[实用新型]USB端口管理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及端口管理领域，特别是涉及一种USB端口管理装置。

背景技术

USB(Universal Serial BUS，通用串行总线)设备是目前较为常见的移动存储设备，在日常生活中随处可见各种USB设备，例如：U盘、USB移动硬盘、USB端口的智能手机、USB KEY等。

USB协议中规定，USB端口包含电源线、地线、数据+和数据-，其中数据+和数据-采用差分方式进行数据传递，电源线和地线负责给USB设备供电，其中，数据线属于总线结构，主设备控制总线，从设备可以挂载在总线上。协议规定，允许通过USB HUB进行级联扩展，总线上允许挂载的从设备不超过127个。

经过多年的发展，USB协议经历了1.1、2.0等多个版本，传输速率依次递增。典型的2.0协议，允许全速和高速两种速率，全速模式最大速率为12Mbps，高速模式最大速率为480Mbps。

随着技术的发展，USB存储设备的存储容量也逐渐增大，当大量的USB存储设备同时需要进行转存时，即使在USB2.0的高速模式下，依然需要等待较长的时间才能完成。并且USB设备的厂家众多，对协议的兼容不统一，导致同时挂载多个USB设备时，设备的驱动可能会起冲突，从而导致主机系统崩溃。

因此需要对USB端口进行控制，在允许的时候才将指定的一个或者多个设备挂载在主机端口上。对于某些特定应用场合，例如USB主机的共享，需要对挂载在总线上的从机进行权限管理，只允许指定的USB端口与USB主机建立通信，也需要对USB端口进行管理。目前有两种对USB端口进行管理的技术方案，下面分别进行说明。

现有技术方案一是基于USB HUB(USB集线器)的USB端口管理方案，其架构参见图1所示，USB协议允许使用USB HUB进行级联扩展，因此使用USB HUB进行USB端口的扩展管理是最简单的一种，也是最常见的一种，该方案受协议限制，最多只能挂载127个USB设备；同时，一旦USB设备接入该端口，该设备与USB主机端口的通信就建立完成，无法对端口进行管理，不能指定一个或者多个设备进行选择性挂载。

现有技术方案二是基于继电器对USB总线进行物理切换的方案，其架构参见图2所示，该方案技术简单，成本低，可以对USB总线进行物理上的切换，也可以对USB端口进行扩展管理。但这种物理开关方式，并没有对USB数据信号进行恢复和中继，所以其扩展容量受到USB数据信号质量的影响，当扩展端口较多时，USB数据信号的损耗非常严重，导致离主机端口越远的端口，传输速率越低，甚至无法通信。另外，这种方案是通过物理上的开关切换实现USB端口的切换，因此同一个时间只允许一台USB从设备挂载，无法支持指定的多个设备同时挂载。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种USB端口管理装置，通过对USB端口的访问权限进行控制，根据实际需求选择指定的一个或者多个USB设备进行选择性挂载，还能进行高速的数据传输。

本实用新型提供的USB端口管理装置，它包括与外部USB主机相连的USB主机端口、与所述USB主机端口相连的第一级USB集线器、与所述第一级USB集线器顺次级联的若干中间级USB集线器和终级USB集线器，它还包括与外部辅助电源相连的辅助电源端口、MCU控制单元、与终级USB集线器等同数量的编码器、与所有终级USB集线器的USB输出端口等同数量的USB总线控制器、以及与USB总线控制器等同数量的USB设备插座，终极集线器的每个USB输出端口上连接一个USB总线控制器，与同一个终级USB集线器相连的USB总线控制器均连接到与该终级USB集线器对应的编码器上，各编码器均与所述MCU控制单元相连，每个USB总线控制器通过一个USB设备插座连接一个外部的USB从设备。

在上述技术方案中，所述MCU控制单元与第一级USB集线器相连。

在上述技术方案中，它还包括与外部管理主机相连的管理端口，所述管理端口与MCU控制单元相连。

在上述技术方案中，所述管理端口与USB主机端口集成在同一设备上。

在上述技术方案中，所述管理端口与USB主机端口分别位于两台设备中。

在上述技术方案中，所述USB主机端口通过两根数据线与第一级USB集线器相连。

在上述技术方案中，它还包括两个二极管，所述USB主机端口、辅助电源端口的VCC端口均通过一个二极管与电源VCC相连，USB主机端口、辅助电源端口的GND端口均与地线GND相连。