一种智能USB集线器的制作方法

本发明涉及设备电路领域，尤其涉及一种智能USB集线器。

背景技术：

USB(Universal Serial Bus)是连接计算机系统与外部设备的串行通讯技术标准，也是一种输入输出接口的技术规范。USB总线技术规范从最初的1.0、2.0发展到现在的3.0，最高理论通讯速率为全双工5Gbps。得益于良好的兼容性以及高速传输能力，USB总线技术被广泛应用于个人电脑以及移动设备的外部扩展接口。在这种背景下，通过USB总线连接到一个主控终端的外部设备越来越多。由于USB总线技术规范总体供电能力限制或某些特殊USB外部设备的特定要求，使用者需要在不同时刻选择性地使某些USB外部设备与主控设备建立或断开连接。例如，在同一个USB集线器上同时连接多个移动硬盘时，会导致USB集线器上行端口供电不足；同一时刻在同一计算机上连接多个相似的加密Ukey时，可能会出现加密异常。在现有条件下，实现选择性连接插入到端口上的USB外部设备都需要手动操作，不能通过主控技术发送控制指令自动实现。这使得一些需要轮流使用多个USB外部设备的业务不能自动执行，只能在人工干预下以半自动的方式执行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能USB集线器，以解决上述技术问题，为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种智能USB集线器，集线器包括USB集线器协议控制芯片、USB设备控制芯片及多通道继电器驱动单元U，所述USB集线器协议控制芯片与主控计算机建立连接，且将主控计算机的一个端口扩展为七个下行端口，分别为下行通道port1-port7，且将USB集线器协议控制芯片的port7与USB设备控制芯片的输入通道连接，剩余6个通道用于连接其他USB外部设备使用，USB集线器协议控制芯片每一下行端口都包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线，VCC接线与多通道继电器驱动单元U中的光电耦合器连接，GND接线接地，D+接线和D-接线分别接正负5V电源，所述USB设备控制芯片设置一个输入端口和一组下行端口，输入端口也包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线，分别与USB集线器协议控制芯片的下行端口对应，一组下行端口包括8位数据线，分别为下行通道D0-D7，其中下行通道D1-D6分别与六个多通道继电器驱动单元U连接，所述多通道继电器驱动单元U同时与USB设备控制芯片和USB集线器协议控制芯片端口接线连接，六个多通道继电器驱动单元U中的电阻R2分别与USB设备控制芯片的下行通道D1-D6连接，电阻R2与晶体管VT的基极连接，晶体管VT的发射极经电阻R3与端口连接，同时晶体管VT的发射极接地，晶体管VT的集电极接光电耦合器，光电耦合器经电阻R1接电源，同时光电耦合器与USB集线器协议控制芯片的端口接线连接。

在上述技术方案基础上，USB设备协议控制芯片负责与主控计算机之间的数据通讯，当接收到主控计算机的通道选择指令时，驱动对应的继电器通道执行接通或断开操作，实现对应通道上所连接设备与主控计算机建立连接或断开连接；当接收到主控计算机的查询指令时，反馈各继电器通道的断开或接通状态，由主控计算机转换为该通道对应设备的接入或断开状态。

多通道继电器驱动单元U负责将USB设备控制芯片输出的数字量控制信号转换为继电器的通断信号。

所述USB集线器协议控制芯片采用TUSB2077A型控制芯片，所述USB设备控制芯片采用SL811HS型USB设备协议控制芯片，所述光电耦合器采用EL3051型双列直插式封装光电耦合器。

本发明使USB集线器具备与主控计算机直接通讯的能力，能由主控计算机通过发送指令来连接或断开插入到各端口的USB设备，实现了无需手动操作直接选择性连接插入到端口上的USB外部设备，这使得一些需要轮流使用多个USB外部设备的业务能自动执行，无需人工干预，大大降低人工操作。

附图说明

图1为本发明的框图。

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

一种智能USB集线器，集线器包括USB集线器协议控制芯片、USB设备控制芯片及多通道继电器驱动单元U，所述USB集线器协议控制芯片与主控计算机建立连接，且将主控计算机的一个端口扩展为七个下行端口，分别为下行通道port1-port7，且将USB集线器协议控制芯片的port7与USB设备控制芯片的输入通道连接，剩余6个通道用于连接其他USB外部设备使用，USB集线器协议控制芯片每一下行端口都包括VCC接线、D+接线、D-接线及GND接线，VCC接线与多通道继电器驱动单元U中的光电耦合器连接，GND接线接地，D+接线和D-接线分别接正负5V电源，所述USB设备控制芯片设置一个输入端口和一组下行端口，输入端口也包括VCC接线、D+接线、D-接线及6ND接线，分别与USB集线器协议控制芯片的下行端口对应，一组下行端口包括8位数据线，分别为下行通道D0-D7，其中下行通道D1-D6分别与六个多通道继电器驱动单元U连接，所述多通道继电器驱动单元U同时与USB设备控制芯片和USB集线器协议控制芯片端口接线连接，六个多通道继电器驱动单元U中的电阻R2分别与USB设备控制芯片的下行通道D1-D6连接，电阻R2与晶体管VT的基极连接，晶体管VT的发射极经电阻R3与端口连接，同时晶体管VT的发射极接地，晶体管VT的集电极接光电耦合器，光电耦合器经电阻R1接电源，同时光电耦合器与USB集线器协议控制芯片的端口接线连接。

USB设备协议控制芯片负责与主控计算机之间的数据通讯，当接收到主控计算机的通道选择指令时，驱动对应的继电器通道执行接通或断开操作，实现对应通道上所连接设备与主控计算机建立连接或断开连接；当接收到主控计算机的查询指令时，反馈各继电器通道的断开或接通状态，由主控计算机转换为该通道对应设备的接入或断开状态，多通道继电器驱动单元U负责将USB设备控制芯片输出的数字量控制信号转换为继电器的通断信号，USB集线器协议控制芯片采用TUSB2077A型控制芯片，所述USB设备控制芯片采用SL811HS型USB设备协议控制芯片，所述光电耦合器采用EL3051型双列直插式封装光电耦合器。

本发明设计的集线器，当主控计算机发出指令，USB集线器协议控制芯片接收指令，通过USB设备控制芯片控制多通道继电器驱动单元U，进而控制USB集线器协议控制芯片端口通断电，从而达到通过主控计算机控制USB接口通断的目的。其内部具有继电器驱动控制单元，可根据需要控制插入到各端口的USB设备是否通电；可接收并执行主控计算机发送的控制指令，根据指令内容自动连接或断开指定端口的USB设备；通过在内部多端口USB集线器芯片的一个下行端口直接扩展USB从设备，作为继电器控制信号源，在内部无需配置微处理器，简化了结构，可响应主控计算机的状态查询指令，反馈各继电器通道的断开或接通状态，以此来报告各端口上USB设备的连接或断开状态。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。