CN101226516A - 可自动切换成usb主机或外围设备的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动切换成为通用串行总线(USB)主机或是外围设备的装置与方法。在备有USB接口的设备中，本装置通过检测USB握手协议，以自行切换成为一USB主机或USB设备。本装置包含一主机模式元件、一外围模式元件、一随机自动切换器、及一检测元件。随机自动切换器以随机时间在主机模式元件与外围模式元件间做切换连接；检测元件监控USB接口的D+与D－脚位与外部的USB设备的握手协议，检查是否符合主机模式还是设备模式。本装置检测到外部USB装置为主机设备时，就会切换本身成为外围设备；同样地，当检测到外部USB装置为外围设备时，则切换本身成为主机设备。

Description

可自动切换成USB主机或外围设备的装置与方法

技术领域

本发明是关于一种可自动切换成为USB主机或外围设备的装置与方法，本装置通过检测USB握手协议，以自行切换成为一USB主机或USB设备。

背景技术

通用串行总线(USB)接口是可携式装置的一个基本接口标准，不过USB最初的设计，是以个人计算机(PC)为发散主轴的联机，传统USB在一开始便被定位在计算机与外围设备间相连接的一个接口，USB外围装置相互间无法互通、互连，例如个人数字助理(PDA)103、数字相机(Camera)104、USB键盘105、以及USB鼠标106等，即分别通过集线器(Hub)102a、102b与个人计算机101连接，如图1所示。

通用串连总线开发者论坛(Implementers Forum，USB-IF)协会在制定USB基本结构时选择了主从式的结构，也即将较困难与复杂繁琐的工作都交给主机(Host)端，也就是计算机来负责，其它与之相连的通称为外围(Peripheral)设备，亦即USB装置。但随着越来越多的USB装置出现后，可携式电子产品的性能逐渐的提升下，使得部分装置想跳脱PC主机端的连接。因此，USB-IF协会以原有USB规格为基础，衍生制订了USB的对接标准，称为USB携带型(On-The-Go，OTG)。

USB OTG并不是一个独立于USB 2.0存在的规范，USB OTG在于提供一种方式，让USB装置得以跳脱与个人计算机的连接，在USB OTG 1.0的规格中提供一个具备双重角色装置(Dual-role Device)的概念，也就是说一个OTG的装置，可以当主机，也可以当外围设备端。如此一来，任一USB装置可与USB OTG装置达成主从式，点对点的连接。

在USB OTG功能的设备使用一种新型的mini-AB连接头(Connector)，新增了一个ID脚位，在两个互连的USB OTG装置中，通过ID脚位分辨出担任主控者的USB OTG主机设备201与受控者的USB OTG外围设备210。担任主控者的USB OTG主机设备201，将ID脚位201a设为”0“，相对的担任受控者的USB外围设备210则将ID脚位210a空接(NC)，且担任主控者的USB OTG主机设备201，由VBUS脚位输出电源至USB外围设备210，如图2所示。

由于USB OTG必须倚赖ID接脚来决定互接时的角色，但是一般使用者在使用USB OTG设备互连时，常会搞不清楚mini-AB连接头的使用，而导致USB OTG设备无法转换成正确的角色(主机或是外围)，造成使用者不便。

发明内容

本发明提供一种可自动切换成为USB主机或外围设备的装置与方法。本发明提供在一个备有USB接口的设备中，其通过检测USB接口的D+与D-脚位的握手协议(Handshake Protocol)，以自行切换成为一USB主机或USB设备。

本发明的可自动切换成为USB主机或外围设备的装置包含一主机模式(Host Mode)元件、一外围模式(Device Mode)元件、一随机自动切换器(Random Auto Switcher)、及一检测元件。其中，随机自动切换器以随机时间在主机模式元件与外围模式元件间做切换连接，以让此备有USB接口的设备随机成为USB主机设备或是外围设备。而检测元件则与随机自动切换器、USB接口的VBUS脚位、D+脚位与D-脚位连接。

当随机自动切换器切换到主机模式元件或是外围模式元件后，随即通知检测元件监控USB接口的D+与D-脚位与外部的USB设备的握手协议，检查是否符合主机模式还是设备模式。

根据本发明，两相连的USB设备，其不论是传统(Standard)的USB接口或是USB OTG接口都能够沟通，因为本装置检测到外部USB装置为主机设备时，就会调整本身成为外围设备；同样地，当检测到外部USB装置为外围设备时，则调整本身成为主机设备。

本发明的一范例中，一备有本发明装置的USB 2.0设备平台与一高速(High Speed)或是全速(Full Speed)的USB外围设备连接时，当本发明的随机自动切换器刚好切换到主机模式元件时，监控元件监控USB 2.0接口的D+与D-脚位与外部的USB外围设备的握手协议，其握手协议符合主机协议(Host Protocol)。如此，即可得的外部设备为USB外围设备，此USB 2.0设备平台内的随机自动切换器便不再切换到外围模式元件，以让自己成为主控的主机设备。

但若一开始随机自动切换器刚好切换到外围模式元件时，由于外接是一USB外围设备，所以检测元件检测到不符合协议，便要求随机自动切换器在随机时间切换到主机模式元件

现在配合下列图示、实施例的详细说明及权利要求，将上述及本发明的其它目的与优点详述于后。

附图说明

图1为一示意图，说明一个传统USB结构，其个人计算机与外围设备间相连接的一个接口。

图2是两个连接的USB OTG装置，其通过ID脚位区分主机/外围设备的一个示意图。

图3为本发明的一实施例，说明一种可自动切换成为USB主机或外围设备的装置的一个示意图。

图4为本发明的一种可自动切换成为USB主机或外围设备的方法的一个流程图。

图5为一范例，说明根据本发明的装置与一USB外围设备连接的一个示意图。

图6为本发明的装置与一USB外围设备连接的握手协议的一个示意图。

图中：

101，个人计算机              102a、102b，集线器

103，个人数字助理            104，数字相机

105，USB键盘                 106，USB鼠标

201，USB OTG主机设备         210，USB OTG外围设备

201a、201b，ID脚位

301，备有USB接口的设备       303，主机模式元件

305，外围模式元件            307，随机自动切换器

309，检测元件

VBUS、D+、D-、GND，通用串行总线脚位

具体实施方式

图3是本发明的一实施例，说明一种可自动切换成为USB主机或外围设备的装置的一个示意图，其中此装置是应用在一个备有USB接口的设备301里。参考图3，此可自动切换成为USB主机或外围设备的装置包含一主机模式元件303、一外围模式元件305、一随机自动切换器307、及一检测元件309。其中，随机自动切换器307是以随机时间在主机模式元件303与外围模式元件305间做切换连接，以让此备有USB接口的设备301随机成为USB主机设备或是外围设备。而检测元件309则与随机自动切换器307、USB接口的VBUS脚位、D+脚位与D-脚位连接。

当随机自动切换器307切换到主机模式元件303或是外围模式元件305后，随即通知检测元件309监控USB接口的D+与D-脚位与外部的USB设备的握手协议，检查是否符合主机模式还是设备模式。

依此，如图4所示，当随机自动切换器随机切换到主机模式元件或外围模式元件，如步骤401。随机自动切换器通知检测元件监控USB接口的D+与D-脚位与外部的USB设备的握手协议，如步骤402所示。接着，检测元件检查其握手协议是否符合，如步骤403所示。是的话，则检测元件通知随机自动切换器，不需再切换到另一个模式元件，如步骤404所示。不是的话，则检测元件通知随机自动切换器，切换到另一个模式元件，并重复步骤402，如步骤405所示。

图5为本发明的一种可自动切换成为USB主机或外围设备的装置的一个范例。参考图5，此装置是应用在一备有USB 2.0接口的设备501，而此设备501欲与一高速(High Speed)或是全速(Full Speed)的USB外围设备510连接，且其连接头可为serial A、serial B、或是mini-AB标准的连接头。其中，此可自动切换成为USB主机或外围设备的装置包含一主机模式元件303、一外围模式元件305、一随机自动切换器307、及一检测元件309。

当随机自动切换器307刚好随机切换到主机模式元件303时，随机自动切换器307通知检测元件309监控USB 2.0接口的D+与D-脚位与外部的USB外围设备510的握手协定。不失一般性，其握手协议的信号，如图6所示。参考图6，具有本装置的USB 2.0标准接口的设备平台501，感测到一外部USB外围设备510与之连接后，其VBUS脚位开始传送电压至外部USB外围设备，此USB外围设备510接收到VBUS脚位的电压信号后，必须在时间T1内响应此具有本装置的USB 2.0标准接口的设备501，(根据USB标准其VBUS脚位收到电压信号后必须在100微秒(ms)内响应)。

而USB外围设备510确定收到VUBS脚位的电位信号后，在时间T1～T2范围内，USB外围设备510则会开启(Turn On)，并传送握手协议。同时，此USB外围设备510为高速或全速设备，因此会将D+脚位设为1，D-脚位设为0(即USB标准的“J”状态603)，其符合高速或全速USB设备的握手协议。如此，具有本装置的备有USB 2.0接口的设备501内的检测元件309，即可检测到与之连接的外部的设备为一USB外围设备，并通知随机自动切换器307直接停留在主机模式元件303，且VBUS脚位提供电源给USB外围设备510。同时，具有本装置的备有USB 2.0接口的设备501会接着将外部的USB外围设备510重新开机(Reset)后，以及后续USB-IF协会所规定的握手协议，完成数据传送。

但是，如果一开始随机自动切换器307随机切换到外围模式元件305时，则此具有本装置的备有USB 2.0接口的设备501为一USB外围设备，其VBUS脚位并不输出电压信号，而当与外部USB外围设备510连接后，随机自动切换器307通知检测元件309监控USB 2.0接口的D+与D-脚位与外部的USB设备的握手协议。并发现其握手协议不符合，检测元件309通知随机自动切换器307经过一随机时间切换到主机模式元件303。当随机自动切换器307切换到主机模式元件303后，检测元件309则再度监控与外部的USB外围设备的握手协议，如图6所示，且正确检测到与之连接的外部的设备为一USB外围设备。如此，本发明的装置即可完成自动切换成为USB主机或是设备的功能。

进一步说明的是，上述的范例中，两个连接的USB设备，其握手协议是根据USB-IF协会所制定USB标准，当不限于上述的范例。

以上所述，仅为发明的最佳实施例而已，不能依此限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，都应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种可自动切换成USB主机或外围设备的装置，应用在一个备有通用串行总线接口的设备里，其特征在于，该装置包含：

一主机模式元件；

一外围模式元件；

一随机自动切换器，是以随机时间自动在该主机模式元件与外围模式元件间切换；以及

一检测元件，该检测元件分别和该随机自动切换器、该通用串行总线接口的一VBUS脚位、一D+脚位与一D-脚位连接。

2.如权利要求1所述的可自动切换成USB主机或外围设备的装置，其特征在于，该通用串行总线接口是包括USB1.0、USB1.1、USB2.0、以及USB OTG标准的其中一种或其组合。

3.如权利要求1所述的可自动切换成USB主机或外围设备的装置，其特征在于，该检测元件是监控该通用串行总线的该D+脚位与该D-脚位与一外部通用串行总线设备的握手协议。

4.如权利要求1所述的可自动切换成USB主机或外围设备的装置，其特征在于，该检测元件是通知该随机自动切换器在该主机模式元件与该外围模式元件间做切换。

5.如权利要求1所述的可自动切换成USB主机或外围设备的装置，其特征在于，该检测元件是通知该随机自动切换器不再切换。

6.如权利要求3所述的可自动切换成USB主机或外围设备的装置，其特征在于，该握手协议符合通用串行总线开发者论坛协会所制定的标准。

7.一种可自动切换成USB主机或外围设备的方法，应用在一个备有通用串行总线接口的设备里，其特征在于，该方法包含下列步骤：

a.一随机自动切换器随机切换到一主机模式元件或一外围模式元件；

b.该随机自动切换器通知一检测元件监控该通用串行总线面的一D+与一D-脚位与一外部的通用串行总线设备的握手协议；

c.该检测元件检查该握手协议是否符合；

d.是的话，该检测元件通知该随机自动切换器，不需再切换到另一个模式元件；以及

e.不是的话，该检测元件通知该随机自动切换器，切换到另一个模式元件，并重复该步骤b。

8.如权利要求7所述的可自动切换成USB主机或外围设备的方法，其特征在于，该握手协议符合通用串行总线开发者论坛协会所制定的标准。

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