專利名稱：：具有自動(dòng)主從判斷電路的usbotg接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種USB0TG接口，屬于數(shù)據(jù)傳輸總線接口和數(shù)字電子電路
技術(shù)領(lǐng)域：
。冃爾抆不USB通用串行總線最初是由英特爾、微軟、Compaq、IBM、NEC等幾家大廠商發(fā)起倡導(dǎo)的一種數(shù)據(jù)傳輸總線，其最大的特點(diǎn)是支持熱插拔(Hotplug)和即插即用(Plug&Play)。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，主機(jī)枚舉(Enumerate)此設(shè)備并加載所需的驅(qū)動(dòng)程序，因此其使用遠(yuǎn)比PCI和ISA總線方便。USB接口速度比平行埠并聯(lián)總線(ParellelBus，例如EPP、LPT)或與串聯(lián)埠總線(SerialPort,例如RS-232)等傳統(tǒng)電腦用標(biāo)準(zhǔn)總線快許多。原標(biāo)準(zhǔn)中USB1.1的最大傳輸帶寬為12Mbps。USB2.0標(biāo)準(zhǔn)于2000年4月釋出，其主要特性是極大地提高了傳輸速度，最大傳輸帶寬理論值達(dá)480Mbps。這也是當(dāng)前大多數(shù)產(chǎn)品應(yīng)用的版本。2002年12月對(duì)USB2.0進(jìn)行/修訂，加入了三個(gè)不同速度標(biāo)準(zhǔn)，允許所有USB2.0向后兼容所有標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備，但是增加了不察看標(biāo)記來(lái)計(jì)算設(shè)備吞吐量的難度。表1是中USB信號(hào)使用分別標(biāo)記為D+和D-的雙絞線傳輸，它們各自使用半雙工差分信號(hào)并協(xié)同工作，以抵消長(zhǎng)導(dǎo)線的電磁干擾。常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)USB接口(A類型、B類型)各連接點(diǎn)的分布見(jiàn)圖1。表1標(biāo)準(zhǔn)USB連接器觸點(diǎn)功能<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>D+D+4接地接地USB總線自誕生之始發(fā)展到今天，成本不斷下降、傳輸速度不斷提升，其強(qiáng)大的生命力有目共睹，但在實(shí)際應(yīng)用中USB總線也表現(xiàn)出了.些不足。其原因就在于原創(chuàng)的USB傳輸協(xié)議是建立在嚴(yán)格的主/從(Host/Device:)關(guān)系上的，這種嚴(yán)格的主/從關(guān)系，到USB2.0標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)后依然必須遵守，其具體表現(xiàn)是，不可能出現(xiàn)兩臺(tái)PC(—般PC的USB端都作為HOST)通過(guò)USB接口進(jìn)行通訊，也不可能出現(xiàn)兩個(gè)打印機(jī)、閃存、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備(一般外設(shè)的USB端都作為Device)使用USB接口進(jìn)行通訊。換言之，傳統(tǒng)USB接口的使用，必須是在一個(gè)主(HOST)端口(一般是PC)與一個(gè)從(Device)端口(一般指打印機(jī)、閃存、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備)之間進(jìn)行，并且每個(gè)設(shè)備的USB接口的主V人屬性一旦確立，終生不能改變。因此，傳統(tǒng)的USB通訊必須有一個(gè)PC。顯然，這在實(shí)際使用時(shí)是十分不方便的。針對(duì)這個(gè)不足，2001年底，USB開(kāi)發(fā)者論壇(USB工mplcmcntcrsForum，USBIF)發(fā)布了專門用于USB外設(shè)間"可移動(dòng)互連"的USB2.0補(bǔ)充規(guī)范，即USBOn-The-Go規(guī)范，符合這個(gè)規(guī)范的USB接口，簡(jiǎn)稱為USB0TG接口。USBOTG規(guī)范可以"增強(qiáng)"現(xiàn)有外圍組件和設(shè)備的功能，增加主機(jī)功能，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。USBOTG設(shè)備具有如下主要特性體積更小，適合USB接頭和電纜；功能上其作為向迄今為止仍使用"卩亞"終端界面的設(shè)備添加主機(jī)功能，支持主機(jī)或設(shè)備的雙模式，并在這兩種模式間動(dòng)態(tài)地切換；具有低功耗的新的功耗要求，支持電池供電設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)在的USB設(shè)備將具有更多功能，體積更小且功耗更低。USB()TG規(guī)范要求相互連接的兩個(gè)USB接口要通過(guò)物理硬件來(lái)判斷各自的4主/從地位，因此，針對(duì)這個(gè)要求，USBIF定義了一種新的更小的連接器(Mini-USB)，這種連接器與傳統(tǒng)的USB連接器相比較，其典型不同就在于將傳統(tǒng)的USB連接器的四個(gè)連接觸點(diǎn)變?yōu)榱宋鍌€(gè)連接觸點(diǎn)，見(jiàn)表2:表2USBOTG連接器觸點(diǎn)功能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>對(duì)照表1可以看出，USBOTG連接器除了第4針外，其他觸點(diǎn)功能全部與標(biāo)準(zhǔn)USB連接器相同。由于這種新USBOTG連接器的物理尺寸有所改變，使傳統(tǒng)的USB連接器與新的USBOTG連接器如何連接成為了一個(gè)新問(wèn)題。顯然，傳統(tǒng)的符合USB2.0的外設(shè)(打印機(jī)、閃存等)的4針接口是不能與USB0TG的5針接口實(shí)現(xiàn)直接連接的。為此，USBOTG標(biāo)準(zhǔn)又新增了兩種電纜進(jìn)行這種新、舊接口之間的轉(zhuǎn)換。即A型電纜用于Mini-A至StandardB;B型電纜用于Mini-A至Mini-B。綜上所述，USBOTG標(biāo)準(zhǔn)在提升USB性能的同時(shí)，給各種USB設(shè)備之間的連接帶來(lái)了很大的麻煩，至少，用戶要為這種技術(shù)上的提升支付額外的操作或在經(jīng)濟(jì)上有一些額外的付出。由于許多設(shè)備都有直接與用戶手中的標(biāo)準(zhǔn)USB閃存相連接或直接與PC的USB接口相連接的需求。這就要求在傳輸規(guī)范上要符合USBOTG補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，在傳輸連接上要符合傳統(tǒng)的USB接口標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)該問(wèn)題現(xiàn)有的解決方案是，在設(shè)備本身安裝一個(gè)符合USBOTG標(biāo)準(zhǔn)的Mini-AB5針插座(該插座有一個(gè)ID引腳)，然后向用戶提供兩條專用轉(zhuǎn)接電纜，即具有Mini-AB-Standard-A插座的電纜，該電纜負(fù)責(zé)將設(shè)備與用戶的閃存(閃存接口為Standard-A插頭)進(jìn)行連接；具有Mini-AB-Standard-A插頭的電纜，該電纜負(fù)責(zé)將設(shè)備與PC(PC接口為Standard-A插座)進(jìn)行連接。該方案需要向用戶提供兩條電纜，并且，無(wú)論連接對(duì)象是什么，都必須使用兩條電纜中的一條進(jìn)行轉(zhuǎn)接。顯然，這個(gè)方案給產(chǎn)品開(kāi)發(fā)帶來(lái)難度，需要用戶在經(jīng)濟(jì)上和操作上有更多的付出。因此，我們考慮在設(shè)備上安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)USB插座，這個(gè)插座可以解決與標(biāo)準(zhǔn)USB閃存等設(shè)備直接連接的需求；此外，向用戶提供一條專用轉(zhuǎn)接電纜，艮口標(biāo)準(zhǔn)USB插頭-標(biāo)準(zhǔn)USB插頭，該電纜解決設(shè)備與PC進(jìn)行直接連接的需求。其中，PC接口為Standard-A插座，設(shè)備本身也為Standard-A插座。但USBStandard-A插座不同于5針USBOTG的Mini-AB插座，不具備ID(主\從地址)觸點(diǎn)，因此，需要對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)USB插頭進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠自動(dòng)識(shí)別主\從地址，從而使設(shè)備在傳輸規(guī)范上符合USBOTG補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。在該方案中，由于設(shè)備使用的是標(biāo)準(zhǔn)USBA型插座，所以用戶只要配備一條電纜用于連接PC即可。閃存、打印機(jī)等使用標(biāo)準(zhǔn)USBA型插頭的外設(shè)，可以直接與設(shè)備連接。因此，這個(gè)方案在簡(jiǎn)化了用戶操作難度的同時(shí)，還減少了一條轉(zhuǎn)接電纜。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明提供一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USB0TG接口，該USBOTG接口采用電流檢測(cè)電路代替現(xiàn)有技術(shù)的硬件觸點(diǎn)電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)USB插頭的改進(jìn)，在傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)USB插頭中接入自動(dòng)主從判斷電路，從而使改進(jìn)后的USB插頭既具有傳統(tǒng)USB插頭4針特征，在傳輸連接上符合傳統(tǒng)的USB接口標(biāo)準(zhǔn)；又能夠自動(dòng)識(shí)別主從地址，實(shí)現(xiàn)在傳輸規(guī)范上符合USBOTG補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)的要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USB0TG接口，該USB0TG接口通過(guò)在傳統(tǒng)的4針USB接口基礎(chǔ)上接入一個(gè)自動(dòng)主從判斷電路來(lái)實(shí)現(xiàn)USBOTG規(guī)范，但不對(duì)傳統(tǒng)的4針USB接口本身做任何改動(dòng)；該自動(dòng)主從判斷電路包含比較器、放大器、衰減電路、采樣器、過(guò)電流保險(xiǎn)模塊和過(guò)壓保護(hù)模塊，通過(guò)檢測(cè)USB接口電流流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到判別USB設(shè)備主從端的目的。該電路各個(gè)組成模塊之間的電路連接關(guān)系如下采樣器進(jìn)行電流采樣，將采樣結(jié)果經(jīng)衰減網(wǎng)絡(luò)后，輸送到放大器進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)送入比較器進(jìn)行比較處理，輸出比較結(jié)果，即對(duì)應(yīng)于ID識(shí)別端。該具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口進(jìn)一步包括以下技術(shù)特征所述的USB0TG接口具有傳統(tǒng)USB接口的4針，使其與閃存、打印機(jī)等設(shè)備的USBA型插頭直接相連；并通過(guò)一根兩端都是標(biāo)準(zhǔn)USBA插頭的電纜與PC連接。在自動(dòng)主從判斷電路中，放大器由LM358運(yùn)算放大器組成，比較器由LM358運(yùn)算放大器組成，比較器的輸出端連接USBOTG芯片的ID識(shí)別端，即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點(diǎn)的工作狀態(tài)。該自動(dòng)主從判斷電路的具體的工作過(guò)程如下當(dāng)本電路對(duì)外供電接入閃存等無(wú)源類型的存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，從電流采樣電阻R13上獲得一個(gè)30mV以上的電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)增益為330的IC5A放大后進(jìn)入IC5B與2.5V的門限電壓進(jìn)行比較。當(dāng)電流信號(hào)高于門限電壓，比較器輸出OV，艮PID二O，此時(shí)，設(shè)備運(yùn)行USB主端程序。當(dāng)J9空閑或通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜連接PC機(jī)的USB接頭接入帶電源的USB設(shè)備時(shí)，本電路不向外供電或只向外電路提供很小的電流，這種很小的電流是由于各種USB設(shè)備電源的輸出電壓略有差別所造成，此時(shí)，在電流采樣電阻上不會(huì)獲得或僅獲得很小的電流信號(hào)。此時(shí)，設(shè)備運(yùn)行從端程序。所述IC5A所起的作用就是提高檢測(cè)外電路接入與否的靈敏度。由于本電路中的運(yùn)算放大器有些外設(shè)用電量不大，同時(shí)為了減小電流采樣電阻的阻值以降低采樣功耗，因此，為了提高檢測(cè)靈敏度，有必要使用該放大器。本發(fā)明的有益效果1.使用傳統(tǒng)的4針USB接口代替5針USB0TG接口，保證了在實(shí)現(xiàn)USBOTG功能的前提下，設(shè)備與傳統(tǒng)4針USB接口設(shè)備之間具有良好的兼容性2.本電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件參數(shù)無(wú)特殊要求。一般無(wú)需調(diào)試即BJ丁作。3.對(duì)于USBOTG規(guī)范本身沒(méi)有任何改動(dòng)。4.用電子電路代替了USBOTG5針接口的觸點(diǎn)電路，從根本上去除了產(chǎn)生機(jī)械故障的可能，提高了設(shè)備工作的可靠性。5.耗電低。當(dāng)主端接入時(shí)，本電路基本不耗電。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)USB類型A和類型B插頭及其觸點(diǎn)；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中Mini-A類和Mine-B類的USBOTG連接器各觸點(diǎn)；圖3本發(fā)明的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口的模塊結(jié)構(gòu)圖；圖4本發(fā)明的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口的電路原理圖；圖5本發(fā)明的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口的工作流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例l:通過(guò)傳統(tǒng)USB規(guī)范可知，傳統(tǒng)USB設(shè)備的主端(HOST)是USB通訊過(guò)程的電源提供方，傳統(tǒng)USB設(shè)備的從端(Device)是USB通訊過(guò)程的電源使用方。例如，對(duì)于傳統(tǒng)USB通訊，PC機(jī)端(HOST)提供電源，閃存或其他USB外設(shè)，相當(dāng)于一個(gè)用電器。從這個(gè)角度考慮，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種主從判斷電路，該電路可以自動(dòng)判斷兩個(gè)相互連接的USB0TG接口的主X從地位，實(shí)現(xiàn)USBOTG功能。如圖3所示的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口的模塊結(jié)構(gòu)圖，該USB0TG接口通過(guò)在傳統(tǒng)的4針USB接口基礎(chǔ)上接入一個(gè)自動(dòng)主從判斷電路來(lái)實(shí)現(xiàn)USB0TG規(guī)范，但不對(duì)傳統(tǒng)的4針USB接口本身做任何改動(dòng)；該自動(dòng)主從判斷電路包含比較器、放大器、衰減電路、采樣器、過(guò)電流保險(xiǎn)模塊和過(guò)壓保護(hù)模塊，通過(guò)檢測(cè)USB接口電流流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到判別USB設(shè)備主從端的目的。該電路各個(gè)組成模塊之間的電路連接關(guān)系如下采樣器進(jìn)行電流采樣，將采樣結(jié)果經(jīng)衰減網(wǎng)絡(luò)后，輸送到放大器進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)送入比較器進(jìn)行比較處理，輸出比較結(jié)果，即對(duì)應(yīng)于ID識(shí)別端。該具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口進(jìn)一步包括以下技術(shù)特征所述的USB0TG接口具有傳統(tǒng)USB接口的4針，使其與閃存、打印機(jī)等設(shè)備的USBA型插頭直接相連；并通過(guò)一根兩端都是標(biāo)準(zhǔn)USBA插頭的電纜與PC連接。如圖4所示的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口的電路原理圖。其中的自動(dòng)主從判斷電路中，放大器由LM358運(yùn)算放大器組成，比較器由LM358運(yùn)算放大器組成，比較器的輸出端連接USBOTG芯片的ID識(shí)別端，即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點(diǎn)的工作狀態(tài)。該自動(dòng)主從判斷電路的具體的工作過(guò)程如下當(dāng)本電路對(duì)外供電接入閃存等無(wú)源類型的存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，從電流采樣電阻R13上獲得一個(gè)30mV以上的電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)增益為330的IC5A放大后進(jìn)入IC5B與2.5V的門限電壓進(jìn)行比較。當(dāng)電流信號(hào)高于門限電壓，比較器輸出OV，即ID二O，此時(shí)，設(shè)備運(yùn)行USB主端程序。當(dāng)J9空閑或通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜連接PC機(jī)的USB接頭接入帶電源的USB設(shè)備時(shí)，本電路不向外供電或只向外電路提供很小的電流，這種很小的電流是由于各種USB設(shè)備電源的輸出電壓略有差別所造成，此時(shí)，在電流采樣電阻上不會(huì)獲得或僅獲得很小的電流信號(hào)。此時(shí)，設(shè)備運(yùn)行從端程序。所述IC5A所起的作用就是提高檢測(cè)外電路接入與否的靈敏度。由于本電路中的運(yùn)算放大器有些外設(shè)用電量不大，同時(shí)為了減小電流采樣電阻的阻值以降低采樣功耗，因此，為了提高檢測(cè)靈敏度，有必要使用該放大器。實(shí)施例2:如圖4所示的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口的電路原理圖，圖中J9是一個(gè)傳統(tǒng)的4針USBA型接口(座)。目前PC機(jī)上都是使用這種類型的接口與外部USB設(shè)備連接，安裝數(shù)量2-8個(gè)不等。該類型接口可以直接與閃存、打印機(jī)等外設(shè)的傳統(tǒng)4針USBA型接口(頭)連接。J9的2、3腳是數(shù)據(jù)通道，1、4腳是電源。其中1腳電壓為4.4-5.25V，4腳電壓為0V。該電路的工作過(guò)程如下本電路有一個(gè)由LM358運(yùn)算放大器組成的電流信號(hào)放大器IC5A和一個(gè)比較器IC5B，該比較器的輸出端連接USBOTG芯片的ID識(shí)別端。即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點(diǎn)的工作狀態(tài)。本發(fā)明的核心就在于用一個(gè)電流檢測(cè)電路代替硬件觸點(diǎn)電路。如圖5的工作流程圖所示，該電路具體的工作過(guò)程如下當(dāng)本電路對(duì)外供電時(shí)(比如接入閃存等無(wú)源類型的存儲(chǔ)介質(zhì))，從電流采樣電阻上獲得一個(gè)30mV以上的電壓信號(hào)(圖中采樣電阻R13參數(shù)為0.5-1Q)。該信號(hào)經(jīng)IC5A放大(增益約為330)后進(jìn)入IC5B與門限電壓(約等于2.5V)進(jìn)行比較。當(dāng)電流信號(hào)高于門限電壓，比較器輸出OV(ID=0),此時(shí)，設(shè)備運(yùn)行USB(HOST)主端程序。當(dāng)J9空閑或接入帶電源的USB設(shè)備(比如通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜連接PC機(jī)的USB接頭)時(shí)，本電路不向外供電或只向外電路提供很小的電流(這是由于各種USB設(shè)備電源的輸出電壓略有差別造成的)，此時(shí)，在電流采樣電阻R13上不會(huì)獲得(或僅獲得很小)電流信號(hào)。此時(shí)，設(shè)備運(yùn)行(Device)從端程序。流程圖如圖4，本電路中的運(yùn)算放大器IC5A所起的作用就是提高檢測(cè)外電路接入與否的靈敏度。10由于有些外設(shè)用電量不大，同時(shí)為了減小電流采樣電阻的阻值以降低采樣功耗，因此，為了提高檢測(cè)靈敏度，有必要使用該放大器。據(jù)我們實(shí)測(cè)，一般的閃存，其接入電流在80mA以上。權(quán)利要求1.一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口，其特征在于該USBOTG接口包括一個(gè)自動(dòng)主從判斷電路，該自動(dòng)主從判斷電路包含比較器、放大器、衰減電路、采樣器、過(guò)電流保險(xiǎn)模塊和過(guò)壓保護(hù)模塊，通過(guò)檢測(cè)USB接口電流流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到判別USB設(shè)備主從端的目的；該電路各個(gè)組成模塊之間的電路連接關(guān)系如下采樣器進(jìn)行電流采樣，將采樣結(jié)果經(jīng)衰減網(wǎng)絡(luò)后，輸送到放大器進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)送入比較器進(jìn)行比較處理，輸出比較結(jié)果，即對(duì)應(yīng)于ID識(shí)別端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USB0TG接口，其特征在于，該USB0TG接口通過(guò)在傳統(tǒng)的4針USB接口基礎(chǔ)上接入一個(gè)自動(dòng)主從判斷電路來(lái)實(shí)現(xiàn)USB0TG規(guī)范，但不對(duì)傳統(tǒng)的4針USB接口本身做任何改動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USB0TG接口，其特征在于所述的USB0TG接口具有傳統(tǒng)USB接口的4針，使其與閃存、打印機(jī)等設(shè)備的USBA型插頭直接相連；并通過(guò)一根兩端都是標(biāo)準(zhǔn)USBA插頭的電纜與PC連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USB0TG接口，其特征在于在自動(dòng)主從判斷電路中，放大器由LM358運(yùn)算放大器組成，比較器由LM358運(yùn)算放大器組成，比較器的輸出端連接USBOTG芯片的工D識(shí)別端，即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點(diǎn)的工作狀態(tài)。專利摘要一種具有自動(dòng)主從判斷電路的USBOTG接口。該USBOTG接口具有一個(gè)自動(dòng)主從判斷電路，該電路包含一個(gè)電流信號(hào)放大器IC5A和一個(gè)比較器IC5B，通過(guò)檢測(cè)USB接口的電流流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到判別USB設(shè)備主從端的目的。本實(shí)用新型提供的USBOTG接口使用傳統(tǒng)4針USB接口代替5針USBOTG接口，保證了在實(shí)現(xiàn)USBOTG功能的前提下，設(shè)備與傳統(tǒng)4針USB接口設(shè)備之間具有良好的兼容性。文檔編號(hào)G06F13/40GK201331755SQ200920001129公開(kāi)日2009年10月21日申請(qǐng)日期2009年1月14日優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日發(fā)明者孟慶輝申請(qǐng)人:北京杰富瑞科技有限公司