专利名称：具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路接口装置，它能够将计算机对块设备的并行接口命令和请求转换为通用串行总线接口命令，使具有通用串行总线接口的块设备能通过块设备并行接口被计算机使用。
背景技术：
计算机系统的块设备并行接口主要是SCSI接口和IDE接口。它们在计算机发展的早期就已经出现，随着计算机技术的发展，日趋完善，被众多的设备所采用。具有SCSI接口和IDE接口的块设备主要有硬盘，CDROM/CDR/CDRW驱动器，DVDROM/DVDRAM/DVDR驱动器，ZIP驱动器，MO驱动器等。
通用串行总线又称USB，是最近几年才在计算机领域得到广泛应用的一种总线接口。具有USB接口的块设备主要有USB硬盘、USB CDROM/CDR/CDRW/DVDROM/DVDR/DVDRW，USB闪存盘，USB MO，USB ZIP等。其最显著的优点是可移动性和可互换性。
通用串行总线主机控制器又称USB HOST，它提供USB设备接入的接口，并控制USB设备的运转；现有的通用串行总线主机控制器与计算机系统的连接主要是通过计算机总线(PCI/ISA)方式，由宿主计算机系统控制通用串行总线主机控制器与USB设备的工作，因而，对于不同的通用串行总线主机控制器和不同的操作系统，以及BIOS层次上，都需要为通用串行总线主机控制器以及USB设备编写专门的驱动程序。
由于USB接口是最近几年才发展起来并广泛应用的新接口，计算机的操作系统对它的支持明显不如对SCSI接口和IDE接口的支持完善，这表现在1.计算机系统总是把SCSI或IDE接口的设备当作主系统设备，而把USB接口的设备当作附加设备，如果没有SCSI或IDE接口的块设备，USB接口的块设备难以单独正常工作，特别在具有高级操作系统(如WINDOWS)的计算机中；2.计算机系统缺省的支持对SCSI或IDE接口要强于USB接口设备。特别是对于硬盘类设备，使用SCSI或IDE接口的硬盘，用户几乎无需额外的驱动程序；而对USB接口的控制器和设备，计算机操作系统在安装完成后，均需安装额外的驱动程序；
3.现有的计算机操作系统，在设计的时候，没有考虑从USB接口的块设备引导，作为结果，绝大部分的操作系统不能安装在USB接口的块设备上，更不能从USB设备被直接引导(BOOT)，如WINDOWS的多个版本；4.标准USB接口最大供电为5V，500mA，而USB块设备(如USB移动硬盘)一般供电需要700mA到1000mA以上，随着容量的增加，耗电将更大。这使得USB块设备(如USB移动硬盘)需要外接电源或使用特殊的转换插头从另外的USB插头或键盘接口”偷”电。
这些状况，限制了USB接口的块设备的应用。而通过软件系统去解决这些问题，由于各种硬件平台和操作系统众多，必然造成驱动程序众多(每种操作系统的每种版本所要对所有的通用串行总线主机控制器编写不同的驱动程序)，工作量巨大，而且时间滞后，用户使用也不方便，甚至需要修改主板才能支持。对于那些厂商停止提供支持，而还在广泛使用的硬件平台和操作系统，更是无法实现。
实用新型内容为了提高现有计算机系统对USB接口的块设备的支持，特别是为了达到使计算机系统能像使用SCSI或IDE接口的块设备一样使用USB接口的块设备，本实用新型提供一种具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，该装置对计算机端使用块设备并行接口(SCSI或IDE接口)，对设备端使用USB总线接口。这样，USB接口的块设备可以被计算机当作SCSI或IDE接口设备来使用，从而得到更好的和更广泛的支持。由于还可提供可设定的USB供电电流，方便了USB块设备的直接供电。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是将传统的通用串行总线主机控制器直接挂接在计算机系统总线上，通过增加的控制转换电路(100)，改变为挂接在计算机系统的块设备并行接口总线上(SCSI接口控制器或IDE接口控制器)，形成新的电路连接关系和结构。
传统的通用串行总线主机控制器如图1，通用串行总线主机控制器连接在计算机系统总线(PCI/ISA)上。
本实用新型的技术方案如图2，通用串行总线主机控制器一端为USB块设备接入接口，另一端与控制转换电路(100)相连，控制转换电路(100)另一端直接与计算机系统块设备并行接口控制器相连接。
增加的控制转换电路(100)包括以下几部分1.块设备并行接口(10)该部分通过SCSI接口或IDE接口完成与计算机系统的块设备并行控制器的命令和数据交换2.数据缓冲区(20)该部分是一块足够大的内存，用来暂时存放输入/输出数据
3.微控制器(50)该部分用来控制SCSI接口或IDE接口的命令和数据交换、完成SCSI接口或IDE接口与USB接口命令和数据的转换和重组，控制通用串行总线主机控制器与USB块设备的命令与数据交换以及与USB块设备相关的协议的解释；4.控制信号产生电路(40)该部分用来产生电路中所有的控制信号和时序信号；图3是本实用新型的电路结构连接框图，其中(10)块设备并行接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(60)块设备并行接口，(69)USB插座，(98)电流选择电路，(99)电源电路。
块设备并行接口(10)对外连接的对象是计算机系统块设备并行接口控制器(70)，对内与数据缓冲区(20)和微控制器(50)相连；通用串行总线主机控制器(30)对内与数据缓冲区(20)和微控制器(50)相连，对外与USB块设备相连；微控制器(50)与块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)均相连；数据缓冲区(20)一端与块设备并行接口(10)相连，另一端与通用串行总线主机控制器(30)相连，同时也与微控制器(50)相连；控制信号产生电路(40)与块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、微控制器(50)以及通用串行总线主机控制器(30)均相连。
输出数据依次经过块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)到达目的块设备；输入数据依次经过通用串行总线主机控制器(30)、数据缓冲区(20)、块设备并行接口(10)，到达计算机；微控制器(50)用来解释、重组和控制块设备并行接口和通用串行总线接口之间的命令转换和数据传输；数据缓冲区(20)用来暂存块设备并行接口和通用串行总线接口之间的数据交换；控制信号产生电路(40)产生块设备并行接口和通用串行总线接口之间命令转换和数据传输需要的所有信号和时序。
控制转换电路(100)与通用串行总线主机控制器(30)一起向上构成对计算机系统的块设备并行接口，向下构成对USB接口块设备的主机(HOST)接口，将计算机发出的块设备并行接口控制命令(SCSI命令或IDE命令)，解释、转换为USB协议的相应命令，并将数据按USB协议的要求进行组织和传输，最后将结果和数据通过块设备并行接口返回给计算机，完成块设备的并行接口(IDE接口或SCSI接口)到块设备的USB接口的转换，从而使计算机能从块设备的并行接口来操作USB接口的块设备。
本实用新型技术方案中电路的典型的工作过程有四个1.初始化系统加电后，计算机系统开始初始化，计算机系统的块设备并行控制器发出”复位”信号给块设备并行接口。控制转换电路(100)收到”复位”信号，首先完成本身电路的初始化，然后开始初始化通用串行总线主机控制器(30)，并枚举通用串行总线主机控制器(30)上接入的USB块设备，读入各种系统参数，如设备类型，容量，扇区大小等，将这些重要的参数保存在微控制器(50)的存储单元中。并设置块设备并行接口(10)相应的寄存器和状态位，最后回复计算机系统的块设备并行控制器，复位完成；计算机接收到块设备的复位完成信号，开始读取块设备的各种参数，控制转换电路(100)的微控制器(50)根据块设备并行接口(10)收到的命令返回相应的数据给计算机系统的块设备并行接口控制器(70)。
计算机系统完成对该块设备的初始化。进入下一阶段。
2.数据输入当块设备并行接口的状态位显示”不忙”，计算机系统的块设备并行控制器可以向块设备并行接口发出数据输入命令，控制转换电路(100)收到数据输入命令，由微控制器(50)完成命令的解释和转换，转换为USB的数据输入命令，并根据数据缓冲区(20)的大小和数据输入的参数，通过对通用串行总线主机控制器(30)的控制，从USB块设备读入相应的数据，最后根据整个环节中出现的各种情况，回复计算机系统的块设备并行控制器(70)数据读入的情况，如完成，数据地址错误，缓冲区不足，扇区错误等。
计算机系统的块设备并行控制器(70)收到块设备对数据输入命令请求的回复，如果命令执行正确，计算机系统以开始读入数据，以I/O方式或以DMA方式，控制转换电路(100)的块设备并行接口(10)配合计算机系统的块设备并行控制器(70)的时序将数据传输给计算机系统，本次数据输入正常结束。
如果计算机系统的块设备并行控制器(70)收到块设备对数据输入命令请求的回复是错误，那么，计算机系统将读取控制转换电路(100)的块设备并行接口(10)设置的错误代码，作相应的错误处理。
3.数据输出当块设备并行接口的状态位显示”不忙”，计算机系统的块设备并行控制器(70)可以向块设备并行接口(10)发出数据输出命令，控制转换电路(100)收到数据输出命令，由微控制器(50)完成命令的解释，并根据数据缓冲区(20)的大小，回复计算机系统的块设备并行控制器可以进行数据传输或错误信号。
计算机系统的块设备并行控制器(70)收到块设备并行接口回复的”可以进行数据传输”信号，即以I/O方式或以DMA方式，将输出命令中指定的数据长度的数据传输给块设备并行接口(10)，控制转换电路(100)的微控制器(50)将块设备并行接口(10)收到的数据暂存在数据缓冲区(20)中，通过对通用串行总线主机控制器(30)的控制，往USB块设备写入相应的数据。该过程完成后，通过状态位的设置以及错误信息的设置，向计算机系统的块设备并行控制器(70)回复数据输出结果。
计算机系统的块设备并行控制器收到块设备并行接口回复的”错误”信号，则读取块设备并行接口设置的错误代码，进行错误处理。
4.状态查询状态查询是通过一组状态寄存器的设置与读取，使计算机系统的块设备并行控制器(70)与块设备并行接口(10)之间交换命令执行的结果。
在计算机系统的块设备并行控制器(70)向块设备发出命令前或执行命令后，均需要查询特定的状态寄存器，获得执行命令的条件或结果。如上述的1-3的工作状态中。
电流选择电路(98)，串接在系统+5V电源与通用串行总线(USB)插座的电源正极之间，包括多个限流电阻(保险电阻)和一组开关，多个限流电阻的一端并连在一起，并与系统电源的正极相连，另一端分别与一组开关相连，该组开关的另一端并联在一起，与USB插座的电源正极相连，通过限流电阻的选择和开关的使用，可以设定最大的供电电流。
本实用新型的有益效果是，使具有通用串行总线(USB)接口的块设备能通过块设备并行接口被计算机使用，与现有技术相比所具有的优点及积极效果如下1.对所有现有的操作系统，无论是UNIX，LINUX，SOLARIS还是WINDOWS等，均无需USB驱动程序即可直接使用USB总线的块设备，如USB硬盘、USB光驱等。特别是对一些专用的实时和工业控制以及大型计算机系统的操作系统，只要具有块设备并行接口总线控制器(SCSI接口或IDE接口)，就可以方便的接入USB块设备，而无须花极大的代价去了解操作系统，编写USB驱动程序；2.具有较好的硬件兼容性。无论是什么硬件平台的计算机系统，通过本实用新型接入USB块设备，其使用与其上原来韵并行接口块设备(SCSI设备或IDE设备)的使用、功能完全一致。无需BIOS对通用串行总线主机控制器(USB HOST)和USB块设备做任何支持。
3.由上述1和2的优点，带来的积极的效果是对现有任何具有SCSI或IDE接口的硬件平台的任何操作系统无需任何改动均可以独立安装在USB块设备上(如USB硬盘)，并从该设备上被引导(BOOT)，其结果是USB块设备可以单独的支持计算机操作系统的工作，无需依赖其他额外的块设备。这个特性，在现实中的意义是3.1可以更容易的实现移动办公和办公设备的共享。从USB移动硬盘直接启动操作系统意味着每个办公人员只要有一个USB移动硬盘(其中包含有其工作所需要的所有的软件工具和环境以及工作数据)，就可以在任何一台具有本实用新型装置的计算机平台上进行工作，或者配备一个具有本实用新型实施例1的装置，即可以在任何一台现有的普通的计算机上进行工作。这种灵活性是不受计算机硬件平台和操作系统的限制的，只需USB移动硬盘内的操作系统和硬件平台一致即可。
3.2共用计算机场合。在某些公共场合，如学校的计算机机房，公共网吧等，由于使用固定的硬盘存储设备，而供多人使用，即容易使个人隐私泄露，如银行帐号，信箱密码等，又存在病毒传播的潜在危险。通过使用实用新型的装置，每个人只需要准备一个USB接口的移动硬盘，即可避免上述状况。
3.3方便系统维护。对于计算机公司的维护和升级非常方便。这表现在1.即使用户的计算机软件系统完全瘫痪，维护人员也可以立即使用USB移动硬盘里的操作系统进行引导，并帮助用户恢复系统；2.能启动USB移动硬盘上的操作系统，意味着可以使用更多的软件和工具帮助用户诊断、修复和升级系统。而这些几乎均无需打开机箱。
图1传统的通用串行总线主机控制器与计算机系统里的连接方式图2具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器与计算机系统的连接方式图3本实用新型的电路结构连接框图图4电流选择电路，其中(a)使用波段开关方式(b)使用组合开关方式R1-R4为保险电阻或限流电阻，SW1为四选一的波段选择开关；F1-F4为保险丝，SW-DIP4为四组的组合开关；图5具体实施例1的外观示意图，其中(201)USB接口1，(202)USB接口2，(203)IDE接口，(204)电流选择开关，(205)IDE电源插头，(207)本实用新型电路，(208)本实用新型电路图6具体实施例1的电路结构连接框图，其中(11)IDE设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(61)IDE插座，(69)USB插座，(98)电流选择电路，(99)电源电路图7具体实施例2的电路结构连接框图，其中(12)SCSI设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(62)SCSI插座，(69)USB插座，(98)电流选择电路，(99)电源电路图8具体实施例3的电路结构连接框图，其中(12)SCSI设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(69)USB插座，(82)SCSI控制器，(91)PCI总线接口，(98)电流选择电路，(99)电源电路图9具体实施例4的电路结构连接框图，其中(11)EIDE设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(69)USB插座，(81)IDE控制器，(91)PCI总线接口，(98)电流选择电路，(99)电源电路。
下面结合实施例对本实用新型进一步说明。
具体实施例1具有IDE接口的通用串行总线主机控制器(USB HOST)该具体实施使用本实用新型，实现一个通用的基于USB块设备的USB与IDE接口转换插头。该插头一端为IDE设备插座，另一端为USB主机插座，具有的功能为将USB块设备转换成IDE的块设备，从而直接为计算机系统所使用。
图5为该具体实施的外观示意图，其中(201)USB接口1，(202)USB接口2，(203)IDE接口，(204)电流选择开关，(205)IDE电源插头，(207)本实用新型电路，(208)本实用新型电路。
从图中可以看到，每个IDE接口可以通过本实用新型转化为两个USB主机插座，可以接入两个USB接口的块设备，分别为USB1和USB2，其中USB1对应IDE接口的主设备(MASTER)，USB2对应IDE接口的从设备(SLAVE)。
使用时，IDE接口通过硬盘线插在计算机的第一或第二个IDE控制器接口上，电源为机箱电源接硬盘的标准的四芯电源插头。两个USB主机插座可以通过USB延长线接至计算机的前面板或机箱后面。对于20G的USB移动硬盘，需要的电流为1000mA，可将电流选择开关(204)设定在S2的位置(S1表示500mA，S2表示1000mA，S3表示1500mA，S4表示2000mA，参见图6)。这样，移动硬盘就可以作为操作系统(如WINDOWS)的启动引导盘而独立工作了。
技术方案图6为该具体实施的电路结构连接框图。
其中(11)IDE设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机(USB HOST)控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(61)IDE插座，(69)USB插座，(98)电流选择电路，(99)电源电路。
计算机数据输出时经IDE插座(61)、IDE设备接口(11)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)、USB插座(69)到达目的设备；计算机数据输入时经USB插座(69)、通用串行总线主机控制器(30)、数据缓冲区(20)、IDE设备接口(11)、IDE插座(61)进入计算机；IDE设备接口(11)通过IDE插座(61)与计算机系统的IDE控制器(71)通过硬盘线相连，IDE设备接口为该技术领域公示技术，I/O方式，PIO-0/PIO-1/PIO-2/PIO-3/PIO-4方式，UDMA33/UDMA66/UDMA100/UDMA133方式等各种技术可以用于IDE接口的传输，以提高数据传输的性能；IDE设备接口(11)在微控制器(50)的控制下，将数据缓冲区(20)中的数据，传输给计算机系统(数据输入)，传输的方式由计算机系统决定，使用I/O方式或PIO方式或DMA方式，或者将计算机系统(数据输出)的数据传输到数据缓冲区(20)中；通用串行总线主机控制器(30)在微控制器(50)的控制下，将数据缓冲区(20)中的数据，通过USB插座(69)输出到USB块设备中，或者从USB块设备中读取数据到数据缓冲区(20)中；计算机系统通过IDE控制器(71)可以直接读取IDE设备接口(11)中的各种状态寄存器内容，也可以把命令直接写入IDE设备接口(11)的相应寄存器中；微控制器(50)根据计算机系统写入IDE设备接口(11)中的命令，并根据数据缓冲区(20)的使用情况，决定数据传输的方向，对于数据输入类的命令，微控制器(50)将先通过通用串行总线主机控制器(30)从USB块设备中读取数据到数据缓冲区(20)中，然后将数据缓冲区(20)中的数据通过IDE设备接口(11)传输给计算机系统；对于数据输出类的命令，微控制器(50)将先通过IDE设备接口(11)将数据从计算机中读到数据缓冲区(20)中，然后然后将数据缓冲区(20)中的数据通过通用串行总线主机控制器(30)传输到USB块设备中；微控制器(50)在收到计算机系统的IDE控制器发出的复位信号时，先完成自己的复位与初始化，然后再完成通用串行总线主机控制器(30)的初始化，并完成其上连接的USB块设备的枚举，读入设备的相关信息，并保存；然后复位IDE设备接口(11)，并将先前保存的USB块设备的相关信息，设置到IDE设备接口(11)的相关寄存器中，完成后，回复计算机系统。
微控制器(50)完成IDE命令与USB数据传输协议之间的命令转换，协议解释，数据封/分包等操作。
以上过程中所需要的时序信号和控制信号由控制信号产生电路(40)产生。
以上过程中的命令转换、协议解释，过程控制等操作，由微控制器(50)中的固件程序完成，该固件程序使用该技术领域的现有的公示技术资料可以实现；电源电路(99)从主机系统的5V电源电压产生3.3V的电源电压，该电路使用通用的低压差的3.3V三端稳压器实现。
电流选择电路(98)使用4个限流电阻R1-R4，限流值分别为500mA，1000mA，1500mA，2000mA，再使用一个4选1波段(SW1)开关，波段开关的位置S1对应500mA，位置S2对应1000mA，位置S3对应1500mA，位置S4对应2000mA。限流电阻并联部分接系统电源+5V，波段开关公共部分接USB插座的电源正极，限流电阻的另一端分别接波段开关的4个选择端，4选1波段开关缺省位置为S1，即500mA的最大供电电流，是USB标准规定的最大供电电流。
本实施例针对不同的用处，选用如下各种集成电路，以实现对USB1.1、USB2.0兼容(全速)和USB2.0的分别支持。
USB1.1通用串行总线主机控制器(30)使用两片CYPRESS公司的SL811HS集成电路，微控制器(50)使用PHILIPS公司的XA-H4系列微控制器，数据缓冲区(20)使用两片8位32K的SRAM内存芯片，IDE设备接口(11)和控制信号产生电路(40)共用一片CPLD芯片完成。
USB2.0兼容通用串行总线主机控制器(30)使用两片CYPRESS公司的AT43USB370集成电路，微控制器(50)使用AFMEL公司的AT91M40807微控制器，数据缓冲区(20)使用两片32位32K的SRAM内存芯片，IDE设备接口(11)和控制信号产生电路(40)共用一片CPLD芯片完成。
USB2.0通用串行总线主机控制器(30)使用PHILIPS公司的ISP1561，ISP1561可同时提供4个USB2.0接口，这里只使用其中的两个，微控制器(50)使用ATMEL公司的AT91F40816微控制器，数据缓冲区(20)使用32位64K的SRAM内存芯片，IDE设备接口(11)和控制信号产生电路(40)共用一片CPLD芯片完成。
本实施例中，控制转换电路(100)内部的IDE设备接口(11)和控制信号产生电路(40)进行了组合，它们由一片CPLI)芯片实现。
具体实施例2具有SCSI接口通用串行总线主机控制器(USB HOST)该具体实施使用本实用新型，实现一个通用的基于USB块设备的USB与SCSI接口转换插头。该插头一端为SCSI设备插座，另一端为USB主机插座，具有的功能为将USB块设备转换成SCSI的块设备，从而直接为计算机系统所使用。本实施例方式将一个SCSI接口转换为4个USB接口，4个USB接口的SCSI设备号为SCSl接口设定的SCSI设备号开始的连续四个号码。
图7为该具体实施的电路结构连接框图。
其中(12)SCSI设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机(USB HOST)控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(62)SCSl插座，(69)USB插座，(98)电流选择电路，(99)电源电路。
计算机数据输出时经SCSI插座(62)、SCSI设备接口(12)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)、USB插座(69)到达目的设备；计算机数据输入时经USB插座(69)、通用串行总线主机控制器(30)、数据缓冲区(20)、SCSI设备接口(12)、SCSI插座(62)进入计算机；该具体实施的技术方案与具体实施例1(图6)的技术方案的区别是与计算机系统的接口由IDE接口换成了SCSI接口，相应的微控制器的固件和控制信号产生电路只需做相应的调整既可但整个电路的结构和连接关系并没有改变。
SCSI接口和IDE接口一样是该技术领域的公知的成熟技术。
芯片的选用，通用串行总线主机控制器(30)使用PHILIPS公司的ISP1561，使用ISP1561同时提供的4个USB2.0接口，微控制器(50))使用ATMEL公司的AT91F40816微控制器，数据缓冲区(20)使用32位128K的SRAM内存芯片，SCSI设备接口(12)和控制信号产生电路(40)使用一片CPLD芯片完成。
具体实施例3带有通用串行总线主机控制器的SCSI接口PCI卡该具体实施使用本实用新型，实现一个通用的基于USB块设备的USB与SCSI接口转换PCI插卡。该插卡插在计算机系统的PCI插槽里，对计算机系统的界面为SCSI接口界面，对块设备的界面为USB主机插座，具有的功能为提供SCSI接口的同时，额外提供四个USB接口，USB接口上的块设备被转换成SCSI接口的块设备，而为计算机系统所使用。
图8为该具体实施的电路结构连接框图。
其中(12)SCSI设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(69)USB插座，(82)SCSI控制器，(83)SCSI接口插头(91)PCI总线接口，(98)电流选择电路，(99)电源电路。
图中SCSI控制器以右部分为本实用新型。
SCSI控制器、PCI总线接口为该技术领域公知的成熟技术。
本实施方式将SCSI设备接口(12)、数据缓冲区(20)，通用串行总线主机控制器(30)，控制信号产生电路(40)，微控制器(50)使用ASIC技术封装在一片ASIC专用集成电路里，其中通用串行总线主机控制器(30)模块提供四个USB2.0接口。
本实施例中，控制转换电路(100)和通用串行总线主机控制器(30)全部组合在一起，由一片芯片实现。
具体实施例4带有通用串行总线主机控制器的EIDE接口PCI卡该具体实施技术方案与具体实施方式
3相似，只是将SCSI控制器换成了EIDE控制器，具有的功能为将USB接口的块设备转换成EIDE接口的块设备，从而为计算机系统所使用。与SCSI不同的是，每个EIDE控制器只能连接两个EIDE设备，因而也只能变换为两个USB接口。
图9为该具体实施的电路结构连接框图。
其中(11)EIDE设备接口，(20)数据缓冲区，(30)通用串行总线主机控制器，(40)控制信号产生电路，(50)微控制器，(69)USB插座，(81)EIDE控制器，(84)IDE接口插座，(91)PCI总线接口，(98)电流选择电路，(99)电源电路。
图中EIDE控制器以右部分为本实用新型。
本实施方式的IDE控制器为增强的IDE控制器，IDE设备接口为增强的IDE设备接口。
增强的IDE控制器、PCI总线接口为该技术领域公知的成熟技术。
与实施方式3一样，本实施方式将EIDE设备接口(12)、数据缓冲区(20)，通用串行总线主机控制器(30)，控制信号产生电路(40)，微控制器(50)使用ASIC技术封装在一片ASIC专用集成电路里，其中通用串行总线主机控制器(30)模块提供两个USB2.0接口。
具体实施例5带有IDE接口的通用串行总线主机控制器的主板该具体实施在主板的IDE控制器芯片组里使用本实用新型，将USB块设备转换成IDE接口的块设备，从而为计算机系统所使用。
该具体实施例的技术方案是将图6中的IDE设备接口(11)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)，控制信号产生电路(40)、微控制器(50)等五个部分电路集成在主板的IDE控制器芯片组里，直接做在主板上，并在芯片内部将IDE设备接口(11)与IDE控制器直接相连，对外通过USB插座或引线提供USB接口。
本实施例中，控制转换电路(100)和通用串行总线主机控制器(30)全部组合在一起，并与本实用新型以外的电路(IDE控制器)共存在一片芯片中。
具体实施例6带有SCSI接口的通用串行总线主机控制器的的主板该具体实施在主板的SCSI控制器芯片组里使用本实用新型，将USB块设备转换成SCSI接口的块设备，从而为计算机系统所使用。
该具体实施例的技术方案是将图7中的SCSI设备接口(12)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)，控制信号产生电路(40)、微控制器(50)等五个部分电路集成在电脑主板的SCSI控制器芯片组里，并直接与之相连，并通过USB插座或引线提供对外的USB接口。
具体实施例7具有IDE接口的通用串行总线主机控制器的集成电路该具体实施将本实用新型通过集成电路封装，集成电路提供一端为USB主机界面，另一端为IDE设备接口界面。
该具体实施例的技术方案是将图6中的IDE设备接口(11)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)，控制信号产生电路(40)、微控制器(50)等五个部分电路集成在同一集成电路里，形成通用集成电路。
具体实施例8具有SCSI接口的通用串行总线主机控制器的集成电路该具体实施将本实用新型通过集成电路封装，集成电路提供一端为USB主机界面，另一端为SCSI设备接口界面。
该具体实施例的技术方案是将图7中的SCSI设备接口(12)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)，控制信号产生电路(40)、微控制器(50)等五个部分电路通过PLD/CPLD/FPGA或ASIC技术集成在同一芯片里。
权利要求1.一种具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，包括通用串行总线主机控制器(30)，提供计算机主机接入通用串行总线设备的接口，其特征在于，还包括一控制转换电路(100)，控制转换电路(100)一端与通用串行总线主机控制器(30)相连，另一端为可直接与计算机主机的块设备并行接口控制器(70)相连的块设备并行接口(10)，控制转换电路(100)用来控制块设备并行接口到块设备通用串行总线接口的转换；所述控制转换电路(100)和通用串行总线主机控制器(30)一起构成对主机系统的块设备并行接口和对USB接口块设备的通用串行总线主机(USB HOST)接口。
2.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是控制转换电路(100)包括如下部分块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、微控制器(50)、控制信号产生电路(40)，块设备并行接口(10)对外连接的对象是计算机系统块设备并行接口控制器(70)，对内与数据缓冲区(20)、微控制器(50)和控制信号产生电路(40)相连；通用串行总线主机控制器(30)对外与USB块设备相连，对内与数据缓冲区(20)、微控制器(50)和控制信号产生电路(40)相连；微控制器(50)与块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)和控制信号产生电路(40)均相连；数据缓冲区(20)一端与块设备并行接口(10)相连，另一端与通用串行总线主机控制器(30)相连，同时也与微控制器(50)和控制信号产生电路(40)相连；控制信号产生电路与块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、微控制器(50)以及通用串行总线主机控制器(30)均相连，上述连接均支持信号和数据的双向流动。
3.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是输出数据依次经过块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、通用串行总线主机控制器(30)到达目的块设备；输入数据依次经过通用串行总线主机控制器(30)、数据缓冲区(20)、块设备并行接口(10)，到达计算机主机；微控制器(50)通过固件(Firmware)来解释、重组和控制块设备并行接口与通用串行总线接口之间的命令转换和数据传输；数据缓冲区(20)用来暂存块设备并行接口和通用串行总线接口之间的数据交换；控制信号产生电路(40)产生块设备并行接口和通用串行总线接口之间命令转换和数据传输需要的所有信号和时序。
4.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是控制转换电路(100)或其包含的块设备并行接口(10)、数据缓冲区(20)、微控制器(50)、控制信号产生电路(40)，以及通用串行总线主机控制器(50)，可以被重新划分，所述各部分以及被重新划分部分之间可以组合，也可以全部组合为一体；所述重新划分和组合，可以是逻辑上的，也可以是物理上或功能上的；所述各部分或全部可以是分立元件或集成电路或分立元件和集成电路的组合。
5.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是所述块设备是硬盘、光驱、MO驱动器、ZIP驱动器、闪存卡/盘、存储器盘、读卡器。
6.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是块设备并行接口(10)是IDE设备接口(11)。
7.根据权利要求6所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是IDE设备接口(11)是增强的IDE设备接口(EIDE)。
8.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是块设备并行接口(10)是SCSI设备接口(12)。
9.根据权利要求1所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是，还包括一最大电流选择电路(98)，该电路串接在系统+5V电源与通用串行总线(USB)插座(69)的电源正极之间，提供选择可以超过标准USB电源电流的供电。
10.根据权利要求9所述的具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器，其特征是最大电流选择电路包括一组开关和多个限流电阻或保险电阻或保险丝，多个限流电阻或保险电阻或保险丝的一端并连在一起，并与计算机系统电源+5V相连，另一端分别与一组开关相连，该组开关的另一端并联在一起，与USB插座的电源正极相连；所述开关可以是机械的或电子的、有线的或无线的波段开关、组合开关、编码开关。
专利摘要一种具有块设备并行接口的通用串行总线主机控制器。它将通用串行总线主机控制器(30)通过增加的控制转换电路(100)，与计算机系统的块设备并行接口控制器(90)相连，能够将计算机对块设备的并行接口(SCSI和IDE)命令和请求转换为通用串行总线命令，使具有通用串行总线接口的块设备能通过并行接口被计算机直接使用。还提供一组选择USB供电电流的开关，可以选择提供超过USB标准的供电电流。本实用新型最大优点及积极效果是可以使具有块设备并行接口(SCSI或IDE)控制器的任何硬件平台的任何操作系统无需任何改动，即可直接使用USB接口的块设备，并直接支持任何操作系统从USB块设备的启动，同时对USB接口的块设备的供电提供了额外的支持。
文档编号G06F3/00GK2748971SQ200420007048
公开日2005年12月28日 申请日期2004年3月17日 优先权日2004年2月10日
发明者钟巨航 申请人:钟巨航