超级集线器系统及其方法与流程

相关专利申请的交叉引用

本专利申请根据35u.s.c.§119(e)要求2014年6月4日提交的申请号为no.62007407的美国临时专利申请的优先权，兹通过引用将该美国临时专利申请整体并入本专利申请。本专利申请还要求2015年4月2日提交的申请号为no.62141869的美国临时专利申请的优先权，兹通过引用将该美国临时专利申请整体并入本专利申请。

本发明涉及电源布线和数据通信技术领域，具体涉及电源布线和任选数据通信的系统和方法。

背景技术：

最近几年，具有用于互相连接的端口的电子设备的数量越来越多。电子产品包含但并不局限于：计算机附件(例如，键盘、定位设备、打印机、磁盘驱动器、闪存驱动器和网络适配器)、便携式设备(例如，智能电话、个人数字助理(pda))、便携式媒体播放器、数字相机、血压或者心搏监视器的各种感测设备、纯供电单元(例如，便携式充电器)、个人计算机。在电子产品之间分布功率并且交换数据的一种方式是将电子产品连接到集线器。然而，为了通过集线器在电子产品之间成功分布功率并且交换数据，作为施主的电子产品必须插入集线器的特定端口中。

技术实现要素：

鉴于上述背景技术，本发明的目的是提供一种替换解决方案。本发明的目的是通过智能地将连接到特定电子产品的端口指定为施主或者受主，来在电子产品之间实现功率路由选择和/或数据通信。

因此，在一个方案中，本发明是集线器系统(例如，多端口设备)，配置集线器系统，以在不同的电子产品之间提供功率路由选择并且任选地提供数据通信，该集线器系统包含：至少两个端口，配置该至少两个端口，以连接不同电子产品；集线器，该集线器包含上游处理器和至少一个下游处理器，该上游处理器与集线器中的至少一个下游处理器连接；开关系统，该开关系统能够将每个端口与上游处理器连接或者与集线器中的至少一个下游处理器连接；以及控制器，该控制器控制开关，其中每个连接路由在端口与集线器之间至少传递(电)功率并且任选地传递数据；该控制器控制开关，从而通过使端口中的一个路由到上游处理器，来将该端口配置为施主，并且通过使剩余的端口路由到下游处理器，来将剩余的端口配置为受主。

在一个实施例中，开关包含矩阵开关，该矩阵开关具有第一预定数量的输入和第二预定数量的输出。

在又另一个实施例中，至少一个检测器通过复用器与至少一个端口连接，以检测连接到该端口的电子产品。

在另一个方案中，本发明涉及一种操作多端口设备的方法，该方法配置该多端口设备，以在不同电子产品之间提供功率路由选择并且任选地提供数据通信，该方法包括确定多端口设备的施主－受主配置的步骤，该方法包括步骤：a)从多端口设备的至少两个端口接收输入信号，这两个端口连接到不同电子产品；b)基于多个预定判据，分析每个输入信号；c)基于多个预定判据中的至少一个判据，将两个端口中的一个端口连接到多端口设备的上游处理器，并且将该选择端口标记为施主；d)将每个剩余端口连接到多端口设备的至少一个下游处理器中的一个，并且将每个剩余端口标记为受主，所述上游处理器至少将(电)功率和/或数据传递到至少一个下游处理器，并且施主对电功率和数据在施主与每个受主之间的流动进行控制。

在一个实施例中，该方法还包含步骤：将施主端口重新连接到设备的至少一个下游处理器中的一个并且将其标记为受主；以及在电子产品仍连接到端口时，将一个被标记为受主的端口重新连接到设备的上游处理器并且将此端口标记为施主。

在另一个方案中，本发明是一种集线器系统(例如，多端口设备)，该集线器系统为不同电子产品之间提供功率路由选择并且任选地提供数据通信，该集线器系统包含：至少两个端口以与不同电子产品连接；至少两个网关，该网关分别连接到端口；以及控制系统，该控制系统连接到网关；其中每个网关分别检测连接到端口的电子产品的施主/受主状况；其中该控制系统控制每个网关，从而执行自配置，以匹配连接到端口的每个电子产品的施主/受主状况；其中该控制系统配置成在每个端口之间建立连接路由，用于在每个端口之间至少传递电功率并且任选地传递数据。

在另一个方案中，本发明涉及一种操作多端口设备的方法，以在不同电子产品之间至少提供功率路由选择并且任选地提供数据通信，该方法包括步骤：a)从该多端口设备的至少两个端口接收输入信号，这两个端口连接到不同电子产品；b)通过多个预定判据，分析连接到电子产品的端口的每个输入信号，检测每个电子产品的施主/受主状况；c)配置该多端口设备，以匹配连接到该多端口设备的每个电子产品的施主/受主状况；其中在电子产品与多端口设备之间，至少能够交换功率并且任选地交换数据。

本发明有许多优点。首先，通过消除需要做如下判定的麻烦，本发明有助于电子产品之间的功率路由选择并且任选地有助于其间数据通信：哪个电子产品应当或者正在作为或者被指定为施主，从而需要插入特定的施主端口，哪个(哪些)电子产品应当或者正在作为或者被指定为受主，从而需要其/它们插入受主端口。

通过允许电子产品插入本发明的系统的任意端口中，能够实现如上所述的本发明的优点，而无需担心哪个电子产品应当或者正在作为或者被指定为施主和哪个(哪些)电子产品应当或者正在作为或者被指定为受主。本发明的系统智能地将连接到特定电子产品的端口分配为施主或者受主。本发明的另一个优点是连接到本发明的系统的电子产品能够与一个端口保持连接的同时在施主与受主之间切换，而免去了传统集线器那样重新插拔的麻烦(例如，从受主端口拔出电子产品，而将该电子产品重新插入施主端口)。这样能够提高效率。“热切换”能够实现该优点。“热切换”使系统智能地、自动地并且在内部将端口在施主与受主之间转换，在转换的过程中电子产品可与端口保持连接，并且可以功率或数据交换。“热切换”还使得在进行功率路由选择并且任选地进行数据通信时，连接到系统的一个端口的特定电子产品由另一个特定电子产品代替时，本发明的系统仍可以智能地、自动地在内部将端口在施主与受主之间切换。

附图说明

为了更全面理解本发明，请参考下面的详细描述和附图，其中：

图1是示出本发明的超级集线器系统的概览的方框图；

图2是示出本发明的第一型超级集线器系统的一个实施例的示例性方框图；

图3是示出本发明的第一型超级集线器系统的第二实施例的示例性方框图；

图4是示出本发明的第一型超级集线器系统的第三实施例的示例性方框图；

图5是示出本发明的第一型超级集线器系统的第四实施例的示例性方框图；

图6是示出本发明的第一型超级集线器系统的第五实施例的示例性方框图；

图7示出根据本发明的第一型超级集线器系统的一个实施例的功率输出优先权和功率输入优先权表；

图8是示出根据本发明的第一型超级集线器系统的一个示例性实施例的超级集线器系统的操作的示例性流程图；

图9是示出根据本发明的第一型超级集线器系统的一个实施例的超级集线器系统的检测器的操作的示例性流程图；

图10是示出本发明的第二型超级集线器系统的一个实施例的示例性方框图；

图11是示出本发明的第二型超级集线器系统的第二实施例的示例性方框图。

具体实施方式

如在本说明书和权利要求书中使用的“包括”指包含后面的元件，但不排除其它元件。

为了避免妨碍理解本公开，以方框图的形式示出众所周知的电路和设备。本文使用的术语“耦合”或者“连接”指直接连接到或者通过一个或者多个中间部件或者电路连接。本文使用的术语“功率施主(power-master)”指对其他设备供电的主机/施主。只要功率传递在进行，这些其他设备就被称为“功率受主”设备。本文使用的术语“数据施主”指作为用于命令并且监视整个总线的所有数据传递的主设备的主机/施主。连接到相同总线的其他设备是数据受主设备，在交换数据之前，侦听来自数据施主的命令。通过在此描述的各种总线提供的信号中的任何一个都可以与其他信号时分复用，并且通过一个或者多个总线提供。术语“总线”既包含有线通信技术，又包含无线通信技术，并且与连接到通信介质的设备的数量无关。此外，电路元件或者软件模块之间的互连可以被示为总线，也可以被示为单个信号线。作为一种选择，每个总线可以是单个信号线，并且作为一种选择，单个信号线中的任何一个可以是总线，并且单个线或者总线可以是在部件之间进行通信的无数物理机构或者逻辑机构中的一个或者多个。非限定性实施例例示了本发明的实施。本发明的范围由所附权利要求来限定，不是由实施例的内容或范围所限制

图1示出超级集线器系统18的概览，该超级集线器系统18具有：第一端口22、第二端口24和第三端口26，这些端口可与电子产品连接。每个端口可以是通用串行总线(usb)端口，也可以是苹果公司(appleinc.)的lighting端口，还可以是任何其他公知的计算机总线。超级集线器系统18在端口之间至少传递电功率和任选数据。超级集线器系统18判定端口是施主还是受主并且将端口设定为施主或者受主。在一个示例中，超级集线器系统18执行“热切换(hotswap)”。“热切换”使系统智能地、自动地并且在内部将端口在施主与受主之间转换，在转换的过程中电子产品可与端口保持连接，并且可以进行功率或数据交换。“热切换”还使得在进行功率路由选择并且任选地进行数据通信时，连接到系统的一个端口的特定电子产品由另一个特定电子产品代替时，本发明的系统仍可以智能地、自动地在内部将端口在施主与受主之间切换。超级集线器系统18可以包含内部电池。

第一型超级集线器系统

在如图2所示的本发明的第一型超级集线器系统的第一实施例中，第一型超级集线器系统20包含开关28和可旋转集线器30，该可旋转集线器30具有上游处理器32、第一下游处理器34和第二下游处理器36。配置上游处理器32，以将电功率和/或数据传递到第一下游处理器34和第二下游处理器36。数据能够双向传递。开关28由控制器(未示出)控制，配置该开关28，以选择性地在任意端口与上游处理器32、第一下游处理器34以及第二下游处理器36之间(至少对电功率并且任选地对数据)建立连接路由。将连接上游处理器32的端口标记为施主，而将连接第一下游处理器34和第二下游处理器36的端口标记为受主。在该特定实施例中，开关28和可旋转集线器30都是可旋转的，并且可旋转集线器30与开关28以相同速率旋转。开关28还具有三个连接点，以同时与所有端口进行连接。可旋转集线器28还包含检测单元(未示出)(例如，检测器)，以检测连接到第三端口26的电子产品。该检测器还连接到控制器。

在如图3所示的本发明的第一型超级集线器系统的第二实施例中，第一型超级集线器系统20包含矩阵开关42和集线器38。集线器38包含上游处理器32、第一下游处理器34、第二下游处理器36以及两个独立下游处理器40。配置上游处理器32，以将电功率和/或数据传递到第一下游处理器34、第二下游处理器36和两个独立下游处理器40。数据能够双向传递。第一型超级集线器系统20还包含两个连接器44，这两个连接器44连接到两个独立下游处理器40。两个独立下游处理器40将功率和/或数据传递到两个连接器44。每个连接器44可以是通用串行总线(usb)连接器，也可以是苹果公司的lighting连接器，还可以是任何其他计算机总线。矩阵开关42包含三个输入端和三个输出端。输入端连接到第一端口22、第二端口24和第三端口，输出端连接到上游处理器32、第一下游处理器34和第二下游处理器36。矩阵开关42由控制器(未示出)控制，配置该矩阵开关42，以选择性地在任意端口与上游处理器32、第一下游处理器34以及第二下游处理器36之间(至少对电功率并且任选地对数据)建立连接路由。将连接上游处理器32的端口标记为施主，而将连接第一下游处理器34和第二下游处理器36的端口标记为受主。矩阵开关42还包含检测单元(未示出)(例如，检测器)，以检测连接到第三端口26的电子产品。该检测器还连接到控制器。由于连接器44直接连接到两个独立下游处理器40，所以始终将连接器44标记为受主。

在如图4所示的本发明的第一型超级集线器系统的第三实施例中，第一型超级集线器系统20包含第一复用器46、第二复用器48、第三复用器50、检测器52、集线器38以及两个连接器44。在该实施例中，集线器38和连接器44与第二实施例中提到的集线器38和连接器44相同。第一端口22、第二端口24和第三端口26分别连接到第一复用器46、第二复用器48以及第三复用器50。每个复用器都具有四个第一端和一个第二端。每个复用器的第二端连接到其相应端口。每个复用器的四个第一端中的三个分别连接到上游处理器32、第一下游处理器34和第二下游处理器36。第一复用器46和第二复用器48还通过其相应第四端互相连接，如图4所示，使得在第一端口22与第二端口24之间能够直接传递电功率并且任选地传递数据。在第一端口22与第二端口24之间直接传递电功率并且任选地直接传递数据时，这种配置可以为连接到第一端口和第二端口的电子产品省电，因为集线器38不耗电。为了清楚起见，图4中未示出第三复用器50的第四个第一端。检测器52连接到第三端口26，以确定什么类型的电子设备连接到第三端口26。每个复用器都由控制器(未示出)控制，配置每个复用器，以在其连接端口与上游处理器32或者第一下游处理器34以及第二下游处理器36之间(至少对于电功率并且任选地对于数据)选择性地建立连接路由，如图4所示。将连接上游处理器32的端口标记为施主，而将连接第一下游处理器34和第二下游处理器36的端口标记为受主。在一个特定实施例中，将检测器52集成于控制器中。在另一个实施例中，检测器52还连接到第一端口22和/或者第二端口24。在另一个实施例中，检测器52还连接到检测器复用器(未示出)，该检测器复用器(未示出)还连接到所有端口。这样，单个检测器52能够选择性地连接到每个端口。在又另一个实施例中，每个端口还连接到其相应检测器，以检测什么类型的电子产品连接到相应端口。在一个特定实施例中，第一端口22连接到可检测电话的检测器，以确定电话是否连接到第一端口22。

在如图5所示的本发明的第一型超级集线器系统的第四实施例中，第一型超级集线器系统20在第一外围设备/装备54中实现，该第一外围设备/装备54能够装接到便携式设备(具有第二型超级集线器系统88的另一个外围设备/装备被称为第二外围设备/装备102，并且将在另一个小节中描述该另一个外围设备/装备)。在一个实施例中，第一外围设备/装备是便携式充电器或者保护外壳。便携式设备的便携式充电器或者保护外壳包含模块对接集线器60和第一型超级集线器系统20，该第一型超级集线器系统20还包含第一复用器46、第二复用器48、第三复用器50、检测器52、集线器38和控制器56。如果第一外围设备/装备54是便携式充电器，则附加充电电池(未示出)包含于第一外围设备54或者超级集线器系统20中。模块对接集线器60可容纳多个模块58。模块58具有特定功能，包含但并不局限于(各)传感器、(各)致动器、(各)电池组、或者这些的组合。模块58与模块对接集线器60之间的连接能够是usb、苹果公司的lighting端口或者任何计算机总线。第一型超级集线器系统20中连接到控制器56的集线器38、第一复用器46、第二复用器48、第三复用器50和检测器52与第三实施例中提及的相同。第一复用器46和第二复用器48还互相连接(图5中未示出)。第一端口22、第二端口(未示出)和第三端口26分别连接到第一复用器46、第二复用器48和第三复用器50。第二端口直接连接到模块对接集线器60，并且还通过控制器56连接到第二复用器48。第二复用器48通过控制器56连接到模块对接集线器60。该实施例的控制器56用作第二复用器48与模块对接集线器60的网关，这样，控制器始终是模块的施主并能够将模块对接集线器60的状况设定为主机(施主)或者客户(受主)。控制器56还控制第一复用器46、第二复用器48、第三复用器50，从而在端口22、26中的一个或者第二端口/模块对接集线器60与上游处理器32或者第一下游处理器34或者第二下游处理器36之间选择性地建立连接路由。将连接上游处理器32的端口或者第二端口/模块对接集线器60标记为施主，而将连接第一下游处理器34和第二下游处理器36的端口或者第二端口/模块对接集线器60标记为受主。检测器52连接到第三端口26。配置检测器52，以检测什么类型的电子产品连接到第三端口26。在一个特定实施例中，检测器52集成于控制器中。在另一个实施例中，检测器52还连接到第一端口和/或者第二端口/模块对接集线器60。在另一个实施例中，检测器52还连接到检测器复用器(未示出)，该检测器复用器还连接到所有端口。这样，单个检测器52能够选择性地连接到每个端口。在又另一个特定实施例中，每个端口还连接到其相应检测器，以确定什么类型的电子产品连接到其相应端口。请注意，为了清楚起见，图5仅示出一个这种连接配置。即，第一复用器46连接到上游处理器32，但是在实际实施中，在第一复用器46与第一下游处理器34和第二下游处理器36之间也存在电连接。类似地，第二复用器48和第三复用器50也连接到上游处理器32、第一下游处理器34和第二下游处理器36。

在如图6所示的本发明的第一型超级集线器系统的第五实施例中是第一外围设备/装备的变型62。该实施例的第一外围设备/装备的变型62与第四实施例所示的第一外围设备/装备54类似。然而，其还包含独立下游处理器40，该独立下游处理器40在模块对接集线器60中的模块连接集线器处直接连接到模块对接集线器60。模块连接集线器作为(各)连接模块与独立下游处理器40之间通信的集线器。模块对接集线器60与独立下游处理器40之间的连接能够是usb、苹果公司的lighting或者任何计算机总线。控制器56还通过spi(串行外设接口)和/或者mipi(移动行业处理器接口)或者任何其他计算机总线连接到模块对接集线器60。

系统(例如，上面建议的实施例)通常包括存储器，该存储器可以包括任何类型的数据储存器和/或者传输介质，包含：磁介质、光介质、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、数据高速缓存、数据对象等等。此外，存储器可以常驻于单个物理地点，包括一种或者多种数据储存器，也可以以各种形式分布于多个物理系统中。存储器含有计算机可读程序，控制器56可以是中央处理单元(cpu)，当被控制器56执行时，该计算机可读程序使控制器56执行下面陈述的步骤中的至少一部分。控制器56对检测器和复用器提供信号和从检测器和复用器接收信号，以执行上面陈述的步骤和下面陈述的操作。

第一型超级集线器系统20能够执行任意实施例所述的操作，端口可不连接电子产品，或者连接到从如下构成的组中选择的电子产品：便携式设备(带或者不带内部电池)、施主电子设备(例如，始终作为施主的电子设备，例如，台式计算机或者笔记本电脑)、供电器(例如，充电器或者电池充电器)、附件(例如，usb闪速设备、键盘和鼠标)或者模块对接集线器60(内部带或者不带电池模块)。基于其端口连接的产品类型，本发明的第一型超级集线器系统20在相应连接端口与上游处理器32或者第一下游处理器34和第二下游处理器36之间选择性地建立连接路由。将连接上游处理器32的端口标记为施主，而将连接第一下游处理器34和第二下游处理器36的端口标记为受主。连接路由用于传递电功率并且任选地传递数据。

对于数据通信/传递，选择什么端口作为施主(数据施主)的优先权排序如下。对连接到施主电子设备(例如，始终作为施主的电子设备，例如，台式计算机或者笔记本电脑)的端口给予最高优先权。然后，如果便携式设备支持对接模式(dockingmode)，则对连接到处于对接模式的便携式设备的端口给予第二优先权。此外，对连接到作为主机(施主)的便携式设备的端口给予第三优先权。第三优先权的条件是在供电器与超级集线器系统20之间必须没有连接。此外，所连接的模块对接集线器60内也没有电池模块。对连接到模块对接集线器60的端口给予最低优先权。该条件就是没有便携式设备连接到第一型超级集线器系统20，或者便携式设备不支持对接模式并且便携式设备的电池电量低(例如，<5％)。表1中概括了选择哪个端口作为施主的优先权排序。

表1

如果两个或者多个类似的或者相同的电子产品连接到超级集线器系统20(例如，台式计算机和笔记本电脑或者两个便携式设备)的端口，则用户来决定哪个端口将变成施主。

对于功率路由选择，图7示出根据本发明的实施例的功率输出优先权(当列于图7中的“功率输出优先权”项下的两个或者多个设备连接到端口时，选择哪个端口作为供电的施主的优先权)和功率输入优先权(从施主端口接收功率的(各)端口的优先权；请注意，从施主接收功率的(各)端口被标记为(各)受主)。如前面在本小节的开头处所做的定义，下面描述图7的段落中的“施主”和“受主”指“功率施主”和“功率受主”。如下是对选择哪个端口作为供给功率的施主的排序(从最高到最低)：连接到(1)供电器、(2)施主电子设备(例如，始终作为施主的电子设备，例如，台式计算机或者笔记本电脑)、(3)内部具有电池模块的模块对接集线器60、(4)超级集线器系统20的内部电池、以及(5)便携式设备的内部电池的端口。如果(a)便携式设备不支持对接模式，并且其内部电池需要充电，并且连接系统20的控制器56，或者(b)没有便携式设备连接到第一型超级集线器系统20并且控制器56没有睡眠并且有两个活跃端口，则使用第一型超级集线器系统20的内部电池。

关于上面提及的第一优先权(情况i)：当选择连接到供电器的端口作为供给功率的施主时，根据下面的优先权(从最高到最低)将功率送到下面的设备：(1)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其电池电量达到10％，(2)第一型超级集线器系统20，以对其内部电池充电，直到100mah，(3)连接到超级集线器系统20的任何电子设备，(4)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其充满，(5)第一型超级集线器系统20，以对内部电池充电，直到充满，以及(6)连接到模块对接集线器60的任何电池模块，直到充满(如果连接了一个以上的电池模块，则充电优先权应当从连接的电池模块中具有最高电池电量百分比的电池模块开始)。

关于上面提及的第二优先权(情况ii)：当选择连接到施主电子设备(例如，始终作为施主的电子设备，例如，台式计算机或者笔记本电脑)的端口作为用于供给功率的施主时，根据下面的优先权(从最高到最低)，将功率供给下面的设备：(1)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其电池电量达到10％，(2)第一型超级集线器系统20，以对其内部电池充电，直到100mah，(3)连接到超级集线器系统20的任何电子设备，(4)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其充满，(5)第一型超级集线器系统20，以对内部电池充电，直到充满，以及(6)连接到模块对接集线器60的任何电池模块。

关于上面提及的第三优先权(情况iii)：当选择连接到内部具有电池模块的模块对接集线器60的端口作为用于供给功率的施主时，根据下面的优先权(从最高到最低)，将功率供给下面的设备：(1)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其电池电量达到10％(仅当模块对接集线器60中的电池模块的最大输出电流足够高时；否则仅对其一部分供电或者跳过其或者使其与其他电源组合。)，(2)第一型超级集线器系统20，以对其内部电池充电，直到100mah，(3)连接到超级集线器系统20的任何电子设备(仅当模块对接集线器60中的电池模块的最大输出电流足够高时；否则仅对其一部分供电或者跳过其或者使其与其他电源组合；此外，用户能够选择是否将功率供给连接到超级集线器系统60的任何电子设备)，以及(4)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其充满。在一个实施例中，连接到模块对接集线器60的电池模块可以含有多个电池模块。在这种情况下，在从较高电池电量的电池模块抽吸功率直到其达到5％之前，首先从具有最低电池电量的电池模块抽吸功率，直到其达到5％。

关于上面提及的第四优先权(情况iv)，当选择连接到超级集线器系统20的内部电池的端口作为用于供给功率的施主时，根据下面的优先权(从最高到最低)，将功率供给下面的设备：(1)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其电池电量达到10％，(2)连接到第一型超级集线器系统20的任何电子产品(直到第一型超级集线器系统20的内部电池等于或者低于100mah)，以及(3)便携式设备，以对其内部电池充电，直到其充满(直到第一型超级集线器系统20的内部电池等于或者低于100mah)。仅当第一型超级集线器系统20中的内部电池的最大输出电流足够高时；否则仅对其一部分供电或者跳过其或者使其与其他电源组合。

关于上面提及的第五优先权(情况v)：当选择连接到便携式设备的内部电池的端口作为用于供给功率的施主时，根据下面的优先权(从最高到最低)，将功率供给下面的设备：(1)第一型超级集线器系统20，以对内部电池充电，直到10％，以及(2)连接到超级集线器系统20的任何电子产品。情况v继续操作，直到便携式设备的内部电池的电池电量降低到低于特定阈值(例如，等于或者低于20％)。

下面是说明第一型超级集线器系统20在不同境况下根据功率路由选择的操作的示例。在该示例中，第一型超级集线器系统20通过从其内部电池抽吸功率开始其操作，如情况iv所示，供给功率。如果第一型超级集线器系统20的内部电池用尽，或者如果第一型超级集线器系统20的内部电池的电池电量降低到低于某个电量(例如，低于5％)，则第一型超级集线器系统20将从便携式设备的内部电池抽吸功率。如情况v所示，供给功率。然后，如果第一型超级集线器系统20连接到供电器，则超级集线器系统从该供电器抽吸功率，并且如情况i所示，供给功率。

第一型超级集线器系统20还能够根据本发明的另一个特定示例性实施例操作。在该实施例中，第一端口22和第二端口24分别连接到便携式设备和模块对接集线器60。可以是智能电话的便携式设备可以被设定为三种模式中的任何一种，即，施主、受主和对接模式。便携式设备通常在设备中包含至少一个充电电池。第三端口26保留开启，用于连接到外部设备。从由如下构成的组中选择外部设备：施主电子设备、供电器和电子附件。

在该特定示例性实施例中，功率逻辑如下。第一型超级集线器系统20首先通过纯硬件(而无需任何软件或者控制器运行)从任何潜在可用电源抽吸功率，以自我唤醒。潜在可用电源可以是如下中的：模块对接集线器60的内部电池、连接到模块对接集线器60的电池模块、便携式设备的内部电池、施主电子设备和/或者供电器。第一型超级集线器系统20苏醒后，其首先检测是否存在连接到第三端口26的供电器。如果供电器连接到第三端口26，则第一型超级集线器系统20首先检测(1)便携式设备中的电池电量是否低于100％并且(2)模块对接集线器60中是否存在电池模块或者超级集线器系统20中是否存在内部电池。关于(1)，如果便携式设备中的电池电量低于100％，则供电器对便携式设备供电，以对其内的电池充电。如果相反，则不对便携式设备中的电池充电，并且便携式设备不对超级集线器系统20供电。关于(2)，如果在模块对接集线器60中存在至少一个电池模块，则第一型超级集线器系统20将确定电池模块中的电池电量是否低于100％。如果其低于100％，则供电器对模块对接集线器60供电，以对电池模块充电。否则，则不对模块对接集线器60的电池模块充电，并且模块对接集线器60不对超级集线器系统20供电。在这种情况下，充电器是供电施主。

如果供电器连接到第三端口26，则第一型超级集线器系统20将检测模块对接集线器60是否存在电池模块，或者超级集线器系统20中是否存在内部电池。如果模块对接集线器60中不存在内部电池，则电话将作为供电施主。

如果模块对接集线器60中存在电池模块或者超级集线器系统20中存在内部电池，则第一型超级集线器系统20检测电池模块或者内部电池是否具有高于5％的电池电量。如果具有，则模块对接集线器60是供电施主，并且对便携式设备中的电池充电。如果不具有，则电话作为供电施主。

在该特定示例性实施例中，第一型超级集线器系统20的操作存在两种特殊情况。第一种情况是当第一型超级集线器系统20作为伪施主时。在这种情况下，第一型超级集线器系统20从供电器接收功率，并且在自认为是施主的同时，利用来自供电器的功率对其他端口供电。第二种情况是当便携式设备处于对接模式时。在对接模式中，在便携式设备接收功率时，便携式设备是施主(这样，将连接到其的端口指定为施主)。

图8示出根据本发明的又另一个实施例对于功率路由选择确定哪个端口是施主和哪个端口是受主的流程图。如前面在本小节的开头处所做的定义，下面描述图8的段落中的“施主”和“受主”指“功率施主”和“功率受主”。为了确定上面提及的“功率施主”和“功率受主”，在步骤64，第一型超级集线器系统20的控制器56首先检验第三端口26是否连接到外部设备。请注意，第三端口26是否连接到外部设备或者什么类型的外部设备连接到第三端口(如果外部设备被连接)的信息从检测器52反馈到控制器56。然后，在收到该信息后，控制器基于给予的信息执行下面的操作。在检验步骤64之后，如果第三端口26未连接到外部设备，则在步骤66，第一型超级集线器系统20检测电池模块是否对接于模块对接集线器60处(如果其连接到该端口)。如果电池模块对接于模块对接集线器60处并且连接到超级集线器系统20，则第一型超级集线器系统20确定连接到模块对接集线器60的端口本身作为施主。在这种情况下，如果电池模块中的电量等于或者大于其满容量的5％，则将由电池模块对便携式设备供电。利用供给便携式设备的功率对其内的电池充电。如果电池模块低于其容量的5％，则便携式设备对自己和模块对接集线器60供电。如果没有电池模块对接于模块对接集线器60处，则连接便携式设备的端口变成施主。便携式设备对自己和模块对接集线器60供电。

如果存在连接到第三端口26的外部设备并且所连接的外部设备是计算机，则在步骤68，第一型超级集线器系统20将第三端口26设定为施主。在这种情况下，从计算机对便携式设备和模块对接集线器60供电。如果连接到第三端口26的外部设备是供电器，则在步骤70，第一型超级集线器系统20将连接到模块对接集线器60的端口本身设定为施主，而将其余端口设定为受主。由于供电器没有智能，所以第一型超级集线器系统20仅允许纯供电器单元对模块对接集线器60和便携式设备供电，而不将连接到供电器的端口设定为施主。在这种情况下，如果便携式设备中的电池和与模块对接集线器60对接的电池模块(如果存在)不满，则供电器将对便携式设备中的电池和与模块对接集线器60对接的电池模块(如果存在)充电。如果外部设备是电子附件，则不将第三端口26设定为施主。在步骤72，第一型超级集线器系统20确定连接到模块对接集线器60的端口或者连接到便携式设备的端口是否是施主。步骤72确定是否存在对接于模块对接集线器60处并且连接到超级集线器系统20的电池模块。如果情况是这样，则第一型超级集线器系统20连接到模块对接集线器60的端口确定为施主。在这种情况下，如果电池模块等于或者大于电池的5％，则从电池模块对模块对接集线器60对便携式设备和电子附件供电。利用供给便携式设备的电对该设备中的电池充电。如果电池模块小于电池的5％，则便携式设备对自己、电子附件和模块对接集线器60供电。如果没有对接于模块对接集线器60处的电池模块，则连接便携式设备的端口变成施主。便携式设备将对自己、电子附件和模块对接集线器60供电。一个以上的电池模块能够对接于模块对接集线器60处。

图9是示出连接到usb端口的检测器52的操作示例的流程图。其列出检测器52如何确定第三端口26连接到外部设备或者什么类型的外部设备连接到第三端口26(如果连接了外部设备)。配置检测器52，以对外部设备分配标记，利用该标记确定第三端口26是否连接到外部设备或者什么类型的外部设备连接到第三端口26(如果连接了外部设备)。例如，对于外部设备有五个标记，即，(1)空，(2)供电，(3)设备，(4)施主和(5)充电器。空标记指检测器52没有检测到任何产品连接到端口(“检测端口(detectedport)”)。供电标记指电源连接到检测端口。设备标记指电子附件连接到检测端口。施主标记指计算机连接到检测端口。最后，充电器标记指充电器连接到检测端口。

首先，在步骤74，检测器52通过至少一个usb引脚(例如，功率引脚、id引脚)从模数转换器(“adc”)获取电压(至少一个电压电平)(例如，检测器52获取从功率引脚读取的功率)，以基于获取的电压对外部设备分配初始标记。

如果选择初始标记空，则执行步骤76，以对外部设备分配最终标记，并且最终确定外部设备。在步骤76，检测器52首先检验外部设备的usbid引脚是否低。如果其低，则对外部设备分配设备标记。然后，检验来自外部设备的usb功率，以查看其是否大于或者等于3.3v。如果情况不是这样，则不对外部设备设定设备标记，并且外部设备被确定为电子附件。如果情况是这样，则对外部设备分配新供电标记，并且外部设备被确定为电源。如果外部设备的usbid不低，则检测器52检验通过adc来自外部设备的usb功率，以查看其是否大于或者等于3.3v。如果情况是这样，则对外部设备分配供电标记，并且外部设备被确定为电源。相反，则对外部设备设定设备标记，并且外部设备被确定为电子附件。

如果选择初始标记供电，则执行步骤78。首先，检验通过adc来自外部设备的usb功率是否小于或者等于3.3v。如果情况是这样，则分配空标记。然后，执行第二测试。在第二测试中，检验通过adc来自外部设备的usb功率，以在第二测试中查看其是否大于或者等于1v。如果情况不是这样，则在第一步骤，直接执行第二测试。如果通过adc来自外部设备的usb功率不大于或者等于1v(即，第二测试的“否”)，则检验通过adc来自外部设备的usb功率，以查看其是否小于或者等于0.1v。如果情况是这样，则对外部设备分配新施主标记，并且该设备被确定为计算机。如果情况不是这样，则不改变分配的相应标记，并且基于第一步骤的结果，外部设备或者被确定为无或者被确定为电源。如果在第二测试中，通过adc来自外部设备的usb功率大于或者等于1v(即，第二测试中的“是”)，则检验外部设备的usbdp，以查看其是否在100ms内没有被下拉。如果情况不是这样，则不改变分配的相应标记，并且基于第一步骤的结果，外部设备或者被确定为无或者被确定为电源。如果情况是这样，则分配新充电标记，并且外部设备被确定为充电器。

如果选择初始标记设备，则执行步骤80。首先，检测器52检测外部设备的usbid引脚是否高。如果情况是这样，则分配新空标记，并且该外部设备被确定为无。如果情况不是这样，则该外部设备被确定为电子附件。

如果选择初始标记施主，则执行步骤82。首先，检验通过adc来自外部设备的usb功率是否大于或者等于1v。如果情况是这样，则分配新空标记，并且该外部设备被确定为无。如果情况不是这样，则该外部设备被确定为计算机。

如果选择初始标记充电器，则执行步骤84。首先，检验通过adc来自外部设备的usb功率是否大于或者等于1v。如果情况是这样，则分配新空标记，并且该外部设备被确定为无。如果情况不是这样，则该外部设备被确定为充电器。

第二型超级集线器系统

在如图10所示的根据本发明的第二型超级集线器系统的第一实施例中，第二型超级集线器系统88包含：第一网关90、第二网关92、第三网关94和控制系统100。第一端口22、第二端口24和第三端口26分别连接到第一网关90、第二网关92和第三网关94。第一网关90、第二网关92和第三网关94还连接到控制系统100。端口可以是通用串行总线(usb)端口、苹果公司的lighting端口、以太网端口、控制器局域网(can)端口、引脚连接器或者任何其他计算机总线。配置网关，以将功率和/或者数据中的至少一个传递到连接到端口的外部电子产品。网关与连接到相应端口的电子设备通信、将信息缓存在网关中，并且或者处理数据，或者通过该端口的相应网关将数据传递到另一个端口。控制系统100既监视功率路由选择，又任选地监视与每个连接电子产品的数据通信。关于数据通信，需要明白数据格式和数据传送到的他方。如果需要，将执行数据协议转换。例如，如果端口22是usb端口而端口24是以太网端口，则当由两个端口发送/接收数据时，控制系统100将在内部执行usb协议与以太网协议转换。控制系统100需要接收并且对从发送方收到的每个数据分组解封装，然后，再以接收方使用的协议格式封装此数据。至少需要理解每个封装的标题。在一个实施例中，控制系统100还包含非临时计算机可读介质，用于存储计算机可读代码，使得当微处理器执行其时，其给出信号，并且对第二型超级集线器系统88的所有部件进行控制，以执行并且运行特定步骤。非临时计算机可读介质可以包括公知的任何类型的数据储存器和/或者传输介质，包含磁介质、光介质、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、数据高速缓冲存储器、数据对象等等。此外，存储器可以常驻于单个物理地址，包括一种或者多种数据储存器，也可以以各种形式分布于单个物理系统中。在检测到端口的受主状况或者施主状况后，本发明的第二型超级集线器系统88能够智能地并且选择性地将其每个网关分别设定为施主或者受主。在一个示例中，当第一电子产品连接到第一端口22时，第二型超级集线器系统88尝试检测第一电子产品是否作为施主。如果其作为施主，则第二型超级集线器系统88将连接到第一端口22的第一网关90配置为受主，使得第二型超级集线器系统88至少能够路由选择功率并且任选地与第一电子产品执行数据通信。如果第一外部设备作为受主，则将相应网关90设定为施主，以保证至少能够正确建立功率路由选择并且任选地建立数据通信。同样，以类似方式配置第二网关92和第三网关94。这样，第二型超级集线器系统能够具有多个功率施主和数据施主。端口的配置互相独立。第二型超级集线器系统88通过消除需要做如下判定的麻烦有助于电子产品之间的功率路由选择并且任选地有助于其间数据通信：哪个电子产品应当作为施主，哪个要求其插入特定施主端口和哪个(哪些)电子产品应当作为(各)受主、哪个要求其/它们插入(各)受主端口。因此，第二型超级集线器系统88的优点是减轻了用户对连接到系统的电子产品是作为施主或者作为受主的顾虑。用户只要将电子产品插入系统中可用的任何端口，控制系统100就检测该电子设备的施主/受主状况，并且相应地配置相应网关。同时，如果需要，控制系统100还执行所需的数据协议转换，以确保与外部电子产品执行正确数据交换。

图11示出本发明的第二型超级集线器系统的具体实施。在能够装接到便携式设备中的第二外围设备/装备102中实现第二型超级集线器系统88。在一个实施例中，第二外围设备/装备是便携式充电器或者保护外壳。便携式充电器或者便携式设备的保护外壳保护模块对接集线器60和第二型超级集线器系统88，该第二型超级集线器系统88还包含第四复用器104、第五复用器106、第六复用器108、复用器集线器110、两个检测器52、集线器38以及控制单元86。第一端口22和第三端口26分别连接到第四复用器104和第五复用器106。控制单元86可以是中央处理单元(cpu)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者任何其他智能芯片。集线器38包含上游处理器32、第一下游处理器34和第二下游处理器36。配置上游处理器32，以将电功率并且任选地将数据传递到第一下游处理器34和第二下游处理器36。在上游处理器和下游处理器之间，能够双向传递数据。配置复用器集线器110，以连接到第四复用器104、第五复用器106和第六复用器108。如果需要，通过复用器集线器110能够在第一端口22与第三端口26之间建立直接连接路由，而无需通过控制单元。第五复用器106还连接到下游处理器36。第六复用器108还连接到第四复用器104和控制单元86。控制单元86连接到上游处理器32。两个检测器52中的每个分别连接到第一端口22和第三端口26，以检测什么类型的电子产品连接到端口。在一个特定实施例中，每个检测器52集成到第四复用器104和第五复用器106中。在另一个实施例中，检测器52还连接到检测器复用器(未示出)，该检测器复用器还连接到所有端口。这样，单个检测器52能够选择性地连接到每个端口。第二端口24(图10所示)变成将模块对接集线器60连接到下游处理器34的内部端口，并且因此，在图11中未示出。配置模块对接集线器60，以容纳多个模块58。模块58具有特定功能，并且包含但并不局限于：(各)传感器、(各)电池组或者这些的组合。模块58与模块对接集线器60之间的连接能够是usb、苹果公司的lighting端口或者任何计算机总线。如果第二外围设备/装备102是便携式充电器，则在第二外围设备/装备102或者第二型超级集线器系统88包含额外充电电池。

现在转到本发明的第二型超级集线器系统的第二实施例的第二外围设备/装备102的操作。第二型超级集线器系统88作为第一端口22与第三端口26之间的功率路由选择和任选地数据通信集线器。路由到端口的功率能够用于对外部电子产品供电并且/或者对连接到(各)端口的外部产品中的任何兼容充电电池充电。通过检测器52检测到端口的相应受主或者施主状况后，本发明的第二型超级集线器系统88能够智能地并且选择性地将第一端口22和第三端口26设定为每个端口的各自独立的功率施主、功率受主、数据施主或者数据受主。直接连接到模块对接集线器60并且还连接到下游处理器34的第二端口24被始终标记为数据受主，因为其连接到下游处理器。这样，模块对接集线器60和内部的模块58始终被标记为数据受主。该特定实施实现前面的段落中描述的第二型超级集线器系统88的特征和操作。特别是，其将检测连接到端口22和/或者端口26的(各)电子产品的施主/受主状况，并且建立连接路由来实现正确数据通信和功率交换。

第二型超级集线器系统88能够根据本发明的实施例操作，端口可以不与电子产品连接，或者连接到从由如下构成的组中选择的电子产品：施主电子设备(例如，始终作为施主的电子设备，诸如，台式计算机或者笔记本电脑)、供电器(例如，充电器或者电池充电器)、便携式设备(例如，具有android或者ios操作系统的智能电话)或者电子附件(例如，usb闪速驱动器、键盘和鼠标)。本发明的第二型超级集线器系统88能够基于其端口连接的产品类型来在其连接端口之间选择性地建立连接路由。连接路由用于传递电功率并且任选地传递数据。

关于功率路由选择，如下从最高到最低对功率输出优先权(选择哪个端口作为供电施主(功率施主))排序：从连接到如下的端口开始：(1)供电器，(2)施主电子设备，(3)内部具有电池模块的模块对接集线器，(4)第二型超级集线器系统88的内部电池，以及(5)便携式设备的内部电池。

关于数据通信/传递，如下从最高到最低对选择哪个端口作为施主(数据施主))排序：从连接到如下的端口开始：(1)施主电子设备，(2)第二型超级集线器系统88的控制单元86，(3)连接到第二型超级集线器系统88的便携式设备。连接到第二型超级集线器系统的便携式设备能够同时既作为功率施主又作为数据受主。如果第二型超级集线器系统88的内部电池供电，则连接到端口的便携式设备既作为功率受主又作为数据受主。如果第二型超级集线器系统88的内部电池用尽或者第二型超级集线器系统88的内部电池的电池电量降低到低于某个电量(即，低于5％)，则便携式设备的内部电池供电，这意味着便携式设备是功率施主。但是便携式设备仍是数据受主，因为第二型超级集线器系统88是数据施主。

下面是示出在不同境况下第二型超级集线器系统88关于功率路由选择和数据通信/传递的操作的示例。在该示例中，第二型超级集线器系统88的第二端口24连接到模块对接集线器60。如果检测是否操作连接到第一端口22或者第三端口26的电子产品，第二型超级集线器系统88开始其操作。如果没有电子产品连接到这两个端口，则控制单元86既作为功率施主又作为数据施主。模块对接集线器60及其内的所有模块58是功率受主和数据受主。然而，如果电池模块耦合到模块对接集线器60，则模块对接集线器60是功率施主和数据受主，并且因此控制单元86是功率受主和数据施主。如果始终作为施主的电子设备(诸如，台式计算机或者笔记本电脑)连接到第一端口22或者第三端口26，则该设备既是功率施主又是数据施主。因此，第二型超级集线器系统88的控制单元86是数据受主，并且模块对接集线器60的内部电池/模块对接集线器60是功率受主。如果供电器连接到第一端口22或者第三端口26，则供电器是功率施主，而控制单元86仍是数据施主。因此，第二型超级集线器系统88的内部电池是功率受主。如果电子附件连接到第一端口22或者第三端口26，则如果模块对接集线器60内没有电池模块，则控制单元86仍既是功率施主又是数据施主。如果电子附件连接到第一端口22或者第三端口26并且电池模块耦合到模块对接集线器60，则控制单元86是数据施主并且模块对接集线器60是功率施主。

第二型超级集线器系统88还能够根据本发明的另一个示例性实施例操作。在该实施例中，第一端口22和第二端口24连接到便携式设备和模块对接集线器60。便携式设备通常在设备中包括至少一个充电电池。第二型超级集线器系统88从其自己的内部电池或者内部具有电池模块的模块对接集线器60抽吸功率。第二型超级集线器系统88的控制单元86作为数据施主。如果模块对接集线器60内具有电池模块并且第二型超级集线器系统88的内部电池用尽或者内部电池的电池电量降低到低于某个电量(例如，低于5％)，则第二型超级集线器系统88从便携式设备的内部电池抽吸功率。然后，便携式设备作为功率施主和数据受主(控制单元86是数据施主)。第三端口26是保持开启，用于连接到外部设备。从由施主电子设备、供电器和电子附件构成的组中选择外部设备。如果第二型超级集线器系统88的第三端口26连接到始终作为施主的电子设备(诸如，台式计算机或者笔记本电脑)，则该设备既是功率施主又是数据施主。因此，既对于功率又对于数据，第二型超级集线器系统88的控制单元86和连接到第一端口22的便携式设备都被设定为受主。如果第二型超级集线器系统88的第三端口26连接到供电器，则供电器是功率施主，而第二型超级集线器系统88的控制单元86是数据施主。如果第二型超级集线器系统88的第三端口26连接到电子附件，则第二型超级集线器系统88的控制单元86是数据施主，并且内部具有电池模块的模块对接集线器60或者第二型超级集线器系统88的内部电池作为功率施主。如果模块对接集线器60内没有电池模块并且第二型超级集线器系统88的内部电池用尽或者第二型超级集线器系统88的内部电池的电池电量降低到低于某个电量(例如，低于5％)，则第二型超级集线器系统88从便携式设备抽吸功率，以对电子附件和该系统供电。然后，便携式设备既是功率施主又是数据受主(控制单元86是数据施主)。

因此，可以看出，在前面的描述中阐述的或者由前面的描述明白的目的中，有效实现了上面陈述的目的，并且由于可以在不脱离本发明的范围的情况下，对上述构造和/或者方法进行某些变更，所以旨在认为上面的描述中描述的或者附图中所示的所有主题仅是说明性的而没有限制性意义。

不应当认为下面的权利要求局限于所描述的顺序或者元件。因此，作为语言问题，本发明的范围的所有陈述可以说都落入其间。

例如，关于端口、连接器、检测器、复用器和网关的数量，只要不偏离本发明的旨在用途，能够采用任何数量的端口、连接器、检测器、复用器和网关。

请注意，尽管上述示例的检测器52的操作配用usb端口，但是通过对上述构造和/或者方法进行某些变更，还能够对lighting端口和任何其他计算机总线执行检测器52对电子产品的检测，而不脱离该范围(例如，获得正确otg信号或者lighting端口信号，用于标记并且确定外部设备)。

此外，尽管上面对第一型超级集线器系统20和第二型超级集线器系统88所做的说明仅指出第一端口连接到便携式设备，第二端口连接到模块对接集线器并且配置第三端口，以连接到外部设备，但是只要其不偏离本发明的旨在用途，可以对便携式设备、模块集线器和外部设备任意分配端口。

此外，应当将前面的描述中的阈值数量(例如，对于第一型超级集线器系统20和第二型超级集线器系统88，低于5％的电池电量；将超级集线器系统的内部电池充到100ma)理解为仅是说明性的，而没有限制性意义。因此，阈值数量可以与前面的描述中建议的数量不同。此外，用户和/或者制造商能够对第一型超级集线器系统20和第二型超级集线器系统88的数据传递和供电的优先权列表的顺序进行调节。