CN100369349C - 处理移动电子设备中充电状态的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种针对通用串行总线(USB)连接的移动电子设备的处理设备充电状态的方法，所述方法包括步骤：感知总线电压的存在；感知所述设备和USB主机之间的列举确认信号；并且发送信号，以指示所述设备进入设备充电状态。

Description

处理移动电子设备中充电状态的方法和设备
技术领域
本发明通常涉及移动电子设备，更具体地，本发明涉及一种用于设置移动电子设备中充电状态的方法和设备。
背景技术
由可再充电电池供电的、诸如移动电子设备之类的便携式系统具有同时支持USB(通用串行总线)充电和暂停(suspend)功能的问题。
在操作中，USB规范要求：与USB主机相连的任何设备在150毫秒之内发起所连接的USB电缆的列举(enumeration)，这里称之为“VBUS检测”。列举是通过其连接在USB主机上的设备请求允许访问主机的处理。在本发明中，列举请求涉及一种从USB主机提取能量的请求，以便对具有无电电池或不存在电池的移动电子设备进行加电。
当可再充电电池无电或不存在时，由于其没有任何电能，因此移动电子设备不能进行操作。在大多数情况下，所需要的是，一旦在VBUS检测时接收到来自USB VBUS电源线的电能，则移动电子设备中的电池充电器启动。这使得充电器能够运行，从而从USB主机提供电能，用于操作设备和对电池再次充电。这可以被称为设备充电状态。因此，当施加了通过VBUS的电压时，充电器启动并充当电池，以向CPU供电，同时对电池充电。在这种情况下，向电池充电器提供的所有信号均处于低电平状态。
针对移动电子设备的另一通常状态是设备暂停状态。USB规范要求：在设备暂停状态下，去往移动电子设备的USB总供电电流不超过500μA。对于许多移动电子设备，500μA是不足以使移动电子设备的CPU进行操作的电流，因此设备会掉电(power down)。CPU的掉电会引起所有的控制信号默认为低逻辑电平状态，于是会使充电器保持启动。在系统暂停状态期间，充电器的该状态对系统而言是不希望的。在一些现有技术的设备中，使用了两个单独的信号来控制设备充电状态和设备暂停状态。
在另外一些现有技术设备中，在设备暂停状态期间，不确认对设备暂停状态的支持且电池充电器保持启动。按照这种方式，即使根据USB规范要求这样，移动电子设备也不确认500μA电流的限制。
因此，提供了一种用于处理移动电子设备中充电状态的方法和设备。
发明内容
根据本发明，提出了一种移动电子设备，包括：可再充电电源；处理设备，可进行操作来控制移动电子设备的操作；USB接口，用于将所述可再充电电源和所述处理设备与USB主机相连；所述处理设备与可再充电电源和USB接口相连，其中，处理设备通过USB接口从可再充电电源中和从USB主机中接收电能；所述USB接口可进行操作，从而当USB接口与USB主机相连时，检测移动电子设备处于设备暂停状态，并且响应对当与USB主机相连时移动电子设备处于设备暂停状态的检测，在预定时间段内由USB主机对所述处理设备进行供电，同时将列举请求传送到USB主机；以及所述USB接口还可进行操作，从而如果在预定时间段内未从USB主机中接收到列举确认，则禁止从USB主机向处理设备供电，其中所述USB接口包括：电池充电器电路，用于接收来自USB主机的功率输入，并产生去往可再充电电源和处理设备的电能输出；以及电压监控及复位模块，可进行操作以便启动和禁用来自电池充电器电路的电能输出。
在第一方面，本发明提供了一种针对通用串行总线(USB)连接的移动电子设备的处理设备充电状态的方法，所述方法包括步骤：感知总线电压的出现；感知所述设备和USB主机之间的列举确认信号；以及发送信号以指示所述设备进入设备充电状态。
在本发明的另一方面，提供了一种针对与USB主机相连的移动电子设备的进入设备充电状态的方法，所述方法包括步骤：感知来自所述USB主机的输入电压；将时间相关使能信号发送到电池充电器；请求来自所述USB主机的列举；接收来自所述USB主机的列举确认；验证所述时间相关使能信号还没有截止；以及，如果所述时间相关使能信号还未截止，则将列举确认使能信号发送到所述电池充电器，而与不考虑所述时间相关使能信号。
通过阅读结合附图的本发明特定实施例的以下描述，本发明的其它方面和特点对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
附图说明
现在，仅通过示例，参考附图，对本发明的实施例进行描述，其中：
图1是与通用串行总线(USB)主机相连的移动电子设备的框图。
图2是示意地示出了处理用于移动电子设备的设备充电状态方法的流程图。
图3是用于处理移动电子设备中充电状态的现有技术设备的框图。
图4是用于处理移动电子设备的设备充电状态的设备的框图。
具体实施方式
参考图1，该图示出了与通用串行总线(USB)主机相连的移动电子设备的框图。移动电子设备10包括：与充电器接口14相连的中央处理单元(CPU)12，其中所述充电器单元14依次与可再充电电池16相连。CPU 12还与可再充电电池16和USB接口18相连，其中所述USB接口18与USB端口20相连。
在移动电子设备10的操作期间，当用户确定可再充电电池16无电或不存在时，用户通过USB电缆24将移动电子设备10与USB主机22相连。在USB电缆24中存在四个单独的电缆：电源线、地线以及两个数据线。在USB主机22处，将USB电缆24与USB主机端口26相连。将最好为移动电子设备接口的设备接口28与USB主机端口26相连，用于向移动电子设备10发送数据和电流、以及从移动电子设备10接收数据。USB主机22还包括：电源30和CPU 32，所述电源30和CPU 32均与设备接口28相连
参考图2，图2示出了针对通用串行总线(USB)连接的移动电子设备的、设备暂停状态和设备充电状态之间的切换方法。为了确定移动电子设备是否已经进入了设备充电状态，执行检查以感知充电器接口14的输入是否处于低电平状态。当输入处于低电平状态时，则指示为未向CPU 12传送电能，因此不存在用于操作设备10的电能。如将会理解到的，可能会关闭设备，可再充电电池16是无电的或不存在，或者用户将设备置于设备暂停模式下。因此，在感知到已经将对充电器接口的输入设置为低电平状态之后，感知到总线电压(由USB主机的电源30提供)的状态和电平(步骤34)。当将USB电缆连接于USB主机和监控器继续监视总线电压的出现。
如果感知到了总线电压，则启动电池充电器(步骤36)。在启动电池充电器之后，则启动计时器(步骤38)，并设置为预定时间段，优选地，至少为100毫秒。一旦设置了计时器，则开始倒计数。然后，执行检查以验证计时器是否已经截止(步骤40)，即，是否已经经过了预定时间段。如果计时器已经截止，则禁用电池充电器(步骤42)，并且设备返回到感知总线电压的步骤(步骤34)。如果计时器还未截止，则执行检查以确定是否已经确认了CPU和USB主机之间的列举(步骤44)。换句话说，执行检查以验证CPU是否发送了用于请求电池充电器保持启动的信号。如果还未确认列举，则再次执行计时器还未用完的验证(步骤40)，并且在计时器用完的情况下，禁用电池(步骤42)。
但是，如果在从发送总线电压的状态和电平开始的预定时间段内确认了列举，则CPU将设备设为设备充电状态(步骤46)，并且使用由电源提供的总线电压同时给CPU供电和对电池进行充电。
参考图3，图3示出了处理设备充电或设备暂停状态的现有技术设备。设备50包括通过其Vcc门(gate)54与来自USB主机22的VBUS电源线相连的电池充电器52。将BAT门56与CPU 12、以及可再充电电池16相连。还将CPU 12与电池充电器52的CE_bar门58相连。
当电池无电或不存在时，将移动电子设备10经过USB电缆与USB主机22相连(图1)，以便经过电源线提供VBUS电压。将会理解到，可再充电电池最好从移动电子设备10中去耦以启动CPU 12，并且可以在任何时候发生重新耦合而不会影响设备的操作，只要由VBUS电源线来提供电能。
将来自CPU 12的系统控制信号60(参见CHRG_EN_bar)发送到电池充电器52，以便当施加了VBUS时启动充电器。典型地，该信号是低电平状态信号。现有技术设备不会等待列举确认，并自动地进入设备充电状态。通常，这违背了USB规范。因此，当可再充电电池16无电或不存在，并且CPU 12没有电能时，CHRG_EN_bar信号60处于低电平，并且由于充电器需要有效的低电平状态信号来启动充电功能，因此，电池充电器52启动并向CPU 12提供电能(按照从VBUS电源线接收到的电流的形式)。当USB主机发送设备暂停状态请求时，如果电池无电或不存在，现有技术电路不能处理该请求。
参考图4，图4示出了图1中充电器接口的实施例的框图。充电器接口14包括来自VBUS电源线的输入100，与电压监控和复位模块104的Vcc门102相连。在优选实施例中，电压监控及复位模块104是由德州仪器制造的TPS3103芯片。电压监控及复位模块104还包括MR_bar门106以及RST_bar门108。VBUS输入100还与电池充电器112的Vcc门110相连。RST_bar门108与电池充电器112的CE_bar门114相连，同时电池充电器112的BAT门116经过CPU 12与可再充电电池16相连。CPU 12还通过NOT门(或反相器)118与电压监控及复位模块104的MR_bar门106相连。将会理解到，在MR_bar门106、RST_bar门108、CE_bar门114以及NOT门118处接收的信号是二进制输入信号，因此该信号或者是低电平状态(0)信号或者是高电平状态(1)信号。
在操作中，当可再充电电池无电或不存在时，为了向移动电子设备10(图1)的操作提供电能，将USB电缆24与移动电子设备10的USB端口20相连。一旦相连，则电压监控及复位模块104检查来自VBUS电源线的输入100的状态和电平。由电压监控及复位模块104的Vcc门102执行该检查。在感知到输入100的存在之后，启动电压监控及复位模块104中的计时器103，以如上所述确定经过了预定时间段的时间。可以按照许多方式即数字地或通过模拟的方式(例如，利用RC电路)来实现计时器103。该预定时间段用于确定移动电子设备10是否已经接收到来自USB主机22的列举确认，以便通过VBUS输入电源线提取来自USB主机的电能。由电压监控及复位模块104来执行持续的检查以确定计时器是否已经截止。
在该预定时间段内，由USB主机22中的电源30对CPU 12进行供电。这允许在列举完成之前开始充电处理。在预定时间段内，需要CPU 12与USB主机22列举来持续提取电流，以便对设备10进行供电和对电池进行充电。
在感知到输入100的存在之后，电压监控及复位模块104从其RST_bar门108向电池充电器112的CE_bar门114传送低电平状态(0)信号，以启动电池充电器112。然后，电池充电器112使用在其Vcc门110接收到的、来自输入100的电流，向CPU 12和可再充电电池16传送电压(电流)。一旦CPU 12接收到电流，则CPU 12从USB主机22中USB CPU 32中请求列举。一旦其接收到列举确认，则CPU 12向反相器118发送高电平状态CHRG_EN信号，所述反相器118在将信号发送到MR_bar门106之前将其转换为低电平状态信号。如果在预定时间段结束之前MR_bar门106未接收到低电平状态信号，则电压监控及复位模块104从其RST_bar门108向CE_bar门114发送高电平信号，以禁止电池充电器112。为了验证计时器是否已经截止，从而造成禁用电池充电器，在预定时间段内，设置从电压监控及复位模块104向电池充电器发送的初始低电平状态信号，一旦时间段截止，则将低电平状态信号切换为禁用电池充电器的高电平状态信号。
但是，如果在计时器截止之前确认了列举，则电压监控及复位模块104向CE_bar门114发送低电平状态信号，且电池充电器112保持启动，以便接收输入100并提供向移动电子设备10供电和对电池16进行充电所需的电流。
电池充电器112启动继续，直到从USB电缆从USB端口20中断开，或者如果沿着从USB CPU 32向移动电子设备10的CPU 12的USB电缆24的数据线传送了设备暂停信号，所述暂停信号表示USB主机22请求移动电子设备10进入设备暂停状态。在接收到请求之后，为了符合USB规范，CPU 12将低电平状态CHRG_EN信号传送到反相器118，反相器118将低电平状态信号反相为高电平状态信号。然后，将高电平状态信号发送到MR_bar门106，这引起RST_bar门108向电池充电器的CE_bar门114发送高电平信号，由此，根据USB主机22的请求，禁用电池充电器。
当MR_bar门106接收到高电平状态信号时，不立即传播该信号。计时器103在诸如150毫秒的第二预定时间段内进行倒计数，从而如果由MR_bar门在第二时间段内接收到随后的低电平状态信号，则忽略高电平状态信号。这允许CPU 12复位，而不会丢失去往电池充电器112的电能。通常，当CPU复位时，所有的信号变为低电平状态。按照这种方式，由于复位事件不是设备暂停状态事件，因此复位事件不会引起充电器的禁用。
本发明的优点在于，如果CPU 12在用完了计时器的预定时间段之前未能接收到列举确认来启动电池充电器112，则自动地禁用电池充电器。因此，移动电子设备10不再继续从USB主机22的电源30中提取电能。这提供了附加的功能，从而使移动电子设备10的CPU 12不会在没有适当的列举的情况下无意地提取电流。
本发明的另一优点在于，当由USB主机22中的CPU 32指示移动电子设备10中的CPU 12进入设备暂停状态时，CPU 12通过向反相器118发送低电平状态信号并随后将其作为高电平状态信号发送到电压监控及复位的MR_bar门106，禁用电池充电器112。如果计时器103已经截止，并且不存在来自VBUS电源线的输入的改变，则禁用电池充电器，即使在VBUS仍然根据USB规范的要求存在的情况下。当禁用了电池充电器以及可再充电电池16没有完全再次充电时，不存在传送到CPU 12的电能，尽管所有的状态信号在低电平状态下均为有效的，这些信号不会引起电池充电器被启动，如同具有初始USB电缆连接的情况。
此外，本发明的另一个优点在于，只需要一个信号来将移动电子设备从设备充电状态切换到设备暂停状态。
本发明的上述实施例仅作为实例。在不脱离由所附权利要求唯一限定的本发明范围的前提下，本领域的技术人员可以将改变、修改和变化作用于这些特定的实施例。

Claims (10)

1.一种移动电子设备，包括：
可再充电电源；
处理设备，可进行操作来控制移动电子设备的操作；
USB接口，用于将所述可再充电电源和所述处理设备与USB主机相连；
所述处理设备与可再充电电源和USB接口相连，其中，处理设备通过USB接口从可再充电电源中和从USB主机中接收电能；
所述USB接口可进行操作，从而当USB接口与USB主机相连时，检测移动电子设备处于设备暂停状态，并且响应对当与USB主机相连时移动电子设备处于设备暂停状态的检测，在预定时间段内由USB主机对所述处理设备进行供电，同时将列举请求传送到USB主机；以及
所述USB接口还可进行操作，从而如果在预定时间段内未从USB主机中接收到列举确认，则禁止从USB主机向处理设备供电，
其中所述USB接口包括：
电池充电器电路，用于接收来自USB主机的功率输入，并产生去往可再充电电源和处理设备的电能输出；以及
电压监控及复位模块，可进行操作以便启动和禁用来自电池充电器电路的电能输出。
2.根据权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于：所述电压监控及复位模块还可进行操作，以接收来自USB主机的设备暂停状态控制信号，所述设备暂停状态控制信号引起电压监控及复位模块禁用电池充电器。
3.根据权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于：所述电压监控及复位模块可进行操作，以检测来自USB主机的电能输入。
4.根据权利要求3所述的移动电子设备，其特征在于：所述电压监控及复位模块可进行操作，以响应来自USB主机的功率输入，启动计时器，其中，计时器可进行操作，以确定已经经过了预定时间段的时间。
5.根据权利要求4所述的移动电子设备，其特征在于：所述电压监控及复位模块可进行操作，从而如果在电压监控及复位模块接收到来自处理设备的、表示已经接收到来自USB主机的列举确认的信号之前计时器已截止，则禁用电池充电器。
6.根据权利要求1所述的移动电子设备，其特征在于：所述预定时间段是至少100毫秒。
7.一种从USB主机给移动电子设备充电的方法，包括：
确定电能没有正在被从可再充电电池传送到移动电子设备中的CPU；
作为确定了电能没有正在被从可再充电电池传送到CPU的响应，监控USB总线上的电压电平；以及
如果在USB总线上检测到电压电平，则：
a)使CPU能够从USB总线中提取电能；
b)将计时器设置为预定的时间段；
c)从USB总线请求列举；
d)如果在时间段截止之前没有从USB主机中接收到列举确认，则禁止CPU从USB主机中提取电能；以及
e)如果在时间段截止之前从USB主机中接收到列举确认，则能够从USB总线中提取电能，以便给可再充电电池充电。
8.根据权利要求7所述的方法，其中由于移动电子设备已经关闭或者被置于设备暂停状态，因而电能没有正在被从可再充电电池传送到CPU。
9.根据权利要求7所述的方法，其中由于可再充电电池废弃或丢失，因而电能没有正在被从可再充电电池传送到CPU。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述预定的时间段为至少100ms。
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