CN101436428B

CN101436428B - 一种具有公母usb接口的智能存储器

Info

Publication number: CN101436428B
Application number: CN2008101835224A
Authority: CN
Inventors: 王瑞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101436428A

Abstract

本发明公开了一种具有公母USB接口的智能存储器，其硬件结构包括CPU、存储器、充电电路、通讯协议、USB公头接口和USB母头接口等。CPU为单片机C80C51 F321，存储器为256MB空间的K9F560，电源管理采用LTC4062，USB公头接口一端用来与主PC机或其他同类装置进行通讯，USB母头为接收其他同类装置数据之用，CPU用以控制管理整个系统的动作。关键特点为：1、同时具有USB公、母头连接器；2、能独立地和其他同类装置进行通讯，能自动识别外部的设备连接情况；3、当连接到主PC机时本装置充当一个标准的USB外存储装置，这两者之间使用双向协议，此时如果还连着另外一台同类的装置时，能同时使用分离外围设备通讯协议与之通讯。本发明的装置电路较为简单，使用自动化程度较高，携带方便。

Description

一种具有公母USB接口的智能存储器

技术领域

本发明涉及一种同时具有USB公母接口的存储器，具体地说，涉及一种带有自适应USB接口可独立工作的智能存储器。

背景技术

1、现有便携式存储设备大多为USB接口存储设备，此类存储设备都工作在从模式，如果要对其进行存取操作必需与另一个具有主模式的USB接口设备(例如PC机)相连，通过操作具有主模式的USB接口设备来控制从设备的读取和存储。

2、现有便携式存储设备彼此不能连接在一起，并且没有内部的文件传输功能。

3、其他智能设备都需要键盘，图形显示器等诸多单元，尺寸大，耗电多，不便随身携带。

发明内容

本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种具有公母USB接口的智能存储器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种同时具有USB公母接口的智能存储器，包括CPU、存储器、充电电路、通讯协议、USB公头接口和USB母头接口。CPU为单片机C8051 F321，存储器为256MB空间的K9F560，充电电路采用LTC4062；单片机C8051F321的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别与存储器K9F560的I/00、I/O1、I/O2、I/O3、I/O4、I/O5、I/O6、I/O7相连；USB公头接口的管脚4接地，管脚3与单片机C8051F321的P0.5相连，管脚2与单片机C8051F321的P0.4相连，管脚1通过电阻R17与单片机C8051F321的P0.6和LTC4062的VCC相连；USB母头接口的管脚4接地，管脚3与通过电阻R15单片机C8051 F321的P0.5相连，管脚2通过电阻R14与单片机C8051 F321的PO.4相连，管脚1通过电阻R16与单片机C8051 F321的P0.7相连；当使用USB公头接口时，该存储器工作在从模式，当使用USB母头接口时，该存储器工作在主模式；LTC4062及其外围电路构成充电电路与充电电池相连；通讯协议存储在CPU内。

所述一种具有公母USB接口的智能存储器，其多色指示灯LED 2S的管脚1通过电阻R10与单片机C8051 F321的P3.0相连，管脚3通过电阻R9与单片机C8051 F321的P2.2相连，管脚2接地，指示灯LED 2S通过不同颜色表示操作状态及主从模式。

所述一种具有公母USB接口的智能存储器，其电量指示灯与电源控制电路相连，用以指示剩余电量的高低。

所述一种具有公母USB接口的智能存储器，其通讯协议中使用数字加密技术验证接入设备身份，阻止未授权设备的访问。

所述一种具有公母USB接口的智能存储器，当其检测到电池电量过低时，通过CPU控制停止所有读写操作。

通过对USB接口的轮询检测，本发明能识别它是被连接到一台主PC机上还是连接到另外一台同样的装置上，为节省电源，它将一直保持全睡眠状态除非按键有效按下，按压按键将使本装置在检测到USB公头端有效插入时同时翻转USB母头上的VBUS信号，当连接到一台主PC机时，VBUS持续为高电平，当连接至其他一台同样的装置时此电平翻转，一个紧接着的通讯过程确定是否连接了另一台同样的装置，再后就是开始一个同步过程以使两台机器进行数据交换。当同步建立后，已选好的文件就从“从机”上被传输到了“主机”上，一个三色的LED灯显示传输状态，当LED灯变为纯绿色时表示传输完毕。

本发明采用改进的SPI通讯协议，这是一种标准的通讯协议，是很多微控器(CPU)自身都带有的，并且当微控器型号改变时也很容易移植。这个系统的缺点就是在异步传输模式下没有一个合适的握手方式，SPI主机驱动时钟，从机必须响应并达到主机相同的时钟速率，数据在从机没有准备好时可能会被丢失。本发明通过使装置在主从模式的切换便能克服这个缺陷，主机发一个数据请求被从机按主机的时钟速率确认，当被确认后，主机可以转换为从机模式，从机转换为主机，在完成依照主机的要求设定后(不管是何设定)开始传输数据。

本发明含有一颗电池以及一套充电电路，当插入USB口时可以进行充电，LED的颜色可以显示低电量状态，在充满电的情况下，可以执行几次数据交换操作，一个LDO(低压差稳压器)被用来提供适当的操作电压并克服电荷泵来的的不适当电压，接在USB信号线上的绝缘电阻用来保护当其他不当的USB装置或功能线路被介入时所产生的数据竞争冒险。

本发明的有益效果是：一种具有具有公母USB接口的智能存储器采用廉价的单片机，使用改进的SPI通讯协议，实现在相同的装置间不依赖主PC机能实现数据传输，本装置既能充当从设备，也能充当主设备，其电路较为简单、性能稳定、使用和携带方便。

附图说明

图1为本发明：一种同时具有USB公母头连接器的智能存储器原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明一种具有公母USB接口的智能存储器，包括CPU、存储器、充电电路、通讯协议、USB公头接口和USB母头接口。CPU为单片机C8051 F321，存储器为256MB空间的K9F560，充电电路采用LTC4062；单片机C8051 F321的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别与存储器K9F560的I/O0、I/O1、I/O2、I/O3、I/O4、I/O5、I/O6、I/O7相连；USB公头接口的管脚4接地，管脚3与单片机C8051 F321的PO.5相连，管脚2与单片机C8051 F321的P0.4相连，管脚1通过电阻R17与单片机C8051 F321的P0.6和LTC4062的VCC相连；USB母头接口的管脚4接地，管脚3与通过电阻R15单片机C8051 F321的PO.5相连，管脚2通过电阻R14与单片机C8051 F321的P0.4相连，管脚1通过电阻R16与单片机C8051 F321的P0.7相连；当使用USB公头接口时，该存储器工作在从模式，当使用USB母头接口时，该存储器工作在主模式；LTC4062及其外围电路构成充电电路与充电电池相连；通讯协议存储在CPU内。

本发明一种具有公母USB接口的智能存储器的工作方式是：

a.本发明的装置同时包含一个USB的公头和母头，USB公头也可用来连接主PC机，USB母头仅用来连接其他的同样装置。

b.本发明允许其不用“主PC机”直接和另外一个同样装置进行直接通讯，标准的USB存储器工作在USB“从模式”，籍此，“主PC机”是USB的“主机”，USB主机协议是比较复杂的，基于低价微控器(CPU)的USB装置端作为USB主机装置的功能性不强，为解决这个问题，开发了一套复合通讯协议。

c.当两个同样的装置被连接在一起时，USB公头有效的一端充当主机，USB母头有效的一端充当从机，它们间的通讯通过微控器的SPI通讯协议来完成，这样，当功能要求改变使用其他型号的微控器时能购提供更大的灵活性。

d.作为标准的USB存储装置时，USB公头直接和内部CPU接口，VBUS1信号线被用来给CPU及内部存储器供电，在此类电子装置中，这个是一种标准的功能，然而，在本装置中需要使其工作在一种低功耗的等待状态，VBUS1信号驱动一个电池充电回路，在适当的时候，CPU由电池直接供电。

e。上电后，本装置进入一种搜索状态，寻找一个同类的装置以通讯，首先检测一下USB公头上的VBUS信号，并且同时用50％的占空比翻转USB母头上的VBUS2信号，当USB公头插入到一台主PC机时，当搜索完毕时VBUS1信号将稳定为高电平并进入一个标准的USB从模式作为主PC机的一个存储装置，如果VBUS1信号被感知到还在翻转，那么本装置将进入一个从模式并认为外部已提供了一个“主装置”，为确认，从机开始翻转D+信号，如果VBUS1持续为低，D+信号开始持续翻转并且装置进入一个主模式。

f.当主/从关系被建立后，装置设置好SPI口以传输数据，主机发送一系列命令给从机，从机随后响应。一般的SPI接口的设计并不允许异步传输，数据的发送依靠主机的时钟，而从机必须返回基于主机时钟速率的数据。本发明的装置，收发单元可以在SPI的主从模式间切换以达到数据的异步传输，在主机发送一个命令后，两个装置都可以改变SPI的设置，可以从主机变为从机，从从机变为主机，从机可以异步地回应命令数据，以再次切换SPI。

g.在本装置中，CPU带有一个ADC转换器以检测电池电压，一个电阻分压网络提供电池的1/2电压给CPU，为防止电池漏电，此电阻分压网络的地线端由CPU驱动，这样不检测电池电压时就没有漏电损耗，一个双色LED指示灯显示这些状态信息。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有公母USB接口的智能存储器，包括CPU、存储器、充电电路、改进的SPI通讯协议、USB公头接口和USB母头接口；其特征在于：

A：同时有USB公头和USB母头；

B：能同时与主PC以及外接的同类装置进行通讯；

C：能单独与其他同类装置进行通讯；

D：主要结构：CPU为单片机C8051 F321，存储器为256MB空间的K9F560，充电电路采用LTC4062；单片机C8051F321的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别与存储器K9F560的I/O0、I/O1、I/O2、I/O3、I/O4、I/O5、I/O6、I/O7相连；USB公头接口的管脚4接地，管脚3与单片机C8051 F321的P0.5相连，管脚2与单片机C8051 F321的P0.4相连，管脚1通过电阻R17与单片机C8051 F321的P0.6和LTC4062的VCC相连；USB母头接口的管脚4接地，管脚3通过电阻R15与单片机C8051F321的P0.5相连，管脚2通过电阻R14与单片机C8051 F321的P0.4相连，管脚1通过电阻R16与单片机C8051F321的P0.7相连。

2.根据权利要求1所述的一种具有公母USB接口的智能存储器，其特征在于：多色指示灯LED_2S的管脚1通过电阻R10与单片机C8051 F321的P3.0相连，管脚3通过电阻R9与单片机C8051 F321的P2.2相连，管脚2接地，指示灯LED_2S通过不同颜色表示操作状态及主从模式。

3.根据权利要求1所述的一种具有公母USB接口的智能存储器，其特征在于：电量指示灯与电源控制电路相连，用以指示剩余电量的高低。

4.根据权利要求1所述的一种具有公母USB接口的智能存储器，其特征在于：通讯协议中使用数字加密技术验证接入设备身份，阻止未授权对本装置的访问。

5.根据权利要求1所述的一种具有公母USB接口的智能存储器，其特征在于：当检测到电池电量过低时，通过CPU控制停止所有读写操作。