CN101663634B - Usb设备的连接 - Google Patents

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Abstract

一种装置，包括：用于向USB设备提供物理连接的连接器，可操作以检测USB设备的附接的检测电路；以及使用从USB设备获取的电流用于向便携设备的电池充电的充电电路，如果检测到USB设备已附接，其可操作以产生启动请求信号。装置有充电模式，其中充电电路向电池提供电力，以及一种用于提供USB连接的USB连接模式。装置也包括控制单元，其响应于启动请求信号可操作以确定电池提供的电力是否符合预定标准。如果控制单元确定不符合预定标准，其也可操作以控制装置处于充电模式并且防止装置进入USB连接模式，并且如果控制装置确定符合预定标准，其可操作以控制装置进入USB连接模式。

Description

USB设备的连接
技术领域
本发明涉及用于将便携设备连接到USB设备的装置以及控制便携设备的方法。
背景技术
便携设备，如移动电话和个人音乐播放器，能够经由USB连接连接到主机设备。这些便携设备普遍地由可重复充电电池供电。当便携设备连接到主机设备时，其电池可以被重新充电并且数据可以在主机设备和便携设备之间传输。在USB规范2.0中描述了数据传输的程序和对于从主机设备获取电流的限制。
根据USB规范，作为主机设备必须具有某些特征。这些特征包括用于大量设备驱动器的存储空间，提供大电流的能力，以及串联“A”主机连接器插槽。常规地，主机设备是个人计算机(PC)。
USB规范的On-The-Go(OTG)补充允许不具备这些特征的设备如便携设备作为USB主机。这可以允许两个便携设备彼此连接用于数据传输，例如用于将数据从照相机传输到移动电话。
这样，能够通过将便携设备连接到USB主机或集线器甚至连接到另一个便携设备而对其充电。也可以使用专用USB充电器对便携设备充电。这是一种连接到主电源并且通过USB连接向便携设备提供充电电流的模块。在USB电池充电规范1.0中描述了用于电池充电和充电器检测的要求。
参照图1，可以利用USB电缆9将便携设备3的连接器1附接到USB主机7的连接器5。USB主机7可以替换为USB集线器、另一种便携设备或USB充电器如专用充电器、主机充电器或集线器充电器。USB电缆9包括四条线路。VBUS线路11向便携设备3提供电力。D+和D-数据线13、15在便携设备3和USB设备7之间传输数据。并提供接地线17。
可以理解，当在便携设备3和USB设备7之间存在物理连接时，便携设备3和USB设备7被附接起来，在这种情况下是通过USB电缆9的方式。当便携设备3驱动数据线13、15与USB主机7通信时，两个设备之间存在连接。这样，便携设备3和USB主机7可以附接但无连接。当便携设备3附接到USB主机7时，应按照USB规范中规定的连接程序随之在便携设备3和USB主机7之间提供数据连接。
现在参照图1和图2，在时刻TPA1当便携设备3附接到USB主机7时，便携设备3上的VBUS线路11从0V上升至5V。便携设备3被允许通过VBUS线路11从USB设备7获取2.5mA的电流。VBUS线路11上的电压被便携设备3检测到，并且作为响应，便携设备3尝试与USB主机7连接。如果便携设备3此时为掉电状态，便携设备3尝试启动并且与主机连接。
在时刻TPA2，USB规范允许便携设备3从VBUS线路11获取100mA的电流，时间最长为100ms。
在100ms内，在时刻TPA3，设备通过启动枚举程序而开始与USB主机7的连接。枚举过程由USB主机7控制，其确定并且管理设备状态的改变，如接收唯一地址和配置。首先，D+数据线13或D-数据线15被驱动为高。在连接过程中，便携设备3被允许从VBUS线11获取的电流可达100mA，尽管如果有3ms时间没有总线活动时该电流必须降到2.5mA。这已知为休眠模式(suspend mode)。
在时刻TPA4，D+数据线13或D-数据线15被驱动为低用于重设总线。当总线完成重设时，在时刻TPA5，数据线再次被驱动为高。在收到重设后，便携设备3在默认地址上可寻址。如果在此过程中的任何时候，有3ms时间没有总线活动，便携设备3进入休眠模式。
在时刻TPA6，USB主机7发出起始帧(SOF)分组。SOF分组包括指示分组类型的分组标识，其后跟随11位帧编号字段。这为便携设备3分配唯一地址。
从时刻TPA3开始，USB规范允许便携设备3从USB主机7获取100mA，时间为500ms或者直到第一个SOF为止，以先达到者为准。此后，电流必须降低到休眠模式电流。在时刻TPA7，便携设备3被配置并且完全枚举。在枚举后，如果USB主机7如此配置，便携设备3从VBUS线路11获取的电流可以增加到最大500mA。
尽管在获取100mA和开始连接之间的时间TUC被限制在100ms，将USB主机7附接到便携设备3和开始连接之间的时间TAC并无限制。另外，如果需要电流以允许便携设备3启动并且连接，USB电池充电规范1.0允许时间TUC增加。
如果有3ms时间没有总线活动，USB规范要求便携设备3进入休眠模式，其中仅允许便携设备3获取有限的电流。这样，在连接过程中电池充电实际上是不可能的并且优选地的是在连接开始之前(即在TPA3之前)有足够的电力存储以便在USB连接程序期间向便携设备3供电。
在连接过程中以及紧随连接之后的充电应由软件控制，使得能够确保便携设备3获取的电流符合USB规范规定的限制。然而，在一些情况下便携设备3的电池中可能并无足够的电力存储以启动便携设备3的USB软件组件。由于USB规范允许提供100mA的最长时间仅为100ms，在连接之前不可能向电池提供足够的电力以允许便携设备启动。如果在电池中没有足够电力以向控制充电过程的软件供电，充电硬件可能不能被控制以在需要时进入休眠模式，这违反USB规范。出于这些原因，不可能使用上述程序给空电池充电。
在某些未向便携设备3提供控制USB连接、充电和数据传输所需的部分或全部软件以及便携设备3的其他功能的情况下，上文描述的程序也有问题。在软件控制的充电能够发生之前，软件必须被下载并安装在便携设备3上，例如利用经由USB的闪存编程。然而，如果在电池中未存储足够的电力以控制闪存编程，在USB连接之后(即根据USB规范)软件控制的充电以及设备的任何其他软件控制的功能都将不可能实现。
发明内容
本发明寻求提供一种用于连接USB设备的装置和方法，即使当便携设备的电池为空时，该USB设备也能够提供连接。
根据本发明的第一方面，提供一种装置，包括：用于向USB设备提供物理连接的连接器，可操作以检测USB设备的附接的检测电路；使用从USB设备获取的电流用于向便携设备的电池充电的充电电路，如果检测到USB设备已附接，其可操作以产生启动请求信号；其中装置有充电模式，其中所述充电电路向所述电池提供电力，以及一种用于提供USB连接的USB连接模式，并且其中所述装置进一步包括：控制单元，其响应于启动请求信号可操作以确定电池提供的电力是否符合预定标准，并且如果确定不符合预定标准，其也可操作以控制装置处于充电模式并且防止装置进入USB连接模式，并且如果控制单元确定符合预定标准，其可操作以控制装置进入USB连接模式。
通过延迟连接并且继续向电池充电直至符合预定标准为止，能够确保当便携设备电池为空或电量低时，USB连接成为可能。
控制单元可操作以向所述充电电路提供电池状态信号，该电池状态信号指示是否符合所述预定标准。这使充电电路能确定是否对电池执行进一步充电。
控制单元进一步可操作以在进入USB连接模式前控制便携设备的启动。预定标准可以是电池提供的电力足以启动便携设备。如果电池提供的电力至少足够启动USB连接所需的便携设备的组件，即为足够。
控制单元可操作以在连接模式完成后使装置进入第二充电模式，并且装置可以进一步包括充电软件，该充电软件可操作以在第二充电模式下控制充电电路。这样，在USB连接后，电池的充电可以被控制以符合USB规范。
该装置可进一步包括USB连接硬件并且控制单元进一步可操作当所述装置处于充电模式时防止所述USB连接硬件检测到USB设备的附接。由于USB连接硬件不检测USB设备的附接，就不会尝试与USB设备连接。
根据本发明的第二方面，提供控制包括电池的便携设备的方法，该便携设备有充电模式，其中向电池提供电力，方法包括：检测USB设备附接到便携设备；产生启动请求信号；响应于启动请求信号，确定电池提供的电力是否符合预定标准；如果符合预定标准，控制便携设备进入USB连接模式以提供USB连接；并且如果不符合预定标准，控制便携设备处于充电模式并且防止装置进入USB连接模式。
根据本发明的第三方面，提供一种包括程序代码装置的计算机程序，优选地存储在计算机可读介质上，当程序由计算机装置执行时，程序代码装置适于执行本发明的方法。
根据本发明的第四方面，提供充电装置，包括：用于向电池提供电力的电源；用于检测USB设备附接到便携设备的检测电路；用于接收可指示电池提供的电力是否符合预定标准的启动指示信号的输入；以及控制单元，可操作以：如果其检测到USB设备已附接，产生用于请求启动便携设备的启动请求信号；响应于在输入上的否定指示，控制电源向电池提供电力并且在经过预定时间延迟后产生进一步的启动请求信号；并且响应于在输入上的肯定指示，产生指示是否电源在向电池提供电力的充电状态信号。
根据本发明的第五方面，提供一种装置，包括：用于接收可指示是否电池充电在进行的充电状态信号的输入；以及控制单元，可操作以确定电池提供的电力是否符合预定标准；如果确定符合预定标准，其控制USB软件单元的启动；并且如果所述充电状态信号指示电池充电在进行，防止USB软件单元检测USB设备的附接。
根据本发明的第六方面，提供一种装置，包括：用于向USB设备提供物理连接的装置，用于检测USB设备附接的装置；用于使用从USB设备获取的电流向便携设备的电池充电的装置，用于如果检测到USB设备已附接，使充电可操作以产生启动请求信号的装置；并且其中该装置有充电模式，其中用于充电的装置向电池提供电力，以及用于提供USB连接的USB连接模式，并且其中该装置进一步包括：控制装置，响应于所述启动请求信号可操作以确定电池的供电是否符合预定标准，并且如果确定不符合预定标准，其可操作以控制装置处于充电模式并且防止装置进入USB连接模式，并且如果确定符合预定标准，其可操作以控制装置进入USB连接模式。
根据本发明的第七方面，提供充电装置，包括：用于向电池提供电力的装置；用于检测USB设备附接到便携设备的装置；用于接收可指示电池提供的电力是否符合预定标准的启动指示信号的装置；以及控制装置，可操作以：如果其检测到USB设备已附接，产生用于请求启动便携设备的启动请求信号；响应于在装置处的否定指示，控制电源向电池提供电力并且在经过预定时间延迟后产生进一步启动请求信号；并且响应于在装置处的肯定指示，产生指示是否电源在向电池提供电力的充电状态信号。
根据本发明的第八方面，提供一种装置，包括：用于接收可指示是否电池充电在进行的充电状态信号的装置；以及控制装置，可操作以确定电池提供的电力是否符合预定标准；如果确定符合预定标准，其控制USB软件单元启动；并且如果所述充电状态信号指示电池充电在进行，防止USB软件单元检测USB设备的附接。
附图说明
现在将参照附图，通过示例的方式描述本发明的实施方式，其中：
图1是根据现有技术在便携设备3和USB主机7之间的连接的示意图；
图2示出根据现有技术的USB连接程序；
图3是USB主机的示意图，其中USB主机连接到包括根据本发明的装置的便携设备；
图4A、图4B和图4C是根据本发明的用于将图3的装置连接到USB主机的方法的流程图；并且
图5示出了由图3的装置产生的信号。
在附图中，相同的元件采用相同的参考标号。
具体实施方式
首先参照图3，便携设备3的连接器1经由USB电缆9连接到USB主机7的连接器5。便携设备3的连接器1、USB主机7的连接器5、USB主机7以及连接器9基本上与现有技术的相同。
在该示例中，USB主机7是PC。在另一个示例中，USB主机7可以替换为USB充电器或USB集线器。
便携设备3包括可重复充电的电池28以及用于将便携设备3连接到USB主机7的装置30。装置30包括充电集成电路(IC)31、电源管理集成电路(PM IC)33以及处理器35。
充电IC 31包括第一控制器36、充电电路37、VBUS检测电路39以及充电器检测电路41。
第一控制器36可操作以控制充电IC 31的其他组件。第一控制器36也可操作以使用由其他组件提供的信息和接收的信号以产生输出信号Start。
充电电路37具有连接到USB电缆9的VBUS线路11的输入。充电电路37将由USB主机7提供的电压和电流转换为用于向电池28充电最适合的值。充电电路37的输出连接到电池28用于向电池28提供电流。充电电路37可以是开关模式的电源。可替代地，充电电路37可以是线性电源。
VBUS检测电路39可操作以检测在VBUS线路11上提供的电压信号，用于确定是否USB设备如USB主机7已附接到便携设备3的连接器1。
充电器检测电路41具有连接到D+数据线13的第一输入和连接到D-数据线15的第二输入。充电器检测电路41可操作以检测USB设备的类型，即是否USB设备是USB主机7、USB充电器或USB集线器。充电器检测电路41能够通过驱动数据线13、15之一并且检测USB设备类型的响应特征以确定USB主机7是否是USB充电器、主机或集线器。
PM IC 33可以是专业集成电路(ASIC)。PM IC 33包括第二控制器49、在USB收发器51上的VBUS检测电路50、硬件(HW)状态机55以及VBAT比较器57。PM IC 33具有连接到VBUS线路11的第一输入。PM IC 33具有分别地连接到D+数据线和D-数据线13、15的第一和第二输入/输出。
第二控制器49可操作以控制PM IC 33的其他组件。第二控制器49也可操作以使用由其他组件提供的信息和接收的信号以产生输出信号PowerOn。
与充电IC 31的VBUS检测电路39类似，PM IC 33的VBUS检测电路50可操作以检测VBUS线路11上提供的电压信号，用于确定是否USB设备如USB主机7已附接到便携设备3的连接器1。
USB收发器51可操作以通过D+和D-数据线13、15发送和接收USB数据信号。
HW状态机55控制便携设备3的启动和关闭序列，包括处理器35的启动。
VBAT比较器57可操作以将电池的电压(VBAT)与预定电压VBatLimit比较。电压VBatLimit对应于电池的最低电压水平，该最低电压水平允许电池为便携设备3的启动提供足够电力。
处理器35并不直接连接到VBUS线路11、D+数据线13或D-数据线15的任何之一。处理器35具有第一输入/输出，该第一输入/输出连接到PM IC 33的输入/输出，用于发送和接收USB数据传输的控制信号，并且用于发送和接收用于传输的数据。处理器35具有第二输入/输出，该第二输入/输出连接到充电IC 31的输入/输出。
充电IC 31利用I2C(inter-integrated circuit)接口的方式与处理器35通信。这样，使用I2C传输关于是否VBUS线路11即时可用的信息。当便携设备3未通电时I2C接口不工作。
PM IC 33通过ULPI(UTMI+低管脚接口)(未示出)与处理器31通信。这样，使用ULPI接口传输关于是否VBUS线路11即时可用的信息。当便携设备3未通电时ULPI接口不工作。在另一个示例中，SPI(串行外设接口)可以替代ULPI或作为ULPI的补充而使用。
处理器35包括USB软件栈58、充电软件59和引导只读存储器(ROM)60。USB软件栈58向USB收发器51提供控制信号用于控制在便携设备3和USB主机7之间的数据传输。USB软件栈58包括用于确保便携设备3符合USB规范的信息，如电流限制和时间延迟。
充电软件59控制充电IC 31根据USB规范为电池28充电，例如通过控制充电IC 31在休眠模式期间获取2.5mA的最大电流。充电软件59可操作以与USB软件栈58通信用于接收关于电流限制的信息以便充电。
在另一个实施方式中(未示出)，在第二处理器上提供充电软件59，并且处理器35和第二处理器可操作以彼此通信。
引导ROM 60存储可由处理器35执行的代码用于使便携设备3进入USB连接模式。响应于通过ULPI接口接收到的信息，引导ROM60使便携设备3进入USB连接模式。该信息指示正在通过VBUS线路11提供电压，表明USB设备如USB主机7已附接。在另一个实施方式中(未示出)，响应于从充电IC 31接收到的中断，引导ROM 60使便携设备3进入连接模式。
在一些便携设备3中，不提供处理器35的部分或全部软件。这可以包括USB软件栈58、充电软件59和其他非特定于USB的软件，例如用于播放音乐的软件。引导ROM 60也提供代码，当其被处理器35执行时检查是否有来自USB主机7的更新软件的请求。如果有，在便携设备3启动期间下载所需软件，并且经由USB的闪存编程安装在处理器35上。
引导ROM 60可能不能控制充电IC 31以根据USB规范规定的限制向电池28充电。
PM IC 33可操作向充电IC 31提供信号PowerOn。PowerOn信号指示是否PM IC 33已经启动便携设备3。
即使在电池28初始地无电或电量低的情况下，装置30也能提供便携设备3到USB主机7的连接。在此，无电电池(dead battery)定义为低于无电电池阈值的电池。无电电池阈值定义为电池的最大充电水平，使得低于该阈值时设备肯定不能够成功启动。低电量电池定义为高于无电电池阈值并且低于低电量电池阈值。低电量电池阈值定义为电池的最低充电水平，使得高于该阈值时设备肯定能够成功地启动。具有低电量电池的装置可能或不可能成功地启动设备。
在处理器35启动之前，装置30可操作向电池28提供硬件控制的充电以及到USB主机7的连接。仅当确定电池28具有足够的存储电量以启动便携设备3并且在USB连接过程期间保持便携设备3通电时，到USB主机7的连接才被允许。
现在参照图4A和图3，当电缆11附接到便携设备3时用于将便携设备3连接到USB主机7的操作开始于步骤71。在步骤73，充电IC 31和PM IC 33之一或两者使用其各自的VBUS检测电路39、50检测电缆11的附接。在步骤75，这促使PM IC 33尝试启动。
在步骤77，充电IC 31基于PowerOn信号确定是否PM IC 33已经能够成功地提供电力。如果充电IC 31确定PM IC 33已经能够成功地启动便携设备3，操作继续到步骤79。当便携设备3启动时，ULPI接口可工作。
现在参照图4B和图3，在步骤79，在处理器35上的引导ROM60利用通过ULPI接口或来自充电IC 31的指示检测在VBUS线路11上存在的高信号。在步骤81，使用与上文参照图2所描述的类似的方法，处理器35执行引导ROM 60上的代码以控制便携设备3到USB主机7的连接。
在步骤83，引导ROM 60确定是否需要处理器35的闪存编程。当处理器35上没有安装软件和/或固件时，USB主机7可能要求闪存编程，例如在新便携设备3的情况下。如果有必要更新处理器35上的软件和/或固件的版本，USB主机7也可以要求闪存编程。如果确定需要闪存编程，操作继续到步骤85。在步骤85，从USB主机7下载所需的软件并且由引导ROM 60上的代码控制安装在处理器35上。操作随后继续到步骤87。
可替代地如果确定不需要闪存编程，操作直接继续到步骤87。
在步骤87，引导ROM 60从USB设备7断开连接。在步骤89，USB软件被加载到处理器35上。在步骤91，同样使用与上文参照图2所描述的类似的方法，USB软件58连接到USB设备。在步骤93，可以根据USB规范、OTG补充和USB电池充电规范，在软件控制下执行充电和USB数据传输。
如果在步骤77，充电IC 31确定PM IC 33不能够成功地启动，操作继续到步骤95(图4A)。在步骤95，充电IC 31使用充电器检测电路41确定USB设备的类型。
在步骤97，充电IC 31使用充电电路37开始对电池28充电。在步骤97的充电期间能够取决于在步骤95检测到的USB设备的类型。例如，如果确定USB设备是USB主机，与确定USB设备是专用充电器相比，其充电期间可以更长。
在预定期间后，在步骤99，充电IC 31随后产生启动请求信号Start并且将该信号传送到PM IC 33。响应于该启动请求，在步骤101，PM IC 33确定是否VBAT高于预定的电压阈值VBatLimit。VBatLimit对应于电池28的最低电压水平，该水平指示电池28可能有足够的存储能量以成功地启动便携设备3，即，VBatLimit对应于无电电池阈值。
如果PM IC 33确定VBAT小于VBatLimit，操作过程继续到步骤103。在步骤103，PM IC 33向充电IC 31指示其尚不能够启动。在步骤105，充电IC 31等待预定期间Δt1并且继续充电。操作过程随后返回步骤99。
如果替代地在步骤101，PM IC 33确定电池28的电压水平高于VBatLimit，操作过程继续到步骤107。
现在参照图4C和图3，在步骤107，PM IC 33的HW状态机55控制便携设备3的启动，包括USB软件栈58和处理器35的充电软件59以及ULPI接口的启动。
在步骤109，PM IC 33确定是否启动成功。由于电池28可能在无电电池阈值和低电量电池阈值之间，启动可能不成功。如果启动不成功，在步骤111，PM IC 33利用PowerOn信号向充电IC 31指示其未能启动。在步骤113，充电IC 31等待预定期间Δt2并且继续充电。操作过程随后返回步骤99(图4A)。
如果启动成功，操作过程继续到步骤115。由于启动成功，ULPI接口可工作。在步骤115，PM IC 33对处理器35上的引导ROM 60隐藏VBUS信号。这是因为如果引导ROM 60使用ULPI接口检测到高VBUS信号，引导ROM 60将导致USB连接程序开始。
在步骤117，PM IC 33利用PowerOn信号向充电IC 31指示便携设备3启动完成。在步骤119，确定是否USB软件栈58和充电软件59在处理器35上即时可用(直到闪存编程为止USB软件栈58和充电软件59可能不即时可用)。在该示例中，电池28的充电继续预定期间。预定期间可以足够长以确保电池28的充电水平对应于低电量阈值。如果充电软件59不在预定期间内接管对充电的控制，则确定软件不即时可用，并且操作过程继续到步骤121。在步骤121，由于在USB连接期间没有软件控制充电IC 31，便携设备3被PM IC 33或引导ROM 60关闭。
相反，如果确定USB软件栈58和USB充电软件59在处理器35上即时可用，操作过程继续到步骤123。在步骤123，USB软件栈58和充电软件59在便携设备3的控制下，并且USB软件栈58检测到在VBUS线路11上存在高信号。在步骤125，这导致USB软件栈58连接到USB设备7。在连接过程中充电软件59控制充电IC31在USB规范的限制内获取电流。
在步骤127，可以根据USB规范、OTG补充和USB电池充电规范在软件的控制下执行充电和USB数据传输。
现在参照图5，用于控制上述操作过程的信号包括由USB主机7提供的VBUS信号、由PM IC 33向充电IC 31提供的PowerOn信号以及由充电IC 31向PM IC 33提供的Start信号。测得的电池28的电压水平、VBAT也用于控制操作过程。
信号PowerOn向充电IC 31指示是否PM IC 33已经能够成功地启动便携设备3。如果便携设备3未启动，PowerOn为低。如果便携设备3已经成功地启动，PowerOn信号为高。在该示例中，如果处理器35启动则确定可以启动便携设备3。在其他示例中，如果除了其他组件，如显示器，处理器35被启动，则确定将启动便携设备3。
Start信号有两个功能。当PowerOn为低时，Start信号被用于向PM IC 33发送启动请求。Start信号的下降沿向PM IC 33指示充电IC31请求启动便携设备。当PowerOn为高时，Start信号向PM IC 33指示是否充电在进行。如果Start信号为低，则指示充电IC 31在对电池28充电。如果Start信号为高，则向PM IC 33指示充电IC 31未对电池28充电。
当USB主机7附接到便携设备3时操作过程开始。其结果是在充电IC 31和PM IC 33处的VBUS线路11上的高电压信号。在时刻T1，这在PM IC 33上被检测到并且PM IC 33尝试启动。然而在时刻T1，VBAT小于VBatLimit，并且PM IC 33不能启动便携设备3。这样，PowerOn保持为低。
这被充电IC 31检测到并且在时刻T2，由充电IC 31开始对电池28充电。
在时刻T3，激活Start信号。充电IC 31等待固定的延迟。时间延迟足够允许PM IC 33控制便携设备3的启动。在时刻T4，因为PowerOn保持为低，充电IC 31控制Start为高。Start信号在给定的时间延迟保持为高。
在时刻T5，充电IC 31在次启动Start信号，并且控制Start信号为低。PM IC 33检测该Start信号的下降沿作为启动请求，但是因为VBAT仍然小于VBatLimit，其控制PowerOn保持为低。充电IC 31等待固定的延迟。在时刻T6，因为PowerOn保持为低，充电IC 31控制Start信号为高。时间延迟足够允许PM IC 33控制便携设备3的启动。
在给定的时间延迟后，在时刻T7，充电IC 31通过控制Start为低产生另一个启动请求。
此时VABT大于VBatLimit，所以PM IC 33控制便携设备3启动。该启动在充电IC 31允许的时间延迟内完成，并且PM IC 33控制PowerOn为高。
在时刻T8，经过给定的时间延迟，充电IC 31确定PowerOn现在为高。如上文所述，Start现在具有向PM IC 33指示是否充电在进行的功能。在这种情况下，充电在进行，这样充电IC 31控制Start保持为低。由于充电在进行，PM IC 33向处理器35隐藏VBUS。这样，引导ROM 60检测不到USB主机7并且不尝试与其连接。
在时刻T9，处理器35载入并且运行操作系统、USB软件栈58和充电软件59并且经过时间延迟后具有对系统的完全软件控制。这样可以决定禁止VBUS的隐藏并且允许与USB主机7的连接。在该示例中，充电软件59能够控制充电IC继续充电直至达到低电量电池阈值为止。PM IC 33随后停止向处理器35隐藏VBUS。ULPI接口显示在VBUS线路11上的高电压信号，并且这导致在处理器35上的USB软件栈58的枚举。
在连接和枚举期间，当便携设备3被要求进入休眠模式时，充电软件59控制充电IC 31获取不超过休眠模式电流的电流。在连接和枚举过程完成后，在处理器35上的充电软件59控制充电IC 31根据USB规范设定的电流限制对电池28充电。
上述实施方式确保直至电池中有足够的存储能量以确保连接能够发生时之前，USB连接不开始。这样，无电或低电量电池能够根据USB规范被连接。有利地，本发明也允许经由USB的闪存编程。如果要求闪存编程，其在引导ROM 60与USB主机7连接之后执行，其中引导ROM 60提供无软件控制的USB连接。
如果电池28没有足够的存储能量以启动便携设备3，闪存编程不被执行，因此在引导ROM 60的连接过程中不要求对电池28的充电。这样充电IC 31不从USB主机7获取电流，因此不要求软件以控制充电IC 31在USB规范的限制内获取电流。在闪存编程完成后，充电和USB数据传输能够被软件控制。
可以理解，其他指示能够被PM IC 33和充电IC 31使用以指示充电状态、产生启动请求并且指示是否便携设备能够被启动。例如，Start信号的上升沿可以被用于表示启动请求并且可以使用另一个专用信号。
在以上示例中，确定USB设备是USB主机7。如果替代地确定USB设备是USB集线器、OTG便携设备或专用充电器，充电过程可以变更。例如，从USB设备获取的充电电流可以是500mA而不是100mA。
在以上示例中在充电IC 31和PM IC 33上分别提供控制器。在另一个示例中，可以提供离散控制器以控制充电IC 31和PM IC 33两者的功能。另外，在其他示例中，充电IC 31和PM IC 33可以形成单一电路。
在上述方法中，响应于检测到USB主机7的附接，PM IC 33首先尝试启动。在另一个示例中，响应于来自充电IC 31的信号，PM IC33可以首先尝试启动，或充电过程可以在尝试启动前由充电IC 31开始。如果充电过程在尝试启动前由充电IC 31开始，并且在步骤77启动成功，在引导ROM 60开始枚举之前充电过程停止。
在另一个示例中，如果在步骤119确定在处理器35上没有软件，充电过程可以继续预定期间以确保在电池28中有足够的存储能量以启动便携设备3用于闪存编程。在充电预定期间后，引导ROM60随后可以连接USB设备并且执行闪存编程。这样，即使在无电或低电量电池的情况下也可以执行闪存编程。
应当认识到，以上示例并非限制性的。在阅读本说明书后，本领域的普通技术人员可以理解其他变型和变更。这样的变型和变更扩展到本领域中已知的特性，其适于取代本说明书中描述的特性以及所有功能等效的特性。而且，本说明所公开内容应当被理解为包括本说明书中明确或隐含地公开的任何新型特征和特征的任何新型组合，或由此产生的任何概括并且在实现本发明或由本发明衍生出的任何发明期间，可以形成新的权利要求以含盖这样的特性和/或这样的特性组合。
例如，可以在处理器35上而不是在PM IC 33上或者在单独的芯片上提供USB收发器51。另外，可以在充电IC 31而不是PM IC 33上提供VBAT比较器。USB主机7可以被在OTG便携设备上的USB集线器、专用USB充电器代替。在另一个示例中，有可能去除充电器检测电路41，并且对于所有类型的USB设备可采用同样的方法。可替代地，充电器检测步骤也能够被在VBUS线路11上检测到电压后立即执行(即在图4A中的步骤73之后)。

Claims (21)

1.一种用于将便携设备连接到USB设备的装置，包括：
用于向USB设备提供物理连接的连接器，
可操作以检测USB设备的附接的检测电路；
用于使用从USB设备获取的电流向便携设备的电池充电的充电电路，如果所述充电电路检测到USB设备已附接，其可操作以产生启动请求信号；
其中所述装置具有由所述充电电路向所述电池提供电力的充电模式，以及用于提供USB连接的USB连接模式，并且其中当便携设备驱动数据线与USB设备通信时设备之间存在USB连接，并且所述装置进一步包括：
控制单元，其响应于启动请求信号可操作以确定电池提供的电力是否符合预定标准，并且如果确定不符合预定标准，其可操作以控制所述装置处于所述充电模式并且防止所述装置进入所述USB连接模式，并且如果确定符合预定标准，其可操作以控制所述装置进入所述USB连接模式，其中所述预定标准是电池的最低电压水平，该最低电压水平允许电池为便携设备的启动提供足够电力。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制单元可操作以向所述充电电路提供电池状态信号，所述电池状态信号指示是否符合所述预定标准。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中如果符合所述预定标准，所述充电电路可操作以向所述控制单元提供充电状态信号，所述充电状态信号指示是否所述装置处于充电模式并且其中如果所述充电状态信号指示所述装置处于充电模式，所述控制单元可操作以防止所述装置进入所述USB连接模式。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制单元进一步可操作以在进入所述USB连接模式前控制所述便携设备的启动。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制单元包括用于控制所述便携设备启动的硬件状态机。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述预定标准是所述电池提供的电力在所述USB连接模式期间足以向所述便携设备提供电力。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述充电电路包括充电硬件，并且其中所述充电硬件和所述控制单元控制所述充电模式而无需软件参与。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制单元可操作以在所述连接模式完成后使所述装置进入第二充电模式，并且其中所述装置进一步包括充电软件，所述充电软件可操作以在所述第二充电模式中控制所述充电电路。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述装置进一步包括用于提供USB连接的硬件并且其中所述控制单元进一步可操作当所述装置处于充电模式时防止所述用于提供USB连接的硬件检测到所述USB设备的附接。
10.根据权利要求1或2所述的装置，进一步包括电压比较器，所述电压比较器可操作以通过确定电池的电压水平是否大于阈值而确定电池的电压水平是否符合预定标准。
11.根据权利要求1或2所述的装置，进一步包括充电器检测电路，其响应于检测到USB设备附接到连接器可操作以确定USB设备的类型。
12.一种便携设备，包括根据上述任一权利要求所述的装置和电池。
13.一种控制包括电池的便携设备的方法，所述便携设备具有充电模式，在其中向所述电池提供电力，所述方法包括：
检测USB设备附接到所述便携设备；
产生启动请求信号；
响应于所述启动请求信号，确定由所述电池提供的电力是否符合预定标准；
如果符合所述预定标准，控制所述便携设备进入USB连接模式以提供USB连接；并且
如果不符合所述预定标准，控制所述便携设备处于充电模式并且防止所述装置进入所述USB连接模式，
其中当便携设备驱动数据线与USB设备通信时设备之间存在USB连接，并且所述预定标准是电池的最低电压水平，该最低电压水平允许电池为便携设备的启动提供足够电力。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述确定步骤包括尝试启动所述便携设备。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中所述确定步骤包括测量所述电池的电压水平。
16.一种控制包括电池的便携设备的设备，所述便携设备具有充电模式，在其中向所述电池提供电力，所述设备包括：
用于检测USB设备附接到所述便携设备的装置；
用于产生启动请求信号的装置；
用于响应于所述启动请求信号确定由所述电池提供的电力是否符合预定标准的装置；
用于如果符合所述预定标准控制所述便携设备进入USB连接模式以提供USB连接的装置；以及
用于如果不符合所述预定标准控制所述便携设备处于充电模式并且防止所述装置进入所述USB连接模式的装置，
其中当便携设备驱动数据线与USB设备通信时设备之间存在USB连接，并且所述预定标准是电池的最低电压水平，该最低电压水平允许电池为便携设备的启动提供足够电力。
17.根据权利要求16所述的设备，其中用于确定的装置包括用于尝试启动所述便携设备的装置。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的设备，其中用于确定的装置包括用于测量所述电池的电压水平的装置。
19.一种充电装置，包括：
用于向电池提供电力的电源；
用于检测USB设备附接到便携设备的检测电路；
用于接收可指示由所述电池提供的电力是否符合预定标准的启动指示信号的输入装置；以及
控制单元，可操作以：
如果检测到USB设备已附接，产生用于请求启动所述便携设备的启动请求信号；
响应于在所述输入装置处的否定指示，控制所述电源向所述电池提供电力并且经过预定时间延迟后产生进一步的启动请求信号；并且
响应于在所述输入装置处的肯定指示，产生指示所述电源没有正在向所述电池提供电力的充电状态信号；
其中所述预定标准是电池的最低电压水平，该最低电压水平允许电池为便携设备的启动提供足够电力。
20.一种用于控制包括电池的便携设备的装置，包括：
用于接收可指示是否电池充电在进行的充电状态信号的输入装置；以及
控制单元，可操作以：
确定由所述电池提供的电力是否符合预定标准；
如果确定不符合预定标准，其可操作以控制所述装置处于充电模式并且防止所述装置进入提供USB连接的USB连接模式，其中当便携设备驱动数据线与USB设备通信时设备之间存在所述USB连接；
如果确定符合所述预定标准，其控制USB软件单元的启动；并且
如果所述充电状态信号指示所述电池充电在进行，防止所述USB软件单元检测所述USB设备的附接，
其中所述预定标准是电池的最低电压水平，该最低电压水平允许电池为便携设备的启动提供足够电力，并且所述USB软件单元包括USB软件单元栈和充电软件；其中所述USB软件栈提供控制信号用于控制在便携设备和USB设备之间的数据传输；其中所述USB软件栈包括用于确保便携设备符合USB规范的信息。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述输入装置也可操作以接收启动请求信号，并且其中所述控制单元响应于所述启动请求信号可操作以确定由所述电池提供的电力是否符合预定标准。
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