CN101727428A - 控制便携式终端中usb开关电路的设备和方法 - Google Patents

控制便携式终端中usb开关电路的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种对便携式终端中通用串行总线(USB)开关电路的操作模式进行自动切换的设备和方法。根据检测到的在便携式终端和外部设备之间传输的检测信号来执行自动切换，从而降低了电流的消耗。如果外部设备连接至USB接口单元，则对来自USB接口单元的信号进行检测。利用检测到的信号来识别外部设备的类型。如果所识别的外部设备是USB通信设备，则激活通信模式并在通信模式期间在内部模块和USB通信设备之间建立信号路径。在通信模式下，确定在便携式终端中是否发生内部事件以及在USB通信设备中是否发生外部事件。如果内部事件和外部事件都尚未发生，则将USB开关电路的模式切换至休眠模式。

Description

控制便携式终端中USB开关电路的设备和方法
技术领域
本发明涉及便携式终端。更具体地，本发明涉及识别出哪种类型的外部设备连接至便携式终端并且能够根据路径来控制操作的设备和方法。
背景技术
近年来，开发了能够存储多种应用程序从而提高其多功能性的便携式终端。便携式终端的一个示例是能够提供通信服务的移动通信终端。移动通信终端及其相应的通信服务一经引入就迅速地普及。
在过去，便携式终端在重量上相对重并且在尺寸上相对大，以便容纳安装于其中的电池和电子部件。然而，随着与电子部件和电池相关的技术的发展，已趋向于减小便携式终端的重量、大小以及厚度。
便携式终端具有再充电模式和通信模式。便携式终端在再充电模式下对其电池进行再充电，并在通信模式下执行数据通信。便携式终端允许要在再充电模式下进行操作的终端适配器的连接。便携式终端还连接至外部设备，从而在通信模式下与外部设备进行通信。
便携式终端可以经由数据电缆与终端适配器连接以对便携式终端的电池进行充电，或者与外部设备连接以执行数据通信。为此，便携式终端配备有用于连接至数据电缆的连接器接口单元。连接器接口单元连接至终端适配器并且支持通用串行总线(USB)通信。
便携式终端的连接器接口单元包括有限数目的管脚。另一方面，要经由连接器接口单元连接至便携式终端的外部设备的类型在增多。因此，不同类型的外部设备使用分配给连接器接口单元的相同管脚布置以使这些外部设备可以连接至便携式终端的情况频繁出现。
尽管便携式终端必须根据与其连接的外部设备的类型来有差别地进行操作，但是便携式终端经由分配给其连接器接口单元的相同管脚布置连接至不同类型的外部设备。然而，使用相同的管脚布置可能对便携式终端或外部设备的控制电路带来严重的问题。因此，需要一种正确识别与便携式终端连接的外部设备的类型并相应地基于所识别的外部设备来控制便携式终端的方法和设备。
发明内容
本发明的一方面是解决上述问题和/或缺陷，以及至少提供下述优点。相应地，本发明的一方面是提供一种方法和设备，可以识别与便携式终端连接的外部设备的类型，并相应地根据所识别的外部设备来控制便携式终端。
本发明还提供了一种方法和设备，可以识别与便携式终端连接的外部设备的类型，并根据所识别的外部设备来控制信号处理操作，以便允许便携式终端在通信模式下操作。
本发明还提供了一种方法和设备，可以对在便携式终端和外部设备之间的连接路径上发生的事件进行检测，并根据检测到的事件来控制通用串行总线(USB)开关电路中的操作模式。
本发明还提供了一种方法和设备，可以根据便携式终端和连接至该便携式终端的外部设备之间的信号发送/接收状态来控制USB开关电路中的操作模式，从而根据外部设备的连接来降低电能的消耗。
本发明还提供了一种方法和设备，可以在没有检测到在便携式终端和连接至该便携式终端的外部设备之间发送/接收的信号的情况下，使便携式终端的USB开关电路中的当前状态切换至休眠状态，从而降低USB开关电路中的电能消耗。
本发明还提供了一种方法和设备，可以根据对从外部设备发送的信号的检测，来自适应地控制便携式终端中USB开关电路中的休眠模式和活动模式之间的切换操作，从而减小所消耗的电能，即使便携式终端没有与连接至该便携式终端连接的外部设备进行通信。
本发明还提供了一种方法和设备，可以允许便携式终端中的USB开关电路消耗低功率。
本发明还提供了一种方法和设备，可以根据对从外部设备发送的信号的检测，在便携式终端中USB开关电路中的的休眠模式和活动模式之间自适应地进行切换。
根据本发明的一方面，提供了一种对便携式终端中的USB开关电路进行控制的设备。所述设备包括：USB接口单元，与外部设备连接，用于经由USB通信在便携式终端和外部设备之间传输信号；USB开关电路，用于将信号线与USB接口单元连接/断开，以及用于在外部设备和相应的内部模块之间建立信号路径以执行信号通信；信号检测器，用于对当外部设备连接至USB接口单元时所产生的信号进行检测，以输出与检测到的信号相对应的第一检测值，以及用于当便携式终端在与外部设备的通信模式下进行操作时对来自外部设备的外部事件进行检测，以输出与检测到的外部事件相对应的第二检测值；以及控制器，用于当外部设备连接至USB接口单元时根据第一检测值来识别外部设备的类型，以及用于当便携式终端在与外部设备的通信模式下进行操作时根据第二检测值来切换USB开关电路的模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种对便携式终端中的USB开关电路进行控制的方法。该方法包括：如果外部设备连接至USB接口单元，则对来自USB接口单元的信号进行检测并识别外部设备的类型；如果所识别的外部设备是USB通信设备则激活通信模式，并在通信模式期间在内部模块和USB通信设备之间建立信号路径；在通信模式期间，确定在便携式终端中是否发生内部事件以及在USB通信设备中是否发生外部事件；以及如果内部事件和外部事件都还没有发生，则将USB开关电路切换至休眠模式。
根据以下结合附图的详细描述，对于本领域技术人员而言，本发明的其他方面、优点、以及显著特征将变得显而易见。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本发明特定示例实施例的上述和其他方面、特征以及优点将变得显而易见，在附图中：
图1是示出了根据本发明示例实施例的便携式终端和外部设备之间的连接的图示；
图2是示出了根据本发明示例实施例的便携式终端的示意性框图；
图3是示出了根据本发明示例实施例的在通用串行总线(USB)开关电路控制模式时便携式终端中USB开关电路的配置的图示；以及
图4是示出了根据本发明示例实施例的在USB开关电路中控制模式切换操作的方法的流程图。
在附图中，应注意，相似的参考数字用于表示相同或类似的元件、特征以及结构。
具体实施方式
提供了参考附图的以下描述来帮助更全面理解由权利要求及其等同物所限定的本发明的示例实施例。该描述包括各种特定细节以帮助理解，然而这些细节仅视为示例性的。相应地，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以对这里所描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简要，省略了对公知功能和结构的描述。
以下描述和权利要求中所使用的术语和词语不限于书面含义，而仅被发明人用来使得能够能清楚和一致地理解本发明。相应地，对于本领域技术人员显而易见的是，以下对本发明的示例实施例的描述仅仅是出于示意目的而提供的，而不是出于限制由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的目的而提供的。
应理解，除非上下文另有清楚指出，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代对象。因此，例如，对“一组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。
根据本发明示例实施例，以下描述了一种识别连接至便携式终端的外部设备的类型的方法以及适用于该方法的设备。根据本发明示例实施例，便携式终端可以支持用于对电池进行再充电的模式(该模式称作再充电模式)以及用于数据通信的通信模式。便携式终端配备有连接器接口单元。所述连接器接口单元用于与终端适配器连接并支持便携式终端的通信。
在本发明的示例实施例中，用于支持再充电模式和通信模式的接口可以是通用串行总线(USB)。可以利用USB接口单元来实现连接器接口单元。应理解，本发明不限于该示例实施例。相应地，USB接口单元所支持的通信也称作USB通信。
在以下描述中，连接至便携式终端的连接器接口单元的外部设备是终端适配器和USB设备。然而应理解，本发明不限于该示例实施例。应认识到，只有当外部设备可以经由USB接口单元连接至便携式终端时，这些外部设备才可以应用于所有信息通信设备、多媒体设备、及其应用，如台式计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、MP3播放器、游戏机、数字广播接收机、无线通信模块、外部存储器、耳机、等等。
在以下描述中，将说明一种设备和方法，该设备和方法识别USB设备的类型，并根据所识别的USB设备来控制USB开关电路中的操作模式以及开关电路信号处理。然而，将省略与终端适配器的充电模式下的通信模式有关的详细描述。
在本发明的示例实施例中，尽管基于具有无线通信模块的移动通信终端描述了便携式终端，然而应理解，本发明不限于该示例实施例。即，便携式终端可以包括，具有用于允许连接外部设备的连接器接口单元(例如，USB接口单元)并且能够支持经由USB接口单元与其连接的外部设备的相应功能的任何类型的终端。因此，将认识到，根据本发明示例实施例的便携式终端可以应用于所有信息通信设备、多媒体设备、及其应用，如，移动通信终端、数字广播接收机、PDA、智能电话、运动图像专家组1音频层3(MP3)播放器、膝上型计算机等等。
在以下描述中，基于便携式终端、连接器接口单元、以及外部设备的连接，参考附图说明了根据本发明的本发明示例实施例的配置和操作。
图1是示出了根据本发明示例实施例的便携式终端和外部设备之间的连接的图示。外部设备指的是可以连接至便携式终端的连接器接口单元(USB接口单元)的USB设备，例如，如图1所示的终端适配器和耳机。便携式终端可以识别经由USB接口单元、终端适配器以及耳机与该便携式终端连接的外部设备的类型，从而根据所识别的外部设备支持相应的功能。
参考图1，便携式终端100经由数据电缆250连接至外部设备(200和300)，其中，所述外部设备是耳机200和终端适配器300。数据电缆250指的是USB数据电缆。耳机200和终端适配器300分别能够连接至数据电缆250。
当便携式终端100经由数据电缆250连接至耳机200或终端适配器300时，便携式终端100对来自连接的信号进行检测，并且确定检测到的信号(例如，检测到的信号的峰值)是否与耳机200或终端适配器300相对应。
便携式终端100还可以对从耳机或终端适配器300经由数据电缆250发送的识别信号进行检测，并根据所述识别信号来确定耳机200或终端适配器300是否连接至所述便携式终端100。即，外部设备(200，300)可以分别具有唯一的识别号，并在其连接至便携式终端100时向便携式终端100发送与识别号相对应的识别信号。
在本发明的示例实施例中，假定数据电缆250用于将来自终端适配器300的电能提供给便携式终端100以对电池进行再充电，并且还在数据通信期间在便携式终端100与耳机200之间传输信号。
便携式终端100还配备有与外部设备连接的USB接口单元150，并根据与其连接的外部设备的类型来执行相应的控制操作。
如果耳机200或终端适配器300连接至USB接口单元150，则便携式终端100对从所连接的设备发送的信号进行检测。便携式终端100基于检测到的信号来识别与USB接口单元150连接的设备的类型。此后，便携式终端100利用所识别的设备来执行相应的操作。
例如，如果便携式终端100确定其经由USB接口单元150与耳机200连接，则该便携式终端100可以在通信模式下进行信号发送/接收，以与耳机200进行数据通信。另一方面，如果便携式终端100识别出其与终端适配器300连接，则该便携式终端100可以在再充电模式下使用从终端适配器300提供的电能根据电池再充电条件来对电池进行再充电。
当便携式终端100经由USB接口单元150与USB通信设备连接时，该便携式终端100激活通信模式。在通信模式下，便携式终端100接收从USB通信设备发送的信号或所存储信息，或将在便携式终端100中产生的信号或所存储信息发送至USB通信设备。例如，如果USB通信设备是耳机200，则便携式终端100激活通信模式，并对来自耳机200的音频信号进行检测，或将在便携式终端100中产生的音频信号发送至耳机200。
另一方面，如果便携式终端100与作为外部设备的终端适配器300连接，则所述便携式终端100识别终端适配器300并激活再充电模式。在再充电模式下，便携式终端100使用从终端适配器300提供的电能对电池进行再充电。将终端适配器300配置为，使得其一端经由数据电缆250连接至便携式终端100的USB接口单元150，并且其另一端插入电源插座中。
终端适配器300将插座的商业电能的高电压转换成针对便携式终端100的特定电压电平。商业电能可以是交流电(AC)电能。为了快速对便携式终端100的电池进行再充电，终端适配器300可以在便携式终端100及其电池的容限内使用最大额定电流来向便携式终端100的电池提供电能。
耳机200经由数据电缆250连接至便携式终端100，并经由USB接口单元与便携式终端100进行数据通信。以下将说明关于经由USB接口单元在耳机200与便携式终端100之间的连接的更详细描述。
数据电缆250被配置为包括：连接至便携式终端100的第一连接器、连接至耳机200或终端适配器300的第二连接器、以及用于将第一连接器连接至第二连接器的电缆。第一和第二连接器适合于分别连接至耳机200和终端适配器300的USB接口单元。如果外部设备是耳机200，则数据电缆250的第二连接器连接至耳机200。
如上所述，便携式终端100经由数据电缆250与外部设备连接。具体地，便携式终端100对从所连接的外部设备的USB接口单元发送的信号进行检测，并根据检测到的信号来确定所连接的外部设备是耳机200还是终端适配器300。即，便携式终端100基于从所连接的设备发送的信号来识别外部设备的类型，并根据所识别的外部设备来执行控制操作，以对电池进行再充电或进行数据通信。
如果便携式终端100经由USB接口单元150与终端适配器300连接，则便携式终端100在再充电模式下进行操作。另一方面，如果便携式终端100经由USB接口单元150与耳机200连接，则便携式终端100在通信模式下进行操作。
便携式终端100执行与所识别的外部设备相对应的控制操作。例如，如果便携式终端100与作为外部设备的耳机200连接，则便携式终端100可以检测耳机200的连接。此后，便携式终端100针对通信模式建立与耳机200的信号路径，并在通信模式下经由信号路径执行与耳机200的相应操作。即，便携式终端100接收并处理来自耳机200的音频信号，或将在便携式终端100中产生的音频信号发送至耳机200。例如，便携式终端100向耳机200发送与语音通信有关的音频信号，或从耳机200接收与语音通信有关的音频信号。便携式终端100还可以向耳机200发送与音乐文件的再现有关的音频信号。
如果便携式终端100连接至作为外部设备的膝上型计算机(未示出)，则便携式终端100可以检测膝上型计算机的连接。此后，便携式终端100针对通信模式建立与膝上型计算机的信号路径，并在通信模式下经由该信号路径执行与膝上型计算机的相应操作。即，便携式终端100接收并处理来自膝上型计算机的数据信号，以及将在便携式终端100中产生的数据信号发送至膝上型计算机。例如，便携式终端100从膝上型计算机接收/存储诸如地址簿、音乐文件等数据。便携式终端100还可以向膝上型计算机发送诸如地址簿、音乐文件等数据。
为了执行上述操作，便携式终端100包括USB开关电路。所述USB开关电路建立与外部设备的信号路径，并允许电流在该信号路径上连续流动，使得便携式终端100可以在通信模式下执行与外部设备的相应操作。
当USB开关电路断开该信号路径时(即，在OFF状态)，无法从外部设备向便携式终端100发送信号，从而便携式终端100应当保持在待机状态，以从外部设备接收用于数据通信的信号。因此，便携式终端100应该向USB开关电路的信号路径提供电流，以保持该信号路径，而不管便携式终端100是否接收到来自外部设备的信号。
在本发明的示例实施例中，当便携式终端100不与和其连接的外部设备进行数据通信时，便携式终端100将USB开关电路的活动模式自动切换成休眠模式，从而降低功耗。
如果在USB开关电路处于休眠模式时便携式终端100检测到来自外部设备的信号，则USB开关电路自动地从休眠模式切换至活动模式。在本发明的示例实施例中，根据与外部设备的通信状态，可以自动切换USB开关电路的模式，而无需用户的操作或辅助设备，从而降低功耗。此后，便携式终端100可以在相应的模式下进行操作。
在本发明示例实施例中，由于USB开关电路自适应地切换操作模式，所以便携式终端可以降低功耗。在以下描述中，参考附图说明了根据USB开关电路的操作来降低功耗的方法以及适用于该方法的便携式终端。应理解，本发明不限于以下示例实施例。将认识到，存在对本发明的许多修改。
图2是示出了根据本发明示例实施例的便携式终端的示意性框图。
参考图2，便携式终端100包括射频(RF)通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示单元140、USB接口单元150、存储单元160、USB开关电路170、信号检测器180、再充电电路190、以及控制器400。所述控制器400包括用于对USB开关电路170的操作进行控制的切换控制单元450。
RF通信模块150允许便携式终端100与其他实体进行通信。RF通信模块110建立与RF网络(包括基站)的通信信道，并通过该通信信道执行语音通信和数据通信。RF通信模块110被配置为包括：RF发射机，用于对所发送的信号的频率进行上变频，以及对所发送的信号进行；以及RF接收机，用于对接收到的RF信号进行低噪放大，并对接收到的RF信号的频率进行下变频。RF通信模块110可以被替换成与便携式终端100连接的外部设备。即，如果外部设备是可以连接至RF网络的RF通信模块，并且与便携式终端100的USB接口单元150连接，则该外部设备可以执行针对该便携式终端100的通信。
输入单元120接收多种字符信息。输入单元120还接收用于设置多种功能和控制便携式终端100的操作的信号，并将这些信号输出至控制器400。根据便携式终端的类型，输入单元120可以以触摸板来实现，或另外包括单独的触摸板。此外，根据便携式终端的类型，可以利用触摸板、触摸屏、一般键布置的键区、QWERTY键区、以及具有用于执行特定操作的功能键的输入设备、或它们的组合来实现输入单元120。
在本发明的示例实施例中，当诸如耳机200、终端适配器300等外部设备连接至便携式终端100时，输入单元120产生用于控制外部设备的键信号，并将该键信号输出至控制器400。输入单元120可以被替换成与便携式终端100连接的外部设备。即，如果外部设备是针对便携式终端100的辅助输入设备，则该外部设备经由USB接口单元150连接至便携式终端100，并产生用于控制便携式终端100的键信号。
音频处理单元130经由扬声器(SPK)再现音频信号。音频处理单元130还接收来自麦克风(MIC)的音频信号，并将该音频信号输出至控制器400。即，音频处理单元130将该音频信号转换成可听的声音信号，并经由扬声器(SPK)输出这些声音信号。音频处理单元130还经由麦克风(MIC)接收诸如语音声音等音频信号、产生数字信号、以及将音频信号输出至控制器400。例如，音频处理单元130将来自麦克风(MIC)的模拟语音信号转换成数字语音信号，并将该数字语音信号输出至控制器400。音频处理单元130还将数字语音信号转换成模拟语音信号，并经由扬声器(SPK)输出该模拟语音信号。
在本发明的示例实施例中，当外部设备连接至便携式终端100时，音频处理单元130产生对外部设备的连接进行指示的信号，并经由扬声器(SPK)输出该信号。音频处理单元130可以被替换成外部设备。即，如果外部设备是诸如耳机200等单独的音频设备，并且经由USB接口单元150连接至便携式终端100，则该外部设备可以再现便携式终端100中的音频信号，或采集音频信号并将这些音频信号发送至控制器400。
显示单元140显示在便携式终端100正在操作时产生的屏幕数据。显示单元140可以显示用户的输入信息以及与键操作有关的状态信息。显示单元140还可以显示与便携式终端100有关的功能设置信息。显示单元140可以显示从控制器400输出的信号和颜色信息。显示单元140可以利用液晶显示器(LCD)来实现。所述LCD可以由触摸屏来实现。在这种情况下，显示单元140还可以用作输入设备。在本发明的示例实施例中，外部设备可以代替显示单元140的功能。即，如果外部设备是膝上型计算机/图像输出设备，并且经由USB接口单元150连接至便携式终端100，则该外部设备可以显示在便携式终端100中产生的屏幕数据。
存储单元160被配置为包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。存储单元160存储从便携式终端100产生的并且由便携式终端100来使用的多种数据。该多种数据包括在便携式终端100中执行应用程序时产生的数据、以及在便携式终端100中产生的或从外部设备接收的所有类型的数据。
存储单元160存储，用于对便携式终端的操作进行控制的、用于识别外部设备的类型、用于与相应的外部设备协作、以及用于切换USB开关电路的模式的应用程序。
存储单元160存储关于能够连接至便携式终端100的多种外部设备的参考数据。该参考数据包括在便携式终端100检测到外部设备的连接时产生的信号。存储单元160可以包括，可以临时存储在执行应用程序时产生的数据的一个或更多个缓冲器。
存储单元160可以被配置在便携式终端100内。存储单元160还可以包括作为外部存储设备的智能卡。应理解，根据本发明示例实施例的存储单元160包括所有内部/外部存储介质。在本发明的示例实施例中，外部设备可以代替存储单元160的功能。如果外部设备是外部存储介质并且经由USB接口单元150连接至便携式终端100，则该外部设备可以存储在便携式终端100中产生的数据并响应于控制器400的请求来提供相应的数据。
USB接口单元150允许外部设备的连接。USB接口单元150将来自控制器400的信号经由USB通信发送至外部设备，或将经由USB通信从外部设备发送的信号输出至控制器400。当USB接口单元150根据USB通信方法执行信号传输时，USB接口单元150的配置如图3所示。
图3是示出了根据本发明示例实施例的在USB开关电路控制模式时便携式终端中的USB开关电路的配置的图示。
参考图3，USB接口单元150被配置为包括：用于连接至外部设备的连接器，以及用于向控制器400发送信号的连接器。应注意，图3示出了一种类型的连接器，以便于理解本发明示例实施例的特征。USB接口单元150包括：第一信号线(+D)和第二信号线(-D)，连接至外部设备，向外部设备发送数据信号/从外部设备接收数据信号；电源线(VBUS)，连接至再充电电路190，用于向便携式终端100的电池供电，使得可以对电池进行再充电；识别线(ID)，用于接收来自所连接的外部设备的识别信号；以及地线(GND)。
USB接口单元150可以通过使用在第一信号线(D+)中以及在第二信号线(D-)中流动的信号的电势差来发送数据。即，第一信号线(D+)允许在高电压和特定电压电平之间变化(例如，下降和上升)的信号在其中流动。类似地，第二信号线(D-)允许在地电压与特定电压电平之间变化(例如，上升和下降)的信号在其中流动。例如，第一信号线(D+)反复发送在3.3伏(V)与1.5V之间变化的信号。类似地，第二信号线(D-)反复发送在0V与1.5V之间变化的信号。
如图3所示，如果第一信号线(D+)和第二信号线(D-)中的至少一个被例如3.3V的上拉电压所偏置，并且连接至外部设备，则将该上拉电压下拉，即，下拉电压。优选的是，上拉电阻器Rpu具有比外部设备的电阻器R大的电阻，使得信号线中的至少一个与外部设备连接，并且将其上拉电压下拉至下拉电压。
参考图3，如果USB接口单元150的第一信号线(D+)与外部设备(如耳机200，而不是终端适配器300)连接，则便携式终端100可以向外部设备提供上拉电压，以指示该便携式终端100已与外部设备连接。即，如果USB接口单元150将其线路中的电压上拉，并且与外部设备连接，则该USB接口单元150将其上拉电压提供给外部设备。因此，外部设备确定其与便携式终端100连接并且向第一和第二信号线(D+)和(D-)发送相应的信号。所述上拉电压在3.0～3.3V的范围内。应理解，可以根据便携式终端的类型来有差别地设置该上拉电压。
外部设备可以包括根据USB规范的下拉电阻器Rpd，其中，下拉电阻器Rpd具有在15KΩ±5％范围内(14.25～15.75KΩ)的电阻。如果便携式终端100经由USB接口单元150与外部设备连接，则当上拉电阻器Rpd操作于USB接口单元150中时该便携式终端100可以与外部设备进行USB通信。
USB开关电路170包括将USB接口单元150与控制器400连接/断开的开关，以在便携式终端100与外部设备进行数据通信时稳定控制器400的电路。当便携式终端100与特定外部设备进行USB数据通信时，USB开关电路170建立与外部设备相应模块的信号路径。
USB开关电路170的开关是由电荷泵实现的，并且相对于USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)来接通/切断。该电荷泵是使用可以创建更高或更低电压源的电容器的转换器。例如，开关控制单元450根据信号检测器180检测的值来切断USB开关电路170的开关，使得USB开关电路170可以在休眠模式下进行操作。类似地，开关控制单元450将USB开关电路170的开关接通，以便将USB开关电路170从休眠模式切换到活动模式。
根据设置，USB开关电路170控制开关处于OFF状态，直到便携式终端100开始与连接至所述便携式终端100的外部设备进行USB数据通信为止，或者仅在便携式终端100最初与外部设备连接时控制开关处于ON状态。
如果在USB数据通信开始之前开关一直处于OFF状态，则信号检测器可以对来自于USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)、在外部设备中产生的信号(称作外部事件)进行检测，以便执行USB数据通信。信号检测器180还可以对在便携式终端100中产生的信号(称作内部事件)进行检测，以便在开关处于OFF状态时执行USB数据通信。
信号检测器180对在外部设备经由USB接口单元150与便携式终端100连接时产生的信号进行检测，并将检测到的信号输出至控制器400。信号检测器180对来自于从USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)检测到的信号的逻辑电平进行检测，并将检测到的逻辑电平输出至控制器400。控制器400可以基于该逻辑电平值来识别外部设备的类型。例如，如果该逻辑电平为逻辑高信号，则控制器400可以将外部设备识别为终端适配器300。类似地，如果该逻辑电平为逻辑低信号，则控制器400可以将外部设备识别为耳机200。
信号检测器180对来自USB接口单元150的识别线(ID)、指示外部设备类型的识别信号进行检测，并将检测到的识别信号输出至控制器400。控制器400可以基于该识别信号来识别外部设备的类型。例如，外部设备可以分别具有唯一的标识符。当外部设备连接至USB接口单元150时，外部设备将与它们的标识符相对应的识别信号经由USB接口单元150分别发送至便携式终端100。控制器400对识别信号进行检测，并基于检测到的识别信号来识别所连接的外部设备是终端适配器300还是耳机200。
信号检测器180可以对用于甚至在通信模式下对USB接口单元150的模式进行切换的信号进行检测，其中，在所述通信模式下便携式终端100经由USB接口单元150与外部设备连接以执行USB数据通信。即，信号检测器180检测通信模式期间的外部事件并将检测结果输出至开关控制单元450，其中所述外部事件是USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)中产生的。开关控制单元450基于检测结果来确定是否在通信模式下执行USB数据通信，并基于所确定的结果使USB开关电路170在休眠模式与活动模式之间切换。
如果便携式终端100与作为外部设备的终端适配器300相连接，则再充电电路190执行与对便携式终端100的电池进行再充电有关的操作。再充电电路190控制用于对电池进行再充电的再充电电流的量。再充电电流190可以基于USB接口单元150的电源线(VBUS)中流动的电流的量来控制电池充电。
控制器400控制便携式终端100的操作以及在便携式终端100的元件之间流动的信号。所述元件指的是RF通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示单元140、存储单元160、USB开关电路170、信号检测器180、以及再充电电路190。控制器400还可以包括数据处理器，所述数据处理器包括用于提供移动通信服务的编解码器和至少一个调制解调器。
控制器400接收来自信号检测器180的检测结果，基于该检测结果来识别与USB接口单元150连接的外部设备的类型，以及根据所识别的外部设备来执行相应的操作。如果控制器400将耳机200识别为外部设备，则控制器400可以进行信号发送/接收，以经由USB接口单元150与外部设备进行数据通信。
如果外部设备是终端适配器300，则控制器400激活再充电功能，使得可以经由USB接口单元150对电池进行再充电。如果控制器400确定外部设备是可连接至移动通信网络的网络模块，则控制器400经由网络模块建立与移动通信网络的通信信道，并在无线通信中进行信号发送/接收。
在本发明的示例实施例中，控制器400接收来自信号检测器180的检测结果，并将USB开关电路170的模式切换至休眠模式或活动模式。即，当在通信模式下便携式终端100连接至外部设备，并且信号检测器180检测到来自USB接口单元150的信号路径的发送/接收信号时，控制器400控制USB开关电路170的操作模式。
在活动模式下，特定量的电流(例如，1mA)连续流入USB开关电路170的相应开关中，以便保持与外部设备建立的信号路径。因此，USB开关电路170处于活动模式。在休眠模式下，当在与外部设备建立的信号路径中没有出现根据数据通信的信号发送/接收时，将流入USB开关电路170的特定量电流切断，使得可以将USB开关电路170的各个开关断开。从而，USB开关电路170处于去激活模式。
如上所述，由于通过根据信号发送/接收状态来切换模式可以提供或切断连续流入USB开关电路170中的特定量电流，所以根据本发明示例实施例的设备和方法可以减小USB开关电路170中的电流消耗。
包括在控制器400中的开关控制单元450可以由通用输入/输出管脚(GPIO)或检测管脚来实现。开关控制单元450包括：用于从信号检测器180接收检测值的输入管脚，以及用于根据检测值来控制USB开关电路170的输出管脚。所述输入管脚可以是GPIO或检测管脚。所述输出管脚可以是GPIO。开关控制单元450根据信号检测器180的检测值通过输出管脚来接通/断开USB开关电路170。
开关控制单元450可以经由GPIO或检测管脚来接收由信号检测器180检测到的值(数据信号、识别信号、逻辑电平、等)。开关控制单元450可以根据检测到的值(如识别信号或逻辑电平)来识别与USB接口单元150连接的外部设备的类型。开关控制单元450将检测值与在存储单元160中存储的参考数据相比较，并识别当前与便携式终端100连接的外部设备的类型。应理解，开关控制单元450可以将其功能分离，并且可以被配置为使得由检测信号识别单元和开关处理单元来执行分离后的功能。
具体地，开关控制单元450根据数据信号的检测值来控制USB开关电路170的模式切换。当便携式终端100在与外部设备的通信模式下进行操作时，开关控制单元450根据信号检测器180检测到的数据信号来控制USB开关电路170的操作模式(例如，休眠模式/活动模式)。
在本发明的示例实施例中，控制器400可以包括用于对经由USB开关控制单元450发送的外部设备的信号进行处理的通用异步接收机/发射机(UART)模块。可以利用微芯片来实现UART模块，在所述微芯片中安装有程序以控制针对安装于便携式终端100上的串行设备的接口。
UART还可以包括UART总线模块，所述UART总线模块将外部设备的串行信号转换成并行信号，使得可以在便携式终端100中快速处理从外部设备发送的信号，以及将从便携式终端100输出的并行信号转换成串行信号。即，UART模块将经由并联电路从便携式终端100发送的字节流转换成要发送至外部设备的比特流。UART模块还将从外部设备发送的串行比特流转换成字节流，使得便携式终端100可以对该字节流进行处理。
在以下描述中，说明了在便携式终端100与外部设备连接时，USB接口单元150、USB开关电路170、信号检测器180、以及开关控制单元450的操作。
当终端适配器300连接至USB接口单元150时，便携式终端100中包括的元件操作如下。
由于终端适配器300的第一和第二信号线(D+)和(D-)短路，所以信号检测器180对来自第一和第二信号线(D+)和(D-)的逻辑高信号进行检测，并将检测结果输出至开关控制单元450。开关控制单元450经由GPIO或检测管脚来接收逻辑高信号。由于终端适配器300的第一和第二信号线(D+)和(D-)被短路，所以信号检测器180将特定电压电平(高)提供给USB接口单元150的第一信号线(D+)。此后，如果从第二信号线(D-)检测到电压(高)，则控制器400确定终端适配器300当前连接至便携式终端100。因此，根据终端适配器300的连接，便携式终端100可以在再充电模式下进行操作。
当USB外部设备(如，耳机200)连接至USB接口单元150时，便携式终端100的元件操作如下。
例如，外部设备的第一和第二信号线(D+)和(D-)与下拉电阻器Rpd15KΩ连接。将USB接口单元150的第一信号线(D+)偏置到特定电压。即，信号检测器180将电压(高)提供给USB接口单元150的第一信号线(D+)。此后，如果从第二信号线(D-)检测到电压(低)，则控制器400确定将第一信号线的电压提供给外部设备，从而识别所连接的外部设备的类型。
此外，当信号检测器180检测到在第一和第二信号线(D+)和(D-)中设置的电压的变化并将检测结果输出至开关控制单元450时，开关控制单元450可以根据预置电压的变化来识别外部设备的类型。即，开关控制单元450将在存储单元160中存储的参考数据与检测值相比较，并识别出哪种类型的外部设备当前连接至便携式终端100。
此外，信号检测器180对来自外部设备的识别线ID、提供给USB接口单元150的识别信号进行检测，并识别外部设备的类型。从而，便携式终端100建立与所识别的外部设备相对应的信号路径，并在通信模式下执行相应的操作。
当便携式终端100在与外部设备的通信模式下进行操作时，信号检测器180使用上述过程来检查USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)。此后，信号检测器180检查特定的数据信号并将结果输出至开关控制单元450。
开关控制单元450基于信号检测器180的检测信号来确定是否在通信模式下执行数据通信。如果开关控制单元450确定不执行数据通信，则开关控制单元450向USB开关电路170输出用于对USB开关电路170进行去激活的命令信号。该命令信号用于控制至USB开关电路170的休眠模式的切换。在休眠模式下，通过开关控制单元450的控制，USB开关电路170断开为相应外部设备设置的信号路径。即，USB开关电路170分别切断与USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)连接的开关。
当USB开关电路170在休眠模式下进行操作时，信号检测器180检查USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)。如果信号检测器180检测到来自线路的特定数据信号，则信号检测器180将检测值输出至开关控制单元450。开关控制单元450根据信号检测器180的检测信号向USB开关电路170输出用于对USB开关电路170进行激活的命令信号。所述命令信号用于控制USB开关电路170从休眠模式向活动模式的切换。因此，USB开关电路170从休眠模式切换至活动模式并将经由USB接口单元150发送的信号输出至相应的信号路径。
开关控制单元450还可以根据在通信模式下便携式终端100产生的数据信号来控制USB开关电路170的操作模式。即，当在USB开关电路170的休眠模式下产生要从便携式终端100发送至外部设备的数据信号时，开关控制单元450向USB开关电路170输出用于将USB开关电路170激活的命令信号。该命令信号用于控制向USB开关电路170的活动模式的切换。从而，USB开关电路170将睡眠模式切换至活动模式。此后，USB开关电路170建立与外部设备连接的信号路径，并经由USB接口单元150向外部设备发送便携式终端100的数据信号。
尽管图2和3示意性地示出了根据本发明便携式终端的示例实施例，以便清楚地理解本发明的特征，然而应理解，本发明不限于该实施例。
根据便携式终端的类型，根据本发明示例实施例的便携式终端100还可以包括：数字广播接收模块、短距离通信模块、互联网通信模块、音乐再现模块等等。将意识到，可以对示例实施例进行修改，使得上述便携式终端中元件的一部分可以被省略或替换成其他元件。
例如，如果将便携式终端100实现为支持短距离通信，如蓝牙或Zigbee等，则便携式终端100可以包括短距离通信模块，使得短距离通信模块可以根据控制器400的控制与其他便携式终端进行短距离通信。如果便携式终端100被实现为支持经由互联网的通信，则便携式终端100可以包括互联网通信模块，使得互联网通信模块可以根据控制器400的控制经由互联网与其他便携式终端和网络系统进行无线通信。此外，如果便携式终端100被实现为提供与数字广播有关的功能，则便携式终端100可以包括广播接收模块。
在以上描述中，说明了便携式终端100的配置和操作。在以下描述中，详细说明一种当便携式终端100在与外部设备的通信模式下进行操作时对USB开关电路170的模式切换进行控制的方法。应理解，本发明不限于以下示例实施例。将意识到，可以对该示例实施例进行许多修改。
图4是示出了根据本发明示例实施例的对USB开关电路中的模式切换操作进行控制的方法的流程图。
参考图4，在步骤401中，当便携式终端100经由USB接口单元150与特定外部设备连接时，在步骤403中，对来自USB接口单元150的信号进行检测。此后，在步骤405中，便携式终端100根据检测到的信号来识别外部设备的类型。信号检测器180对在USB接口单元150中产生的信号进行检测，并将检测值输出至开关控制单元450，其中该检测值是从利用上述检测方法之一检测到的信号中提取的。开关控制单元450基于检测值来识别外部设备的类型。
在步骤405中，如果便携式终端100确定所识别的外部设备是终端适配器，则在步骤407中，便携式终端100激活再充电模式，并且在步骤409中，在再充电模式下对电池进行再充电。
相反，在步骤405中，如果便携式终端100确定所识别的外部设备是USB通信设备，则在步骤411中，便携式终端100激活通信模式，并在步骤413中建立信号路径以在通信模式下执行与USB通信设备相对应的功能。此后，在步骤415中，控制器经由所建立的信号路径确定例如在USB通信设备中在便携式终端内或便携式终端外是否发生事件。
可以通过检测USB接口单元150的第一和第二信号线(D+)和(D-)的信号来确定事件的发生。即，如果检测到的信号的电平等于或大于预置的临界值，则控制器确定发生了事件。相反，如果检测到的信号的电平小于预置的临界值，则控制器确定未发生事件。
如果在步骤415控制器确定在内部或外部发生了事件(例如，数据信号发送/接收)，则在步骤417中，控制器通过所建立的信号路径来发送或接收数据信号，并根据该事件来执行相应的操作。相反，如果在步骤415控制器确定未发生事件，则在步骤419中，开关控制单元450将提供信号路径来执行USB通信的USB开关电路170从当前模式切换至休眠模式。
在步骤421中，USB开关电路170进入休眠模式，在步骤423中，信号检测器180确定在USB接口单元150的各个信号线上是否发生外部事件。如果在步骤423中信号检测器180确定在各个信号线上没有发生外部事件，则在步骤425中便携式终端确定是否与外部设备断开。如果在步骤425中便携式终端110检测到与外部设备断开，则在步骤427中USB开关电路170保持在休眠状态并返回步骤423。相反，如果在步骤425中便携式终端100检测到与外部设备断开，则便携式终端100终止该过程。当便携式终端100与外部设备断开时，可以将USB开关电路170去激活。
相反，如果在步骤423信号检测器180确定在各个信号线上发生了外部事件，则在步骤429信号检测器180将USB开关电路170从休眠状态切换至活动状态。此后，在步骤431，便携式终端100在USB开关电路170的活动模式下接收来自外部设备的数据信号，并通过相应的内部模块和所建立的信号路径对接收到的数据信号进行处理。内部模块与外部设备执行USB通信。
尽管在图4中未示出，然而开关控制单元450可以确定当USB开关电路170在休眠模式进行操作时在便携式终端100中是否发生内部事件。如果发生了内部事件，则开关控制单元450将USB开关电路170从休眠模式切换至活动模式。这样，便携式终端100在活动模式下将其数据信号经由USB开关电路170和USB接口单元150发送至外部设备。
如上所述，根据本发明示例实施例，对USB开关电路的操作模式进行控制的设备和方法可以正确地识别与便携式终端连接的设备的类型，并可以根据便携式终端和与便携式终端连接的外部设备之间发送和接收的信号的出现来自适应地切换USB开关电路的操作模式。如果在便携式终端与外部设备之间没有发送和接收信号，则USB开关电路切换至休眠模式，从而降低电流消耗。如果在休眠模式期间检测到在便携式终端与外部设备之间发送和接收的信号，则USB开关电路从休眠模式切换到活动模式，从而实现低功耗和高可靠性通信。
尽管参考本发明的特定示例实施例示出并描述了本发明，然而本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种形式和细节上的改变。

Claims (15)

1.一种用于对便携式终端中通用串行总线(USB)开关电路进行控制的设备，所述设备包括：
USB接口单元，与外部设备连接，用于经由USB通信在便携式终端和外部设备之间传输信号；
USB开关电路，用于将信号线与USB接口单元连接/断开，以及用于在外部设备和相应的内部模块之间建立信号路径以执行数据通信；
信号检测器，用于对当外部设备与USB接口单元连接时所产生的信号进行检测，以输出与检测到的信号相对应的第一检测值，以及用于当便携式终端在与外部设备的通信模式下进行操作时对来自外部设备的外部事件进行检测，以输出与检测到的外部事件相对应的第二检测值；以及
控制器，用于当外部设备与USB接口单元连接时根据第一检测值来识别外部设备的类型，以及用于当便携式终端在与外部设备的通信模式下进行操作时根据第二检测值来切换USB开关电路的模式。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，如果控制器在通信模式期间根据第二检测值确定没有发生外部事件，则控制器将USB开关电路的模式切换至休眠模式。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，如果在通信模式期间没有发生与从便携式终端到外部设备的发送相对应的内部事件，则控制器将USB开关电路的模式切换至休眠模式。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，如果控制器在USB开关电路的休眠模式期间检测到内部或外部事件，则控制器将USB切换电路从休眠模式切换到活动模式。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述控制器根据第二检测值通过对操作USB开关电路所需的电流量进行控制，来控制USB开关电路的模式。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器包括：开关控制单元，用于根据第一检测值的确定来识别所连接的外部设备的类型，以及用于根据第二检测值的确定来产生对USB开关电路的模式进行切换的信号。
7.根据权利要求6所述的设备，其中：
如果控制器根据第二检测值确定在通信模式期间没有执行数据通信，则控制器控制USB开关电路在休眠模式下进行操作；以及
如果控制器根据第二检测值确定在休眠模式期间执行了数据通信，则控制器将USB开关电路从休眠模式切换至通信模式。
8.根据权利要求6所述的设备，其中，当开关控制单元在USB开关电路的休眠模式期间检测到从便携式终端发送至外部设备的信号时，开关控制单元将USB开关电路从休眠模式切换至活动模式。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信号检测器在USB开关电路的休眠或活动模式下对来自USB接口单元的信号线的外部事件进行检测。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述USB接口单元包括：
第一信号线和第二信号线，连接至外部设备，用于在便携式终端和外部设备之间传输数据信号；
电源线，连接至便携式终端的再充电电路，用于向便携式终端的电池提供电能；
识别线，用于从所连接的外部设备接收识别信号；以及
地线。
11.一种对便携式终端中的通用串行总线(USB)开关电路进行控制的方法，所述方法包括：
如果外部设备连接至USB接口单元，则对来自USB接口单元的信号进行检测，并识别外部设备的类型；
如果所识别的外部设备是USB通信设备则激活通信模式，并在通信模式期间在内部模块和USB通信设备之间建立信号路径；
在通信模式期间，确定在便携式终端中是否发生内部事件以及在USB通信设备中是否发生外部事件；以及
如果内部事件和外部事件都尚未发生，则将USB开关电路切换至休眠模式。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定是否发生内部事件包括：
对来自USB接口单元的信号线的信号进行检测；
如果检测到的信号具有等于或大于预置临界值的电压，则确定发生了外部事件；以及
如果检测到的信号具有小于预置临界值的电压，则确定尚未发生外部事件。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
如果在休眠模式期间检测到内部或外部事件，则将USB开关电路从休眠模式切换至活动模式。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
确定在USB开关电路的休眠模式期间在USB接口单元的信号线上是否发生外部事件；
如果尚未发生外部事件，则保持休眠模式；以及
如果发生了外部事件，则将USB开关电路从休眠模式切换至活动模式。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
如果外部设备包括终端适配器，则激活再充电模式；以及
在再充电模式下对便携式终端的电池进行再充电。
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