共享一台电脑主机的终端和电脑主机及其使用方法

摘要

一种共享一台电脑主机的终端，该终端控制电路上有：分别连接微处理器和以太网控制器和/或USB接口控制器、在终端与电脑主机之间转换处理数据和执行控制命令的模块桥接器，图像显示卡或图像显示芯片，音频控制器，鼠标接口和键盘接口或触摸屏接口；以及设置在微处理器里的固化软件单元。本发明电脑主机包括有设置在电脑主机的上层操作系统和底层操作系统之间、以配合终端固化软件单元和/或模块桥接器完成数据与命令的转换和传送的驱动程序单元和设置在电脑主机的上层操作系统上的多用户管理应用程序单元，用于为插入该电脑主机的以太网接口和/或USB接口的每个终端分别建立各自独立的用户桌面系统和/或各自独立的用户账号，并对其进行控制管理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种共享一台电脑主机的终端和电脑主机及其使用方法，确切地说，涉及一种通过以太网总线接口/USB总线接口连接到同一台电脑主机的多个终端及其电脑主机，以及这些终端与电脑主机同时使用该电脑主机的外围设备和软件资源的使用方法，而且，每一个终端都拥有自己独立的账户和桌面系统，属于计算机技术领域。

背景技术

自从计算机推出至今，人们一直关注计算机CPU主频的提升，摩尔定理认为：每隔18个月计算机性能增长一倍。现在，计算机CPU主频已经达到3Ghz以上，双CPU芯片以及多线程CPU芯片都已面世，计算机的功能变得越来越强大；同时，计算机的存储器件容量也越来越大。每个计算机用户在使用其所拥有的一台计算机时，往往只使用了该计算机CPU的一小部分资源，在绝大多数时间内CPU处于空闲状态，因此，计算机的实际使用效率不高。但是，目前，当一个企业或家庭中有多个用户需要同时使用计算机时，往往是给每个用户配置一台计算机，同时还必须为每台计算机购置相应的软件和网络设备，以实现资源共享，这样就产生在每台电脑的效率没有充分利用的前提下的资源重复投资，导致不必要的资金浪费。虽然，计算机的硬件售价在日益降低，但是，其软件售价和运行成本要比计算机硬件高出很多，且从长远来看，这种趋势会日益加剧。

由于，微电子技术和计算机技术的飞速发展，使得一台电脑主机能够被多个用户同时使用有可能成为现实。因此，人们希望有一种装置，能使多个计算机用户同时使用一台电脑主机，同时只需购买一套操作系统和一套相应的应用软件，就能够为计算机用户节省昂贵的软硬件成本。

目前，已经有上述的共享一台电脑主机的设备，但是存在以下缺点：其硬件装置安装在电脑主机的接口插槽内，而且，在安装前必须先将电源关闭，打开电脑机箱，将硬件卡安装在空闲的接口插槽内，然后再关上机壳，启动电脑，安装驱动程序。以上各个步骤全部完成之后，才能够开机使用。显然，安装过程复杂，需要具备一定专业技能，不是普通电脑用户都能够完成上述安装操作。另外，该硬件设备必须占用电脑主机内的有限接口插槽，而且，这种用户终端设备的外设装置(如显示器等)都必须安装在距离电脑主机很近的地方，使得每个共享电脑主机的计算机用户的办公空间很小。因此，有些应用场合的终端必须远离电脑主机时，就不能使用该设备。所以，上述各种缺点导致目前现有的共享一台电脑主机的产品难以普及推广。

以太网(ETHERNET，又称局域网)接口作为一种高速通用串行总线标准接口，已经广泛应用于电脑行业中。人们通过电脑的以太网接口连接到因特网，寻找所需的信息。基于快速的1兆1Gigabit/s以太网接口的网卡已经推出，10兆以太网接口标准也在研制中。USB接口作为另一种通用串行总线标准接口，同样广泛应用于电脑行业。现在，所有的电脑都配有以太网接口和USB接口。随着高速USB标准和快速以太网接口标准的推出，如何研制一种廉价的、即插即用和基于以太网/USB接口的共享一台电脑主机的装置和方法，以便使多个计算机用户同时分别通过以太网/USB接口使用同一台电脑主机成为人们关注和研发的一个新课题。该装置支持即插即用，安装方便，无须在电脑主机接口插槽内插入硬件，同时，该装置可以安装在距离电脑主机比较远的地方，例如可以远离电脑主机达300米，因此可以广泛用于各种场合，具有极大的社会价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够解决上述现有技术不足之处、共享一台电脑主机的终端和电脑主机及其使用方法，本发明是藉助USB或以太网总线接口与即插即用技术，为电脑用户提供的一种简单、易用的共享一台电脑主机的方法和装置，本发明能够在不同操作系统上实现，适用于各种支持USB或以太网总线接口的电脑。其中终端通过以太网总线接口或USB总线接口连接到电脑主机，每一个终端可为电脑主机增加一个用户，当N个终端通过以太网总线接口或USB总线接口连接到一台电脑主机时，再加上主机用户就有N+1个计算机用户在同时使用该台电脑主机，共享该电脑主机的外围设备、上层操作系统和其它软件资源；而且，每个用户都在计算机中拥有各自独立的账户和/或各自独立的桌面系统，N+1个计算机用户只需购买操作系统和相关的应用软件，极大限度地节省了硬件和软件成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种共享一台电脑主机的终端，该终端的控制电路上包括有：微处理器，与该微处理器连接的以太网控制器或通用串行总线USB接口控制器，分别与以太网控制器或USB接口控制器连接的以太网接口和/或USB接口，以及直流电源；其特征在于：所述终端的控制电路上还包括有：

模块桥接器，分别连接所述微处理器和所述以太网控制器和/或USB接口控制器，用作终端与电脑主机之间的数据转换处理和控制命令的执行和/或用于按照以太网总线接口标准或USB总线接口标准传送数据和执行命令；分别与该模块桥接器连接的图像显示卡Video Card或图像显示芯片2D/3D Graphicsaccelerator、音频控制器Audio Controller、鼠标接口和键盘接口，所述图像显示卡或图像显示芯片和音频控制器分别连接显示器或电视接口和音频接口；其中显示器或电视接口用于连接显示器或电视机，音频接口用于连接扬声器和/或麦克风，鼠标接口和键盘接口分别用于连接鼠标和键盘；

设置在所述微处理器里的固化软件单元，用于按照以太网总线接口标准或USB总线接口标准传送数据和执行命令，以及在该终端与电脑主机之间传送该终端所特有的命令和数据信息。

所述模块桥接器包括有：作为数据处理和控制中心的数据转换控制电路，以及分别与该数据转换控制电路连接的微处理器总线接口电路、显示接口电路、键盘接口电路、鼠标接口电路和音频接口电路。

所述模块桥接器是采用现场可编程逻辑阵列FPGA芯片或专用集成电路ASIC芯片及其外围元器件实现的。

所述终端控制电路中的模块桥接器、与以太网控制器或USB接口控制器和微处理器集成在一片专用集成电路ASIC芯片内，辅以外围元器件实现其功能。

所述终端控制电路中的微处理器、模块桥接器、以太网控制器或USB接口控制器、以太网接口或USB接口、图像显示卡/或图像显示芯片、显示器接口、音频控制器、音频接口、鼠标接口和键盘接口都集中设置在显示器内的控制电路中。

所述鼠标接口和键盘接口可以用触摸屏Touch Screen接口替代。

所述图像显示卡为PCI型图像显示卡、或AGP型图像显示卡、或PCIEXPRESS型图像显示卡。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种共享一台电脑主机的电脑主机，包括有以太网接口和/或USB接口；其特征在于：所述电脑主机还包括有：

驱动程序单元，设置在该电脑主机的上层操作系统和底层操作系统之间，用于配合所述终端的固化软件单元和/或模块桥接器完成数据与命令的转换和传送；

多用户管理应用程序单元，设置在该电脑主机的上层操作系统上，用于为插入该电脑主机的以太网接口和/或USB接口的每个终端分别建立各自独立的用户桌面系统和用户账号或同一用户的不同用户桌面系统，并对其进行控制管理。

所述操作系统包括但不限于Windows系列或Linux系列的各种操作系统。

为了达到上述目的，本发明又提供了一种共享一台电脑主机的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)初始化准备操作：在电脑主机的操作系统上装载多用户管理应用程序单元，在电脑主机的上层操作系统和底层操作系统之间装载驱动程序单元，以及在终端的微处理机内安装固化软件单元；将终端分别连接电脑主机、显示器或电视机、音响或扬声器、麦克风、键盘和鼠标或触摸屏；

(2)建立数据交换通道：将该终端通过以太网接口和/或USB接口连接电脑主机，建立基于以太网总线和/或USB总线的数据信息交换通道；

(3)进行数据和命令信息的传递、转换和执行：按照以太网总线标准和/或USB总线标准的规范在电脑主机和终端之间传递、转换数据和执行命令信息。

所述多用户管理应用程序单元为插入该电脑主机的以太网接口和/或USB接口的每个终端分别建立各自独立的用户桌面系统和/或各自独立的用户账号，使得该终端能够以其独立帐号和密码登陆到操作系统或以同一用户的不同桌面系统登陆到操作系统，并对其进行控制管理；

所述驱动程序单元为插入该电脑主机的以太网接口和/或USB接口的每个终端分别产生相应的专属于该终端的装置符，将操作系统传送来的信息按照以太网总线标准和/或USB总线标准格式打包，进行数据转换后，再通过底层操作系统传送到固化软件单元和/或模块桥接器；同时，将固化软件和/或模块桥接器传送来的数据信息进行转换后传送给上层操作系统；

所述固化软件单元和/或模块桥接器用于实现以太网接口和/或USB接口功能及控制数据转换，以及执行来自所述驱动程序单元或所述终端外围电路的操作请求，并将操作请求或结果和状态返回所述驱动程序单元。

所述步骤(2)进一步包括下列步骤：当所述终端插入电脑主机的以太网接口和/或USB接口时，进入初始化：所述驱动程序单元指示电脑主机的操作系统产生一个图像显示卡装置、一个键盘装置、一个鼠标装置和一个音响装置，并由操作系统为其分配相应的装置符；而且，当所述终端拔出电脑主机的以太网接口和/或USB接口时，所述装置符自动消失。

所述步骤(3)进行的数据信息传递和转换，在传送图像数据时进一步包括步骤：

(301)电脑主机上层操作系统接受所述终端对应的用户桌面系统Desktop应用程序发送的图像显示命令；

(302)电脑主机上层操作系统将所述图像显示命令解释为一组标准的图像驱动命令，并将该命令发送给所述驱动程序；

(303)所述驱动程序将图像驱动命令转换为所述终端模块桥接器和/或固化软件能够理解和执行的专用图像显示操作命令，并传送给电脑主机的底层操作系统；

(304)电脑主机的底层操作系统将转换后的专用图像显示操作命令经由以太网总线和/或USB总线通道控制电路传送给所述固化软件和/或模块桥接器；

(305)所述固化软件和/或模块桥接器执行该操作命令：将专用图像显示操作命令输出给图像显示卡或图像显示芯片，用于输出图像，并将结果和状态经由上层操作系统回传给所述驱动程序，由该驱动程序进行后续处理。

所述步骤(3)进行的数据信息传递和转换，在输出音频数据时进一步包括步骤：

(311)电脑主机上层操作系统接受所述终端对应的用户桌面系统Desktop应用程序发送的音频数据和命令；

(312)电脑主机上层操作系统将所述音频数据和命令发送给所述驱动程序；

(313)所述驱动程序将音频数据和命令转换为所述终端模块桥接器和/或固化软件能够理解和执行的专用音频数据和命令，并传送给电脑主机的底层操作系统；

(314)电脑主机的底层操作系统将转换后的专用音频数据和命令经由以太网总线和/或USB总线通道控制电路传送给所述固化软件和/或模块桥接器；

(315)所述固化软件和/或模块桥接器执行该操作命令：将专用音频数据和命令输出给音频控制器，用于输出声音效果，并将结果和状态经由操作系统回传给所述驱动程序，由该驱动程序进行后续处理。

所述步骤(3)进行的数据信息传递和转换，在输入语音数据时进一步包括步骤：

(321)所述固化软件和/或模块桥接器将用户输入的语音数据通过以太网总线和/或USB总线通道控制电路传送给所述电脑主机的底层操作系统；

(322)所述电脑主机的底层操作系统将用户输入的语音数据传送给所述驱动程序；

(323)所述驱动程序将用户输入的语音数据传送给电脑主机上层操作系统；

(324)电脑主机上层操作系统将用户输入的语音数据传送给所述终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

所述步骤(3)进行的数据信息传递和转换，在通过终端的键盘输入信息到电脑主机时进一步包括步骤：

(331)所述固化软件和/或模块桥接器将由终端的键盘输入的数据和命令通过以太网总线或USB总线通道控制电路传送给所述电脑主机的底层操作系统；

(332)所述电脑主机的底层操作系统将该由终端的键盘输入的数据和命令传送给所述驱动程序；

(333)所述驱动程序将由该终端的键盘输入的数据和命令传送给电脑主机上层操作系统；

(334)电脑主机上层操作系统将该由终端的键盘输入的数据和命令传送给所述终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

所述步骤(3)进行的数据信息传递和转换，在通过终端的鼠标输入信息到电脑主机时进一步包括步骤：

(341)所述固化软件和/或模块桥接器将由终端的鼠标输入的数据和命令通过以太网总线或USB总线通道控制电路传送给所述电脑主机的底层操作系统；

(342)所述电脑主机的底层操作系统将由终端的鼠标输入的数据和命令传送给所述驱动程序；

(343)所述驱动程序将由终端的鼠标输入的数据和命令传送给电脑主机上层操作系统；

(344)电脑主机上层操作系统将由终端的鼠标输入的数据和命令传送给所述终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

所述步骤(3)进行的数据信息传递和转换，在通过终端的触摸屏TOUCHSCREEN输入信息到电脑主机时进一步包括步骤：

(351)所述固化软件和/或模块桥接器将由终端的触摸屏输入的数据和命令通过以太网总线或USB总线通道控制电路传送给所述电脑主机的底层操作系统；

(352)所述电脑主机的底层操作系统将由终端的触摸屏输入的数据和命令传送给所述驱动程序；

(353)所述驱动程序将由终端的触摸屏输入的数据和命令传送给电脑主机上层操作系统；

(354)电脑主机上层操作系统将由终端的触摸屏输入的数据和命令传送给所述终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

本发明的优点是：该终端支持即插即用，安装方便，无须在电脑主机接口插槽内插入硬件；同时，使用该终端时，其电脑主机可以安装在距离恶劣环境比较远而相对安全的地方，例如该终端可以安装在环境恶劣的生产车间，而电脑主机安装在专门的计算机房；又如可以在电脑教学教室里安装和使用该终端，而将电脑主机安装在专门的计算机房，通过路由器/和USB延长器USB Extender将终端连接到电脑主机，从而保证电脑主机的安全。

本发明是一种藉助USB或以太网总线接口与即插即用技术，为电脑用户提供的一种简单、易用的共享一台电脑主机的终端、电脑主机和使用方法，本发明能够在不同操作系统上实现，适用于各种支持USB总线或以太网总线接口的电脑。其中终端通过以太网总线接口或USB总线接口连接到电脑主机，每一个终端可为电脑主机增加一个用户，当N个装置通过以太网接口或USB接口连接到一台电脑主机时，再加上主机用户就有N+1个计算机用户在同时使用该台电脑主机，共享该电脑主机的外围设备、操作系统和其它软件资源；而且，每个用户都在计算机中拥有各自独立的账户和/或各自独立的桌面系统，N+1个计算机用户只需购买一套操作系统和相关的应用软件，极大限度地节省了硬件和软件成本。

附图说明

图1是本发明采用键盘和鼠标作为用户输入设备和USB总线接口的共享一台电脑主机的终端结构组成方框图。

图2是本发明采用键盘和鼠标作为用户输入设备和以太网总线接口的共享一台电脑主机的终端结构组成方框图。

图3是图1中的模块桥接器结构组成方框图。

图4是本发明共享一台电脑主机的使用方法流程方框图。

图5是本发明的软件结构层次示意图。

图6是本发明中的固化软件操作流程方框图。

图7是本发明中的驱动程序操作流程方框图。

图8是本发明中的多用户管理应用程序操作流程方框图。

图9是以键盘和鼠标作为用户输入设备，共享一台电脑主机的终端通过USB接口连接到电脑主机的第一实施例示意图。

图10是以键盘和鼠标作为用户输入设备，共享一台电脑主机的终端通过USB接口连接到电脑主机的第二实施例示意图。

图11是以触摸屏作为用户输入设备，共享一台电脑主机的终端通过USB接口连接到电脑主机的第三实施例示意图。

图12是四台以键盘和鼠标作为用户输入设备，共享一台电脑主机的终端分别通过USB接口连接到电脑主机的实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1和图2，该两个图分别展示了本发明中共享一台电脑主机的终端硬件结构组成原理方框图，该终端包括有：直流电源5、USB总线接口10A或以太网总线接口10B、USB接口控制器21A或以太网接口控制器21B、微处理器23、模块桥接器30、图像显示卡或图像显示芯片40、显示器接口50、音频控制器60、音频接口70、鼠标接口80和键盘接口90。其中直流电源5为该终端100提供电源。其中USB总线接口10A或以太网总线接口10B用于分别与USB接口控制器21A或以太网接口控制器21B相连，微处理器23分别与USB接口控制器21A或以太网接口控制器21B、以及模块桥接器30相连，模块桥接器30还分别与图像显示卡或图像显示芯片40、音频控制器CODEC60、鼠标接口80和键盘接口90相连，图像显示卡或图像显示芯片40还与显示器或电视机接口50相连，音频控制器60还与音频接口70相连。本发明共享一台电脑主机的终端100通过USB总线接口10A或以太网总线接口10B连接电脑主机。该终端由电脑主机中的多用户管理应用程序、驱动程序和固化在该终端微处理器23中的固化软件和/或模块桥接器驱动，其中多用户管理应用程序被装载在电脑主机上层操作系统上，驱动程序被装载在电脑主机上层操作系统和底层操作系统之间。上述软件的安装结构层次如图5所示。

本发明中如图1所示的微处理器23可与USB通用串行总线接口控制器21A集成于一个集成电路芯片中。如图1或图2所示的图像显示卡或图像显示芯片40的结构型式不限，可以是PCI型图像显示卡、或AGP型图像显示卡、或PCIEXPRESS型图像显示卡、或2D图形加速芯片、或2D/3D图形加速芯片、或LCD控制器。音频控制器60的型式也不限，其输出端连接到扬声器或音响，其输入端连接到麦克风。鼠标接口80型式不限，可以是PS2接口或USB接口，键盘接口90的型式不限，可以是PS2接口或USB接口。

参见图3，该图是图1中共享一台电脑主机的终端中的模块桥接器30的结构组成方框图，包括：微处理器总线接口电路31、数据转换控制电路32、显示接口电路33、音频接口电路34、键盘接口电路35、鼠标接口电路36。其中作为微处理器23的外围设备的微处理器总线接口电路31，通过控制信号B和总线信号A与微处理器23连接，以接收来自微处理器23的控制指令和数据，并将相应的控制指令信号C和数据流信号D输出到数据转换控制电路32，同时，微处理器总线接口电路31通过向微处理器23发送中断信号实现向微处理器23传送数据。数据转换控制电路32通过控制指令信号C和数据流信号D与微处理器总线接口电路31相连，并通过先进先出控制信号E和数据流信号F和USB通用串行总线接口控制器21A相连，通过控制信号I、地址信号G和数据信号H与显示接口电路33相连，通过控制信号O和数据信号N与音频接口电路34相连，通过控制信号J和数据信号K与键盘接口电路35相连，通过控制信号L和数据信号M与鼠标接口电路36相连。显示接口电路33还通过显示型PCI接口总线R与图像显示卡或图像显示芯片40相连。音频接口电路34还通过音频控制器型接口总线P与音效控制器60相连。键盘接口电路35通过控制信号还通过PS2型接口总线S与键盘接口90相连。鼠标接口电路36还通过PS2型接口总线T与键盘接口90相连。

下面结合图3，简要说明该模块桥接器30的工作原理和各种信号流程：

1、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为图像显示命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA地址信号、DMA长度信号、DMA启动信号给该数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号I、地址信号G和数据信号H给显示接口电路33，当显示接口电路33准备就绪后，数据转换控制电路32发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器21，并将来自USB通用串行总线接口控制器21A的图形数据或图像显示芯片控制命令通过数据流信号F再经由数据信号H传送给显示接口电路33，或者将来自微处理器总线接口电路31的有关图像显示芯片控制命令再经由数据信号H传送给显示接口电路33，显示接口电路33则将接收到的图形数据或图像显示芯片控制命令转换为图像显示芯片总线型信号R，输出给图像显示芯片40。当图形数据传送完毕或图像显示芯片控制命令执行完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C发送数据传送完毕信号给微处理器总线接口电路31，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21A或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知微处理器23，由微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将命令执行完毕信号或所读取的数据传送给电脑主机。

2、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为音效输出命令或音频控制器控制命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA长度信号、DMA启动信号给数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号O和数据信号N给音频接口电路34，当音频接口电路34准备就绪后，数据转换控制电路32发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器21，并将USB通用串行总线接口控制器21A的音效数据或音频控制器控制命令通过数据流信号F再经由数据信号N传送给音频接口电路34，或者将来自微处理器总线接口电路31的有关音频控制器控制命令经由数据信号N传送给音频接口电路34，音频接口电路34将接收到的音效数据或音频控制器控制命令转换为音频控制器总线型信号P，输出给音频控制器60。当音效数据传送完毕或音频控制器控制命令执行完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C给微处理器总线接口电路31发送数据传送完毕信号或音频控制器控制命令执行完毕信号，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21A或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知微处理器23，微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将命令执行完毕信号传送给电脑主机。

3、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为音效输入命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA长度信号、DMA启动信号给数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号O给音频接口电路34，当音频接口电路34准备就绪后，数据转换控制电路32通过数据总线N读取来自音频接口电路34的音效数据，同时发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器21A，将读取来自音频接口电路34的音效数据传送给USB通用串行总线接口控制器21A，当音效数据传送完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C给微处理器总线接口电路31发送数据传送完毕信号，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21A或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知微处理器23，微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将音效数据和命令执行完毕信号传送给电脑主机。

4、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为读取键盘命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA长度信号、DMA启动信号给数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号J给键盘接口电路35，当键盘接口电路35准备就绪后，数据转换控制电路32通过数据总线K读取来自键盘接口电路35的键盘数据，同时发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器21，将读取来自键盘接口电路35的键盘数据传送给USB通用串行总线接口控制器21A，或通过数据总线D传送给微处理器总线接口电路31；当键盘数据传送完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C发送数据传送完毕信号给微处理器总线接口电路31，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21A或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知所述微处理器23，微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将键盘数据和命令执行完毕信号传送给电脑主机。

5、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为键盘控制命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA长度信号、DMA启动信号给数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号J给键盘接口电路35，当键盘接口电路35准备就绪后，数据转换控制电路32发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器21A，将USB通用串行总线接口控制器21A的键盘控制命令通过数据流信号F再经由数据信号K传送给键盘接口电路35，或者将来自微处理器总线接口电路31的有关键盘控制命令经由数据信号K传送给键盘接口电路35，键盘接口电路35将接收到的键盘控制命令转换为键盘总线型信号S，输出给键盘接口90；当键盘控制命令执行完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C给微处理器总线接口电路31发送键盘控制命令执行完毕信号，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21A或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知微处理器23，微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将键盘控制命令执行完毕信号和状态信号传送给电脑主机。

6、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为读取鼠标命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA长度信号、DMA启动信号给数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号L给鼠标接口电路36，当鼠标接口电路36准备就绪后，数据转换控制电路32通过数据总线M读取来自鼠标接口电路36的鼠标数据，同时发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器21A，将读取来自鼠标接口电路36的鼠标数据传送给USB通用串行总线接口控制器21A，或通过数据总线D传送给微处理器总线接口电路31，当鼠标数据传送完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C给微处理器总线接口电路31发送数据传送完毕信号，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21A或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知微处理器23，微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将鼠标数据和命令执行完毕信号传送给电脑主机。

7、当数据转换控制电路32接到的控制指令信号C为鼠标控制命令时，微处理器总线接口电路31同时会通过数据流信号D传送DMA长度信号、DMA启动信号给数据转换控制电路32，数据转换控制电路32接到DMA启动信号后，即发送相应的控制信号L给鼠标接口电路36，当鼠标接口电路36准备就绪后，数据转换控制电路32发送先进先出控制信号E给USB通用串行总线接口控制器2A，并将USB通用串行总线接口控制器21A的鼠标控制命令通过数据流信号F再经由数据信号M传送给鼠标接口电路36，或者将来自微处理器总线接口电路31的有关鼠标控制命令经由数据信号M传送给鼠标接口电路36，鼠标接口电路36将接收到的鼠标控制命令转换为鼠标总线型信号T，输出给鼠标接口80。当鼠标控制命令执行完毕后，数据转换控制电路32通过控制总线C给微处理器总线接口电路31发送鼠标控制命令执行完毕信号，并将有关的状态和数据通过数据总线F传送给USB通用串行总线接口控制器21或通过数据总线D返回微处理器总线接口电路31，微处理器总线接口电路31立即以中断方式通知微处理器23，微处理器23通过控制USB通用串行总线接口控制器21A将鼠标控制命令执行完毕信号和状态信号传送给电脑主机。

本发明中的模块桥接器30(参见图1及图3所示)，其型式不限；本发明中是以FPGA结构型式为说明的实施例，其他的实施型式，如将模块桥接器30集成于一块专用集成电路芯片ASIC、或将模块桥接器30与微处理器23和USB接口控制器21A或以太网接口控制器21B集成于一块专用集成电路芯片ASIC，都属于本发明的保护范围。

参见图4，本发明是一种共享一台电脑主机的使用方法，包括如下步骤：

(1)初始化准备操作：在电脑主机的操作系统上装载多用户管理应用程序单元，在电脑主机的上层操作系统和底层操作系统之间装载驱动程序单元，以及在终端的微处理机内安装固化软件单元；将终端分别连接电脑主机、显示器或电视机、音响或扬声器、麦克风、键盘和鼠标或触摸屏；

(2)建立数据交换通道：将该终端通过以太网接口和/或USB接口连接电脑主机，建立基于以太网总线和/或USB总线的数据信息交换通道；

(3)进行数据和命令信息的传递、转换和执行：按照以太网总线标准和/或USB总线标准的规范在电脑主机和终端之间传递、转换数据和执行命令信息。

参见图5，本发明共享一台电脑主机的使用方法是由安装在电脑主机里的多用户管理应用程序、驱动程序和固化在终端微处理器23中的固化软件和/或模块桥接器30共同驱动完成的。其中模块桥接器30和/或终端微处理器23中的固化软件与电脑主机的底层操作系统互动，驱动程序被装载在电脑主机上层操作系统和底层操作系统之间，该驱动程序与电脑主机上层操作系统和底层操作系统互动，多用户管理应用程序被装载在电脑主机上层操作系统上，并与上层操作系统与用户桌面系统互动。

本发明是一种共享一台电脑主机的使用方法，包括建立电脑主机与终端之间的信息交换通道，建立电脑主机与终端之间的图像数据和命令信息的传送方法、音效数据和命令信息的传送方法、用户输入信息的方式、以及用户输入信息的传送方法，终端驱动程序的安装，建立电脑主机上层操作系统与终端驱动程序之间的信息交流方法，多用户管理应用程序的安装，以及建立电脑主机上层操作系统与多用户管理应用程序之间的信息交流方法。本发明的方法和终端适用于任何支持以太网总线接口或USB总线接口的操作系统。

本发明在共享一台电脑主机的终端内设有实现以太网接口标准功能或USB总线接口标准功能、控制数据信息传送和执行命令的固化软件和/或模块桥接器。其中模块桥接器按照前述工作原理工作，而设置在终端微处理机中的固化软件，则按照该固化软件的流程工作，在共享一台电脑主机的终端通过以太网接口或USB总线接口插入电脑主机时，该固化软件和/或模块桥接器配合电脑主机的驱动程序完成该终端的初始化，并按照电脑主机内的驱动程序或上层操作系统的要求，进行以太网接口标准或USB总线标准操作或执行特殊指令的操作；将来自电脑主机的图像数据、音效数据、键盘命令、鼠标命令和其它命令传送给模块桥接器，同时将来自固化软件和/或模块桥接器的键盘命令和数据、鼠标命令和数据通过以太网接口或USB总线接口传送给电脑主机。

其中驱动程序安装在电脑主机上，按照其软件流程工作，在共享一台电脑主机的终端通过以太网接口或USB总线接口插入电脑主机时，配合固化软件和/或模块桥接器完成终端的初始化，并指示上层操作系统产生一个图像显示卡装置、一个键盘装置、一个鼠标装置和一个音响装置，同时通知多用户管理应用程序，由多用户管理应用程序为该新加入的终端用户产生一独立的桌面系统，同时将上层操作系统所产生的装置符分配给该新加入的用户。该驱动程序将上层操作系统传送来的音效数据和命令、图像数据和命令按照以太网总线标准或USB总线标准规定格式打包，通过底层操作系统传送到固化软件和/或模块桥接器执行。该驱动程序同时将固化软件和/或模块桥接器传送来的键盘命令和数据、鼠标命令和数据、音效数据转换后送给上层操作系统。驱动程序还要完成即插即用和与上层操作系统的协调操作，一旦终端从电脑主机拔出，驱动程序会立即通知上层操作系统取消分配给该终端的所有装置符，同时通知多用户管理应用程序。

其中多用户管理应用程序安装在电脑主机上，按照其软件流程工作。当共享一台电脑主机的终端通过以太网接口或USB总线接口插入电脑主机时，驱动程序将由该新插入电脑主机的终端产生的装置符通知给多用户管理应用程序，多用户管理应用程序将由新插入电脑主机的终端产生的装置符分配给新加入的用户，同时为该新加入的用户产生一独立的桌面系统，允许新加入的用户以独立的用户帐号和/或同一用户帐号的不同的桌面系统登陆到操作系统。该新加入的用户通过与终端相连的键盘、鼠标、音效装置、显示器/电视机来操作和共享电脑主机。当多个终端分别通过以太网接口/或USB总线接口插入电脑主机时，所有的用户之间相互独立，每个用户都有独立的键盘、鼠标、音效装置和显示器/电视机，同时共享一台电脑主机的操作系统、应用软件和数据资源。

本发明的电脑主机与终端之间的信息传送方法，采用以太网总线标准或USB总线标准规定的规范方法，由以太网总线接口或USB总线接口两端的驱动程序和固化软件和/或模块桥接器分别按照通信协议将欲传送的信息打包后，再传送给对方。

本发明共享一台电脑主机时，其传送图像数据的操作包括如下步骤：

(1)电脑主机上层操作系统接受该终端对应的用户桌面系统Desktop应用程序发送的图像显示命令；

(2)电脑主机上层操作系统将图像显示命令解释为一系列的标准图像驱动命令，并将该命令发送给驱动程序；

(3)驱动程序将标准图像驱动命令转换为固化软件和/或模块桥接器能够理解并执行的特殊图像显示操作命令，并传送给电脑主机底层操作系统；

(4)电脑主机底层操作系统将转换后的特殊图像显示操作命令经以太网总线或USB总线通道控制电路传送给固化软件和/或模块桥接器；

(5)固化软件和/或模块桥接器执行该操作，将特殊图像显示操作命令输出给图像显示卡或图像显示芯片Graphics Controller以输出图像，并将结果和状态经上层操作系统传送返回给驱动程序。

本发明共享一台电脑主机时，其传送音频数据的操作包括如下步骤：

(1)电脑主机上层操作系统接受该终端对应的用户桌面系统应用程序发送的音频数据和命令；

(2)电脑主机上层操作系统将音频数据和命令发送给所述驱动程序；

(3)驱动程序将音频数据和命令转换为该终端模块桥接器和/或固化软件能够理解和执行的专用音频数据和命令，并传送给电脑主机的底层操作系统；

(4)电脑主机底层操作系统将转换后的专用音频数据和命令经由以太网总线和/或USB总线通道控制电路传送给固化软件和/或模块桥接器；

(5)固化软件和/或模块桥接器执行该操作：将专用音频数据和命令输出给音频控制器，用于输出声音效果，并将结果和状态经由操作系统回传给所述驱动程序，由该驱动程序进行后续处理。

本发明共享一台电脑主机时，其传送输入的麦克风语音数据的操作包括如下步骤：

(1)固化软件和/或模块桥接器将用户输入的麦克风语音数据通过以太网总线和/或USB总线通道控制电路传送给电脑主机的底层操作系统；

(2)电脑主机的底层操作系统将用户输入的麦克风语音数据传送给驱动程序；

(3)驱动程序将用户输入的麦克风语音数据传送给电脑主机的上层操作系统；

(4)电脑主机的上层操作系统将用户输入的麦克风语音数据传送给该终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

本发明共享一台电脑主机时，如果用户通过键盘方式给电脑主机输入信息，其传送用户输入的键盘命令和数据操作包括如下步骤：

(1)固化软件和/或模块桥接器将由用户从终端输入的键盘命令和数据通过以太网总线或USB总线通道控制电路传送给电脑主机的底层操作系统；

(2)电脑主机底层操作系统将由键盘输入的命令和数据传送给驱动程序；

(3)驱动程序将由键盘输入的命令和数据传送给电脑主机上层操作系统；

(4)电脑主机上层操作系统将由键盘输入的命令和数据传送给该终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

本发明共享一台电脑主机时，如果用户通过鼠标方式给电脑主机输入信息，其传送输入的鼠标命令和数据操作包括如下步骤：

(1)固化软件和/或模块桥接器将由用户从终端的鼠标输入的数据和命令通过以太网总线或USB总线通道控制电路传送给电脑主机的底层操作系统；

(2)电脑主机的底层操作系统将由终端的鼠标输入的命令和数据传送给驱动程序；

(3)驱动程序将由终端的鼠标输入的命令和数据传送给电脑主机的上层操作系统；

(4)电脑主机的上层操作系统将由终端的鼠标输入的命令和数据传送给该终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

本发明共享一台电脑主机时，如果用户通过触摸屏Touch Screen方式给电脑主机输入信息，其传送用户输入的触摸屏命令和数据操作包括如下步骤：

(1)固化软件和/或模块桥接器将由用户从终端的触摸屏输入的数据和命令通过以太网总线或USB总线通道控制电路传送给电脑主机的底层操作系统；

(2)电脑主机的底层操作系统将由终端的触摸屏输入的命令和数据传送给驱动程序；

(3)驱动程序将由触摸屏输入的命令和数据传送给电脑主机的上层操作系统；

(4)电脑主机的上层操作系统将由触摸屏输入的命令和数据传送给该终端对应的用户桌面系统应用程序，由该应用程序进行后续处理。

参见图6，介绍本发明固化软件的流程图。当本发明共享一台电脑主机的终端通过以太网接口或USB接口插入到电脑主机时，其微处理器23立即开始执行固化在该微处理器23中的固化软件：首先进行初始化，初始化完毕后即进入等待状态，等待电脑主机底层操作系统传送来的命令和数据。当该终端得电后，电脑主机上层操作系统会查询以太网控制器21B或USB通用串行总线接口控制器21A，此时以太网控制器或USB通用串行总线接口控制器会产生中断给微处理器23，然后微处理器23通过操作以太网控制器或USB通用串行总线接口控制器与电脑主机上层操作系统取得联系，电脑主机上层操作系统根据该终端的以太网控制器或USB通用串行总线接口控制器与微处理器所反馈的信息而向以太网控制器或USB通用串行总线接口控制器与微处理器发送相应的初始化指令，为下一步准备正常数据的交换做好准备。

参见图7，介绍本发明驱动程序的流程图。当每一个共享一台电脑主机的终端通过以太网接口和/或USB接口插入电脑主机时，电脑主机上层操作系统会通过以太网接口或USB接口自动检测到该终端的插入，此时上层操作系统就会立即激活驱动程序。驱动程序被激活后，即执行初始化操作，同时配合固化软件和/或模块桥接器完成该终端的初始化，并指示上层操作系统产生一个图像显示卡装置、一个键盘装置、一个鼠标装置和一个音响装置。上层操作系统接到该指令后，即为该终端产生并分配相应的装置符，上层操作系统同时激活多用户管理应用程序，并将所分配的相应装置符通知多用户管理应用程序。在上述操作过程中，固化软件和/或模块桥接器会接收并处理来自上层操作系统和驱动程序的操作请求。当驱动程序完成插入处理后，即进入等待操作请求的等待状态。

参见图8，介绍本发明多用户管理应用程序的流程图。当每一个共享一台电脑主机的终端通过以太网接口或USB接口插入电脑主机时，在上层操作系统为该插入终端产生并分配相应的装置符后，立即激活该多用户管理应用程序。多用户管理应用程序被激活后，即执行初始化操作，同时将新加入的用户通知上层操作系统，并将由该新插入电脑主机的终端产生的装置符分配给新加入的用户，之后为新加入的用户产生一独立的桌面系统，允许该新加入的用户以独立的帐号和/或同一用户帐号的不同桌面系统登陆到操作系统。该新加入的用户通过与该终端相连的键盘、鼠标、音效装置、显示器/电视机来操作电脑主机。当多用户管理应用程序完成插入处理后，即进入等待操作请求的等待状态。当多个终端分别通过以太网接口或USB接口插入电脑主机时，所有的计算机用户之间相互独立，每个计算机用户都有独立的键盘、鼠标、音效装置、显示器/电视机，同时共享一台电脑主机的操作系统、应用软件和数据资源。

当用户把共享一台电脑主机的终端从电脑主机的以太网接口或USB接口拔出时，固化软件和/或模块桥接器立即停止执行，而电脑主机上层操作系统则能够自动检测到该终端已经从电脑主机上拔出；此时，上层操作系统会立即把这一事件通知驱动程序，驱动程序接到此通知后，立即执行有关处理，并指示上层操作系统消除与该终端相对应的各个装置和装置符；上层操作系统接到指令后，立即把这一事件通知多用户管理应用程序；多用户管理应用程序接收到该指令后，立即执行有关处理，保存与该终端相对应的用户数据，并指示上层操作系统对该装置相对应的用户帐号进行退出处理；上层操作系统接到指令后，立即将与该终端相对应的用户帐号进行退出处理，之后，操作系统立即取消与该终端相对应的各个装置和装置符。

图9是本发明共享一台电脑主机的终端通过一USB接口连接到电脑主机的第一实施例示意图。基于USB接口的共享一台电脑主机的终端100，通过USB通用串行总线接口10与电脑主机200的USB端口210相连，以实现与电脑主机200之间的信息和数据的交换；通过显示器接口50与一显示器500相连，以显示图像信息；通过音频控制器(CODEC)70与扬声器和/或麦克风600相连，以输入/输出音频效果；通过键盘接口90与键盘300相连，以接受用户输入的键盘命令和数据；通过鼠标接口80与鼠标400相连，以接受用户输入的鼠标命令和数据。

图9所示的显示器500的型式不限，可以是VGA显示器、LCD显示器或电视机，本实施例中是以VGA显示器为说明。键盘300的型式不限，可以是PS2型键盘或USB型键盘，本实施例中是以PS2型键盘为说明。鼠标400的型式不限，可以是PS2型鼠标或USB型鼠标，本实施例中是以PS2型鼠标为说明。扬声器和/或麦克风600的型式不限，可以是麦克风或音响，本实施例中是以麦克风为输入、扬声器为输出说明。

图10是本发明共享一台电脑主机的终端通过一USB接口连接到电脑主机的第二实施例示意图。图11是在图10所示的实施例示意图的基础上增加了一个USB延伸装置(USB Extender)700，这样能够使本发明共享一台电脑主机的终端100安装在距离电脑主机比较远的地方。该USB延伸装置的目的是延长USB电缆的长度，其型式不限，USB延伸装置700不属于本发明的保护内容。

图11是本发明共享一台电脑主机的终端通过一USB接口连接到电脑主机的第三实施例示意图。终端100控制电路整合于显示器500中的显示控制面板上。终端100的USB通用串行总线接口10与电脑主机200的USB端口210相连，以实现与电脑主机200之间的信息和数据的交换；通过显示器接口50与一显示器面板输入相连，以在显示器500中显示图像信息；通过音频控制器(CODEC)70与扬声器600相连，以输出音效；通过触摸屏接口90与触摸屏800相连，以接受触摸屏输入的命令和数据。

图12是本发明的共享一台电脑主机的四个终端分别通过USB接口同时插入电脑主机的第四实施例示意图。计算机用户1通过本发明基于USB接口共享一台电脑主机的终端连接到电脑主机的USB接口210，计算机用户2通过本发明的基于USB接口共享一台电脑主机的终端连接到电脑主机的USB接口220，计算机用户3通过本发明基于USB接口共享一台电脑主机的终端连接到电脑主机的USB接口230，计算机用户4通过本发明基于USB接口共享一台电脑主机的终端连接到电脑主机的USB接口240，计算机用户5则使用电脑主机本身所连接的键盘和鼠标。基于该配置，五个计算机用户可以同时使用一台电脑主机，每个计算机用户拥有完全独立的帐户和用户桌面系统。这样，五个计算机用户只须购买一套相应的上层操作系统和应用软件，通过使用本发明的终端和方法，可以同时共享一台电脑主机内的操作系统、应用软件及系统资源，极大限度地节省软件的成本和硬件。