CN101526930A - Usb接口主从机检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种USB接口主从机检测装置及检测方法，旨在提供一种使用方便的USB接口主从机检测装置及检测方法。该装置包括一个USB端口、控制电路、USB控制装置、状态检测装置、模式切换装置，其中所述USB控制装置依据所述USB端口上的USB接脚的电信号，利用所述状态检测装置判断外部USB为主机功能或从机功能，并利用所述模式切换装置将所述USB接口主从机检测装置状态切换为相应的连接装置。本发明可应用于计算机外围通信接口通用串行总线(USB)技术领域。

Description

USB接口主从机检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于通用串行总线(USB)技术领域，尤其涉及一种USB接口主从机检测装置及检测方法。
背景技术
通用串行总线(USB)作为一种新兴的通信接口标准，广泛流行并应用在个人计算机(PC)，嵌入式系统等领域。目前USB通信总线技术上只能区分主机功能或从机功能。个人计算机(PC)或游戏机(XBOX，WII，PS2)属于主机功能。U盘或移动硬盘及MP3，MP4播放器则属于从机功能，主机功能及从机功能彼此之间无法互换。
在USB规范里的OTG(On-The-Go)设备中，是同时具有主机功能和从机功能，但需要通过特定的USB连接线(Mini-AB)进行连接；单纯只是主机功能或从机功能的USB连接线与OTG设备的Mini-AB数据连接线无法兼容，因此给使用者带来不方便，尤其表现在移动便携设备上。作为一个同时具有主机功能和从机功能的装置，为了给使用者提供方便，采用传统的USB数据连接线的条件下，则必须具备自动切换自身装置为主机状态或从机状态，以实现通信。例如连接的设备的是从机功能，则切换自身装置成主机状态进行数据通信，连接的设备是主机功能，则切换自身装置成从机状态以实现数据通信。
针对这个问题，专利名称为一种自动侦测USB模式的USB装置，专利号为200510090791.2提出一种解决方案，图1是一种自动侦测USB模式的USB装置的方块图，该装置采用两个USB端口，USB主机端口和USB装置端口来分别连接具有主机功能或装置功能的USB设备；其通过检测装置端口上的VBUS电信号来判断是否有主机功能的USB设备连接其装置，同时通过检测主机端口上的D+，D-电信号来判断是否有装置功能的USB设备连接其装置。该技术采用两个USB端口以及外部两组电信号检测单元，给使用者带来一定的不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种使用方便的USB接口主从机检测装置。
另外，本发明还提供一种实现该USB接口主从机检测装置的检测方法。
本发明USB接口主从机检测装置所采用的技术方案是：本发明USB接口主从机检测装置，包括控制电路，该装置还包括：
一个USB端口，具有USB接脚，用于连接外部USB主机，收送外部USB主机电信号或用于连接外部USB从机，收送外部USB从机电信号；
USB控制装置，通过所述控制电路控制所述外部USB主机电信号或所述外部USB从机电信号；
状态检测装置，用于检测外部USB主机电信号或外部USB从机电信号；
模式切换装置，用于实现所述USB接口主从机检测装置状态的切换；
其中，所述USB控制装置依据所述USB端口上的USB接脚的电信号，利用所述状态检测装置判断外部USB为主机功能或从机功能，并利用所述模式切换装置将所述USB接口主从机检测装置状态切换为相应的连接装置。
所述电信号是USB通信中的数据信号D+、D-。
所述控制电路包括两个15KΩ电阻及开关SW1、SW2、一个1.5KΩ电阻及其切换开关SW3，一个100KΩ电阻以及切换开关SW4。
本发明USB接口主从机检测方法所采用的技术方案是：该方法包括下列步骤：
(a)将所述USB接口主从机检测装置设置为装置空闲状态；
(b)判断所述USB端口是否有连接外部USB装置，若无，执行步骤(a)；
(c)若步骤(b)判断有连接所述外部USB装置，再判断所述外部USB装置是主机装置或是从机装置；
(d)若步骤(c)判断所述外部USB装置为主机装置，则切换状态进入从机模式，若步骤(c)判断所述外部USB装置为从机装置，则切换状态进入主机模式；
(e)清零计数器清零；
(f)若步骤(d)进入主机模式，则执行与从机通信功能，若步骤(d)进入从机模式，则执行与主机通信功能；
(g)判断所述外部USB装置是否还连接，若是，执行步骤(e)，若否，执行步骤(a)。
本发明的有益效果是：由于本发明包括一个USB端口、USB控制装置、状态检测装置、模式切换装置，利用一个USB端口，通过检测判断该USB端口的数据通信信号(D+，D-)以及所述USB控制装置内部的模式切换装置及状态检测装置可以正确识别到当前USB端口上连接的USB设备为USB主机模式还是USB从机模式，从而达到采用一个USB接口即可以实现与USB从机或USB主机进行数据通信，所以可以实现多个USB设备与本发明USB接口主从机状态检测装置连接通信时的即插即用以及动态插拔，给使用者带来方便和灵活。
附图说明
图1是一种自动侦测USB模式的USB装置的方块图；
图2是本发明USB接口主从机检测装置的方块图；
图3是本发明的检测状态图；
图4是本发明处在空闲状态下的方块图；
图5是本发明在有USB从机装置连接开始时的方块图；
图6是本发明在与USB从机装置通信中的方块图；
图7是本发明在有USB主机装置连接开始时的方块图；
图8是本发明在与USB主机装置通信中的方块图；
图9是本发明USB接口主从机检测方法的流程图。
具体实施方式
如图2、图3所示，本发明包括控制电路、一个USB端口、USB控制装置、状态检测装置、模式切换装置，所述控制电路包括USB2.0规范中定义的USB主机要求的两个15KΩ电阻及切换开关SW1，SW2，以及USB2.0规范中定义的USB从机要求的一个1.5KΩ电阻及其切换开关SW3，电阻100KΩ以及切换开关SW4；所述USB控制装置用于控制所述状态检测装置、所述模式切换装置以及进行USB数据通信，协议交互；所述状态检测装置是用于检测USB接口上的数据信号线D+，D-的电气信号来识别出装置空闲状态、装置主机连接状态、装置主机移除状态、装置从机状态、装置从机移除状态；所述模式切换装置来实现本发明装置空闲状态、装置主机状态和装置从机状态的切换，所述USB端口用来连接外部USB从机装置或外部USB主机装置，由4个切换开关SW1、SW2、SW3、SW4，4个电阻以及模式切换装置来实现本发明装置空闲状态、装置主机状态和装置从机状态的切换。
如图4、图5、图6所示，默认情况下本发明切换状态为装置空闲状态，通过闭合开关SW1，SW4，断开SW2，SW3，此时D+下拉一个15KΩ的电阻，而D-上拉一个100KΩ的电路；在所述USB端口上没有任何连接设备时，所述状态检测装置检测到D+为低电平，D-为高电平；当所述USB主机装置连接到所述USB端口上时，本发明USB接口主从机检测装置内部D+，D-都是下拉15KΩ电阻，因此所述状态检测装置检测到D+，D-均为低电平，即认为所述USB主机装置连接上所述USB端口，所述状态检测装置检测到所述USB主机装置连接USB端口后，所述模式切换装置闭合SW3和SW4，断开SW1，SW2，进入装置从机状态，；当执行装置从机与连接的主机装置进行USB数据的通信，同时进行D+，D-电信号的检测，检测装置检测到D+，D-同时为高并持续稳定一定时间(例如50ms)则认为主机装置从USB端口移除，此时所述模式切换装置则将状态切换为装置空闲状态并继续检测USB端口是否有设备进行连接。
如图7、图8所示，本发明处在空闲状态下等待外部设备连接，当外部的设备是USB从机装置连接时，所述USB接口主从机检测装置内部D+是上拉1.5KΩ电阻，而D-不进行驱动，因此所述状态检测装置检测到D+，D-均为高电平，即认为所述USB从机装置连接上所述USB端口，因此所述模式切换装置闭合SW1和SW2，断开SW3、SW4，执行装置主机与连接的所述USB从机装置进行USB数据的通信，同时进行D+，D-电信号的检测，所述状态检测装置检测到D+，D-同时为低并持续稳定一定时间(例如50ms)则认为所述USB从机装置从所述USB端口移除，此时所述模式切换装置则将状态切换为装置空闲状态并继续检测所述USB端口是否有设备进行连接。
图9描述的是本发明实施的一个流程图，在步骤(a)中所述USB接口主从机检测装置开始处于装置空闲状态；步骤(b)通过所述状态检测装置检测数据信号D+，D-来判断是否为非空闲状态，如果检测D+为低电平，D-为高电平，则判断无任何装置连接到所述USB端口，重回步骤(a)；在步骤(c)中检测到非空闲状态后就进一步判断所述USB端口连接的外部USB装置状态是主机装置或是从机装置；在步骤(d)中，由于USB规范里面定义，作为主机装置其D+，D-是有两个15KΩ电阻下拉的，因此当主机装置连接时，读取到的D+，D-均为低电平，所述模式切换装置获取到确切的主机装置连接后就切换到装置从机工作状态，作为从机装置(高速和全速设备)，设备连接时要将D+上拉1.5KΩ，因此在空闲状态下从机装置连接时，读取到的D+，D-均为高电平，获取到确切的从机装置连接后就切换到装置主机工作状态；步骤(e)中清零计数器清零；在步骤(f)中，若步骤(d)进入的是主机模式，则执行与从机通信功能，若步骤(d)进入的是从机模式，则执行与主机通信功能；
步骤(g)同时同步检测主机装置是否移除，状态检测装置通过判断D+为高电平，D-为高电平，若是，则判断主机装置移除，回到步骤(a)，若否，执行步骤(e)；
步骤(g)同时同步检测从机装置是否移除，状态检测装置通过判断D+为低电平，D-为低电平，若是，则判断从机装置移除，回到步骤(a)，若否，执行步骤(e)。
综上所述，本发明通过检测USB数据信号D+、D-，并在不同状态下切换模式的状态以达到数据通信的目的，本发明可以实现自动适应插入USB接口的设备状态不同，而实现无须使用者介入，采用一个USB端口就可以实现与OTG设备、USB主机设备、USB从机设备进行通行，增加使用的灵活和方便性。

Claims (4)

1、一种USB接口主从机检测装置，包括控制电路，其特征在于：该装置还包括：
一个USB端口，具有USB接脚，用于连接外部USB主机，收送外部USB主机电信号或用于连接外部USB从机，收送外部USB从机电信号；
USB控制装置，通过所述控制电路控制所述外部USB主机电信号或所述外部USB从机电信号；
状态检测装置，用于检测外部USB主机电信号或外部USB从机电信号；
模式切换装置，用于实现所述USB接口主从机检测装置状态的切换；
其中，所述USB控制装置依据所述USB端口上的USB接脚的电信号，利用所述状态检测装置判断外部USB为主机功能或从机功能，并利用所述模式切换装置将所述USB接口主从机检测装置状态切换为相应的连接装置。
2、根据权利要求1所述的USB接口主从机检测装置，其特征在于：所述电信号是USB通信中的数据信号D+、D-。
3、根据权利要求1所述的USB接口主从机检测装置，其特征在于：所述控制电路包括两个15KΩ电阻及开关SW1、SW2、一个1.5KΩ电阻及其切换开关SW3，一个100KΩ电阻以及切换开关SW4。
4、一种实现权利要求1所述的USB接口主从机检测装置的检测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)将所述USB接口主从机检测装置设置为装置空闲状态；
(b)判断所述USB端口是否有连接外部USB装置，若无，执行步骤(a)；
(c)若步骤(b)判断有连接所述外部USB装置，再判断所述外部USB装置是主机装置或是从机装置；
(d)若步骤(c)判断所述外部USB装置为主机装置，则切换状态进入从机模式，若步骤(c)判断所述外部USB装置为从机装置，则切换状态进入主机模式；
(e)清零计数器清零；
(f)若步骤(d)进入主机模式，则执行与从机通信功能，若步骤(d)进入从机模式，则执行与主机通信功能；
(g)判断所述外部USB装置是否还连接，若是，执行步骤(e)，若否，执行步骤(a)。
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