專利名稱：：具有自動主從判斷電路的usbotg接口的制作方法
技術領域：
：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
技術領域：
。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)起倡導的一種數(shù)據(jù)傳輸總線，其最大的特點是支持熱插拔(Hotplug)和即插即用(Plug&Play)。當設備插入時，主機枚舉(Enumerate)此設備并加載所需的驅(qū)動程序，因此其使用遠比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)電腦用標準總線快許多。原標準中USB1.1的最大傳輸帶寬為12Mbps。USB2.0標準于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480Mbps。這也是當前大多數(shù)產(chǎn)品應用的版本。2002年12月對USB2.0進行/修訂，加入了三個不同速度標準，允許所有USB2.0向后兼容所有標準的USB設備，但是增加了不察看標記來計算設備吞吐量的難度。表1是中USB信號使用分別標記為D+和D-的雙絞線傳輸，它們各自使用半雙工差分信號并協(xié)同工作，以抵消長導線的電磁干擾。常規(guī)標準USB接口(A類型、B類型)各連接點的分布見圖1。表1標準USB連接器觸點功能<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，其強大的生命力有目共睹，但在實際應用中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)議是建立在嚴格的主/從(Host/Device:)關系上的，這種嚴格的主/從關系，到USB2.0標準出現(xiàn)后依然必須遵守，其具體表現(xiàn)是，不可能出現(xiàn)兩臺PC(—般PC的USB端都作為HOST)通過USB接口進行通訊，也不可能出現(xiàn)兩個打印機、閃存、數(shù)碼相機等設備(一般外設的USB端都作為Device)使用USB接口進行通訊。換言之，傳統(tǒng)USB接口的使用，必須是在一個主(HOST)端口(一般是PC)與一個從(Device)端口(一般指打印機、閃存、數(shù)碼相機等設備)之間進行，并且每個設備的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PC。顯然，這在實際使用時是十分不方便的。針對這個不足，2001年底，USB開發(fā)者論壇(USB工mplcmcntcrsForum，USBIF)發(fā)布了專門用于USB外設間"可移動互連"的USB2.0補充規(guī)范，即USBOn-The-Go規(guī)范，符合這個規(guī)范的USB接口，簡稱為USB0TG接口。USBOTG規(guī)范可以"增強"現(xiàn)有外圍組件和設備的功能，增加主機功能，實現(xiàn)點對點通信。USBOTG設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"終端界面的設備添加主機功能，支持主機或設備的雙模式，并在這兩種模式間動態(tài)地切換；具有低功耗的新的功耗要求，支持電池供電設備。簡而言之，現(xiàn)在的USB設備將具有更多功能，體積更小且功耗更低。USB()TG規(guī)范要求相互連接的兩個USB接口要通過物理硬件來判斷各自的4主/從地位，因此，針對這個要求，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連接器的四個連接觸點變?yōu)榱宋鍌€連接觸點，見表2:表2USBOTG連接器觸點功能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>對照表1可以看出，USBOTG連接器除了第4針外，其他觸點功能全部與標準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新問題。顯然，傳統(tǒng)的符合USB2.0的外設(打印機、閃存等)的4針接口是不能與USB0TG的5針接口實現(xiàn)直接連接的。為此，USBOTG標準又新增了兩種電纜進行這種新、舊接口之間的轉換。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標準在提升USB性能的同時，給各種USB設備之間的連接帶來了很大的麻煩，至少，用戶要為這種技術上的提升支付額外的操作或在經(jīng)濟上有一些額外的付出。由于許多設備都有直接與用戶手中的標準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補充標準，在傳輸連接上要符合傳統(tǒng)的USB接口標準。對該問題現(xiàn)有的解決方案是，在設備本身安裝一個符合USBOTG標準的Mini-AB5針插座(該插座有一個ID引腳)，然后向用戶提供兩條專用轉接電纜，即具有Mini-AB-Standard-A插座的電纜，該電纜負責將設備與用戶的閃存(閃存接口為Standard-A插頭)進行連接；具有Mini-AB-Standard-A插頭的電纜，該電纜負責將設備與PC(PC接口為Standard-A插座)進行連接。該方案需要向用戶提供兩條電纜，并且，無論連接對象是什么，都必須使用兩條電纜中的一條進行轉接。顯然，這個方案給產(chǎn)品開發(fā)帶來難度，需要用戶在經(jīng)濟上和操作上有更多的付出。因此，我們考慮在設備上安裝一個標準USB插座，這個插座可以解決與標準USB閃存等設備直接連接的需求；此外，向用戶提供一條專用轉接電纜，艮口標準USB插頭-標準USB插頭，該電纜解決設備與PC進行直接連接的需求。其中，PC接口為Standard-A插座，設備本身也為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，因此，需要對傳統(tǒng)標準USB插頭進行改進，使其能夠自動識別主\從地址，從而使設備在傳輸規(guī)范上符合USBOTG補充標準。在該方案中，由于設備使用的是標準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、打印機等使用標準USBA型插頭的外設，可以直接與設備連接。因此，這個方案在簡化了用戶操作難度的同時，還減少了一條轉接電纜。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術結構的不足，本發(fā)明提供一種具有自動主從判斷電路的USB0TG接口，該USBOTG接口采用電流檢測電路代替現(xiàn)有技術的硬件觸點電路，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)標準USB插頭的改進，在傳統(tǒng)標準USB插頭中接入自動主從判斷電路，從而使改進后的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接口標準；又能夠自動識別主從地址，實現(xiàn)在傳輸規(guī)范上符合USBOTG補充標準的要求。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種具有自動主從判斷電路的USB0TG接口，該USB0TG接口通過在傳統(tǒng)的4針USB接口基礎上接入一個自動主從判斷電路來實現(xiàn)USBOTG規(guī)范，但不對傳統(tǒng)的4針USB接口本身做任何改動；該自動主從判斷電路包含比較器、放大器、衰減電路、采樣器、過電流保險模塊和過壓保護模塊，通過檢測USB接口電流流動狀態(tài)，以達到判別USB設備主從端的目的。該電路各個組成模塊之間的電路連接關系如下采樣器進行電流采樣，將采樣結果經(jīng)衰減網(wǎng)絡后，輸送到放大器進行放大，放大后的信號送入比較器進行比較處理，輸出比較結果，即對應于ID識別端。該具有自動主從判斷電路的USBOTG接口進一步包括以下技術特征所述的USB0TG接口具有傳統(tǒng)USB接口的4針，使其與閃存、打印機等設備的USBA型插頭直接相連；并通過一根兩端都是標準USBA插頭的電纜與PC連接。在自動主從判斷電路中，放大器由LM358運算放大器組成，比較器由LM358運算放大器組成，比較器的輸出端連接USBOTG芯片的ID識別端，即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點的工作狀態(tài)。該自動主從判斷電路的具體的工作過程如下當本電路對外供電接入閃存等無源類型的存儲介質(zhì)時，從電流采樣電阻R13上獲得一個30mV以上的電壓信號。該信號經(jīng)增益為330的IC5A放大后進入IC5B與2.5V的門限電壓進行比較。當電流信號高于門限電壓，比較器輸出OV，艮PID二O，此時，設備運行USB主端程序。當J9空閑或通過轉接電纜連接PC機的USB接頭接入帶電源的USB設備時，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設備電源的輸出電壓略有差別所造成，此時，在電流采樣電阻上不會獲得或僅獲得很小的電流信號。此時，設備運行從端程序。所述IC5A所起的作用就是提高檢測外電路接入與否的靈敏度。由于本電路中的運算放大器有些外設用電量不大，同時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，保證了在實現(xiàn)USBOTG功能的前提下，設備與傳統(tǒng)4針USB接口設備之間具有良好的兼容性2.本電路結構簡單，零件參數(shù)無特殊要求。一般無需調(diào)試即BJ丁作。3.對于USBOTG規(guī)范本身沒有任何改動。4.用電子電路代替了USBOTG5針接口的觸點電路，從根本上去除了產(chǎn)生機械故障的可能，提高了設備工作的可靠性。5.耗電低。當主端接入時，本電路基本不耗電。圖1為現(xiàn)有技術中標準USB類型A和類型B插頭及其觸點；圖2為現(xiàn)有技術中Mini-A類和Mine-B類的USBOTG連接器各觸點；圖3本發(fā)明的一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口的模塊結構圖；圖4本發(fā)明的一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口的電路原理圖；圖5本發(fā)明的一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口的工作流程圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述實施例l:通過傳統(tǒng)USB規(guī)范可知，傳統(tǒng)USB設備的主端(HOST)是USB通訊過程的電源提供方，傳統(tǒng)USB設備的從端(Device)是USB通訊過程的電源使用方。例如，對于傳統(tǒng)USB通訊，PC機端(HOST)提供電源，閃存或其他USB外設，相當于一個用電器。從這個角度考慮，本發(fā)明設計了一種主從判斷電路，該電路可以自動判斷兩個相互連接的USB0TG接口的主X從地位，實現(xiàn)USBOTG功能。如圖3所示的一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口的模塊結構圖，該USB0TG接口通過在傳統(tǒng)的4針USB接口基礎上接入一個自動主從判斷電路來實現(xiàn)USB0TG規(guī)范，但不對傳統(tǒng)的4針USB接口本身做任何改動；該自動主從判斷電路包含比較器、放大器、衰減電路、采樣器、過電流保險模塊和過壓保護模塊，通過檢測USB接口電流流動狀態(tài)，以達到判別USB設備主從端的目的。該電路各個組成模塊之間的電路連接關系如下采樣器進行電流采樣，將采樣結果經(jīng)衰減網(wǎng)絡后，輸送到放大器進行放大，放大后的信號送入比較器進行比較處理，輸出比較結果，即對應于ID識別端。該具有自動主從判斷電路的USBOTG接口進一步包括以下技術特征所述的USB0TG接口具有傳統(tǒng)USB接口的4針，使其與閃存、打印機等設備的USBA型插頭直接相連；并通過一根兩端都是標準USBA插頭的電纜與PC連接。如圖4所示的一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口的電路原理圖。其中的自動主從判斷電路中，放大器由LM358運算放大器組成，比較器由LM358運算放大器組成，比較器的輸出端連接USBOTG芯片的ID識別端，即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點的工作狀態(tài)。該自動主從判斷電路的具體的工作過程如下當本電路對外供電接入閃存等無源類型的存儲介質(zhì)時，從電流采樣電阻R13上獲得一個30mV以上的電壓信號。該信號經(jīng)增益為330的IC5A放大后進入IC5B與2.5V的門限電壓進行比較。當電流信號高于門限電壓，比較器輸出OV，即ID二O，此時，設備運行USB主端程序。當J9空閑或通過轉接電纜連接PC機的USB接頭接入帶電源的USB設備時，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設備電源的輸出電壓略有差別所造成，此時，在電流采樣電阻上不會獲得或僅獲得很小的電流信號。此時，設備運行從端程序。所述IC5A所起的作用就是提高檢測外電路接入與否的靈敏度。由于本電路中的運算放大器有些外設用電量不大，同時為了減小電流采樣電阻的阻值以降低采樣功耗，因此，為了提高檢測靈敏度，有必要使用該放大器。實施例2:如圖4所示的一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口的電路原理圖，圖中J9是一個傳統(tǒng)的4針USBA型接口(座)。目前PC機上都是使用這種類型的接口與外部USB設備連接，安裝數(shù)量2-8個不等。該類型接口可以直接與閃存、打印機等外設的傳統(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。該電路的工作過程如下本電路有一個由LM358運算放大器組成的電流信號放大器IC5A和一個比較器IC5B，該比較器的輸出端連接USBOTG芯片的ID識別端。即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點的工作狀態(tài)。本發(fā)明的核心就在于用一個電流檢測電路代替硬件觸點電路。如圖5的工作流程圖所示，該電路具體的工作過程如下當本電路對外供電時(比如接入閃存等無源類型的存儲介質(zhì))，從電流采樣電阻上獲得一個30mV以上的電壓信號(圖中采樣電阻R13參數(shù)為0.5-1Q)。該信號經(jīng)IC5A放大(增益約為330)后進入IC5B與門限電壓(約等于2.5V)進行比較。當電流信號高于門限電壓，比較器輸出OV(ID=0),此時，設備運行USB(HOST)主端程序。當J9空閑或接入帶電源的USB設備(比如通過轉接電纜連接PC機的USB接頭)時，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設備電源的輸出電壓略有差別造成的)，此時，在電流采樣電阻R13上不會獲得(或僅獲得很小)電流信號。此時，設備運行(Device)從端程序。流程圖如圖4，本電路中的運算放大器IC5A所起的作用就是提高檢測外電路接入與否的靈敏度。10由于有些外設用電量不大，同時為了減小電流采樣電阻的阻值以降低采樣功耗，因此，為了提高檢測靈敏度，有必要使用該放大器。據(jù)我們實測，一般的閃存，其接入電流在80mA以上。權利要求1.一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口，其特征在于該USBOTG接口包括一個自動主從判斷電路，該自動主從判斷電路包含比較器、放大器、衰減電路、采樣器、過電流保險模塊和過壓保護模塊，通過檢測USB接口電流流動狀態(tài)，以達到判別USB設備主從端的目的；該電路各個組成模塊之間的電路連接關系如下采樣器進行電流采樣，將采樣結果經(jīng)衰減網(wǎng)絡后，輸送到放大器進行放大，放大后的信號送入比較器進行比較處理，輸出比較結果，即對應于ID識別端。2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自動主從判斷電路的USB0TG接口，其特征在于，該USB0TG接口通過在傳統(tǒng)的4針USB接口基礎上接入一個自動主從判斷電路來實現(xiàn)USB0TG規(guī)范，但不對傳統(tǒng)的4針USB接口本身做任何改動。3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自動主從判斷電路的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、打印機等設備的USBA型插頭直接相連；并通過一根兩端都是標準USBA插頭的電纜與PC連接。4.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自動主從判斷電路的USB0TG接口，其特征在于在自動主從判斷電路中，放大器由LM358運算放大器組成，比較器由LM358運算放大器組成，比較器的輸出端連接USBOTG芯片的工D識別端，即用該比較器的輸出狀態(tài)替代Mini-AB接口觸點的工作狀態(tài)。專利摘要一種具有自動主從判斷電路的USBOTG接口。該USBOTG接口具有一個自動主從判斷電路，該電路包含一個電流信號放大器IC5A和一個比較器IC5B，通過檢測USB接口的電流流動狀態(tài)，以達到判別USB設備主從端的目的。本實用新型提供的USBOTG接口使用傳統(tǒng)4針USB接口代替5針USBOTG接口，保證了在實現(xiàn)USBOTG功能的前提下，設備與傳統(tǒng)4針USB接口設備之間具有良好的兼容性。文檔編號G06F13/40GK201331755SQ200920001129公開日2009年10月21日申請日期2009年1月14日優(yōu)先權日2009年1月14日發(fā)明者孟慶輝申請人:北京杰富瑞科技有限公司