一種usb共享機櫃的節能控制usb埠的製作方法

2023-05-22 05:59:51

一種usb共享機櫃的節能控制usb埠的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種USB共享機櫃的節能控制USB埠，控制器的I/O腳分別通過串聯電阻R3和R4連接至NPN三極體Q2和Q3的基極，在節點處分別下拉電阻R5和R6到數字地；Q3集電極串聯電阻到5V電源，節點處連接至Q1的柵極，Q1的源極接5V電源，Q1的漏極連接至USB埠上的電源腳；Q2集電極串聯電阻到3.3V，節點處連接到U1的OE腳，U1的VCC、S腳連接至3.3V，並連接濾波電容C1，U1的D+/D?連接至USB輸入信號，U1的GND連接至數字地，HSD1?、HSD1+為懸空腳，HSD2?連接至USB埠的D?腳，HSD2+連接至USB埠的D?腳，USB埠的GND腳連接至數字地。通過上述方式，本實用新型能夠僅打開需要共享的USB設備的電源，節約能源；提高單臺設備支持的USB埠數量；節約USB設備使用者的工作時間。
【專利說明】
一種USB共享機櫃的節能控制USB埠
技術領域
[0001]本實用新型涉及USB管理設備領域，特別是涉及一種USB共享機櫃的節能控制USB 埠。【背景技術】
[0002]現有的網絡共享USB埠技術均採用開源組織的USB/IP或USB OVER NETWORK軟體，要共享的USB設備需要全部插在電腦埠上或者插在嵌入式設備上，數量也有一定限制，支持埠數量較少且插在埠上的所有設備均為常在線，暫無對要共享的USB埠開關控制技術;除非物理拔除，否則USB設備實時在線，耗電且佔用USB總線速度;現有的一條USB 總線最多可連接127個設備，且僅支持4級USB HUB，所以單臺支持的能共享的USB埠數量極為有限，USB設備較多時，需要經常拔插USB設備;如果USB設備枚舉出現問題，需要人手動拔插USB設備。【實用新型內容】
[0003]本實用新型主要解決的技術問題是提供一種USB共享機櫃的節能控制USB埠，能夠僅打開需要共享的USB設備的電源，節約能源，降低USB設備散發的熱量;提高單臺設備可支持的USB埠數量;無須人力對USB設備拔插，節約USB設備使用者的工作時間。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是:提供一種USB共享機櫃的節能控制USB埠，包括:控制器、P溝道M0S管Q1、NPN三極體Q2、NPN三極體Q3、高速電子開關Ul、USB信號線、USB埠、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C1、5V電源和3.3V電源;所述高速電子開關U1上設有VCC腳、S腳、D+腳、D-腳、GND腳、0E腳、HSD1+腳、 HSD1-腳、HSD2+腳和HSD2-腳;所述USB埠上設有GND、D+、D-和VBUS腳;所述控制器上的I/O 腳通過串聯電阻R3連接至NPN三極體Q2的基級，在節點處下拉電阻R5到數字地，NPN三極體 Q2集電極串聯電阻R1到3.3V電源，節點處連接到高速電子開關U1的0E腳，高速電子開關U1 的VCC腳、S腳連接至3.3V電源，並連接電容C1，高速電子開關U1的D+腳、D-腳連接至USB信號線，高速電子開關U1的GND腳連接至數字地，高速電子開關U1的HSD1-腳、HSD1+腳為懸空腳， 高速電子開關U1的HSD2-腳連接至USB埠的D-腳，高速電子開關U1的HSD2+腳連接至USB埠的D-腳，USB埠的GND腳連接至數字地;所述控制器上的I/O腳通過串聯電阻R4連接至 NPN三極體Q3的基級，在節點處下拉電阻R6到數字地，NPN三極體Q3集電極串聯電阻R2到5V 電源，節點處連接至P溝道M0S管Q1的柵極，P溝道M0S管Q1的源極接5V電源，P溝道M0S管Q1的漏極連接至USB埠上的VBUS腳。
[0005]優選的，所述P溝道M0S管Q1的型號為A0D3415,當Ug-Us >0時導通;所述NPN三極體 Q2、NPN三極體Q3的型號均為PMBT3904,高電平時導通；所述高速電子開關U1的型號為 SGM7227，S腳與0E腳為高電平時USB信號與HSD1導通，S腳高0E腳為低電平時USB信號與HSD2 導通;所述電阻R1、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6均為10k電阻，電阻R2為100K電阻;所述電容C1為0.luF濾波電容。
[0006]本實用新型的有益效果是:本實用新型在需要使用某個USB設備時，只需打開該設備所在的埠號，該設備就能通過網絡共享至本機，使用完成後關閉埠設備就會移除，要被共享的USB設備無需常在線，僅在通過USB/IP使用某USB設備時，系統才打開該設備所在埠的電源和信號連接;使用電子開關的方式使埠上的設備無須物理插拔。【附圖說明】

[0007]圖1是本實用新型一種USB共享機櫃的節能控制USB埠的原理圖；
[0008]圖2是所示一種USB共享機櫃的節能控制USB埠的工作狀態的結構示意圖。【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
[0010]請參閱圖1和圖2,本實用新型實施例包括:[0〇11] —種USB共享機櫃的節能控制USB埠，包括:控制器、P溝道M0S管Q1、NPN三極體 Q2、NPN三極體Q3、高速電子開關U1、USB信號線、USB埠、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、 電阻R5、電阻R6、電容Cl、5V電源和3.3V電源;所述P溝道M0S管Q1的型號為A0D3415，當Ug-Us >0時導通;所述NPN三極體Q2、NPN三極體Q3的型號均為PMBT3904,高電平時導通;所述高速電子開關U1的型號為SGM7227，S腳與0E腳為高電平時USB信號與HSD1導通，S腳高0E腳為低電平時USB信號與HSD2導通;所述電阻R1、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6均為10k電阻，電阻R2為100K電阻;所述電容C1為0.luF濾波電容;所述高速電子開關U1上設有VCC腳、S腳、D+ 腳、D-腳、GND腳、0E腳、HSD1+腳、HSD1 -腳、HSD2+腳和HSD2-腳；所述USB埠上設有GND、D+、 D-和 VBUS 腳。
[0012] 所述控制器上的I /0腳通過串聯電阻R3連接至NPN三極體Q2的基級，在節點處下拉電阻R5到數字地，NPN三極體Q2集電極串聯電阻R1到3.3V電源，節點處連接到高速電子開關 U1的0E腳，高速電子開關U1的VCC腳、S腳連接至3.3V電源，並連接電容C1，高速電子開關U1 的D+腳、D-腳連接至USB信號線，高速電子開關U1的GND腳連接至數字地，高速電子開關U1的 HSD1-腳、HSD1+腳為懸空腳，高速電子開關U1的HSD2-腳連接至USB埠的D-腳，高速電子開關U1的HSD2+腳連接至USB埠的D-腳，USB埠的GND腳連接至數字地;所述控制器上的I/O 腳通過串聯電阻R4連接至NPN三極體Q3的基級，在節點處下拉電阻R6到數字地，NPN三極體 Q3集電極串聯電阻R2到5V電源，節點處連接至P溝道M0S管Q1的柵極，P溝道M0S管Q1的源極接5V電源，P溝道M0S管Q1的漏極連接至USB埠上的VBUS腳。[〇〇13]如圖2所示，工作狀態時，若干個客戶端通過路由器與伺服器進行數據交換，伺服器與控制器直接進行串口通信，控制器發送控制信號至USB埠，USB埠發送USB信號至伺服器。
[0014] 客戶端1要使用USB埠 1上設備時，客戶端1發起打開1號USB埠命令，通過TCP通信，伺服器接收到打開命令之後，串口通知控制器打開1號USB埠，此時控制器管腳產生高電平，使得NPN三極體Q3導通，此時P溝道M0S管Q1的G極由高電平變成低電平狀態，使得導通條件成立，Q1的S極電流流向Q1的D極，此時就產生了USB埠上的5V供電。在控制器管腳產生高電平的同時，NPN三極體Q2也導通，此時的高速電子開關U1的0E腳上的電平由高電平轉變為低電平，此時USB的DM/DP信號線由原先與HSD1-與HSD1+切換至HSD2-與HSD2+，此時1號 USB埠上的電源及USB信號全部接通，1號埠上的設備將枚舉至伺服器，伺服器與客戶端直接採用USB/IP技術將1號埠上的設備虛擬至客戶端1，實現USB設備的網絡共享。客戶端 1在使用完1號USB埠後，關閉1號埠。首先客戶端1發起關閉埠命令，伺服器在接收到命令後通知控制器切斷1號埠電源及信號，此時USB設備相當於被物理拔出。[0〇15]多個客戶端使用USB埠上的多個設備時，例如客戶端2使用USB埠 1和2，客戶端 3使用USB埠 3、4、5。客戶端2發起請求打開USB埠 1和2，客戶端3發起請求打開USB埠 3、 4、5,此時伺服器首先接收到客戶端2打開1號埠請求，伺服器打開並共享1號埠至客戶端2,緊接著處理客戶端2的打開2號埠請求，伺服器打開並共享2號埠至客戶端2。再收到客戶端3的打開埠請求後，伺服器依次處理客戶端3的打開埠請求。
[0016]本實用新型當伺服器端接收到對某個埠共享命令後，僅對該埠操作，加電並打開USB通道，伺服器枚舉成功USB設備之後再通過網絡將此USB設備共享至目標客戶端。通過USB/IP訪問網絡USB設備時，該設備無線與伺服器的USB埠常連接，從而降低功耗，減少了 USB設備的發熱量;能夠實現遠程打開關閉USB埠，無須物理插拔USB設備，達到物理拔插效果，提高了USB設備使用者的工作效率，同時也提高了USB埠和USB設備的使用壽命。 一條USB總線最多可支持127個設備，且對於USB集線器最多可支持4級，在本實用新型設計方案中，採用高速電子開關SGM7227控制HUB及USB埠，使單條USB總線最多可支持343個 USB埠，通過USB電子開關技術，能夠使得單條USB總線可對外的USB埠數量得到大大提尚。
[0017]以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
【主權項】
1.一種USB共享機櫃的節能控制USB埠，其特徵在於，包括:控制器、P溝道MOS管Q1、 NPN三極體Q2、NPN三極體Q3、高速電子開關U1、USB信號線、USB埠、電阻R1、電阻R2、電阻 R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容Cl、5V電源和3.3V電源;所述高速電子開關U1上設有VCC 腳、S腳、D+腳、D-腳、GND腳、0E腳、HSD1 +腳、HSD1 -腳、HSD2+腳和HSD2-腳;所述USB埠上設 有GND、D+、D-和VBUS腳;所述控制器上的I /0腳通過串聯電阻R3連接至NPN三極體Q2的基級， 在節點處下拉電阻R5到數字地，NPN三極體Q2集電極串聯電阻R1到3.3V電源，節點處連接到 高速電子開關U1的0E腳，高速電子開關U1的VCC腳、S腳連接至3.3V電源，並連接電容C1，高 速電子開關U1的D+腳、D-腳連接至USB信號線，高速電子開關U1的GND腳連接至數字地，高速 電子開關U1的HSD1-腳、HSD1+腳為懸空腳，高速電子開關U1的HSD2-腳連接至USB埠的D-腳，高速電子開關U1的HSD2+腳連接至USB埠的D-腳，USB埠的GND腳連接至數字地;所述 控制器上的I/O腳通過串聯電阻R4連接至NPN三極體Q3的基級，在節點處下拉電阻R6到數字 地，NPN三極體Q3集電極串聯電阻R2到5V電源，節點處連接至P溝道M0S管Q1的柵極，P溝道 M0S管Q1的源極接5V電源，P溝道M0S管Q1的漏極連接至USB埠上的VBUS腳。2.根據權利要求1所述的一種USB共享機櫃的節能控制USB埠，其特徵在於:所述P溝 道M0S管Q1的型號為A0D3415,當Ug-Us >0時導通;所述NPN三極體Q2、NPN三極體Q3的型號均 為PMBT3904，高電平時導通;所述高速電子開關U1的型號為SGM7227，S腳與0E腳為高電平時 USB信號與HSD1導通，S腳高0E腳為低電平時USB信號與HSD2導通;所述電阻R1、電阻R3、電阻 R4、電阻R5、電阻R6均為1 Ok電阻，電阻R2為100K電阻;所述電容C1為0.1 uF濾波電容。
【文檔編號】G06F1/32GK205692121SQ201620412608
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月9日 公開號201620412608.X, CN 201620412608, CN 205692121 U, CN 205692121U, CN-U-205692121, CN201620412608, CN201620412608.X, CN205692121 U, CN205692121U
【發明人】張暉, 朱國治, 劉志德, 杜心康
【申請人】蘇州通雲信息科技有限公司