CN101339542B - 一种数据传输设备、控制电路芯片及工作模式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据传输设备，应用于采用USB协议规范进行数据传输，包括：控制电路芯片、第一插座和第二插座；所述第一插座为USBStandard-A插座；所述第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座；所述控制电路芯片确定出所述第一插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式，与所述第一插座之间进行通信；或者所述控制电路芯片确定出所述第二插座上接入外设或主机时，确定芯片工作模式为A-器件模式或B-器件模式，与所述第二插座之间进行通信。本发明还公开了控制电路芯片结构及相应的工作模式控制方法。本发明实现了由一套USB OTG控制电路即插即用支持一个USB Standard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座。

Description

一种数据传输设备、控制电路芯片及工作模式控制方法

技术领域

本发明涉及满足USB(Universal Serial Bus，通用串行接口)OTG(On-The-Go，便携)规范的设备，尤其涉及由一套USB OTG控制电路即插即用支持一个USB Standard(标准)-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座的数据传输设备、控制电路芯片及工作模式控制方法。

背景技术

USB是一种数据交换的通用接口。早期的USB 2.0规范定义了PC与外设之间交换数据的标准，而针对非PC的移动设备之间的数据交换，USB IF(USBImplementers Forum)开发了USB OTG的规范。USB OTG规范是USB 2.0规范的一个补充，满足USB OTG规范的设备可以实现PC主机的部分功能，通过USB线同普通USB设备或OTG设备交换数据。OTG设备同普通USB设备相连时，OTG设备作为主机，普通USB设备作为外设；而两个OTG设备相连时，则通过USB线两端的插头(A插头和B插头)来区分缺省的主机(A设备，与A插头连接的OTG设备)和缺省的外设(B设备，与B插头连接的OTG设备)，A设备和B设备之间还可以通过HNP(Host NegotiationProtocol，主机交换协议)实现主机和外设的角色互换。

现有技术中，常见的USB OTG控制电路如图1所示，包括支持USB OTG规范的物理层模块(USB OTG PHY)和数字模块(USB OTG数字模块)，物理层模块负责模拟的USB信号和数字的UTMI+(USB 2.0TransceiverMacrocell Interface Plus)信号的相互转换，为数字模块提供数字的信号接口。物理层模块连出5条USB信号线，分别为：USB电源线V_bus-chip、数据线D-_-chip、D+_-chip、工作模式标识信号线ID_-chip和地线GND_-chip。数字模块则负责实现USBOTG的相关控制功能，使设备处于正确的工作模式(A-器件模式：缺省作为主机的工作模式；或B-器件模式：缺省作为外设的工作模式)，并保证设备系统可以向USB线发送/接受数据。

现有技术中，一个标准的USB OTG控制电路可支持双角色插座(USBMini-AB插座、USB Micro-AB插座)，和外设插座(USB Mini-B插座、USBMicro-B插座或USB Standard-B插座)。如果希望实现完备的OTG功能，应该仅支持一个双角色插座(USB Mini-AB插座、USB Micro-AB插座)。但目前绝大部分USB外设的接口都是Standard-A插头，同Mini-AB插座或Micro-AB的插座建立连接还需要一根电缆线，使用起来不太方便，所以有的厂商就希望在产品上额外提供一个Standard-A插座。现有技术中，增加一个Standard-A插座的实现方法，有如下几种：

方法一：增加一组USB OTG的控制电路，用于控制Standard-A插座。

方法二：由用户通过操作界面，将USB OTG设备设置为主机，再在Standard-A插座上接入外设。

方法三：增加端口切换的控制机制，如专利号为CN200620004681.X即US7214089专利文献所公开的实现方式。

上述方法一显然会增加产品成本；上述方法二显然增加了用户使用的难度，不方便用户使用；上述方法三实现较复杂，同样增加了产品的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持USB OTG规范的设备，其能够实现由一套低成本、实现简单的USB OTG控制电路即插即用支持一个USB Standard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座，并且根据插座接入外设或主机的不同来控制工作模式。

由于以上目的，本发明实施例提供一种数据传输设备，用于采用USB协议规范进行数据传输，包括：控制电路芯片、第一插座和第二插座，控制电路芯片分别连接第一插座和第二插座；

其中第一插座为USB Standard-A插座；所述第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座；

控制电路芯片连出的USB数据线和地线分别与第一插座及第二插座中的数据线和地线对应连接；控制电路芯片连出的USB电源线与第二插座中的电源线连接；第一插座的电源线接工作电源；控制电路芯片连出的工作模式标识信号线与第二插座中存在的工作模式标识信号线连接；

所述控制电路芯片判断出所述第一插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式，与所述第一插座之间进行通信；或者

所述控制电路芯片确定判断出所述第二插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式，与所述第二插座之间进行通信；或者

所述控制电路芯片确定判断出所述第二插座上接入主机时，确定芯片工作模式为B-器件模式，与所述第二插座之间进行通信。

本发明的另一个目的是提供一种支持USB OTG规范的控制电路芯片，其能够实现由一套低成本、实现简单的USB OTG控制电路即插即用支持一个USB Standard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座，并且根据插座接入外设或主机的不同来控制芯片的工作模式。

根据此目的，本发明实施例提供一种控制电路芯片，用于控制第一插座和第二插座工作，包括工作模式判断模块和工作模式控制模块，第一插座为USBStandard-A插座；第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座，控制电路芯片连出的USB数据线和地线分别与第一插座及第二插座中的数据线和地线对应连接；控制电路芯片连出的USB电源线与第二插座中的电源线连接；第一插座的电源线接工作电源；控制电路芯片连出的工作模式标识信号线与第二插座中存在的工作模式标识信号线连接，其中：

工作模式判断模块，用于判断出第一插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式；或者判断出第二插座上接入外设或主机时，确定芯片工作模式为A-器件模式或B-器件模式；

工作模式控制模块，用于控制控制电路芯片工作在A-器件模式或B-器件模式。

由此可见，本发明实施例提供的控制电路芯片，其控制电路芯片通过连出USB电源线，USB数据线、USB工作模式标识信号线ID_-chip和地线与第一插座和第二插座相连接；

工作模式判断模块用于检测到USB数据线上的电压上升，且USB电源线电压为低时，判断出第一插座接入外设，芯片工作模式为A-器件模式；以及用于检测到连出的工作模式标识信号ID_-chip的电压下降时，判断出第二插座接入外设，芯片工作模式为A-器件模式；或者检测到USB电源线电压上升时，判断出第二插座接入主机，芯片工作模式为B-器件模式。

本发明实施例提供的控制电路芯片，其还包括：

电压控制模块，用于在判断第一插座接上外设后，并正常工作时，控制控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与第一插座的当前工作电压值保持一致；

在其它情况下控制控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值为芯片本身的USB电源线电压值。

本发明的再一目的是提供一种支持USB OTG规范的工作模式控制方法，其能够实现由一套USB OTG控制电路即插即用支持一个USB Standard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座，并且根据插座接入外设或主机的不同来控制工作模式，而不需用户设置工作模式。

由于此目的，本发明实施例提供一种工作模式控制方法，应用于一种数据传输设备，数据传输设备包括：控制电路芯片、第一插座和第二插座；其中，第一插座为USB Standard-A插座；第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座，控制电路芯片连出的USB数据线和地线分别与第一插座及第二插座中的数据线和地线对应连接；控制电路芯片连出的USB电源线与第二插座中的电源线连接；第一插座的电源线接工作电源；控制电路芯片连出的工作模式标识信号线与第二插座中存在的工作模式标识信号线连接；该方法包括：

控制电路芯片判断出第一插座或第二插座上接入外设时，工作在A-器件模式；或者控制电路芯片判断出第二插座上接入主机时，工作在B-器件模式。

控制电路芯片判断出第一插座上接入外设的具体方法包括：

控制电路芯片检测到USB数据线上的电压上升，且连出的USB电源线电压为低，则确定第一插座上接入外设；

控制电路芯片判断出第二插座上接入外设或主机的方法，具体包括：

若第二插座为双角色插座USB Mini-AB插座或Micro-AB插座，控制电路芯片检测到连出的工作模式标识信号ID_-chip的电压下降，则确定双角色插座上接入了A插头，通过A插头连接外设；或者控制电路芯片检测到连出的USB电源线电压上升，则确定第二插座上接入了主机。

第一插座接入外设，芯片将强制工作模式为A-器件模式的方法，具体包括：

控制输入到控制电路芯片的工作模式标识信号为低电平；或者控制控制电路芯片连出的工作模式标识信号ID_-chip接地或连接的接地电阻满足USB OTG规范。

当判断第一插座接入外设后，芯片强制工作模式为A-器件模式时的方法，还包括：

控制控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与第一插座的当前工作电压值保持一致；在其它情况下控制控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值为芯片本身的USB电源线电压值。

控制控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与第一插座的当前工作电压值保持一致的方法，具体包括：

将控制电路中通过开关驱动USB电源线的恒压源作为第一插座的工作电源；或者当判断第一插座接入外设后，控制电路芯片强制工作模式为A-器件模式时，控制芯片连出的USB电源线连接到第一插座的电源线。

当判断第一插座接入外设后，控制电路芯片强制工作模式为A-器件模式时的方法，还包括：

采集第一插座的当前工作电压作为驱动电压，驱动原来由控制电路芯片连出的USB电源线电压驱动的电路。

本发明有益效果如下：

本发明由一套USB OTG控制电路支持一个USB Standard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座，并能保证在两个插座上接入外设或主机可以即插即用。在不增加产品成本的情况下，为用户提供了一个额外的Standard-A插座，且无需用户干预，方便用户即插即用地接入外设。

附图说明

图1为现有技术中USB OTG控制电路结构示意图；

图2为本发明设备中控制电路芯片和第一插座及第二插座之间的连接关系示意图；

图3A为本发明设备中第一插座插入高速/全速外设时，USB信号变化示意图；

图3B为本发明设备中第一插座插入低速外设时，USB信号变化示意图；

图4A为本发明设备中第二插座(为双角色插座，即Mini-AB插座或Micro-AB插座)插入高速/全速外设时，USB信号变化示意图；

图4B为本发明设备中第二插座(为双角色插座，即Mini-AB插座或Micro-AB插座)插入低速外设时，USB信号变化示意图；

图5为本发明设备中第二插座连接到主机时，USB信号变化示意图；

图6为本发明实施例提供的控制电路芯片结构示意图；

图7为本发明实施例提供的强制控制电路芯片工作在A-器件模式下的一种具体实现结构示意图；

图8为本发明实施例提供的电压控制模块的一种具体实现结构之一；

图9为本发明实施例提供的电压控制模块的一种具体实现结构之二；

图10为本发明实施例提供的电压控制模块的一种具体实现结构之三。

具体实施方式

本发明涉及由一套USB OTG控制电路即插即用支持一个USBStandard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座的设备、控制电路芯片及相应的工作模式控制方法。

下面结合附图，对本发明提供的设备、控制电路芯片及工作模式控制方法进行详细描述。

参见图2，为本发明设备中控制电路芯片和第一插座及第二插座之间的连接关系示意图，其中：

控制电路芯片11连出有5个USB信号线，分别为：USB电源线V_bus-chip、数据线D-_-chip、D+_-chip、工作模式标识信号线ID_-chip和地线GND_-chip。

第一插座12为USB Standard-A插座，其USB信号线包括：USB电源线V_bus-SA、数据线D-_-SA、D+_-SA、和地线GND_-SA。

第二插座13为USB标准规定的双角色或外设插座其中之一，当前USB标准规定的双角色或外设插座包括USB Mini-AB插座、USB Mini-B插座、USB Micro-AB插座、USB Micro-B插座、USB Standard-B插座。显然，未来USB标准规定的双角色或外设插座其中之一也可应用为第二插座。当第二插座为USB Mini-AB插座、USB Mini-B插座、USB Micro-AB插座或USBMicro-B插座时，其USB信号线包括：USB电源线V_bus-m、数据线D-_-m、D+_-m、工作模式标识信号线ID_-m和地线GND_-m。当第二插座为USB Standard-B插座时，其USB信号线包括：USB电源线V_bus-m、数据线D-_-m、D+_-m、和地线GND_-m。

控制电路芯片11连出的USB数据线D-_-chip、D+_-chip分别与第一插座12中的数据线D-_-SA、D+_-SA及第二插座13中的数据线D-_-m、D+_-m对应连接。控制电路芯片11连出的地线GND_-chip分别与第一插座12中的地线GND_-SA及第二插座13中的地线GND_-m对应连接。控制电路芯片11连出的USB电源线V_bus-chip与第二插座13中的电源线V_bus-m连接；所述第一插座的电源线接其正常工作时所需的工作电源V_bus-SA(+5V)。控制电路芯片11连出的工作模式标识信号线ID_-chip和与第二插座13中的存在的工作模式标识信号线ID_-m连接。

当控制电路芯片11确定出第一插座12上接入外设时，与第一插座12之间进行通信，并且芯片强制工作在A-器件模式；或者当控制电路芯片11确定出第二插座13上接入外设时，与第二插座13之间进行通信，并且芯片工作在A-器件模式；或者当控制电路芯片11确定出第二插座13上接入主机时，与第二插座13之间进行通信，并且芯片工作在B-器件模式。

控制电路芯片11确定出第一插座12上接入外设的具体方法为：

控制电路芯片11检测到连出的USB数据线上的电压上升，且连出的USB电源线电压为低时，则确定第一插座12上接入外设。

参见图3A，为第一插座(Standard-A插座)接入高速/全速外设时，USB信号变化示意图。图3A中：

①表示第一时段，设备处于空闲状态(即第一插座和第二插座上都没有接入外设或主机)，在空闲状态下，默认工作模式为B-器件模式；

②表示第二时段，控制电路芯片11检测到D+_-chip的电压上升，并检测发现此时V_bus-chip为低，根据USB协议规范即可判断出Standard-A插座插入了外设，随后强制工作在A-器件模式；

③表示第三时段，控制电路芯片11驱动起V_bus-chip，并按USB OTG规范中的A-器件模式正常工作。其中，如果控制电路芯片11通过ID_-chip管脚来强制工作在A-器件模式下，则此时为ID_-chip为0(低电平)；如果控制电路芯片11通过内部方式(后面详述)来强制工作在A-器件模式下，则此时为ID_-chip为1(高电平)。

图3B为第一插座(Standard-A插座)接入低速外设时，USB信号变化示意图。图3B中：

①表示第一时段，设备处于空闲状态(即第一插座和第二插座上都没有接入外设或主机)，在空闲状态下，默认工作模式为B-器件模式；

②表示第二时段，控制电路芯片11检测到D-_-chip的电压上升，并检测发现此时V_bus-chip为低，根据USB协议规范即可判断出Standard-A插座插入了外设，随后强制工作在A-器件模式；

③表示第三时段，控制电路芯片11驱动起V_bus-chip，并按USB OTG规范中的A-器件模式正常工作。其中，如果控制电路芯片11通过ID_-chip管脚来强制工作在A-器件模式下，则此时为ID_-chip为0(低电平)；如果控制电路芯片11通过内部方式(后面详述)来强制工作在A-器件模式下，则此时为ID_-chip为1(高电平)。

控制电路芯片11确定出第二插座13上接入外设或主机的具体方法为：

若第二插座13为双角色插座，即USB Mini-AB插座或USB Micro-AB插座，则可接入外设，控制电路芯片11检测到连出的工作模式标识信号ID_-chip的电压下降，则确定双角色插座上接入了A插头，通过A插头连接外设。

参见图4A，为本发明设备中第二插座13插入高速/全速外设时，USB信号变化示意图。图4A中：

①表示第一时段，设备处于空闲状态(即第一插座和第二插座上都没有接入外设或主机)，在空闲状态下，默认工作模式为B-器件模式；

②表示第二时段，控制电路芯片11检测到ID_-chip的电压下降，根据USB协议规范即可判断出双角色插座插入了A插头，随后工作在A-器件模式；

③表示第三时段，控制电路芯片11驱动起V_bus-chip，并按USB OTG规范中的A-器件模式正常工作，其中D+_-chip在V_bus-chip开始驱动起来时为高电平。

图4B为本发明设备中第二插座插入低速外设时，USB信号变化示意图。图4B中：

①表示第一时段，设备处于空闲状态(即第一插座和第二插座上都没有接入外设或主机)，在空闲状态下，默认工作模式为B-器件模式；

②表示第二时段，控制电路芯片11检测到ID_-chip的电压下降，根据USB协议规范即可判断出双角色插座插入了A插头，随后工作在A-器件模式；

③表示第三时段，控制电路芯片11驱动起V_bus-chip，并按USB OTG规范中的A-器件模式正常工作，其中D-_-chip在V_bus-chip开始驱动起来时为高电平。

当第二插座13为双角色插座(USB Mini-AB插座、USB Micro-AB插座)，或外设插座(USB Mini-B插座、USB Micro-B插座或USB Standard-B插座)，控制电路芯片11检测到连出的USB电源线电压上升时，则确定第二插座13上接入了主机。

图5为本发明设备中第二插座连接到主机时，USB信号变化示意图。图5中：

①表示第一时段，设备处于空闲状态(即第一插座和第二插座上都没有接入外设或主机)，在空闲状态下，默认工作模式为B-器件模式；

②表示第二时段，控制电路芯片11检测到V_bus-chip的电压上升，根据USB协议规范即可判断出双角色或外设插座连接到主机，随后工作在B-器件模式。

采用本发明提供的设备，其第一插座和第二插座中不能同时接入外设或主机，为此，在产品外型上，将第一插座与第二插座紧紧地靠在一起，使得其中一个插座插入插头之后，另一个插座就没有空间再接入插头，从物理上防止两个插座同时接入外设或主机。

下面结合具体实施例和附图，对控制电路芯片11如何强制工作在A-器件模式或B-器件模式进行举例说明。

参见图6，为本发明实施例提供的控制电路芯片11的一种具体结构示意图，包括：USB OTG数字模块21和物理层模块(USB OTG PHY)22，USBOTG数字模块21的功能与现有技术的差别在于工作模式判断模块23和工作模式控制模块24略有不同，物理层模块(USB OTG PHY)22在现有技术的基础上增加了电压控制模块25。电压控制模块25也可根据需要，位于芯片之外。

工作模式判断模块23，有三项功能：

第一功能，用于检测到USB数据线D-_-chip或D+_-chip上的电压上升，且连出的USB电源线电压(V_bus-chip)为低时，确定第一插座12上接入外设，工作模式将强制为A-器件模式；

第二项功能，用于检测到连出的工作模式标识信号ID_-chip的电压下降时，确定工作模式为A-器件模式；

第三项功能，用于检测到连出的USB电源线电压上升时，确定工作模式为B-器件模式；

其中，第一项功能是本发明特有的，后两项和现有技术相同，但三项功能必须结合使用。

工作模式控制模块24，用于控制控制电路芯片11工作在A-器件模式或B-器件模式。其中包括在确定第一插座12上接入外设后，强制芯片工作在A-器件模式，该项功能是本发明特有的。

还包括：

电压控制模块25，用于在确定第一插座接入外设后，芯片强制工作模式为A-器件模式时，控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与所述第一插座的当前工作电压值保持一致；在其它情况下控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值为芯片本身的USB电源线电压值。

其中，工作模式控制模块24控制控制电路芯片11工作在A-器件模式的方法可以是多种多样的，本发明对此不作限定，下面举例说明几种具体实现方法：

方法一：

设置ID控制寄存器，当需要强制工作在A-器件模式下时，配置ID控制寄存器有效，将物理层模块通过UMTI+口送给数字模块的IdDig__Dig(采样ID_-chip管脚得到的ID的数字信号)信号屏蔽掉，并对数字模块送入IdDig__Dig＝0，在其它情况下，配置ID控制寄存器无效，将物理层模块通过UMTI+口送给数字模块的IdDig__Dig送入数字模块。一种具体的实现方法如图7所示，将ID控制寄存器的值取反后，送入到与门的一个输入端，同时将物理层模块输出的IdDig__PHY送入到与门的另一个输入端，将与门的输出端信号作为IdDig__Dig信号。在需要强制工作在A-器件模式下时，通过系统控制信号写ID控制寄存器为“1”，这样，就使得数字模块收到的IdDig__Dig＝0。在其他情况下，通过系统控制信号写ID控制寄存器为“0”，则数字模块收到的IdDig__Dig等于物理层模块输出的IdDig__PHY。

方法二：

设置ID控制寄存器，并在ID-_chip管脚增加一个由ID控制寄存器控制的下拉开关，下拉开关一般可以直接接地，也可以连接一接地电阻，当连接接地电阻时，连接的接地电阻需满足USB OTG规范，即接地电阻值小于A插头ID信号线的接地电阻(R_{A_PLUG_ID})，即小于10Ω。当需要强制工作在A-器件模式下时，配置ID控制寄存器有效，控制ID_-chip管脚的下拉开关合上，强制ID_-chip为0(即为低电平)，从而使得控制电路芯片强制工作在A-器件模式下。在其它情况下，ID控制寄存器无效，控制ID_-chip管脚的下拉开关断开，不对ID_-chip管脚产生影响。

方法三：

将控制电路芯片的一个引脚连接到ID_-chip管脚上，当需要强制工作在A-器件模式下时，使该引脚输出0，强制ID_-chip管脚是0(即为低电平)，在其它情况下，该引脚输出高阻，不对ID_-chip管脚产生影响。

当判断第一插座接入外设后，芯片强制工作模式为A-器件模式时，还包括：控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与所述第一插座的当前工作电压值保持一致；在其它情况下控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值为芯片本身的USB电源线电压值。这是因为：

将V_{BUS_sA}恒接为+5V电压可以保证系统在正常情况下顺利工作，但不符合USB规范，在异常情况下，会使控制电路芯片工作在错误的状态。例如当第一插座接入高功耗的外设时，可能会导致V_{BUS_sA}降到USB正常工作的阈值电压下，此时控制电路芯片应该停止USB的任务，但控制电路芯片此时只能检测V_{BUS_chip}，并认为V_{BUS_chip}就是USB线上的V_BUS电压，而V_{BUS_chip}和V_{BUS_sA}不相关，很可能在阈值电压之上，所以控制电路芯片还在错误地继续USB的任务。根据以上分析，V_{BUS_sA}应满足如下的要求：

在第一插座和第二插座没有接入任何外设或主机时，V_{BUS_sA}为+5V；

在确定Standard-A插座接入外设后，强制芯片工作在A-器件模式时，V_{BUS_sA}的电压应该能被控制电路芯片检测到，并被视为USB线上的V_BUS以驱动相关电路；而在其它情况下V_{BUS_chip}被控制电路芯片检测到，并被视为USB线上的V_BUS以驱动相关电路；

在第二插座接入外设或主机时，V_{BUS_sA}可为任意值。

满足上述要求的实现方法可以是多种多样的，本发明对此不作限定，下面举例说明几种具体的实现方法：

方法一：

V_{BUS_sA}采用和V_{BUS_chip}相关的电压源，V_{BUS_sA}在一般情况下为+5V电压，当控制电路芯片判断Standard-A插座接入外设，并将V_{BUS_chip}驱动起来后，使V_{BUS_chip}和V_{BUS_sA}的电压彼此保持一致(如V_{BUS_sA}降到4.8V的时候，V_{BUS_chip}也降到4.8V)，到外设拔出Standard-A插座之后，V_{BUS_sA}仍保持+5V电压。

一种具体的实现方法如图8所示，通常V_{BUS_chip}是通过一个开关连接到+5V电压源V_{BUS_source}，在设备需要驱动V_{BUS_chip}时，V_{BUS_chip_en}控制开关连通V_{BUS_chip}和V_{BUS_source}，这样的控制电路，可能存在于芯片内，也可能存在于芯片外的电路板上，对于这样的控制电路，只需将V_{BUS_sA}连接到V_{BUS_source}即可。

方法二：

如图9所示，V_{BUS_sA}接+5V电压，在一般情况下，V_{BUS_chip}和V_{BUS_sA}断开。当控制电路芯片判断Standard-A插座接入外设，并将V_{BUS_chip}驱动起来后，通过软件控制sA_en将V_{BUS_chip}连接到V_{BUS_sA}上，从而使得V_{BUS_chip}与第一插座的当前工作电压值V_{BUS_sA}保持一致。到芯片即将停止工作并停止驱动V_{BUS_chip}之前或外设拔出Standard-A插座之后，软件控制sA_en将V_{BUS_chip}同V_{BUS_sA}断开。

方法三：

如图10所示，在一般情况下，软件通过sA_en控制采集V_{BUS_chip}作为USB的电源线电压以驱动相关电路，驱动电压为V_{BUS_chip_Det}；当控制电路芯片判断Standard-A插座接入外设之后，软件通过sA_en控制采集V_{BUS_sA}的电压，取代采集V_{BUS_chip}的电压以驱动相关电路，到芯片停止工作或外设拔出Standard-A插座之后，软件再通过sA_en控制采集V_{BUS_chip}的电压以驱动相关电路。

本发明提供了一种满足USB OTG相关规范的设备、控制电路芯片及相应的工作模式控制方法，由一套USB OTG控制电路支持一个USB Standard-A插座和一个USB标准规定的双角色或外设插座。并能保证在两个插座上接入外设或主机可以即插即用。

本发明还提供了判断第一插座或第二插座连接外设或主机的方法；以及将控制电路芯片强制工作在A-器件模式的方法；以及使控制电路芯片采入的电源线电压能与当前工作的插座上的USB电源线电压保持一致，以符合USB的相关规范。此外还设计了防止两个插座同时接入外设或主机的实现方法。

综上所述，采用本发明在不增加产品成本的情况下，为用户提供了一个额外Standard-A插座，方便用户即插即用地接入外设。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种数据传输设备，用于采用USB协议规范进行数据传输，其特征在于，包括：控制电路芯片、第一插座和第二插座，该控制电路芯片分别连接第一插座和第二插座；

所述第一插座为USB Standard-A插座；所述第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座；

所述控制电路芯片连出的USB数据线和地线分别与所述第一插座及第二插座中的数据线和地线对应连接；所述控制电路芯片连出的USB电源线与所述第二插座中的电源线连接；所述第一插座的电源线接工作电源；所述控制电路芯片连出的工作模式标识信号线与第二插座中存在的工作模式标识信号线连接；

所述控制电路芯片判断出所述第一插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式，与所述第一插座之间进行通信；或者

所述控制电路芯片确定判断出所述第二插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式，与所述第二插座之间进行通信；或者

所述控制电路芯片确定判断出所述第二插座上接入主机时，确定芯片工作模式为B-器件模式，与所述第二插座之间进行通信。

2.一种控制电路芯片，用于控制第一插座和第二插座工作，包括工作模式判断模块和工作模式控制模块，其中，所述第一插座为USB Standard-A插座；所述第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座，所述控制电路芯片连出的USB数据线和地线分别与所述第一插座及第二插座中的数据线和地线对应连接；所述控制电路芯片连出的USB电源线与所述第二插座中的电源线连接；所述第一插座的电源线接工作电源；所述控制电路芯片连出的工作模式标识信号线与第二插座中存在的工作模式标识信号线连接，其特征在于：

所述工作模式判断模块，用于判断出所述第一插座上接入外设时，确定芯片工作模式为A-器件模式；或者判断出所述第二插座上接入外设或主机时，确定芯片工作模式为A-器件模式或B-器件模式；

所述工作模式控制模块，用于控制控制电路芯片工作在A-器件模式或B-器件模式。

3.如权利要求2所述的控制电路芯片，其特征在于，

所述工作模式判断模块用于检测到所述USB数据线上的电压上升，且USB电源线电压为低时，判断出第一插座接入外设，芯片工作模式为A-器件模式；以及用于检测到连出的工作模式标识信号ID_-chip的电压下降时，判断出第二插座接入外设，芯片工作模式为A-器件模式；或者检测到USB电源线电压上升时，判断出第二插座接入主机，芯片工作模式为B-器件模式。

4.如权利要求2所述的控制电路芯片，其特征在于，还包括：

电压控制模块，用于在判断第一插座接上外设后，并正常工作时，控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与所述第一插座的当前工作电压值保持一致；

在其它情况下控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值为芯片本身的USB电源线电压值。

5.一种工作模式控制方法，应用于一种数据传输设备，所述数据传输设备包括：控制电路芯片、第一插座和第二插座；其中，所述第一插座为USBStandard-A插座；所述第二插座为一个USB标准规定的双角色或外设插座，所述控制电路芯片连出的USB数据线和地线分别与所述第一插座及第二插座中的数据线和地线对应连接；所述控制电路芯片连出的USB电源线与所述第二插座中的电源线连接；所述第一插座的电源线接工作电源；所述控制电路芯片连出的工作模式标识信号线与第二插座中存在的工作模式标识信号线连接，其特征在于，该方法包括：

所述控制电路芯片判断出所述第一插座或第二插座上接入外设时，工作在A-器件模式；或者

所述控制电路芯片判断出所述第二插座上接入主机时，工作在B-器件模式。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制电路芯片判断出所述第一插座上接入外设的具体方法包括：

所述控制电路芯片检测到USB数据线上的电压上升，且连出的USB电源线电压为低，则确定所述第一插座上接入外设；

所述控制电路芯片判断出所述第二插座上接入外设或主机的方法，具体包括：

若所述第二插座为双角色插座USB Mini-AB插座或Micro-AB插座，所述控制电路芯片检测到连出的工作模式标识信号ID_-chip的电压下降，则确定所述双角色插座上接入了A插头，通过A插头连接外设；或者

所述控制电路芯片检测到连出的USB电源线电压上升，则确定所述第二插座上接入了主机。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一插座接入外设，芯片将强制工作模式为A-器件模式，具体包括：

控制输入到所述控制电路芯片的工作模式标识信号为低电平；或者

控制所述控制电路芯片连出的工作模式标识信号ID_-chip接地或连接的接地电阻满足USB OTG规范。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当判断第一插座接入外设后，芯片强制工作模式为A-器件模式时，还包括：

控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与所述第一插座的当前工作电压值保持一致；

在其它情况下控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值为芯片本身的USB电源线电压值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制所述控制电路芯片内驱动相关电路的USB电源线电压值与所述第一插座的当前工作电压值保持一致，具体包括：

将控制电路中通过开关驱动USB电源线的恒压源作为所述第一插座的工作电源；或者

当判断第一插座接入外设后，所述控制电路芯片强制工作模式为A-器件模式时，控制所述控制电路芯片连出的USB电源线连接到所述第一插座的电源线。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，当判断第一插座接入外设后，所述控制电路芯片强制工作模式为A-器件模式时，还包括：

采集第一插座的当前工作电压作为驱动电压，驱动原来由所述控制电路芯片连出的USB电源线电压驱动的电路。

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