置之—。 如前所述，當此複式裝置40連接上一 USB匯流排 時’此裝置將先獲付由U S B主機所指定之/虛擬集線器之 位址。之後，USB主機將會以輪詢之方式，定期地探詢此 虛擬集線器之狀態。由於此一虛擬集線器之位址/終端已 儲存於位址/終端設定機構42 3之中，因此USB主機所欲 傳遞至此虛擬集線器之訊息，例如，探詢命令’其前端之 位址/終端資訊將會由通用終端狀態機制4 2 1加以辨識， 並且在確認其與位址/終端設定『1』所包含之位址/終端 相同時（亦即’與虛擬集線器之位址/終端相同），將此 訊息透過事件控制模組4 5 1 ’以通知微處理器5 1 0。而當 微處理器5 1 0接收到屬於位址/終端設定『1』之事件時， 其將可辨識出此筆訊號乃是屬於虛擬集線器之訊息，並且 就訊息之内容做回應之動作。在本實施例之複式裝置4〇 中，並沒有專為USB集線器所設計之電路，而所有與集線 器功能相關之動作，係皆由微處理器5丨〇透過軟體或韌體 加以模擬及執行。 是故，藉由每一次的探詢動作，微處理器5丨〇將以集 線器之角色透過控制介面模組452、通用狀態機制42 i， 以及串列介面引擎412與USB傳輪接收器4n，陸，續地回 報USB主機有新功能裝置加入’而由uSB主機辨識該裝置 後指定USB位址’將前述之鍵盤裝置、滑鼠裝置以及硬碟 裝置加入USB系統’而在USB主機方面，則會以為這些新 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} I --------訂·--------一 518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明（ 加入之裝置係連接在前述之虛擬集線器之下，維持USB 連結所須之集線器與功能裝置之連結從屬關係。因此，υπ 主機會依據微處理器5 1 0每次回傳之裝置的終端及設 疋依序私疋一 USB位址予各個裝置，亦即，鍵盤 、 滑鼠裝置及硬碟裝置皆會具有各自獨立之USB位^，同 罝之位址及其所對應之終端都將會被儲存於 址/終端設定機構4 2 3之中。 ,此外在連接層區塊4 2 0中，終端變數暫存器4 2 2 係用以儲存各個終端之狀態’並由通用終端狀態機制421 進行存取及更新。是故’當USB主機針對此複式裝置4〇 之虛擬集線器，私屮久你1壯 m個t置狀態之探詢命令時’微處理 ° :。、過通用終端狀態機制4 2 1，自終端變數暫存 态422中讀取各個終端之最新狀態，以回應_主機。所 ^，對USB主機而言，此一複式裝置40係為一 USB集線 态裝置與其所連接之一鍵盤裝置、一滑鼠裝置以及一硬碟 裝置亦即，此一複式裝置40仍可維持USB規格之星狀 層次結構。 以上所述’為本實施例之複式裝置40連接至一USB 匸排寺所進行之介面初始化的動作，以及此複式裝置 4〇用以虛擬集線器功能之方法。以下，將藉由資料之傳 輸動作’針對連接層區塊4 2 〇與記‘體管理單元4 3 〇、資 料緩衝區4 4 0以及應用介面引擎4 5 〇間之互動關係與各 個區塊之功能，加以詳細地說明。 首先，當實體層區塊410接收一筆來自usb主機之資 19 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 料時，通用終端狀態機制421將會先行利用位址/終端設 定機構423中所儲存之位址/終端，與此筆資料前端之識 別資訊進行比對，並將結果通知實體層區塊41 〇。當位址 及終端號碼比對正確時’亦即’確認此筆資料之目標褒置 為本實施例之複式裝置的數個功能裝置之一時，通用終端 狀態機制4 2 1會自終端設定機構$ 2 4中，將此終端號碼之 終端設定取出，以及自終端變數暫存器4 2 2中讀取此終端 先前之狀態’並根據終端之型式，例如，中斷型傳輸 (Interrupt )、巨量型傳輪（Bu丨k)、即時型傳^ (Isochronous)或是控制型傳輸“⑽忖“），透過實體^ 區塊4 1 0與USB主機溝通及傳遞資料；同時，當位址及終 端號碼比對正確時，通用終端狀態機制42丨亦會將此組位 址/終端設定號碼及終端號碼通知記憶體管理單元4 3 〇， 以及應用介面引擎45 0。 以下，先就記憶體管理單元4 3 〇以及應用介面引擎 4 5 0之功能加以說明。 記憶管理單元4 3 0包括終端資料緩衝區設定機構4 3 ^ (Memory Configuration of Endpoint)，資料存取控制 單元 43 2 ( Memory Access Control. Unit)。 終端資料緩衝區設定機構4 3 1，係用以儲存各個終端 所分配到之緩衝區區塊，以及其於暫存區中i資料狀熊等 等。當資料存取控制單元4 3 2接收到來自通用終端狀雜機 制4 2 1之觸發訊號、位址/終端設定號碼及其終端穿石馬 時，會將該終端之設定及變數載入，並且自終端資料緩衝 20 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·丨 I · H I ϋ n ϋ n n 一：°J_ .ϋ n n l ϋ n n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 五、發明說明（） 區設定機構431中，將此終端 %而山 、* %目刖於資料緩衝區的資料狀 I、取出’用以告知通用線遮 、鳊狀態機制421，使其判斷如何 14 U S B主機溝通。如果資粗 ,〇1 ^ , ” 果貝料可上傳，資料存取控制單元 3 1 έ自為料緩衝區4 4 0將資#读ψ 枓5貝出，並透過通用終端狀 恶機制421上傳至USB主機.‘軍次上丨 ^ _ 成’如果一貝料可下傳，終端狀態 機制4 2 1會將資料傳5杳斗3L十·α^ 得至貝枓存取控制單元432,再由其存 入該終端在資料緩衝區4 4 〇夕％ jg ^ # 』匕"υ之所屬緩衝區區塊。此外，記
It吕理單τι: 4 3 2同時會將此資料之緩衝區資料狀態向應 用介面引擎45 0中之事件控制模組451報告。 應用介面引擎45 0包括事件控制模組451 (Event control Module)，控制介面模組 452( Generic interface
Module )，資料通道模組45 3 ( Generic ⑽讣
Module)。 其中’事件控制模組4 5丨，係用以接收來自通用終端 狀態機制42 1和資料存取控制單元432之事件，將之編碼 後通知應用功能模組5 0 〇之微處理器5 1 0，而微處理器 5 1 0將會依據位址/終端設定號碼及事件種類、USb命令， 以及所收到之資料或資料需求等做回應。 控制介面模組452提供三種主要功能，其一為使應用 功能模組5 0 0所連接之複數個裝置於初始化時，透過此介 面規劃前述各項設定，例如，位址/終端設定號碼、終端 型式以及緩衝區區塊等等；其二為，微處理器510可透過 此介面指揮USB連接層4 2 0採取必要動作以與USB主機溝 通’或讀取各終端之狀態，來決定所應採取之回應動作； 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
518502 A7 B7 五、發明說明（) 其三為，微處理器5 1 0可透過此介面和記憶管理單元4 3 〇 傳遞資料，如，讀取USB命令參數，解碼命令種類或填入 USB所要求之資料等。 資料通道模組453，係用以使應用功能模組5〇〇所連 接之複數個裝置透過此介面來存取大量資料，對於某此功 能之執行動作，例如讀取硬碟資料時，或傳遞資料，此單 元可使功能裝置直接經由記憶管理單元4 3 0讀取或存入 資料緩衝區資料’而不需微處理器5 1 0之介入，進而提高 傳輸效率。 前述之内容已提及，當通用終端狀態機制42丨進行位 址及終端號碼比對之結果與位址/終端設定機構内所儲存 之資料相符時’會將此位址/終端設定號碼及終端號碼通 知記憶體管理單元4 3 0，以及應用介面引擎4 5 〇。在記憶 體管理單元43 0中，係由資料存取控制單元432接收通用 終端狀態機制4 2 1所傳送之訊號。同時，根據此一訊息， 資料存取控制單元43 2可將此終端於資料緩衝區44〇之 設定，自終端緩衝區設定機構4 3 1中取出，以便將通用終 端狀態機制42 1後續所傳送之資料，存入此終端所屬之緩 衝區區塊。 而在應用介面引擎中，通用終端狀態機制4 2 1係將此 一訊息傳遞至事件控制模組45 ：1。之後，事件控制模組令5 i 會將包含此位址/終端設定號碼之訊息傳遞至微處理器 5 1 0，再由微處理器5 1 0辨識此位址/終端設定號碼所屬之 功能裝置為何。若是此位址/終端設定號碼所屬之裝置為 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---- 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 硬碟裝置，則微處理器5 1 0將可透過控制介面模組5 i 〇 與資料存取控制單元432溝通，以自資料緩衝區44〇中將 資料讀出，並傳回硬碟裝置。 此外，功能裝置，例如硬碟裝置，亦可利用資料通道 模組453直接與資料存取控制單元溝通，直接與資料緩衝 區4 4 0進行資料之大量存取動作。如前所述，此一資料通 道模組453之設計將可有效地提高傳輸效率。 以上所述，為本發明第1實施例之複式裝置之内部結 構與其功能之說明。藉由本發明第1實施例之設計方法，σ 此一複式裝置將可透過其内部整合式之電路系統，模擬一 USB集線器之功能，使此裝置所連接之複數個功能裝置皆 具有其獨立之USB位址，因此對一 IKR 士输。" 白 υύβ主機而言，此一複 式裝置乃是一 USB集線器與連接至盆 牧王卉上之後數個USB功
能裝置之組合。是故，本實施例之複式裝置所連接之每一 個功能裝置，皆可使用系統内建之標準化驅動程式，且S USB『即插即用…力能；此外，本實施例之複式裝置 USB邏輯電路模組，係利用一『資湃姑 、 、 貝你統一分配管理』之方 式加以設計，將原本製作於一USB複式裝置中之複數 USB邏輯電路，整合為一單一 USB邏輯雷政广 、 、科路杈組，使複數 個功能區塊得以透過同一組USB邏&發妨土 ， 科電路連接至USB匯 流排。此一設計’將可避免習用複式# 衣置中，電路重複性 之缺點，同時，更可大幅地降低其製作成本 & & 參見圖5，圖中所示為本發明第9念 ζ實施例之USB複式 裝置示意圖。此一複式裝置50具有— 邏輯電路模組 23 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) » ^--------^---------- 518502 A7 B7 五、發明說明（） 6 0 0與應用功能核組7 0 0。本實施例之複式裂置之u s b邏 輯電路模組6 0 0，與第1實施例之結構類似，同樣具有實 體層區塊610、連接層區塊620、記憶體管理單元gw、 資料缓衝區6 4 0以及應用介面引擎6 5 0。 其中，實體層區塊亦包含一 USB傳輸接收器61 1及一 串列介面引擎6 1 2，而其功能皆與第1實施例相同，在此 不再贅述。 而本實施例之連接層區塊6 2 0，則與第1實施例猶有 不同之處。由圖5可見，此一連接層區塊620除了 一通用 終端狀態機制6 2 1、一終端變數暫存器6 2 2、一位址/終端 設定機構6 2 3之外，尚具有一邏輯/實體終端轉換模組β 2 4 (Logical/Physical Endpoint Translation Module)與 一實體終端設定機構 625 ( Physical Endpoint Configuration Mechanism) ° 同時，本實施例之記憶體管理單元6 3 0，除了資料存 取控制單元6 3 2外，本實施例係以一實體終端緩衝區設定 機構 631( Memory Configuration Mechanism of Physical
Endpoint )取代第1實施例之終端緩衝區設定機構431。 此外.，由圖中可見，本實施例之應用功能模組7 0 0， 一共包含個7介面：一 PS/2介面72卜一軟碟機介面722、 二個硬碟機介面^23, 724、二個串列埠介面725, 726以及 一並列埠介面7 2 7。本發明第2實施例之複式裝置所能連 接之功能裝置的種類及數目，將不似第1實施例般，受限 於位址與終端間固定之配置，而只能連接特定之功能裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I HI n ι ϋ— I —ϋ m 訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 ___B7_五、發明說明（） 及其個數。在第1實施例中，微處理器5 1 0係以分配予各 個功能裝置之位址/終端設定，包含位址與終端號碼，作 為辨識各個功能與規劃資料緩衝區之用。是故，用以分配 予各個功能裝置之設定，例如位址/終端設定『2』係包含 預設位址2和固定之邏輯終端0、1、2，將會限制其可連 接之裝置功能。因此，在第1實施例中，其應用功能模組 所能連接之功能裝置的數目及種類，就會因此而受到限 制。 本發明第2實施例之USB複式裝置5 0，將提供一種 方法，使此複式裝置5 0不但可以具有如第1實施例之複 式裝置般之整合式的USB邏輯電路系統，以及具有 USB 裝置『即插即用』之優點，同時亦可以克服其組合功能種 類及數目受限之問題。以下，將就第2實施例之特色加以 說明。 首先，位於應用功能模組中之微處理器7 1 0將就其7 個介面所連接之功能裝置，視個別裝置之需求，依序規劃 一組實體終端號碼予各個功能裝置。例如，將實體終端號 碼0、1規劃予連接至PS/2介面721之滑鼠裝置並對應至 其邏輯終端0、1 .，將實體終端號碼2、3、4規劃予連接 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應規 0 7 並、 - 6 置 、 裝 5 機，碼 碟號 軟端 之終 22體 7 實 面 將 介及 機以 碟， 軟 2 至 1 員機便 硬處碼 之微號 23外端 7此終 面；。體 介等實 邏 其 至 終 至 接 予 、機 ο碟 端硬 端 終 輯 邏 其 至 應 對 並 置 裝 等 之時 口yDJJb 口is 口 A月 線功 集器 擬線 虛集 組 一 一 擬 劃虛 規置 行裝 另式 會複 亦此 ο 在 1—I 7於 5 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 B7 五、發明說明（） 所使用。同時，微處理器7 1 0亦會透過控制介面模組6 5 2， 以及通用終端狀態機制 6 2 1將各個功能裝置之實體終端 設定，例如，終端型式及最大封包長度等等，儲存於連接 層區塊中之實體終端設定機構6 2 5之中。 上述之實體終端與邏輯終端對應的方法，使得各個位 址，亦即功能裝置，可以配置之終端種類及數目得以依該 功能裝置之特性作任意之規劃，提高本發明於應用時之自 由度。 在本實施例中，『實體終端號碼』係為微處理器7 1 0 用以辨識各個功能裝置之識別資料，而非如實施例一以位 址/終端設定，包含位址與終端號碼，作為各個功能裝置 之識別資料。 接著，與第1實施例之步驟類似，微處理機7 1 0將以 各個功能裝置之實體終端號碼，透過應用介面引擎 6 5 0 中之控制介面模組6 5 2，規劃各個實體終端於資料緩衝區 6 4 0中之緩衝區區塊。同時，在完成規劃動作時，將各個 實體終端於資料缓衝區6 4 0之設定資料，儲存於實體終端 緩衝區設定機構6 3 1之中。 當此複式裝置50連接上USB匯流排時，USB主機將 偵測到有一新的裝置連接上此匯流排，同時發出一連串之 USB命令，以if識並設定此裝置。此時，實體層區塊6 1 0 會將此一訊息傳遞至連接層區塊6 2 0之通用終端狀態機 制6 2 1，再由通用終端狀態機制6 2 1將此訊息傳遞至事件 控制模組6 5 1。之後，事件控制模組6 5 1會將此一訊息傳 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（） 遞至微處理器7 1 0。此時，微處理器7 1 0將以一組實體終 端號碼作為一虛擬集線器之邏輯終端，並將邏輯終端與虛 擬集線器之設定一起回傳至USB主機，因此，USB主機會 認為此複式裝置5 0為一集線器裝置，而指定一 U S B位址 予此虛擬集線器。此一虛擬集線器之USB位址，以及其邏 輯終端號碼與實體終端號碼之對應關係，將會被一起儲存 於位址/終端設定機構6 2 3之中。 在本實施例之連接層區塊6 2 0中，終端變數暫存器 6 2 2係用以儲存各個實體終端之狀態，並由通用終端狀態 機制 6 2 1進行存取及更新。而邏輯/實體終端轉換模組 6 2 4，係用以進行邏輯/實體終端號碼之轉換工作，以利微 處理器 7 1 0就其實體終端號碼辨識其所代表之功能裝 置。 之後，U S B主機將會以輪詢之方式，定期地探詢此虛 擬集線器之狀態。由於此一虛擬集線器之邏輯位址/終端 已儲存於位址/終端設定機構6 2 3之中，因此U S B主機所 欲傳遞至此虛擬集線器之訊息，例如，探詢命令，其前端 之邏輯位址/終端資訊將會由通用終端狀態機制6 2 1加以 辨識，並在確認此邏輯位址/終端係屬於虛擬集線器時’ 由邏輯/實體終端轉換模組6 2 4將其邏輯終端轉換為其實 體終端。之後，通用終端狀態機制6 2 1會將此一實體終端 號碼透過事件控制模組6 5 1，以通知微處理器7 1 0。在本 實施例之複式裝置5 0中，亦沒有專為USB集線器所設計 之電路，而所有與集線器功能相關之動作，係皆由微處理 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .♦! 裝.--- 訂--------- %, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 518502 A7 _ B7_ 五、發明說明（) 器7 1 0透過軟體或韌體加以模擬及執行。 藉由每一次的探詢動作，微處理器7 1 0係以集線器之 角色與USB主機溝通，依序回報有新的裝置連接，而USB 主機將依據此一訊息對此功能裝置啟動辨識程序 (Enumeration)，完成後依序指定一 USB位址予每一功 能裝置，而每一功能裝置之USB位址及其邏輯終端與實體 終端之對應關係，亦將被儲存於位址/終端設定機構 6 2 3 之中。舉例來說，微處理器7 1 0係以實體終端號碼2、3、 4對應一軟碟機裝置之邏輯終端0、1、2，以回應USB主 機之探詢，並獲得一 USB位址；之後，同樣以實體終端號 碼5、6、7對應一硬碟機裝置之邏輯終端0、1、2，以回 應USB主機之探詢，以獲得一 USB位址。由於每一功能裝 置之USB位址及其邏輯終端與實體終端之對應關係，會被 儲存於位址/終端設定機構6 2 3之中，所以，本實施例之 複式裝置所連接之複數個功能裝置，雖然使用相同之邏輯 終端號碼，但是，微處理器7 1 0仍可就其USB位址，以及 此位址之邏輯終端與實體終端之對應關係，正確地辨識每 一位址/終端所代表之功能裝置。亦即，本實施例所提出 .之邏輯/實體終端之設定與轉換的方式，將可以使使用者 視其需求，擴充其功能裝置之種類與數目，而不受其終端 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·-------訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 制 限 之 之 例 施 實 本 故 是 第 明 發 本 如 有 具 但 不 置 裝 式 複 時、 同廣 ， 更 點途 優用 之置 置裝 裝式 式複 複 B 孑S 之 U 例此 施使 實 ， 一 色 特 之 性 充 擴 可 有 具 更 性 利 便 有 具 更 8 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) 518502 A7 B7 五、發明說明（） 參見圖6，圖中所示為本發明第3實施例之USB複式 裝置示意圖。由圖中可見，本實施例之USB複式裝置 内部之主要結構皆與第2實施例相同。其不同之處在於， 本實施例之USB複式裝置60更包含了一訊號增強機構 9 2 0 ( R e p e a t e r )，以及一組連接/移除偵測電路9 3 〇 (Connection/ Remove Detecting Circuit)。以下，將 就訊號增強機構9 2 0以及連接移除偵測電路9 3 〇之用 途，配合圖6加以說明。 由圖中可見，由一 USB主機所發出之訊息將可透過 USB傳輸接收器8 1 1，傳遞至訊號增強機構9 2 0，而此— rfL 5虎增強機構9 2 0將可執行如U S B集線器内之訊號辦強 裔之功能，此外，本實施例之U S B被式裝置，亦設置了 一 組連接移除偵測電路9 3 0，此一連接移除偵測電路係連接 至此裝置之下行連接埠62 ( Down Stream port )，用以 偵測外接USB裝置之連接或移除的動作。（註：在本實施 例之USB複式裝置60以及第1及第2實施例之複式裝置 4 0, 5 0中，皆可具有另一組USB連接移除偵測電路，用以 連接至其上行連接埠41,51及61 (Up Stream Port)， 使一 USB主機或集線器得以偵測此裝置之連接或移除動 作’但為了簡化的緣故，皆未將此一電路繪製於圖中。） 當有一 USB^置連接至下行埠62時，連接/移除價測 電路9 3 0將可偵測到電位或電流之變化，並將此訊息通知 微處理器9 1 0，此時，此USB複式裝置6 〇之微處理器9工〇 亦如第1及第2實施例之微處理器般，可模擬一 u s B集線 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 -----------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 A7 __B7_ 五、發明說明（） 器之動作，將此一新裝置的訊息，透過uSB邏輯電路模組 8 0 0通知USB主機，使此一 USB裝置連接至此一 USB匯流 排。 是故，依據此一方式，本實施例之u S B複式裝置6 0 / 將可再增加複數個用以連接至USB裝置之下行連接埠，使 複數個USB裝置得以透過本實施例之USB複式裝置連接 至USB匯流排。 本發明已用較佳實施例說明如上，僅用於幫助暸解本發 明之實施，非用以限定本發明之精神，而熟悉此領域技藝者 於領悟本發明之精神後，在不脫離本發明之精神範圍内，當 可作些許更動潤飾及等同之變化替換，其專利保護範圍當視 後附之申請專利範圍及其等同領域而定 。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · —ϋ ί ·ϋ m Hu *ϋ am 訂----------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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Claims (1)

  1. 518502 _Ji 申請專利範圍 1.種USB複式裝置，用以連接複數個功能裝置至一 USB 匯流排’且使所連接之功能裝置具有USB即插即用之功 能，此裝置包含： 傳輸/接收為，用以作為該複數個功能裝置與一 USB匯流排之連接點，淮并 ％ ” 進仃Λ號之傳輸/接收及訊號規格轉 換之工作； 串歹j ’丨面引擎（S I ε )，用以將接收之訊號解碼 '串列 式貝料改成亚列 <，及將欲傳輸之並列式資料改$ _ Μ 式，並將之編碼，同時在傳輸/接收資料時，進行循環冗 餘字元核對碼（Cyclic Redundancy Check c〇de)之檢 查工作；以及 -電路系統’其一端係連接於該串列介面引擎，而其 另一端係透過一微處理器或控制器連接至複數個非usb 介面，此一本身不具有如該USB傳輪接收器及該串列介 面引擎之功能的電路系統，係用以儲存並管理複數個由 一 USB主機所指定之装置位址，並用以進行資料傳輸之 工作。 2·如申請專利範圍第1項之USB複式裝置，其中，該電路 系統包含： 一通用終端狀態機制； 一位址/終端管理機構’用以儲存複數個位址八終端設 定’其中，此USB複式裝置係透過該通用終端狀態機制& (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、丨裝--------訂·-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 31 518502
    執行 non ^ ，㈣廿 < 谷個終端之型式規疋之通信協定與咖主機溝通；以及-記憶體模組，用以暫存傳輸中之資料。 3. 如申請專利範圍第2項之_複式裝置，其中，該位址 /-、、’；端s理機構所儲存之該複數個位址/終端設定中，包 a -組虛擬集線器之位址/終端設定，此組虛擬集線器 之位址/終端5又定，係用以作為該電路系統透過該USB 1專輸接收器、該串列介面引擎以及一微處理機或控制 器，執行集線器功能時所使用之位址/終端。 4. 如申請專利範圍第2項之USB複式裝置，其中，該電路 系統更包含： 一終端變數暫存器，用以儲存複數個終端之狀態，其 中，此終端變數暫存器係由該通用終端狀態機制存取及更 新0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 严裝--------訂------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5.如申請專利範圍第4項之USB複式裝置，其中，該記憶 體模組包含： 一資料緩衝區，用以暫存傳輸中之資料；及 一記憶體管理單元，用以自該資料緩衝區存取資料， 係包含： ； 一終端緩衝區設定機構，用以儲在 河仔各個終端在 該資料緩衝區中所配置之記憶體資料，及A界丄，、敢大封包長 縿 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 度；以及 一資料存取控制單元，此資料存取控制單元係 根據訊號之終端號碼，及該終端緩衝區設定機構所給予之 終端緩衝區配置，在該資料緩衝區存取資料。 6. 如申請專利範圍第5項之USB複式裝置，其中，該電路 系統更包含一應用介面引擎，用以在該通用終端狀態機 制、該資料存取控制單元與此電路系統所連接之該複數個 非USB介面之間，傳遞訊號及存取資料。 7. 如申請專利範圍第2項之USB複式裝置，其中，該位址/ 終端管理機構包含： 一位址/終端設定機構，用以儲存由一 USB主機所指定 之複數個邏輯位址，以及每一邏輯位址之所有邏輯終端與 實體終端之對應關係，其中，該通用終端狀態機制係利用 該複數個邏輯位址，判斷此USB複式裝置所連接之複數個 裝置是否為USB主機傳輸資料之指定接收或傳送者； 一實體終端設定機構，用以儲存各個實體終端之型 式、最大封包長度’以及各個實體終端在該記憶體模組中 所配置之記憶體；以及 二邏輯/實體轉換模組，用以進行此USB複式裝置所連 接之複數個裝置之邏輯/實體終端轉換。 8. 如申請專利範圍第7項之USB複式裝置，其中，該位址/ 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） l —-.裝.-------訂·--------線.»^w— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 518502 A8 B8 C8 D8
    申請專利範圍 、、，；鈿汉疋機構所儲存之複數個邏輯位 擬集線器之邏輯位址及盆 .中，糸匕㊁一組虛 關俜，直中，此k + ，、有邏輯終端與實體終端之對應 關你具〒，此、组虛擬集線哭夕a， 為哕雷路系銥、类# — °°位址/終端設定’係用以作 電“透過該USB傳輸接收器、該串列介面引擎以 及一微處理機或控制器，執 終端。 丁果線益功能時所使用之位址/ 9·如申請專利範圍帛7項之u 系統更包含： 灵式袁置，其中，該電路 一終端變數暫存器，用以处士 ., 乂儲存各個實體終端之狀離， 更新。 由忒通用終端狀態機制存取及 1 〇·如申請專利範圍第9 — 又USB禝式裴置，其中， 情 體模組係包含： I /、τ 己I» 一資料緩衝區，用以暫存值 曰仔傳輸中之資料；及 一記憶體管理單元，用ώ —次 自该 > 料緩衝區存取資料， 係包含： 貝體、，、端緩衝區設定機構，用以儲存各個 實體終端在該資料緩衝區中所献罢夕^ t Y所配置之記憶體資料，及其最 大封包長度；以及 :貝料存取控制單元，&資料存取控制單元 係根據訊號之實體終端號碼，及哕眚 1 β貫體終端緩衝區設定機 構所給予之實體終端緩衝區配署，卢—* 可L配置，在該資料緩衝區存取資 參紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518502 經濟部智慧財產局員工消費合作社印利衣 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 料。 1 1.如申請專利範圍第1 0項之USB複式裝置，其中，該電 路系統更包含一應用介面引擎，用以在該通用終端狀態機 制、該資料存取控制單元與此USB複式裝置所連接之複數 個介面之間，傳遞訊號及存取資料。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之USB複式裝置，其中，該應 用介面引擎包含： 一事件控制模組，用以將接收自該通用終端狀態機制 及該資料存取控制單元因USB通訊所產生之事件，將該事 件傳遞至該實體終端號碼所屬之裝置；以及 一控制介面模組，用以控制或設定内部之暫存器，以 及與記憶體管理單元進行資料傳遞； 一資料通道模組，用以存取大量資料，以直接資料存 取（DM A)之方式在資料暫存區及該電路系統所連接之複數 個介面之間傳輸資料。 系統係包含： 一通用終端狀態機制； 一位址/終端管理機構，用以儲存複數個位址/終端設 定，其中，該通用終端狀態機制，係依此位址/終端管理機 構所儲存之各個終端之型式，執行USB規定之通信協定與 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------* --------訂·-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
    、申請專利範 圍 USB主 機溝通；以及 、冬端變蠢·朝_太怒 此終端變數斬 ° 以儲存各個終端之狀態，其中 文致暫存器係由該通用铁^处 路系統更包含·· 〜令機制存取及更新 利範圍第1 3項
    其中，該電 :區：用以暫存傳輸中之“；及 係包含:s理單兀’用以自該資料緩衝區存取資料’ 在該資# & '.’、端緩衝區設定機構，用以儲存各個終端 度;:;4緩衝區中所配置之記憶…，及其最大封包長 係根據ifu# ί料存取控制單元’ Λ資料存取控制單元 之敗° 、，，；端唬碼，及該終端緩衝區設定機構所給予 i端緩衝區配置，在該資料緩衝取資料。 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再重裝 本 · 頁I 一 I I I 訂
    j耷專利範圍第1 4項 路系統更
    其中，該電 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ” 一應用介面引擎，用以在該通用終端狀:態機制、該資 料存取控制單元與複數個輸入/輸出介面之間，傳遞訊號及 存取資料。 16.如申請專利範圍第6或12項之uSB複式裝置，其中， 該裝置更包含一微處理器或控制器。 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 線 518502 B8 __g六、申請專利範圍 一 1 7·如申請專利範圍第6或1 〜以項之USB禝式裝置，其中， 該USB傳輸接收器、該串列介八 製作於同一單晶片上。 凡你白 1 8 ·如申請專利if 篦6戎1 9 耗圍弟D及1 2項之USB複式装置，盆中， 該裝置更包含： 〃 -訊號增強機構’用以在—USB主機與此_ 置所連接之USB功能裝置之間傳遞上傳及下行之删讯 號；以及 ° -連接移除偵測電路，用q貞測_連接埠之連接或 移除狀態，其中，該訊號增強機構及該連接移除備測電路 之設置’係'用以使此USB複式裳置得以再提供複數個_ 連接α 19.
    接至一 USB 步驟： ^個功能裝置得以共用 各自具有獨立之USB ^
    、組終端號碼連 /系包含下列 體終端 經濟部智慧財產局員工消費合作社印咖衣 依序設定多個功能裝置之邏輯終端及邏 之對應關係； 儲存該多個功能裝置之實體終端設定； 以一微處理機或控制器依序啟動各個USB功能裝置： 位址/終端設定與USB主機溝通，再由USB主機指定一 Ui 邏輯位址予各個功能裝置； ------------裝--------訂---------線·#- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
    申明專利範圍 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 社 印 製 儲存由USB主機指定之該多個USB位址； 將來自USB匯流排之每筆傳所指定之位址與該多個 山 、w位址進仃比對，當比對正確時，進行邏輯/實體終 綿轉換工作；以及 再將訊號傳遞給該實體終端所代表之功能裝置。 2 〇 _ • 種虛擬集線器之方法，係包含下列步驟： 使用一位址/終端設定作為虛擬集線器之USB位址儲 子及終端設定； 利用一 USB傳輸/接收器傳收USB主機之訊號； 矛丨用一串列介面引擎進行傳遞訊號之解碼、編碼及格 :轉換，同時在傳輸/接收資料時，進行循環冗餘字元核對 ,之檢查工作； 教以一微處理機或控制器透過軟體或韌體以集線器功能 USB主機溝通，USB主機會指定一 usb位址予該虛擬集 線器； 田USB傳輸之位址指向該集線器時，以該微處理器或控 |裔依傳輪之内容作回應；以及 敌以該微處理機或該控制器透過軟體或韌體管理或回報 、他USB功旎裝置給USB主機，以維持USB之層狀結構。 1 ·種USB複式裝置之實現方法，此裝置係用以連接至少 兩個不具有USB邏輯電路之功能裝置至一 USB匯流排，且 使所連接之功能裝置具有USB即插即用之功能，此方法係 38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） L--L --------訂--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 518502 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 包含下列步驟： 設置一實體層區塊，用以連接一 USB匯流排，進行訊 號之接收或傳輸、格式轉換、解碼以及循環冗餘字元核對 碼(Cyclic Redundancy Check Code )之工作; 設置一連接層區塊，接收來自該實體層之資料，進行 位址/終端之比對工作，以及依各終端之狀態與USB主機執 行通信協定之溝通； 設置一記憶體管理單元，接收來自該連接層之終端號 碼，並依此終端號碼進行資料之讀取或儲存工作； 設置一應用介面引擎，接收來自該連接層及該記憶體 管理單元之訊號或資料，與應用單元執行訊息或資料之傳 遞；及 設置一資料緩衝區，儲存各個終端之暫存資料。 2 2.根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中，設置該實體 層區塊之步驟更包含： 以一 USB傳輸/接收器傳輸或接收訊號，並進行訊號之 格式轉換工作；及 以一串列介面引擎將接收之訊號解碼、串列式資料改 成並列式，及將欲傳輸之並列式資料改成串列式，並將之 編碼，同時在傳輸/接收資料時，進行循環冗餘字元核對碼 (Cyclic Redundancy Check Code)之檢查工作。 2 3.根據申請專利範圍第2 1項之方法，其中，設置該連接 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一 i f_n HI νϋ n n n 一 I —ϋ ·ϋ ·ϋ —ϋ 經濟部智慧財產局員工消費合^：社印製 518502 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 層區塊之步驟更包含： 以一終端變數暫存器，用以儲在於、圭 W存所連接之USB功能裝置 之各個終端狀態； 以一通用終端狀態機制，用以存取及更新該終端變數 m ’ ϋ依該終端之型 < ’執彳USB規定之通信協定與 USB主機溝通。； 以一位址/終端設定機構健存由USB主機所指定之位 址及該功能裝置對應之終端； 以一實體終端設定機構儲存實體終端及其終端設定； 及 -----------r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以一邏輯/實體終端轉換器進行邏輯終端與實體終端 之轉換工作。 2 4 ·根據申請專利範圍第21項之方法，其中，設置該記憶 體管理單元之步驟更包含： 以一實體終端資料緩衝區設定機構，紀錄各實體終端 所分配之資料缓衝區區塊及其資料狀態；以及 以一資料存取控制單元，自該實體終端資料緩衝區設 定内，讀取各實體終端之資料缓衝區區塊及資料狀態，並 將資料存入其資料緩衝區區塊’或將資料自其資料緩衝區 區塊讀出。 ， 2 5.根據申請專利範圍第21項之方法 介面引擎之步驟更包含： 其中，設置該應用 線秦 40 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 518502 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 以一事件控制模組，將接收自該通用終端狀態機制及 該資料存取控制單元因U S B通訊所產生之事件，將該事件 連同該實體終端號碼通知應用單元中所代表之功能裝置； 以一控制介面模組，控制或設定内部之暫存器，以及 與記憶體管理單元進行資料傳遞；及 以一資料通道模組，存取大量資料，以直接資料存取 (DM A)之方式在資料暫存區及應用單元間傳輸資料。 2 6 ·如申請專利範圍第21項之方法，其中，更包含使此裝 置得以再提供複數個USB連接埠之步驟，係包含： 以一訊號增強機構（Repeater )，傳遞上傳及下行之 USB訊號於USB主機及所連接之USB功能裝置之間；及 以一連接/移除偵測電路，偵測USB連接埠連接或移除 之狀態。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ϋ ί —ϋ n ^ ^ I n n n n ή=口 f# 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 41 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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