CN101145123A - 一种usb总线接口检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种USB总线接口检测装置,包括USB转接单元、显示及报警单元以及用于检测待测USB接口是否短路的短路检测单元;USB转接单元具有与待测USB接口各端对应的输入端和输出端;短路检测单元包括多个输入端和至少一输出端,其输入端通过USB转接单元与待测USB接口的各端一一对应连接,其输出端给出短路检测结果信号;显示及报警单元用于显示检测结果,并对短路进行报警提示。本发明的软硬件设计都很简单,速度快,成本低;在待测单元上电前,先进行USB总线接口的短路检测,有效的保证了待测单元和测试环境安全;该装置还可以作为USB总线接口测试电路的一个部分应用于生产测试环境中。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种通信技术领域的电子检测装置及其检测方法,尤其涉及一种USB总线接口检测装置及其检测方法。
【背景技术】
USB总线在通讯、电子领域大量使用,在对外提供USB接口的单板批量生产过程中,需要对这种接口功能、性能进行测试验证,从而保证单板USB接口功能的生产质量。现有技术当中一种比较常规、简易的做法是外部配备一个U盘作为测试环境,通过单板对U盘的读写操作成功与否来加以判断。然而,这种测试方法在实际应用过程中,由于USB接口电路可能存在短路现象(具体的说,USB的差分信号D+与电源VCC短路、USB的差分信号D-与地GND短路等情况下),就会出现单板可能正常上电,而USB相关电路损坏(包括损坏用于作为测试环境的U盘)。如果VCC和GND短路,那么造成更大的破坏。
中国专利(申请号:200410037022.1,公开号:CN1691809A)“USB接口防护系统”和中国专利(专利号:200420050364.2)“USB接口防护电路”分别介绍了通过压敏电阻和TVS管给手机USB接口ESD和浪涌提供冲击保护。然而这两个专利所提供的技术方案都无法解决生产检测过程中USB接口可能出现的短路问题。
中国专利(专利号:01103461.0)“测试USB端口的方法及其装置”介绍了一种通过读取USB主控制器内部状态寄存器的方法来判断USB接口上电源VCC、地GND、一对差分信号线(D+、D-)是否存在短路、断路的情形。但是,该专利存在以下不足:1、需要通过软件逐一判断电源、地、差分信号线之间的短路、开路组合,测试效率较低;2、被测器件需要上电才能进行测试操作,如果存在短路情况,就有损坏被测件;3、该电路不容易被应用到生产测试环境下对USB接口做进一步的功能、性能测试。
欧洲专利(专利号:EP1243111A1)“METHOD AND CIRCUIT FORPROTECTION OF A UNIVERSAL SERIAL BUS TRANSCEIVERAGAINST SHORT-CIRCUIT”,介绍了一种通过USB设备控制器和短路保护电路实现对USB接口的短路检测和保护。然而,该专利技术结构设计复杂,且涉及比较复杂的状态机的转换,电路成本较高;同时不太适合应用在生产测试环境下对USB接口进行数据传输性能方面的测试。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种USB总线接口检测装置,该装置可以在待测USB总线接口未加电之前,快速检测其是否存在短路现象。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种USB总线接口检测装置,包括一USB转接单元,一用于检测待测USB接口是否短路的短路检测单元,及一显示及报警单元;所述USB转接单元具有与待测USB接口各端对应的输入端和输出端;所述短路检测单元包括多个输入端和至少一输出端,其输入端通过所述USB转接单元与待测USB接口的各端一一对应连接,其输出端给出短路检测结果信号;所述显示及报警单元用于显示检测结果,并对短路进行报警提示。
该USB总线接口检测装置还包括一主控单元,分别与所述短路检测单元输出端及显示及报警单元的输入端连接,用于接收和分析所述短路检测单元输出的短路检测结果信号,并控制显示及报警单元显示检测结果以及对短路进行报警提示。
在所述的检测装置中:所述短路检测单元包括至少三个光耦合器,所述三个光耦合器同向串接后经限流电阻串连在主电源与地端之间,每个光耦合器,其中发光二极管的正端及地端作为所述短路检测单元的输入端,其中三极管的集电极分别经一电阻连接主电源,且作为所述短路检测单元的输出端;当短路检测单元各输入端之间无短路情况时,所述短路检测单元的输出端均为低电平,当短路检测单元任一输入端之间短路时,所述短路检测单元至少一输出端为高电平。
该USB总线接口检测装置还包括一继电器切换单元,一测试环境接口单元,一电源,以及一电源控制单元;所述电源控制单元设置在电源与待测单元之间,其控制端与所述主控单元连接,在所述主控单元的控制下,电源通过所述电源控制单元给待测单元供电;所述测试环境接口单元具有与待测USB接口各端对应的输入端和输出端,用于连接应用环境设备;所述继电器切换单元的控制端与所述主控单元连接,在所述主控单元的控制下,切换所述短路检测单元和测试环境接口单元,使二者的输入端轮换通过所述继电器切换单元和USB转接单元与待测USB接口各端一一对应连接。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种USB总线接口进行检测的方法。该方法包括如下步骤:
A、在待测USB接口上电之前,由主控单元控制短路检测单元与所述待测USB接口各端连接,检测待测USB接口各端之间是否有短路;
B、当待测USB接口各端之间无短路时,主控单元控制切换测试环境接口单元与所述待测USB接口各端连接,同时控制电源给待测单元上电,使应用环境设备经由测试环境接口单元对待测单元USB接口进行性能测试;否则转入步骤C;
C、当待测USB接口任一端之间有短路时,给予报警提示。
与现有技术相比,本发明的软硬件设计都很简单,且操作方便、检测速度快、成本低,在待测单元上电前,先进行USB总线接口的短路检测,有效的保证了待测单元和测试环境安全;该装置还可以作为USB总线接口测试电路的一个部分应用于生产测试环境中。另外,USB总线接口装置使用方便、操作简单。
【附图说明】
图1为本发明的USB总线接口检测装置方框图。
图2为本发明的继电器切换电路示意图。
图3为本发明的短路检测电路示意图。
【具体实施方式】
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明USB总线接口检测装置,如图1所示,包括USB转接单元101、继电器切换单元102、短路检测单元103、主控单元104、显示及报警单元105、电源控制单元106、待测单元(即待测USB接口)201、测试环境接口单元202和电源203。单元101~106共同组成了本装置对USB总线接口短路检测部分;待测单元201、测试环境接口单元202和电源203为本装置的应用环境。USB转接单元101为一连接装置,如USB转接线或具有探针的测试夹具,其功能是将待测单元201的USB接口与本装置的继电器切换单元102连接;继电器切换单元102用于在主控单元104的控制下实现待测单元USB接口各端在短路检测单元103和测试环境接口单元202之间的切换;短路检测单元103实现的功能是检测USB接口四根信号线各端(电源VCC、地GND、差分信号正端D+、及差分信号负端D-)任意两两之间是否存在短路;显示及报警单元105用于显示短路检测结果,短路情况下用声光方式进行显示及报警提示;测试环境接口单元202的功能与USB转接单元101类似,为一连接装置,用于将外接的应用环境设备(如U盘)连接到本装置上,进行待测单元USB接口性能测试;主控单元104具有两种功能,其一是接收和分析短路检测单元103的短路检测结果,将短路检测结果输出到显示及报警单元105,其二是输出控制信号,分别控制继电器切换单元102和电源控制单元106,根据短路检测结果,完成待测单元USB接口各端在短路检测单元103和测试环境接口单元202之间的切换,使二者的输入端轮换通过所述继电器切换单元和USB转接单元与待测USB接口各端一一对应连接,以及控制电源控制单元106动作,实现对待测单元USB总线接口的供电控制。各单元的连接关系为:继电器切换单元102和电源控制单元106的控制端与主控单元104连接,主控单元104的I/0输出控制信号经驱动后,控制继电器切换单元102和电源控制单元106上的继电器动作;待测单元201的USB接口通过USB转接单元101接到继电器切换单元102输入端,继电器切换单元102输出端分成两组,分别与短路检测单元103和测试环境接口单元202的输入端对应连接;短路检测单元103自动完成USB总线信号间短路检测并将检测结果送给主控单元104;主控单元104分析检测结果并输出结果到显示及报警单元单元105进行显示,同时对短路情况进行报警指示;电源203在主控单元104的控制下通过电源控制单元106为待测单元201供电。
在实际应用中,采用第一种方案,即:包括USB转接单元101、短路检测单元103、及显示及报警单元105,并且短路检测单元103的各输入端与USB转接单元101各输出端一一对应,显示及报警单元105直接接收短路检测单元103输出的检测结果,就可以实现对待测USB接口进行短路测试的目的;而图1所示的技术方案,可以实现在待测单元加电前,先进行USB总线接口的短路检测,当测试无短路时,直接控制转换到对USB总线接口的性能测试,既有效的保证了待测单元和测试环境安全,又能对USB总线接口进行短路和环境两种测试。
继电器切换电路102可以采用多种电路方式实现,本发明采用继电器组实现,如图2为本发明的继电器切换电路示意图,继电器切换单元102包括两个继电器。其中一继电器完成USB接口中电源VCC、地GND信号在短路检测单元103和测试环境接口单元202之间的切换,另一继电器完成USB接口的一对差分信号(D+和D-)在短路检测单元103和测试环境接口单元202之间的切换。
短路检测单元103也可以有多种电路实现方式,如图3为本发明的短路检测电路示意图,短路检测单元103由光耦检测电路等组成,包括三个光耦合器,三个光耦合器同向串接后经限流电阻R1串连在主电源VCC与地端之间,每个光耦合器中的发光二极管D1、D2、D3的正端及地端作为短路检测单元的输入端,通过继电器切换单元102和USB转接单元101分别连接待测单元USB接口的USB-VCC、USB-D+、及USB-D-、及USB-GND端,每个光耦合器中的三极管的集电极分别经一电阻R2、R3、R4连接VCC,且作为短路检测单元的输出端;原理如下:如果USB的四根信号线(VCC、GND、D+、及D-信号线)之间都不存在短路,光耦合器1、光耦合器2、光耦合器3的发光二极管均有电流通过,光耦合器1、光耦合器2、光耦合器3三极管侧均导通,与光耦合器1、光耦合器2、光耦合器3分别相对应的输出信号TFLAG1、输出信号TFLAG2、输出信号TFLAG3均为低电平;如果USB-VCC信号线与USB-D+信号线短路,USB-GND与USB-D-信号线均不短路,则光耦合器1被短路无电流通过,输出信号TFLAG1为高电平,光耦合器2和光耦合器3正常导通,输出信号FLAG2和输出信号TFLAG3均为低电平;如果USB-D+信号线与USB-GND信号线短路,USB-VCC信号线与USB-D-信号线均不短路,则输出信号TFLAG1为低电平,输出信号FLAG2和输出信号TFLAG3均为高电平;同理可以分析其他所有短路可能存在情形下的电路检测结果。总之,只要输出信号TFLAG1、输出信号TFLAG2、输出信号TFLAG3之间有一个输出信号为高电平,则USB总线接口就存在短路。
USB总线接口装置使用方便、操作简单,方法如下:①主控单元104控制I/O输出信号控制电源控制单元106断开待测单元201供电,继电器切换单元102将USB接口信号切换连接到短路检测单元103相应接口;②短路检测单元103硬件自动完成USB总线接口是否存在短路,并输出检测结果信号到主控单元104;③主控单元104根据短路检测单元103上报的结果分析是否存在短路,并将分析结果输出到显示及报警单元105;如果不存在短路情况,主控单元104输出I/O信号控制继电器切换单元102将USB接口信号切换到与测试环境接口单元202连接,并控制电源控制单元106接通待测单元201供电;如果存在短路,显示及报警单元105会给出告警显示,提示操作人员进行处理;④配合其他测试环境正常进行USB接口的其他功能、性能的检测,比如数据的读写等。
本发明并不限于上述实施方式,任何熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,都应该落在本发明的保护范围之内。主控单元104可以采用PC机或工控机等实现;显示及报警单元105可以采用显示器或LED指示灯或蜂鸣器实现完成对主控单元104分析的测试结果进行显示和报警;电源控制106可以采用继电器实现,电路与继电器切换单元102相同。
Claims (5)
1.一种USB总线接口检测装置,其特征在于:包括一USB转接单元,一用于检测待测USB接口是否短路的短路检测单元,及一显示及报警单元;所述USB转接单元具有与待测USB接口各端对应的输入端和输出端;所述短路检测单元包括多个输入端和至少一输出端,其输入端通过所述USB转接单元与待测USB接口的各端一一对应连接,其输出端给出短路检测结果信号;所述显示及报警单元用于显示检测结果,并对短路进行报警提示。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:还包括一主控单元,分别与所述短路检测单元输出端及显示及报警单元的输入端连接,用于接收和分析所述短路检测单元输出的短路检测结果信号,并控制显示及报警单元显示检测结果以及对短路进行报警提示。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述短路检测单元包括至少三个光耦合器,所述三个光耦合器同向串接后经限流电阻串连在主电源与地端之间,每个光耦合器,其中发光二极管的正端及地端作为所述短路检测单元的输入端,其中三极管的集电极分别经一电阻连接主电源,且作为所述短路检测单元的输出端;当短路检测单元各输入端之间无短路情况时,所述短路检测单元的输出端均为低电平,当短路检测单元任一输入端之间短路时,所述短路检测单元至少一输出端为高电平。
4.根据权利要求2或3所述的装置,其特征在于:还包括一继电器切换单元,一测试环境接口单元,一电源,以及一电源控制单元;所述电源控制单元设置在电源与待测单元之间,其控制端与所述主控单元连接,在所述主控单元的控制下,电源通过所述电源控制单元给待测单元供电;所述测试环境接口单元具有与待测USB接口各端对应的输入端和输出端,用于连接应用环境设备;所述继电器切换单元的控制端与所述主控单元连接,在所述主控单元的控制下,切换所述短路检测单元和测试环境接口单元,使二者的输入端轮换通过所述继电器切换单元和USB转接单元与待测USB接口各端一一对应连接。
5.一种对USB总线接口进行检测的方法,所述方法包括如下步骤:
A、在待测USB接口上电之前,由主控单元控制短路检测单元与所述待测USB接口各端连接,检测待测USB接口各端之间是否有短路;
B、当待测USB接口各端之间无短路时,主控单元控制切换测试环境接口单元与所述待测USB接口各端连接,同时控制电源给待测单元上电,使应用环境设备经由测试环境接口单元对待测单元USB接口进行性能测试;否则转入步骤C;
C、当待测USB接口任一端之间有短路时,给予报警提示。
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GR01 | Patent grant |