TW201201022A - Universal serial bus hub - Google Patents

Description

201201022 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種通用序列匯流排集線器，特別是關於一種 可切換下游埠為信號模式或充電模式的通用序列匯流排集線器。 【先前技術】

由於通用序列匯流排（Universal Serial Bus Hub，USB)介面 具有隨插即用、熱插拔（hotplug)、資料傳輸速度快等多項優點， 因此通用序列匯流排（USB)為電子裝置與電腦之間最常使用的 連接介面之一。近年來，具有USB介面的電子裝置越來越多，例 如：手機、個人數位助理（personal digital assistant，pDA)、印表 機、滑鼠等’但因單-電腦裝置的通用序砸流排連接淳有限， 無法支援消費者對於通用序列匯流排連接埠的數量需求，為了解 決這個問題，業麵細發Α顧序舰流職線旨（㈣触）。 通用序舰流排鱗器可祕至電腦裝置，以允許多個具有 通用序列匯流排介面的電子裝置經由通用序列匯流排鱗器輕接 至電腦裝置。通用序寵流排祕器_途有四種：第—種為電 腦裝置透過個序舰流職提供電祕具有朝序列匯流 排介面的電子裝置’以使得電腦裝置可與具有通用序顺流排介 面的電子裝置進行資料的傳輸，例如：隨身碟。 第二種為電職置透過通用相輯觸線器提供電源給具 有通用序舰流排介_電找置，明具有序舰流排介 面的電子裝置之充電電池進行充電，例如：手機。第三 I i 3 201201022 裝置可透過通用序列匯流排集線器與具有通用序列匯流排介面的 電子裝置進行^料的傳輸，例如·印表機^第四種為電腦裝置可 透過通用序列匯流排集線器與具有通用序列匯流排介面的電子裝 置進行ί料的傳輸’同時亦可對具有通用序列匯流排介面的電子 裝置之充電電池進行充電。 也就是說，一般的通用序列匯流排集線器與電腦裝置連接 時才月b使得與通用序列匯流排集線器所連接的電子裝置與電腦 裝置間有傳輸資料的功能或對電子裝置的充電電池進行充電。當 通用序顺流排鱗ϋ未連接電職置時，黯任何魏（即不 能傳輸資料或對電子裝置充電）。 再者’目前存在有卿賴H將市t經過㈣整流滤波後， 以提供充f電源給電子裝置進行充電，但此種方式僅具有充電效 果而無資料傳輸的功能。 【發明内容】 #於以上問題’本發明提出一種通用序列匯流排集線器以 解決通用序舰流排躲II未連接電職置或電腦裝置關機時， 無法對具有顧序舰流齡面的電子裝置進行充電的問題。 本發明之獅序龍流觸料，其包括上料（upstream port) '至少一下游琿（d〇wnstreamp〇rt)、外部電源璋以及控制單 元。其中，控制單元與上游琿及下料電性連接。控制單元根據 上^皐之f性連棚脑婦下鱗為錢模式或充電模式。控 制單元包括，㈣單元藉__擇性地切換該下游槔為該 201201022 充電模式或信號模式。 也就是說，當上料的紐__使得㈣單元接收到高 離;立=(例如··上游槔咖裝置連接，且電腦裝置為開機狀 料未提供輕予下料時，控鮮元可藉由開關 游轉錢m使得上_射料_㈣料的傅 輸。备上鱗㈣性連接_使得控鄉元魏聰電位信號時 例如·上游埠與電腦裝置連接，且電腦裝置關機或者上游璋未 與電腦裝置連接），控鮮元可藉由開_換下鱗為充電模式， 此時由外部電源埠提供電軒下游埠，以對與下游埠所連接的電 子裝置進行充電。 s上游蟑的電性連接關係使得控制單元接收到高電位传號， 且外部電料_提供賴於下料時，财料可為充=式 或信號模^ ’且優先順序為錢赋，接著為充電料。換句話 說’控制單元可先藉由_切換下游埠為信號模式，以使得上游 璋與下游埠間進行資料的傳輸。若上游埠與下游埠間不進行資料 的傳輸則控制單元可藉由開關將下游蟑切換為充電模式，以對 下游埠所連接的電子裝置進行充電。 在本發明的-實施例中，當控制單元接收邊緣觸發信號 trigger)時’控鮮元將靖下鱗所需的電壓，以使得下游蜂重 置為充電模式或信號模<。其中，控制單元包括微控制單元㈤⑽ co咖1 unit)與P型金屬氧化半導體（!>-_ Metal 〇xide Semic—* ’ PM0S ) ’ P型金屬氧化半導體分別與微控制 201201022 電源及下游埠連接。 控制單元藉由微控制單元接收邊緣觸發信號（例如：通用序 列匯流排餘n拔離或連接_裝置的_)而輸出控制信號，p i金屬氧化半導體接收控俯g號以切斷下游埠所需的電塵，使得 下游埠可重新切換為充電模式或信號模式。 依據本發明之通用序舰流排絲器，控解元可依據上游 埠的電性連接隱，透侧騎雜地切換獨埠為充電模式或 信號模式鱗決通用序顏流難線器未連接電職置或電腦裝 置關機時，無法對具有通用序舰流排介面的電子裝置進行充電 的問題。再者，㈣單元可接受邊緣觸發錢（edge trigger)，並 切斷下游埠所㈣電壓，使得下料可以重置其狀態為充電模式 或信號模式。此外，若難鮮元整合於序舰流排集線器 的晶片中，則通用序列匯流排集線器可自行判斷上游埠的電性連 接關係並_或重置下鱗為充電赋翁麵式，崎低成本。 以上關於本發明_容說明及以下之實施方式的說明係用以 示範與解釋本發明的精神與原理’並且提供本發明的專利申請範 圍更進一步的解釋。 【實施方式】 请參照「第1圖」，係為依據本發明之通用序列匯流排集線 器的第-實施例連接架構示意®。通用序列匯流排集線器1〇〇 (Universal Serial Bus Hub ’ USB Hub)包括上游埠 102 (upstream port)、至少一下游埠l〇4 (downstreamport)、外部電源埠i〇5以 201201022 &控制單元1〇6。其中，上游埠1〇2可連接但不限於電腦裝置％， ，料IG4可連接電子裝置％，電子裝置％可為但不限於手機。 控制單元106的-端與上游埠1〇2電性連接，另一端與下游璋⑽ 電性連接。 在本實施例中，外部電源埠105未提供電壓予下游埠104.，且 控制單元1G6因上游埠1G2與電腦裝置9G連接而接收到高電位信 ^ 號，進而切換下游埠104為信號模式。 控制單元106包括開關110’下游埠104另包括正資料傳輸接 腳107 (D+)與負資料傳輸接腳1〇8 (D_)，當開關11〇因制到 上游埠102連接至電腦裝置9〇之電源傳輸接腳1〇9 (ygus)的 電壓為高電位（即偵測到上游埠1〇2與電腦裝置9〇連接，且電腦 裝置90為開機狀態），開關11〇控制正資料傳輸接腳1〇7與負資 料傳輸接腳108進行資料的傳輸，以使得開關11〇可切換下游埠 φ 1〇4為信號模式。其中，電源傳輸接腳109 (VBUS)係為用以接 收通用序列匯流排集線器100所需的電壓。此時，電子裝置92可 藉由通用序列匯流排集線器100與電腦裝置90進行資料的傳輸。 明參照「第2圖」’係為依據本發明之通用序列匯流排集線器 的第二實施例連接架構示意圖。通用序列匯流排集線器（Universal

Serial Bus Hub ’ USB Hub) 200 包括上游埠（UpStreamp〇rt) 202、 下游埠204( downstream port )、外部電源埠205以及控制單元206。 其中’上游埠202可連接但不限於電腦裝置9〇，下游埠2〇4可連 接電子裝置92，電子裝置92可為但不限於手機。控制單元矽^ 201201022 的端與上游埠202電性連接，另一端與下游槔2〇4電性連接。 其中’下游埠2〇4包括正資料傳輸接腳2们（叫與負資料傳輪 接腳 208 ( D-)。 、控制單元206因上鱗2()2與電腦裝置9()連接（即上游蜂加 連接至電腦裝置9〇之電源傳輸接腳⑽叫的電壓為高電 位）所以下游埠2〇4切換為信號模式，但由於外部電源谭2仍藉 由變壓器94連接市電以同時提供電壓予下游槔2〇4，所以下游痒 2(W可切換為雜模式或充韻式。其+，優先順序為信號模式， 接著為充電模I舉例而言，#上游槔2G2欲與下游槔2⑽進行 資料傳輸且亦對下游埠204所連接的電子裝置92進行充電時，會 優先處理上游埠202與下游槔204間的資料傳輸，接著才會對下 游璋204所連接的電子裝置92進行充電。其中，下游物4為信 號模式時，控制單元206控制正資料傳輸接腳2〇7 (D+)與負資 料傳輸接腳208⑻進行資料的職。下游槔2〇4為充電模式時， 控制單元206控制正資料傳輸接腳2〇7 (D+)與負資料傳輸接腳 2〇8 (D-)短路’以對下游槔·2〇4所連接的電子裝置％進行充電。 ’凊參照「第3圖」，係為依據本發明之通用序列匯流排集線 器的第二實施例連接架構示意圖^通用序舰流排集線器· (Universal Serial BusHub，職勵）包括上游璋3〇2 (叩伽啦 port)、下游璋304 (downstream port)、外部電源蟑3〇5以及控制 單元306。其中，上游埠3〇2未連接電腦裝置9〇，下游埠3〇4可 連接電子裝置92 ’電子裝置92可為但不限於手機。外部電源埠 201201022 3〇5可藉由麵94外接市電，髓㈣料碰缝壓後藉由 外部電源埠3〇5輸出電壓予下游埠州。控制單元則一端與上 游蟑302電性連接’另一端與下游物*電性連接。 控制單το 306因上游埠3〇4未與電腦襄置如連接，所以切換 下游埠304為充電模式。 在本實施例中，下游埠3〇4包括正資料傳輸接腳3〇7 (D+) 與負資料傳輸接腳308 (D〇，控制單元3〇6包括開關31〇。因控 制單元偵測到上游埠3〇2連接至電腦裝置％之電源傳輸接腳3〇9 (VBUS)的電壓為低電位（即未偵測到上游蜂如與電腦裝置 9〇連接或電腦裝置9G為關機狀態），所以開關·控制正資料傳 輸接腳307 (D+)與負資料傳輸接腳3〇8 (D_)短路，以使得下游 埠304為充電模式。其中，電源傳輸接腳娜⑽叫係為用以 接收通用序列匯流排集線器3〇〇所需的電壓。 在本實施财’當㈣單元接收邊_發信號（edge trigger)時（即高電轉變成低電位驗置或低電位機成高電位 的位置’也就是上游蟑3〇2拔離或連接電腦裝£ 9〇的瞬間），控 制單元306將切斷下游埠3〇4所需的電壓。 其中’控制單元306包括微控制單元314 (micro contr〇i unit) 316 (P-type Metal Oxide Semiconductor » PMOS) ’ P型金屬氧化半導體316分別與微控制單元3i4、電源 320及下游埠3〇4連接，且微控制單元314藉由邊賴發信號而輸 出控制信號’p型金屬氧化半導體训接收㈣錢_斷下 201201022 304所需的電Μ ’以使得下游璋3〇4可重置為充電模式或信號模 式。上述的電源為5伏特（voltage，v)，但本實施例並非用以限 定本發明，可依據實際需求進行調整。 依據本發明之通縣舰流鄕線器，控鮮元可依據上游 皐^電腦裝置的連接藝，透過關選擇性地切換下游槔為充電 模式或L號模式’以解決因為通用序列匯流排集線器未連接電腦 裝置或電職置Μ時’無法對電子裝置進行充電關題。其中， 當上游埠與電腦裝置連接，電職置為開機狀態，且外部電源璋 未提供予下游槔時，上游埠與下游蟫間進行資料的傳輸。當 上游蜂與電職置連接，電職機或者上鱗未與電腦裝置 連接時’由外部電科提供電予下游埠，以對與下料所連接 的電子裝置進行充電。當上游埠與電腦裝置連接，_裝置為開 機狀態’且外部電源埠同時提供電麼予下游埠時，可先進行上游 琿與下游埠之_#料傳輸，也可對下鱗所連接㈣ 行充電。 接著藉由控制單疋於上游埠連接或拔離電腦袭置時（即於 制單元接收到邊緣觸發信號），可切斷下游埠所需的電壓，使訂 游埠重置為充龍核信賴式。再者，若將上述的㈣單元敕 合在通用序醜流觸線H的晶0，射由_相匯流排^ 線器自打卿上游埠的雜連接義，並切麵重置下 電模式或信號模式，進而減少成本。 … 雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 201201022 疋本發明’任何熟習相像技藝者，在賴離本發明祕神和範圍 内’备可作餅的更動與觸，因此本發㈣專娜護範圍須視 本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係為依據本發明之通用序舰流排集線器的第一實施 例連接架構示意圖； 第2圖係為依據本發明之通用相匯流排集線器的第二實施 例連接架構示意圖；以及 第3圖係為依據本發明之通用序列匯流排集線器的第三實施 例連接架構示意圖。 ^ 【主要元件符號說明】 90 電腦裝置 92 電子裝置 94 變壓器 100、200、300 通用序列匯流排集線器 102'202 > 302 上游缚 104、204、304 下游埠 105、205、305 外部電源埠 106'206'306 控制單元 107、207、307 正資料傳輪接腳 108、208、308 負資料傳輸接腳 109、209、309 電源傳輪接腳 201201022 110 314 316 320 310 開關 微控制單元 P型金屬氧化半導體 電源

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Claims (1)

1. 201201022 七、申請專利範圍： L一種通用序流排集線ϋ (Universal SerialBusHub，腦 Hub) ’包括有： 一上游埠； 至少一下游埠； 一外部電源埠；以及 一控制單元’該控制單元與該上游埠及該下游埠電性連接； 其中’該控解元根獅上料之概連接關係而切換該下 游埠為-信號模式或一充電模式，於該信號模式，該上游璋與 該下游埠間進行資料的傳輸’於該充電模式，由該外部電源淳 供應該下游埠電壓。 如吻求項1所述之通用序列匯流排集線器，其中，當該控制單元 接收-邊緣觸發錢（edge吨㈣時，離鮮核切斷該下 游埠所需的電壓。 3.如請求項2所述之_序舰流排集線器，其中，該控制單元包 括-微控制單元（mier。e()ntrOl讀）與—p型金屬氧化半導體 CP-type Metal Oxide Semiconductor » PMOS) 半導體分別與該微控制單元、一電源及該下游槔連接，且該微控 制單元藉由該邊緣觸發信號而輸出一控制信號，該p型金屬氧 化半導體接㈣控繼號以靖訂料所需的電麼。 4.如請求項1所述之朝序顺流排鎌II，財，該控制單元包 括-開關，該開關依據該上游埠的電性連接關係而選擇性地切I 13 201201022 該下游埠為該充電模式或該信號模式。 5. 如請求項4所述之通用序列匯流排集線器，其中，該下游埠包括 一正資料傳輸麟（D+)與-負資料傳輸接腳，當該^ 埠的電性連接關係使得該控制單元接收到—低電位信號田時，開 關控制該正資料傳輸接腳與該負資料傳輸接腳短路以使得該下 游埠為該充電模式。 6. 如請求項4所述之通用序列匯流排集線器，其中，該下游埠包括 一正資料傳輸接腳（D+)與-負資料傳輸接腳（D〇,當該:游 埠的電性連接關係使得該控制單元接收到一高電位信號時，該開 關控制該正資料傳輸接腳與該負資料傳輸接腳進行資料的傳 輸’以使得該下游埠為該信號模式。 7. 種通用序列匯流排集線器（Universal Serial Bus贴， Hub)，包括有： 一上游埠； 至少一下游埠；. 一外部電源埠；以及 -控制單元，該㈣單元與該上料及該下料電性連接； 其中’ 1¾控鮮元根據該上游埠之餘連接嶋、而接收到一 高電位信號時，即切換該下游埠為一信麵式，當該控制單元 根據該上游埠之電性連接關係而接收到一低電位信號時，即切 換該下游槔為A電模式，且於該充電模式，由該外部電源埠 供應該下游埠電壓。 201201022 8.如請求項7所述之通用序舰流排鱗If，射，當該控制單元 接收邊緣觸發信號（edge trigger)時，該控制單元將切斷該下 游埠所需的電壓。 9. 如請求項8所述之通用序列匯流排集線器，其中，該控制單元包 括微控制單元（micro c〇ntr〇l unit)與一 ρ型金屬氧化半導體 (P-type Metal Oxide Semiconductor，PMOS )，該 p 型金屬氧化 半導體分別與該微控制單元、一電源及該下游槔連接且該微控 制單7L藉由該邊緣觸發信號而輸出一控制信號，該p型金屬氧 化半導體接收該控制彳§號以切斷該下游埠所需的電壓。 10. 如請求項7所述之通用序列匯流排集線器，其中，該控制單元 包括-開關，該開關依據該上游琿的電性連接關係而選擇性地 切換該下游埠為該充電模式或該信號模式。

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