型一實(shí)施例的USB電腦切換器信號延長器的系統(tǒng)框圖。
[0040]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0041]10鍵盤、圖像以及鼠標(biāo)信號延長器系統(tǒng)
[0042]11第一模塊
[0043]12USB設(shè)備控制器
[0044]13RS485 收發(fā)器
[0045]15圖像轉(zhuǎn)換IC
[0046]20USB電腦切換器(KVM)信號延長器系統(tǒng)
[0047]21第二模塊
[0048]22USB主控制器
[0049]23RS485 收發(fā)器
[0050]24USB 集線器
[0051]25圖像轉(zhuǎn)換IC
[0052]31第一模塊
[0053]32多地址USB設(shè)備控制器
[0054]33第一收發(fā)器
[0055]35第一圖像信號轉(zhuǎn)換模塊
[0056]41第二模塊
[0057]42USB主控制器
[0058]43第二收發(fā)器
[0059]45第二圖像信號轉(zhuǎn)換模塊
[0060]52控制器
[0061]80USB電腦切換器(KVM)信號延長器系統(tǒng)
[0062]101USB信號纜線
[0063]102圖像信號纜線
[0064]103圖像信號纜線
[0065]104電纜傳輸線
[0066]321微處理器
[0067]325存儲器
[0068]327USB設(shè)備控制高速暫存儲存器
[0069]328多地址USB設(shè)備控制器模塊
[0070]421微處理器
[0071]425存儲器
[0072]426USB 集線器
[0073]427USB主控制器高速暫存儲存器
[0074]428USB主控制器模塊
[0075]521微處理器
[0076]525存儲器
[0077]Cl?C4顯示器
[0078]DlUSB 鍵盤
[0079]D2USB 鼠標(biāo)
[0080]D3USB巨量設(shè)備
[0081]D4USB音效設(shè)備
[0082]Fl?F4差動(dòng)信號切換模塊
[0083]Tl?T4第一模塊
[0084]Pl?P4電腦主機(jī)
[0085]R第二模塊
[0086]VUO虛擬USB集線器
[0087]VU11 虛擬 USB 設(shè)備 I
[0088]VU12 虛擬 USB 設(shè)備 2
[0089]VU13 虛擬 USB 設(shè)備 3
[0090]VU14第二虛擬USB設(shè)備4
【具體實(shí)施方式】
[0091]在USB的規(guī)范中，明確訂立USB周邊設(shè)備與USB主機(jī)的溝通方式。每個(gè)USB周邊設(shè)備都具有一設(shè)備地址(device address)以及多個(gè)端點(diǎn)地址(endpoint address)。主機(jī)與端點(diǎn)的通信，則通過所謂的管線(pipe)所構(gòu)成的，一旦管線建立好的后，主機(jī)就可以根據(jù)每個(gè)端點(diǎn)的特性做不同目的的傳輸。所以對于USB的通信，可以將其視為一種虛擬管線的概念，例如在整個(gè)USB的通信中包括了一個(gè)大的虛擬管線(USB匯流排)以及高達(dá)127個(gè)小的虛擬管線，而每一個(gè)小的虛擬管線可比擬為USB設(shè)備。又，每一個(gè)小虛擬管線又可再細(xì)分為許多的微虛擬管線，這些微虛擬管線可比擬為端點(diǎn)(endpoint)。在一個(gè)單獨(dú)的小虛擬管線內(nèi)最多可再分割成15組的微虛擬管線(端點(diǎn))，也就是可對15個(gè)輸出/入的端點(diǎn)(共30個(gè))定址。
[0092]如上所述，USB的間的通信是通過虛擬管線的觀念來對應(yīng)到實(shí)際的設(shè)備端點(diǎn)緩沖區(qū)存儲器中，其實(shí)踐的方式是在每個(gè)通信數(shù)據(jù)包開始的前端，使用一個(gè)執(zhí)照(token)包數(shù)據(jù)載明接收方的設(shè)備地址以及端點(diǎn)地址，接著再傳送數(shù)據(jù)(data)區(qū)塊，最后再以交握(handshake)包來確定數(shù)據(jù)傳送成功。所以執(zhí)照、數(shù)據(jù)、交握是所有標(biāo)準(zhǔn)USB傳輸?shù)囊?guī)范。大致上一項(xiàng)USB傳輸交易(transact1n)即由執(zhí)照、數(shù)據(jù)、交握包所構(gòu)成。此外，USB的執(zhí)照包中定義了 4種型態(tài)，分別為0UT/IN/S0F/SETUP。如果USB設(shè)備收到一個(gè)0UT(主機(jī)至設(shè)備)執(zhí)照包，則表示該USB設(shè)備將會從主機(jī)接收到數(shù)據(jù)；如果收到一個(gè)IN(設(shè)備至主機(jī))執(zhí)照包，則表示該USB設(shè)備將會傳送數(shù)據(jù)給主機(jī)；如果收到一個(gè)SOF (start of frame)執(zhí)照包，則為一個(gè)同步信號；如果收到了一個(gè)SETUP執(zhí)照包，則表示主機(jī)將會使用endpointO傳送或接收數(shù)據(jù)。上述4種執(zhí)照包中0UT/IN/SETUP需要USB設(shè)備做進(jìn)一步的回應(yīng)及處理，SOF則無。
[0093]又，在USB的規(guī)范中，多的USB設(shè)備裝置必須通過集線器(HUB)來與電腦主機(jī)相連接，主機(jī)對于集線器的下USB設(shè)備的通信則必須通過集線器來轉(zhuǎn)送。
[0094]當(dāng)USB主機(jī)偵測到有USB設(shè)備接入時(shí)，USB主機(jī)會使用列舉(enumerate)的機(jī)制來獲悉USB設(shè)備的總類、性質(zhì)、特性以及端點(diǎn)所支援的數(shù)據(jù)傳輸方式。目前端點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸類別共有4種:分別為控制(control)、巨量(bulk)、等時(shí)(isochronous)以及中斷(interrupt)傳輸。列舉為USB主機(jī)要求獲得USB設(shè)備各種敘述表的一個(gè)總稱，該等敘述表包括:設(shè)備敘述表(device descriptor)、組態(tài)敘述(configurat1n descriptor)、介面敘述表(interface descriptor)與端點(diǎn)敘述表(endpoint descriptor)等等。列舉完成的后，主機(jī)即會按照組態(tài)敘述中所設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸類別，與USB設(shè)備的端點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送?？刂?、巨量、等時(shí)以及中斷等數(shù)據(jù)傳輸皆有其標(biāo)準(zhǔn)的方式，所有的傳輸都有一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸階段(datastage)以及狀態(tài)階段(status stage)，但控制傳輸可能無數(shù)據(jù)傳輸階段，而只有狀態(tài)階段。在USB的規(guī)范中，當(dāng)USB設(shè)備無法來得及處理主機(jī)的要求時(shí)，可以在數(shù)據(jù)傳輸階段或是狀態(tài)階段傳送一個(gè)NAK(negative acknowledgement ;否定應(yīng)答)信號，此時(shí)主機(jī)會在固定時(shí)間的后，再重復(fù)一次相同的傳輸，此即USB設(shè)備流量控制的機(jī)制。
[0095]圖2所示為本實(shí)用新型一實(shí)施例的USB電腦切換器信號延長器的系統(tǒng)20框圖。請參閱圖2，系統(tǒng)20包括一第一模塊31與一第二模塊41，皆作為KVM延長器的用。第一模塊31配置于傳送端，并與一主機(jī)Pl耦接。第二模塊41則配置于接收端，并與多個(gè)USB設(shè)備耦接。第一模塊31與第二模塊41的間通過一電纜傳輸線104相連接，例如是第五或第六種類(CAT5/CAT6)網(wǎng)絡(luò)電纜傳輸線。于本實(shí)用新型的實(shí)施例中，主機(jī)Pl包括個(gè)人電腦、手提電腦、平板電腦及智慧型手機(jī)。USB設(shè)備則包括USB人機(jī)操作介面裝置、USB儲存裝置、USB印表機(jī)或其他USB電子設(shè)備。
[0096]第一模塊31包括一多地址USB設(shè)備控制器32、一第一收發(fā)器33以及一第一圖像信號轉(zhuǎn)換模塊35。多地址USB設(shè)備控制器32通過一 USB信號纜線101與主機(jī)Pl耦接。第一圖像信號轉(zhuǎn)換模塊35通過一圖像信號纜線102，例如是電腦VGA螢?zāi)粓D像信號纜線，與主機(jī)Plf禹接。于此實(shí)施例中，第一收發(fā)器33包括一 RS485收發(fā)器。雖以RS485作為傳輸?shù)拿浇榻缑?，但可輕易修改成任一長程的通信界面，而仍有相同的效果。
[0097]第二模塊41包括一 USB主控制器42、一第二收發(fā)器43以及一第二圖像信號轉(zhuǎn)換模塊45。USB主控制器42用于與至少一 USB設(shè)備相耦接。如本實(shí)施例所示，這些USB設(shè)備包括USB鍵盤D1、USB鼠標(biāo)D2、USB巨量設(shè)備如USB儲存碟D3、以及USB音效設(shè)備D4。第二圖像信號轉(zhuǎn)換模塊45通過一圖像信號纜線103與一顯示器Cl，例如一電腦VGA顯示螢?zāi)唬囫罱?。于此?shí)施例中，第二收發(fā)器43包括一 RS485收發(fā)器。
[0098]于本實(shí)用新型的實(shí)施例中，第一模塊31中的第一圖像信號轉(zhuǎn)換模塊35將主機(jī)Pl所輸出的VGA圖像信號依照R、G、B三原色的類比(analog)信號加以轉(zhuǎn)換成數(shù)位差動(dòng)(differential)信號并混和H、V的水平以及垂直同步信號，通過電纜傳輸線104中的三對對絞線傳送至第二模塊41的第二圖像信號轉(zhuǎn)換模塊45。第二圖像信號轉(zhuǎn)換模塊45將此數(shù)位差動(dòng)信號再轉(zhuǎn)換并分離成原先的R、G、B三原色的類比信號以及H、V的水平、垂直同步信號，最后將圖像輸出至顯示器Cl。
[0099]此外，第一模塊31中的多地址USB設(shè)備控制器32將第二模塊41所連接的USB鍵盤Dl、USB鼠標(biāo)D2、USB儲存碟D3以及USB音效設(shè)備D4等USB設(shè)備，以虛擬的方式對所耦接的主機(jī)Pl模擬及映射出同樣的USB設(shè)備。雖然此些USB設(shè)備并未實(shí)質(zhì)地耦接至主機(jī)P1，但對腦主機(jī)Pl而言就如同是實(shí)際地連接上該些USB設(shè)備一般。
[0100]另一方面，第二模塊41內(nèi)的USB主控制器42對所連接的USB鍵盤Dl、USB鼠標(biāo)D2、USB儲存碟D3以及USB音效設(shè)備D4等USB設(shè)備扮演USB主機(jī)(host)的角色，列舉此等USB設(shè)備并取得其端點(diǎn)(endpoint)信息。USB主控制器42將該等USB設(shè)備的端點(diǎn)信息以既定的通信協(xié)定通過第二收發(fā)器43、第一收發(fā)器33傳送至第一模塊31，以便讓第一模塊31能據(jù)以建立該USB設(shè)備的虛擬USB。此外，USB主控制器42會根據(jù)該USB設(shè)備的類別(class)，主動(dòng)取得該類別USB設(shè)備所需的信息，并傳送至第一模塊31的多地址USB設(shè)備控制器32加以儲存。當(dāng)主機(jī)Pl對該USB虛擬設(shè)備做所屬類別信息查詢時(shí)，多地址USB設(shè)備控制器32能立即加以回應(yīng)，減少因遠(yuǎn)程通信所產(chǎn)生效率不彰的問題。此即為本公開的主動(dòng)式虛擬USB的技術(shù)方法。
[0101]圖3A所示為本實(shí)用新型一實(shí)施例的多地址USB設(shè)備控制器32的框圖。請參閱圖3A，多地址USB設(shè)備控制器32位于第一模塊31內(nèi)，包括一微處理器321、一存儲器325、一多地址USB設(shè)備控制器模塊328以及一 USB設(shè)備控制高速暫存儲存器327。
[0102]微處理器321自內(nèi)部或外部的存儲器(例如快閃存儲器)載入固件程序，并通過USB設(shè)備控制高速暫存儲存器327來控制多地址USB設(shè)備控制器模塊328。多地址USB設(shè)備控制器模塊328內(nèi)有獨(dú)立的USB實(shí)體層(S.1.E./PHY)以及收發(fā)器(transceiver)來轉(zhuǎn)換、傳送以及解譯USB電性信號。在USB設(shè)備控制高速暫存儲存器327中有獨(dú)立的地址(address)管理器及端點(diǎn)(endpoint)管理器，端點(diǎn)記憶緩沖區(qū)則位于存儲器325中。
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