雙埠usb接口的製作方法
2024-01-23 23:28:15 1
專利名稱：雙埠usb接口的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及計算機系統，具體地涉及用於計算機系統的通用串行總線。
背景技術：
通用串行總線(USB)總線是電子網絡規範，其設計用於允許個人計算機(PC)連接到多個諸如鍵盤、滑鼠、個人數據助理(PDA’s)、照相機、音樂播放器和印表機的電子設備。USB總線支持所連接的設備之間的與對等關係相對的主機—外設關係。在圖1中示出了典型的USB電子網絡10。個人計算機通常被指定為主機設備而PC連接設備通常被指定為外設。根據邏輯拓撲術語，USB網絡展示了與一對一關係相反的一對多的關係；PC是「一」而外設是「多」。因為在所有USB連接網絡中USB規範包括不多於一個的主機，當前USB連接器和電纜使得主機連接器和外圍連接器之間沒有物理區別。因此，USB網絡的優先假定就是網絡的用戶能夠輕易地區別主機設備和外設。
然而，可以輕易地選擇三種普通設備，諸如PC，智能可攜式計算機PDA，以及缺少USB連接器的性別(gender)會導致非常混亂的USB外設，諸如印表機。圖2舉例說明了連接到多個外設22和24的一個USB主機20的問題。如圖2所示，假設用戶希望連接PC20至PDA22。在這種情況下，PDA22是USB外設並且其USB信號必須作為USB外設20來響應，並且由USB外圍軟體驅動和USB外圍接口邏輯來處理。現在假定，用戶希望連接PDA22至USB印表機。在這種情況下，PDA22必須是USB主機並且其USB信號必須作為USB20主機來響應，並且由USB主機軟體驅動和USB主機接口邏輯來處理。PDA22無法知道將如何處理其USB信號是由於缺乏USB連接器的主機/外設性別和USB網絡的基本的一對多關係導致的。
一種新的首創的稱作USB OTG(on-the-go)試圖提供一種解決方法，來解決指定USB電纜的哪一端是主機或者外設的問題。OTG通過為USB枚舉層增加新的軟體以及對D+、D-、VCC和GND的四個標準USB管腳定義再定義一個由VDIR標記的新的USB第五管腳來解決這個問題。OTG努力解決USB連接器性別的問題但是以增加軟體、新類型的電纜和連接器、以及新的管腳定義VDIR為代價。所需要的是克服以上所示問題的系統和方法。本發明致力於這種需要。
發明內容
本公開了一種雙埠USB接口。雙埠接口包含USB主機埠和USB外設接口。通過使用預先確定的信號來定義主機埠和外設埠。在優選實施例中，在其中至少一個雙埠USB(DPUSB)連接器連接到標準USB連接器或其它DPUSB連接器的網絡中使用雙埠USB接口。通過使用DPUSB接口，網絡中能夠既充當主機又或者充當其它設備的外設的單個設備同樣創建網絡對等關係。DPUSB連接器的使用也為新種類的設備諸如存儲卡和電纜提供極大地增加簡易使用許多智能電子設備諸如照相機和PDA的機會。
圖1舉例說明典型USB網絡。
圖2舉例說明連接到多個外設的USB主機的問題。
圖3根據本發明舉例說明DPUSB連接器和電纜解決方案。
圖4舉例說明連接兩個設備與DPUSB連接器和主機以及外設有效埠。
圖5舉例說明創建USB對等網絡的DPUSB連接器。
圖6舉例說明照相機和PC所需的典型的多個連接和連接器。
圖7舉例說明創建新的設備連接的DPUSB連接器。
圖8舉例說明利用適用的DPUSB電纜消除多個類型I/O埠的DPUSB連接器。
具體實施例方式
進行以下描述以使本領域普通技術人員理解和使用本發明，並且是在專利申請及其需要的環境下提供該描述。在此描述的優選實施例的各種修改以及總原理和特徵對本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明意圖不在於被所示實施例所限制，而在於符合與在此所描述的原理和特徵一致的最廣泛的範圍。
雙埠USB解決方案在標準USB連接中，主機/外設分配的固有混淆是由USB網絡的一對多拓撲以及USB連接器管腳定義所導致的。然而，在系統CPU耦合至USB埠的USB軟體驅動或者USB接口電子設備中卻不存在主機/外設混淆。圖3根據本發明舉例說明DPUSB連接器和電纜連接器解決方案100。因此，解決該問題的最佳解決方案就是創建在同一連接器(圖3)中具有主機和外設埠的新USB接口，我們將該連接器指定為雙埠USB(DPUSB)連接器100。
DPUSB接口中的錯誤信號是D+H，D-H，D+P，D-P，GNDH，GNDP，+5VH，和+5VP。D+H和D-H是主機差動數據線。D+P和D-P是外圍差動數據線。GNDH和+5VH是主機電源線。並且GNDP和+5VP是外圍電源線。
合併GND管腳或者消除一個VCC管腳的其它管腳分配是可能的是。也可以增加另外的管腳來負責USB設備的特殊功能，諸如設備探測管腳和存儲器防寫管腳。這僅僅是簡單地列出了可選的增加功能管腳，還存在許多其它可能性。然而，DPUSB接口區別於可能修改的USB連接的一些其它組合就是，在每個DPUSB連接器上，無論主機還是外圍數據埠都是通過使用信號D+H，D-H，和D+P，D-P來定義的。
DPUSB和現有USB連接器通過使用適用的DPUSB至USB電纜，DPUSB連接器100利用當前USB連接器(圖3)可輕易地改型。DPUSB電纜末端的簡單彩色代碼和符號標籤都能夠標識連接的是主機還是外圍埠。可選地，由於為主機和外圍埠分配了相等數目的管腳，因此可以指定允許DPUSB插頭反向的DPUSB連接器連接到或者主機或者外圍埠。
DPUSB至DPUSB的連接如果兩個或更多帶有DPUSB連接器的USB設備也具有有效主機和外圍電路和軟體，那麼兩個設備能夠同時共同通過兩個信道來通信。在使用今天的多處理、中斷驅動作業系統和它們的複雜應用程式中，這會是非常有用的。如圖4和圖5所示，該多主機/外圍連接的拓撲在兩個設備之間創建偽對等關係。圖4舉例說明連接兩個帶有DPUSB連接器100和主機和外圍有效埠的設備200a和200b。圖5舉例說明創建USB對等網絡的DPUSB連接器100a-100c。
利用DPUSB連接器創建的新設備DPUSB連接器的另一個用途就是在諸如照相機的設備內消除多種類型的I/O連接。圖6舉例說明照相機304和PC306常規需要的多個連接和連接器。例如，假定三個設備諸如PC，數位照相機，和存儲器卡。由於數位照相機需要與PC以及存儲卡的連接，因此通常使其具有兩個物理I/O埠即如圖5所示一個用於PC連接，一個用於存儲卡連接。同樣，由於PC有時需要與照相機和/或存儲卡的連接，因此PC也會需要兩種連接器。圖7舉例說明創建新設備連接的DPUSB連接器。如圖7所示，如果照相機406和存儲卡404b都具有DPUSB連接器，那麼照相機僅僅需要一個物理I/O埠。
通過適合地設計的DPUSB連接器和DPUSB電纜，就能夠輕易地做到照相機對存儲卡；PC對存儲卡，PC對照相機對存儲卡的連接(圖8)。圖8舉例說明使用合適的DPUSB電纜來消除多類型I/O埠的DPUSB連接器100。
總結DPUSB接口解決了使用標準USB連接器和電纜導致的連接不清楚的問題。使用DPUSB接口的連接器通過允許主機和外圍驅動功能都駐留在每個DPUSB對DPUSB的連接的兩側，也提供寫入新類型的應用軟體裝置。以及DPUSB連接器提供這些新增的益處，而無需在標準USB連接器中的任何新的USB功能管腳定義或者新的USB軟體驅動定義或者硬體驅動定義。DPUSB連接器的使用也為新種類的設備諸如存儲卡和電纜提供極大地增加方便使用許多智能電子設備諸如照相機和PDA的機會。
儘管已經根據所示實施例描述了本發明，本領域普通技術人員將易於認識到，可以存在實施例的變化，而這些變化將不脫離本發明精神和範圍。因此，本領域普通技術人員在不脫離所附權利要求的精神和範圍的前提下可以做出許多修改。
權利要求
1.一種單個I/O接口包含主機埠；以及外圍埠，其中所述主機埠和所述外圍埠是使用預先確定的信號來定義的。
2.權利要求1所述的接口，其中所述主機埠埠和外圍埠都是USB埠。
3.權利要求1所述的接口，其中兩個連接的設備具有經由所述主機埠和外圍埠的對等連接。
4.權利要求1所述的接口，其中兩個連接的設備具有經由主機埠和外圍埠的一對多關係。
5.權利要求1所述的接口，其中設備僅僅需要一個經由連接器的物理I/O埠。
6.權利要求1所述的接口，其中所述預先確定的信號包含主機差動數據線和外圍差動數據線。
7.一種USB網絡包含第一設備；該第一設備包括單個I/O接口，該I/O接口包括主機埠；和外圍埠，其中所述主機埠和外圍埠是使用預先確定的信號來定義的；以及第二設備，其用於與所述第一設備通信，所述第二設備使用預先確定的信號。
8.權利要求7的USB網絡，其中所述預先確定的信號在標準之內。
9.權利要求8的USB網絡，其中所述標準包含通用串行總線(USB)標準。
10.權利要求9的USB網絡，其中所述第一和第二設備可以是照相機，計算機，個人數字助理，膝上型設備，手持式設備，印表機，和蜂窩電話中的任何一種。
11.權利要求7的USB網絡，其中所述預先確定的信號包含主機差動數據線和外圍差動數據線。
12.一種設備，其包含處理器；以及耦合至所述處理器的單個I/O接口，包含主機埠的連接器；和外圍埠，其中所述主機埠和外圍埠是使用預先取得的信號來定義的。
13.權利要求12的設備，其中如果該設備耦合至包含使用預先確定的信號來定義的主機埠和外圍埠的連接器的設備，那麼所述單個I/O接口需要到僅僅一個物理I/O埠的連接。
14.權利要求12的設備，其中預先確定的信號包含主機差動數據線和外圍差動數據線。
全文摘要
公開了一種雙埠接口，包含主機埠和外圍埠。主機埠和外圍埠是使用預先確定的信號來定義的。在優選實施例中，雙埠接口在包括一個或多個雙埠SUB(DPUSB)連接器的網絡中使用。通過DPUSB接口的使用，能夠創建一對一和一對多的網絡拓撲。DPUSB連接器的使用也為新種類的設備諸如存儲卡和電纜提供極大地增加簡易使用許多智能電子設備諸如照相機和PDA的機會。
文檔編號G06F13/38GK1768334SQ200480008546
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年3月28日
發明者P·A·謝德 申請人:P·A·謝德