專利名稱：一種通過usb接口通信并為外部設(shè)備充電的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及USB技術(shù)領(lǐng)域，特別的涉及 一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的裝置及方法。
背景技術(shù)：
USB作為一個標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口，以其支持大批量數(shù)據(jù)傳輸和支持熱插拔等特性，成為多種外設(shè)所采用的制式接口。目前，無線通信領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，各種各樣的通信設(shè)備，如個人手持電話、商務(wù)通、平板電腦類產(chǎn)品等，也越來越被用戶所廣泛使用。而USB接口以其標(biāo)準(zhǔn)性和易實現(xiàn)性，亦成為這些設(shè)備的首選接口。同時對于大多數(shù)移動類通信設(shè)備來說，采用電池供電，因此就需要對電池進(jìn)行充電，在一些移動類通信設(shè)備中，目前通常采用USB 口充電，其數(shù)據(jù)和供電的一體化形式，為設(shè)備對外接口的簡潔和實用性提供了解決方案。一般來說，作為被充電設(shè)備的移動類通信設(shè)備，其USB 口連接適配器，僅作為充電口的話，USB接口內(nèi)的數(shù)據(jù)線D+/D-線在適配器內(nèi)部是短接的，而作為通信和充電接口來說，被充電設(shè)備的USB接口內(nèi)的數(shù)據(jù)線D+/D-是開路的。被充電設(shè)備的充電芯片通過USB接口內(nèi)的數(shù)據(jù)線D+/D-的連接狀態(tài)來判斷外接狀態(tài)，從而設(shè)定充電電流。如果為移動類通信設(shè)備充電的是適配器的話，則提供適配器模式電流進(jìn)行充電，如IA以上的大電流；如果是數(shù)據(jù)線的話，根據(jù)USB 2. O協(xié)議，則最大只能用500mA進(jìn)行充電。對于在需要進(jìn)行通信的場合下，500mA的充電電流越來越不能滿足目前設(shè)備要求快速充電的要求了。可見現(xiàn)有技術(shù)中存在不能既采用USB接口通信，同時又能滿足快速充電的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能既采用USB接口通信，同時又能滿足快速充電的問題，提供一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的裝置及方法，該裝置包括，為USB接口提供適配器模式電流的電流源，其電流輸出口直接與電流檢測電路的電流輸入口連接；電流檢測電路，其電流輸出口與USB接口的電源正極USB_VBUS線連接，根據(jù)電流源有電流輸出，輸出第一檢測信號；管理模塊，其檢測信號輸入口與電流檢測電路檢測信號輸出口連接，輸出第二控制信號，之后根據(jù)第一檢測信號延遲輸出第一控制信號；切換開關(guān)，切換開關(guān)的控制信號輸入口與管理模塊的控制信號輸出口連接，根據(jù)第二控制信號將USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線短接，根據(jù)第一控制信號將短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線斷接；USB接口，其兩條數(shù)據(jù)線與切換開關(guān)連接。進(jìn)一步，管理模塊為具有USB接口的CPU。進(jìn)一步，具有USB接口的CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線與切換開關(guān)連接，切換開關(guān)根據(jù)第二控制信號將CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線的連接斷開，根據(jù)第一控制信號將CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線分別與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線對應(yīng)連接。進(jìn)一步，管理模塊為包括D觸發(fā)器的延時電路。進(jìn)一步，D觸發(fā)器的延時電路包括。進(jìn)一步，管理模塊，根據(jù)第一檢測信號立刻輸出第二控制信號，之后延遲輸出第一控制信號。進(jìn)一步，電流檢測電路，根據(jù)電流源沒有電流輸出，輸出第二檢測信號；管理模塊，根據(jù)第二檢測信號輸出第二控制信號。進(jìn)一步，電流檢測電路包括
電阻，作為電流檢測電路的電流輸入口和電流輸出口的電阻兩端，與分別電流源電流輸出口和USB接口的USB_VBUS線連接；比較器，其兩個輸入管腳分別和電阻的兩端連接，輸出管腳作為電流檢測電路的檢測信號輸出口，與管理模塊的檢測信號輸入口連接。進(jìn)一步，電流檢測電路的電流輸出口，與USB接口之間的電源正極USB_VBUS線上串有接口保護(hù)電路。本發(fā)明實施例還提供一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的方法，包括根據(jù)檢測到的USB接口和為USB接口提供適配器模式電流的電流源之間有電流流過，設(shè)定定時中斷；定時器到時，輸出第一控制信號，將之前根據(jù)第二控制信號短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線斷接；進(jìn)一步，根據(jù)電流源沒有電流輸出，輸出第二檢測信號，根據(jù)第二檢測信號輸出第二控制信號。進(jìn)一步，根據(jù)第一檢測信號立刻輸出第二控制信號，之后延遲輸出第一控制信號。由于通過管理模塊控制在被充電設(shè)備插入后，將短接的兩條USB數(shù)據(jù)線延時斷接，使得被充電設(shè)備先選擇適配器模式大電流進(jìn)行快速充電，進(jìn)而通過USB數(shù)據(jù)線實現(xiàn)通 目。


圖I表示本發(fā)明提供的裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2表示本發(fā)明提供的具有USB接口的CPU的裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3表示本發(fā)明提供的裝置的D觸發(fā)器的延時電路結(jié)構(gòu)圖；圖4表示本發(fā)明提供的裝置的電流檢測電路結(jié)構(gòu)圖；圖5表示本發(fā)明提供的方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能既采用USB接口通信，同時又能滿足快速充電的問題。本發(fā)明第一實施例是一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備(作為被充電設(shè)備的移動類通信設(shè)備)充電的裝置，下面結(jié)合附圖1，對該裝置進(jìn)行原理性的說明，該裝置包括電流源11、電流檢測電路12、管理模塊13、切換開關(guān)14和USB接口 15，電流源11可以采用裝置內(nèi)已有的DC/DC模塊，為USB接口提供
I.5A或2A等適配器模式電流，根據(jù)現(xiàn)有的USB標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選采用5V輸出的電源，電流源的11電流輸出口直接與電流檢測電路12的電流輸入口連接。電流檢測電路12的電流輸出口與該裝置USB接口 15的電源正極USB_VBUS線連接，根據(jù)電流源12有電流輸出，其檢測信號輸出口輸出第一檢測信號，通過檢測USB接口 15的USB_VBUS線上是否有電流輸出來判斷，是否有外部設(shè)備通過USB接口 15插入，當(dāng)有外部設(shè)備插入時，輸出第一檢測信號，該第一檢測信號可以使是高電平或低電平表示，或采用一定周期的電平信號表示本實施例不對此進(jìn)行限定。管理模塊13的檢測信號輸入口與電流檢測電路12檢測信號輸出口連接，輸出第二控制信號，之后根據(jù)第一檢測信號延遲輸出第一控制信號，第一控制信號可以使是高電平或低電平表示，類似的第二檢測信號和第二控制信號，分別采用不同于第一檢測信號和第一控制信號的信號形式表示此處不再贅述。切換開關(guān)14的控制信號輸入口與管理模塊13的控制信號輸出口連接，根據(jù)第二控制信號將USB接口 15的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-短接，根據(jù)第一控制信號將短接的USB接口 15的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-斷接。USB接口 15的兩條數(shù)據(jù)線D+/D-與切換開關(guān)連接。 在具體實施的時候，管理模塊13可以采用具有USB接口的CPU，這樣可以通過軟件實現(xiàn)控制，在輸出第二控制信號之后，根據(jù)第一檢測信號延遲輸出第一控制信號。若采用具有USB接口的CPU作為管理模塊，優(yōu)選的方案如圖2所示，具有USB接口的CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-與切換開關(guān)14連接，切換開關(guān)14可采用雙刀雙擲開關(guān)結(jié)構(gòu)，根據(jù)第二控制信號將CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-的連接斷開(結(jié)合前述，將USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-短接)，根據(jù)第一控制信號將CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-分別與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-對應(yīng)連接(結(jié)合前述，將USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-斷接)。當(dāng)然也不局限于上述的電路結(jié)構(gòu)，還可以是CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-不經(jīng)過開關(guān)直接連接，通過一個單刀單擲的開關(guān)將兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-短接或斷接，但這樣就需要在CPU的USB接口增加保護(hù)電路加以保護(hù)，以防短接時造成損傷。管理模塊13還可以采用如圖3所示的包括D觸發(fā)器的延時電路，結(jié)構(gòu)如下包括與門131，其一個入口與電流檢測電路12的檢測信號輸出口連接，輸入檢測信號，其另一個輸入口與第一 D觸發(fā)器132的Q非管腳連接。第一 D觸發(fā)器132，其D管腳和與電流檢測電路12的檢測信號輸出口連接，CLR清零管腳和與D管腳短接，時鐘輸入管腳和和計數(shù)器133的中文溢出(carry out)管腳連接。計數(shù)器133,其直接復(fù)位(reset)管腳和與門131的輸出管腳連接，時鐘輸入管腳外接時鐘信號源135。第二 D觸發(fā)器134，其時鐘輸入管腳和計數(shù)器133的carry out管腳連接，其D管腳和其Q非管腳短接，置位管腳外接電流檢測電路12的檢測信號輸出口，Q管腳輸出控制信號。通過上述的電路可以實現(xiàn)，假設(shè)第一檢測信號為高電平延時輸出為低電平的第一控制信號，根據(jù)第二檢測信號為低電平直接輸出為高電平的第二控制信號。若第一檢測信號為低電平，第二檢測信號為高電平，則在檢測信號輸入的線路上增加一個非門即可，上述的電路只是示例性說明，本發(fā)明實施例的方案并不對此進(jìn)行限定，類似的延時電路實現(xiàn)方式較多，此處不再贅述。具體實施時，管理模塊13可以根據(jù)需要,根據(jù)輸入的第一檢測信號立刻輸出第二控制信號，之后延遲I秒再輸出第一控制信號。即當(dāng)外部設(shè)備插入后，裝置檢測到該外部設(shè)備插入，先將斷接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-短接，再根據(jù)管理模塊13的延遲控制，將短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-斷接。外部設(shè)備插入后，該外部設(shè)備可以檢測到USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-短接，外部設(shè)備的充電芯片通過USB接口內(nèi)的數(shù)據(jù)線D+/D-的連接狀態(tài)為短接，從而設(shè)定充電電流為1.5A或2A等適配器模式電流。可以這樣只需要一個檢測信號就可實現(xiàn)本發(fā)明實施例的目的。具體實施時，還可以是電流檢測電路12根據(jù)電流源沒有電流輸出，輸出第二檢測信號。管理模塊13根據(jù)第二檢測信號輸出第二控制信號。即當(dāng)外部設(shè)備拔出后，裝置檢測到該外部設(shè)備拔出，將斷接的USB接口內(nèi)的數(shù)據(jù)線D+/D-短接，等到外部設(shè)備插入后，此時USB接口內(nèi)的數(shù)據(jù)線D+/D-已經(jīng)是短接的，根據(jù)管理模塊13的延遲控制，將短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線D+/D-斷接。采用本結(jié)構(gòu)的電路，切換開關(guān)14初始狀態(tài)是設(shè)置在USB數(shù)據(jù)線短路的狀態(tài)，并可以通過管理模塊11進(jìn)行切換控制。當(dāng)外部設(shè)備接入到本裝置后，在VBUS上會產(chǎn)生電流，并被電流檢測模塊12檢測出來。管理模塊13得知有外部設(shè)備接入后，通過定時器進(jìn)行延時，并在延時完成后將切換開關(guān)14切換到數(shù)據(jù)狀態(tài)，用于與外部設(shè)備如移動類通信產(chǎn)品進(jìn)行通信。在這段延時時間里，外部設(shè)備的充電管理芯片通過VBUS得知有電源接入，外部設(shè)備就會在USB總線中數(shù)據(jù)線的D-線上加上一個O. 6V的短脈沖，同時 檢測USB總線中數(shù)據(jù)線的D+線的電平狀態(tài)。如果在D+線上亦產(chǎn)生了這個O. 6V的短脈沖的話，則認(rèn)為D+/D-線是短路的，接入的電源來自于大電流充電器，將充電電流設(shè)置到相應(yīng)的大電流狀態(tài)；如果沒有的話，則認(rèn)為接入的是數(shù)據(jù)線，將充電電流設(shè)置為最大500mA的狀態(tài)。由于在外部設(shè)備進(jìn)行電流源檢測的時候，USB線是切換到適配器狀態(tài)上的，即USB總線中的數(shù)據(jù)線D+/D-是短路的，因此外部設(shè)備認(rèn)為接入的電源為大電流充電器，設(shè)置充電電流為相應(yīng)的大電流，并在以后的使用過程中不再改變。這樣在后續(xù)將切換開關(guān)14切換到數(shù)據(jù)線狀態(tài)時，不會影響到充電電流的改變，并可以進(jìn)行正常通信。電流檢測電路12可以采用如圖4的線路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，包括電阻121和比較器122。作為電流檢測電路的電流輸入口和電流輸出口的電阻121的兩端，分別與電流源11電流輸出口和USB接口 15的USB_VBUS線連接，比較器122的兩個輸入管腳分別和電阻的兩端連接，輸出管腳作為電流檢測電路12的檢測信號輸出口，與管理模塊13的檢測信號輸入口連接。當(dāng)電流流過電阻121時，電阻121兩端會產(chǎn)生壓差，比較器就可以根據(jù)壓差輸出的第一檢測信號，電流檢測的實現(xiàn)方式較多，本實施例中的方案只是示例性的說明，并不是對電流檢測電路的限定。為了防止外部設(shè)備的插拔造成的瞬間大電流對裝置的影響，電流檢測電路12的電流輸出口，與USB接口 15之間的電源正極USB_VBUS線上串有接口保護(hù)電路。USB接口 15可以是標(biāo)準(zhǔn)USB接口，也可以是包含USB總線的其他擴(kuò)展接口。當(dāng)移動通信設(shè)備移除后，電流檢測模塊將這個狀態(tài)后通知到管理模塊，管理模塊又將模擬開關(guān)切換到初始狀態(tài)，即適配器狀態(tài)，等待下一次移動通信產(chǎn)品的接入動作。切換開關(guān)14在管理模塊13的控制下實現(xiàn)USB接口 15的USB總線中的數(shù)據(jù)線D+/D-在適配器狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài)之間進(jìn)行切換，電源管理11模塊給USB接口上連接的外部設(shè)備提供大電流，使得被充電設(shè)備先選擇適配器模式大電流進(jìn)行快速充電，進(jìn)而通過USB數(shù)據(jù)線實現(xiàn)通信。下面結(jié)合圖5對本發(fā)明提供的通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的方法進(jìn)行詳細(xì)說明，包括步驟201 :根據(jù)檢測到的USB接口和為USB接口提供適配器模式電流的電流源之間有電流流過，設(shè)定定時中斷。步驟202 :定時器到時，輸出第一控制信號，將之前根據(jù)第二控制信號短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線斷接。具體實施時關(guān)于第二控制信號的獲取，可以是在步驟201實施之前，USB接口的(PU在電流源沒有電流輸出時，輸出第二檢測信號，根據(jù)第二檢測信號輸出第二控制信號?；蛘咴诓襟E202實施時根據(jù)第一檢測信號立刻輸出第二控制信號。之后再延遲輸出第一控制信號。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修 改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的裝置，其特征在于，包括 為USB接口提供適配器模式電流的電流源，其電流輸出口直接與電流檢測電路的電流輸入口連接； 電流檢測電路，其電流輸出口與USB接口的電源正極USB_VBUS線連接，根據(jù)電流源有電流輸出，其檢測信號輸出口輸出第一檢測信號； 管理模塊，其檢測信號輸入口與電流檢測電路檢測信號輸出口連接，輸出第二控制信號，之后根據(jù)第一檢測信號延遲輸出第一控制信號； 切換開關(guān)，切換開關(guān)的控制信號輸入口與管理模塊的控制信號輸出口連接，根據(jù)第二控制信號將USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線短接，根據(jù)第一控制信號將短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線斷接； USB接口，其兩條數(shù)據(jù)線與切換開關(guān)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，管理模塊為具有USB接口的CPU。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，具有USB接口的CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線與切換開關(guān)連接，切換開關(guān)根據(jù)第二控制信號將CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線的連接斷開，根據(jù)第一控制信號將CPU的兩條USB數(shù)據(jù)線分別與USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線對應(yīng)連接。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，管理模塊為包括D觸發(fā)器的延時電路。
5.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，D觸發(fā)器的延時電路包括D觸發(fā)器、計數(shù)器和邏輯門器件。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，管理模塊，還用于根據(jù)第一檢測信號立刻輸出第二控制信號，之后延遲輸出第一控制信號。
7.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，電流檢測電路，還用于根據(jù)電流源沒有電流輸出，輸出第二檢測信號； 管理模塊，還用于根據(jù)第二檢測信號輸出第二控制信號。
8.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，電流檢測電路包括 電阻，作為電流檢測電路的電流輸入口和電流輸出口的電阻兩端，分別與電流源電流輸出口和USB接口的USB_VBUS線連接； 比較器，其兩個輸入管腳分別和電阻的兩端連接，輸出管腳作為電流檢測電路的檢測信號輸出口，與管理模塊的檢測信號輸入口連接。
9.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，電流檢測電路的電流輸出口，與USB接口之間的電源正極USB_VBUS線上串有接口保護(hù)電路。
10.一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的方法，其特征在于，包括 根據(jù)檢測到的USB接口和為USB接口提供適配器模式電流的電流源之間有電流流過，設(shè)定定時中斷； 定時器到時，輸出第一控制信號，將之前根據(jù)第二控制信號短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線斷接。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)電流源沒有電流輸出，輸出第二檢測信號，根據(jù)第二檢測信號輸出第二控制信號。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)第一檢測信號立刻輸出第二控制信號，之后延遲輸出第一控制信號。 ·
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過USB接口通信并為外部設(shè)備充電的裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能既采用USB接口通信，同時又能滿足快速充電的問題，該裝置的電流檢測電路分別與管理模塊、電流源和USB接口連接，根據(jù)電流源有電流輸出，輸出第一檢測信號，管理模塊輸出第二控制信號，之后根據(jù)第一檢測信號延遲輸出第一控制信號，與管理模塊連接的切換開關(guān)，根據(jù)第二控制信號將USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線短接，根據(jù)第一控制信號將短接的USB接口的兩條USB數(shù)據(jù)線斷接，由于通過管理模塊控制在被充電設(shè)備插入后，將短接的兩條USB數(shù)據(jù)線延時斷接，使得被充電設(shè)備先選擇適配器模式大電流進(jìn)行快速充電，進(jìn)而通過USB數(shù)據(jù)線實現(xiàn)通信。
文檔編號H02J7/00GK102820682SQ20111015427
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者王暉 申請人:中興通訊股份有限公司