CN101938077A

CN101938077A - 在pda两个usb输入端口间感测并自动切换到单个端口的方法

Info

Publication number: CN101938077A
Application number: CN2010102418381A
Authority: CN
Inventors: T·杨
Original assignee: Hand Held Products Inc
Current assignee: Hand Held Products Inc
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: EP2264611A1; US20100318715A1; US7984226B2; CN101938077B

Abstract

本发明涉及在PDA两个USB输入端口间感测并自动切换到单个端口的方法。用于自动将在以太网连接器处从以太局域网(LAN)得到的第一组USB信号或在USB连接器处从USB主机得到的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的输出连接器的路由电路包括：USB电源电压选择电路、USB数据选择电路以及USB电源电压检测电路，其中USB电源电压检测电路生成第一组第一输入信号，第一组第一输入信号在来自第二组USB信号的USB电源电压变化时，将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离，且随后生成第二组第一输入信号以将来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB数据信号传递到输出连接器。

Description

在PDA两个USB输入端口间感测并自动切换到单个端口的方法

技术领域

本发明涉及在两个数据端口之间的切换，尤其涉及自动选择两个USB端口中的一个来连接到第三个USB端口。

背景技术

便携式数据设备(PDT)是多种周期性地与例如计算机的主机设备通信的移动数据终端(MDT)中的一种。通常，这些MDT使用有线连接，其中最常见的是USB连接和通过例如以太局域网的局域网(LAN)的连接。移动数据终端的提供商通常提供支撑MDT的底座(docking cradle)，并且具有用于插入有线数据连接的一个或更多数据插口，以及为MDT中的电池充电的电源插口或带有墙上插头的电缆。

为了适应不同的数据协议，底座具有两个或更多数据输入/输出插口，并且按照惯例，具有一个开关，以便用户可以手动选择使用哪个插口来连接到MDT。

发明内容

本发明在其一种形式下包括：路由电路，用于自动将在以太网连接器处从以太局域网(LAN)得到的第一组USB信号或在USB连接器处从USB主机得到的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的输出连接器，包括：USB电源电压选择电路，响应于两个或更多第一输入信号，传递来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB电源电压，或者将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离；USB数据选择电路，响应于一个或更多第二输入信号，将来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB数据信号传递到输出连接器；以及USB电源电压检测电路，检测是否存在来自第二组USB信号的USB电源电压，以及响应于该检测，生成两个或更多第一输入信号和一个或更多第二输入信号，其中USB电源电压检测电路生成第一组第一输入信号，其在来自第二组USB信号的USB电源电压变化时，将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离，且随后生成第二组第一输入信号以将来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB数据信号传递到输出连接器。

在另一种形式下，本发明包括了一种用于自动将来源于以太局域网(LAN)的第一组USB信号或来源于USB主机的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的连接器的方法，该方法包括步骤：如果不存在来自USB主机的USB电源电压，将来自第一组USB信号的USB信号耦合到连接器；如果存在来自USB主机的USB电源电压，将来自第二组USB信号的USB信号耦合到连接器；如果来源于USB主机的USB电源电压从不存在变化为存在，或者从存在变化为不存在，在变化后，将至连接器的USB电源电压中断一段时间，然后将来自第一组和第二组USB信号之一的USB电源电压应用到连接器。

附图说明

前述的以及其他的特征、特性、优点和发明总体上可以从以下结合附图的更为详细的描述来更好的理解。其中：

图1示出了根据本发明的至少一个实施例的互连在一起的移动数据终端(MDT)、底座、以太局域网(LAN)和个人计算机；

图2是根据本发明的至少一个实施例的底座中的电源部分的原理图；

图3是根据本发明的至少一个实施例的具有用于以太网加密狗接口板的稳压器的以太网加密狗接口板以及以太网插口的原理图；

图4是根据本发明的至少一个实施例的USB插口的原理图；

图5是根据本发明的至少一个实施例的与搁置于底座中的MDT配合的MDT连接器的原理图；

图6是根据本发明的至少一个实施例的用于手动地或自动地将底座中的连接器连接到去往和来自USB插口或去往和来自以太网插口的信号的电路的原理图；以及

图7A和图7B是在图6中显示的电路中的三个节点处于改变状态期间的节点的电压波形。

应当理解的是，为了清楚以及在被认为合适的情况下，图中重复了参考数字以指示相应的特征。同时，图中各种对象的相对尺寸在某些情况下已经变形以便更清楚地显示本发明。

具体实施方式

现在将参考在附图中示出的本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种形式实现，并且不应当被解释为限于此处提出的实施例。相反，这些代表性的实施例被详细描述以使该公开充分和完整，并完整地向本领域技术人员传达本发明的范围、结构、操作、功能性和应用潜力。

图1示出了根据本发明的至少一个实施例的互连在一起的移动数据终端(MDT)10、底座12、以太局域网(LAN)14和个人计算机16。以太网电缆18将以太网LAN 14连接到底座12中的以太网插口20，USB电缆22将个人计算机16连接到底座12内的USB插口24。个人计算机16是至MDT 10的USB主机终端。底座12上手动操作的开关26具有三个位置：用于手动选择以太网连接的第一位置，用于手动选择USB连接的第二位置。第三自动选择位置使得如果主机USB设备连接到底座12的话底座通过USB插口24向MDT 10来回传递数据信号，否则底座向及从MDT 10传递有出现在以太网插口20的任何数据。底座12连接往返USB插口24的USB数据，或者由底座12和图5显示的以太网插口20和MDT插口28的以太网数据所生成的USB数据。

参考图2，根据本发明的至少一个实施例的用于MDT 10的底座的电源部分30的原理图，包括连接到两个可复位保险丝34和36的一个端子的电源输入插口32。保险丝34的第二端子提供图2中标记为VCCOUT的电源电压，保险丝36的第二端子提供图2中标记为DONGLE PWR的电源电压，还通过二极管38耦合到稳压器40。标记为VBUSEXT的USB电源电压通过另一个二极管42耦合到电源40，电源40进而提供了调整过的输出电源VCC。从而，输出电源VCC可以由输入插口32或USB电源电压VBUSEXT提供。通常外部电源插入到电源输入插口32，不仅仅为图中示出的电路供电，还为MDT 10中的电池充电。然而，在本发明的一个实施例中，底座12可以仅仅使用连接到USB插口24的USB主机设备提供的USB电源电压USGEXT来向及从MDT 10传递信号。

图3是以太网到可以用在底座中的USB加密狗50的连接图。加密狗50可以是Boise，ID的CradlePoint公司制造的型号为PS6U1UHE的以太网转USB适配器。图3中所示的是连接器52、54、56、58、60、62、64和66，它们连接到加密狗50上的配对连接器(未示出)。图3示出的还有稳压器68，其接收图2中示出的电压供应DONGLE VOLTAGE，并向配对的加密狗连接器60、62和64提供电源电压。以太网插口20连接到加密狗配对连接器58。加密狗50为传递通过以太网插口20的信号提供以太网终端，包括与以太网连接的同步，并且将太网格式信号转换为USB格式信号及将USB格式信号转换为太网格式信号。加密狗50还提供USB电源电压，使得加密狗可作为USB主机。连接器54、56和66可提供指示加密狗50的状态的信号，例如加密狗50是否与外部以太网信号同步和数据是否传递通过加密狗50。来往加密狗50的USB信号被提供在加密狗配对连接器52处，其被示作线72上的USB电源电压VBUSDON，和线74上的USB数据信号-USBDON和线76上的USB数据信号+USBDON。

图4是USB插口24的连接图，其用于从例如图1示出的个人计算机16的USB主机接收外部USB信号。正USB电源电压VBUS形成线82上的电源电压VBUSEXT，DM和DP USB信号分别形成线84上的-USBEXT以及线86上的+USBEXT。USB插口24中的USB地GND以及USB屏蔽被连接到地。

图5是根据本发明的至少一个实施例的与搁置于底座12中的MDT 10配合的MDT连接器28的原理图。MDT连接器28接收图1所示的VCCOUT电源电压以及USB信号VBUSOUT，-USBOUT和+USBOUT。另外，串行总线信号88，如果由外部设备提供给底座12的话，连接到MDT连接器28以供MDT 10或可使用串行总线协议通信的其他数据处理设备使用。

图6是底座的切换部分90的电路图，其将来自以太网加密狗50或USB插口24的USB信号传递到MTD连接器28，如图5所示，以用于与例如MDT 10的数据处理装置连接。手动开关92，对应于图1中示出的手动开关26，是一个三刀单掷开关，其具有连接到对应于至MDT 10的以太网唯一连接的VCC的第一触点94，未被连接并且对应于开关26的自动选择位置的第二触点96，以及连接到对应于至MDT 10的USB插口24的USB唯一连接的地的第三触点98。衔铁触点100连接到节点102，该节点连接到电阻器104的一端，而电阻器的另一端连接到二极管106的阴极。二极管106的阳极连接到四选一选择器IC 108的标记为NO2的的输入端，其还连接到来自图4中示出的USB插口24的信号VBUSEXT。节点102还通过第二电阻器110耦合到地，并通过第三电阻器112耦合到节点114。

节点114连接到异或门116的第一输入端，在图6中标记为B，连接到四选一选择器IC 108的输入端IN2，还连接到二选一USB选择器IC 118的输入端S1和S2。节点14还通过电阻器120耦合到异或门116的第二输入端，在图6中标记为A，其进而通过电容器121耦合到地。异或门116的第二输入端、电阻器120和电容器121的公共连接形成了节点122。另外，节点114通过另一个电容器124耦合到地。在本发明的一个实施例中，四选一选择器IC 108是TS5A3359，二选一USB选择器IC 118是FSUSB11。

异或门116的输出端，标记为Y，连接到开路漏极反相器123的输入端，标记为A。开路漏极反相器123的输出端，标记为Y，连接到四选一选择器IC 108的输入端IN1，并且通过电阻器126耦合到VCC，并且通过电容器128耦合到地。开路漏极反相器123的输出端、四选一选择器IC 108的输入端IN1、电阻器126和电容器128的共同连接形成了节点129。

四选一选择器IC 108具有两个额外的输入端，通过电阻器130连接到图3所示加密狗50生成的VBUSDON的NO0，以及通过电阻器132连接到地的NO1。输出，标记为COM，形成了连接到图5中所示的MDT插口28的、标记为VBUSOUT的USB电源电压。

二选一USB选择器IC 118具有一组USB数据线，其连接到输入端S1和S2确定的两组可选USB数据线中的一组。第一组可选USB数据线，在图6中标记为1D+和1D-，分别连接到图3所示的加密狗50生成的标记为+USBDON和-USBDON的信号。第二组可选USB数据线，在图6中标记为2D+和2D-，分别连接到标记为+USBEXT和-USBEXT的信号，它们是图4中示出的USB插口24的USB数据连接。标记为D+和D-的一组数据线分别连接到与MDT连接器28相连的标记为+USBOUT和-USBOUT的USB数据线。

四选一选择器IC 108的COM输出端根据以下表格与三个输入端NO0、NO1和NO2中的任何一个都不耦合，或者耦合到其中之一，在表中H指示高电压(等于逻辑1电压)，而L指示低电压(等于逻辑0电压)：

IN1	IN2	COM至NO和NO至COM
			L	L	COM从NO0、NO1和NO2隔离
L	H	COM＝NO1
			H	L	COM＝NO0
H	H	COM＝NO2

因此，当IN1为低(低电压)时，COM端子和信号VBUSOUT被隔离或接地；当IN1为高(高电压)时，COM端子和信号VBUSOUT被连接到VBUSDON或VBUSEXT。如果IN1为高，则当IN2为低时，VBUSOUT被连接到VBUSDON，而当IN2为高时，VBUSOUT被连接到VBUSEXT。MDT连接器28处的USB数据线是仅仅根据连接到IN2的节点114的状态从来自USB插口24或者是从来自加密狗50的USB数据线中选择。也就是说，当节点114为低(IN2为低)时，来自加密狗50的USB数据耦合到MDT连接器28，而当节点114为高(IN2为高)时，来自USB插口24的USB数据耦合到MDT连接器28。

如果用户具有至底座12的以太网连接和来自与USB接口24相连的USB主机的USB连接两者，并且在MDT 10已经建立了和加密狗50的USB连接的情况下MDT 10连接到MDT连接器28，而且手动开关92被切换到了USB位置(图6中的触点94)，则MDT 10不会与连接到USB接口24的USB主机再同步，除非到MDT连接器28的USB电源电压中断了足够长时间让MDT 10复位它的USB连接。没有中断的话，MDT 10将不与来自USB插口24的USB信号同步。在当至MDT连接器24的USB电源电压从来自加密狗50的USB电源电压或是来自USB插口24的USB电源电压之一切换到来自加密狗50的USB电源电压或是来自USB接口24的USB电源电压中的另一个时的任何时间，再同步问题就会出现。

图7A和7B是图6中显示的电路中三个节点114、122和129改变状态期间的电压波形。节点114对应于波形140和146，节点122对应于波形142和148，以及节点129对应于波形144和150。因此，图7A显示了当节点114处的电压从高电压变化到低电压时节点114、122和129处的波形，而图7B显示了当节点114处的电压从低电压变化到高电压时节点114、122和129处的波形。节点114和122处的电压，对应于波形140、142、146和148，在T0时刻开始变化。在时间T1，节点114处的电压到达阈值电压Vth，异或门116的输出Y变高，因此开路漏极反相器123的输出Y变低，其导致四选一选择器IC 108的COM端子，取决于节点114在时间T1的状态，与端子NO0、NO1和NO2断开连接或者是接地。因此，USB电源电压不再存在于MDT连接器28处，MDT 10将检测USB电源电压的失去并且如果USB电源电压在时间T1之前存在于MDT连接器28处则复位它的USB连接。在时间T2，异或门116的输出Y变低，从而开路漏极反相器123的输出Y开始以电阻器126和电容器128确定的速率上升，直到在时间T3达到四选一选择器IC 108的IN1输入端处的阈值电压，这时四选一选择器IC 108的COM输出端取决于T3时刻节点114的状态变为连接到来自加密狗50或是USB接口24的USB电源电压。因此，MDT连接器28处不存在USB电源电压的时间至少是时延152。

为了简明，图7A和7B中所示的阈值电压Vth被显示为高电压状态和低电压状态之间的电压差的一半。在本发明的一个实施例中，三个电阻器112、120和126是100KΩ，电容器124、121和128是1.0μf。

另一个会发生的问题是，图1中的手动开关26在其被切换时由于机械开关弹跳的固有特性而引起图6中节点102上的振动。当用户对手动开关26做出改变时，这些振动，如果不被滤除，可能会给至MDT 10的USB信号带来不利影响。

手动开关26中发生的触点弹跳由电阻器112结合电容器124的第一时延级从图6中电路的其余部分滤除。电阻器112和电容器124的组合的时间常数足够长，使得触点端的任何弹跳在节点114变化得足以达到集成电路108、116和118的阈值切换电压之前终止。因此，在节点102从高状态切换到低状态或从低状态切换到高状态的时间和节点114上的电压到达集成电路108、116和118的阈值切换电压之间存在时延154。

尽管参考特定实施例的描述了本发明，本领域技术人员应当理解，在不偏离本发明范围的情况下可以进行各种变化并且元件可以被等价物替代。另外，在不偏离本发明范围的情况下，可以进行很多修改以适应特定的情况或材料。

因此，意图的是，本发明不限于构想用于执行本发明的最佳模式下公开的特定实施例，而是，本发明将包括落入所附权利要求的范围和精神之内的所有实施例。

Claims

1.一种用于自动地将来源于以太局域网(LAN)的第一组USB信号或来源于USB主机的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的连接器的方法，包括步骤：

a)如果不存在来自USB主机的USB电源电压，将来自第一组USB信号的USB信号耦合到连接器；

b)如果存在来自USB主机的USB电源电压，将来自第二组USB信号的USB信号耦合到连接器；

c)如果来源于USB主机的USB电源电压从不存在变化为存在，或者从存在变化为不存在，在变化后，将至连接器的USB电源电压中断一段时间，然后将来自第一组和第二组USB信号之一的USB电源电压应用到连接器。

2.一种用于将来源于以太局域网(LAN)的第一组USB信号或来源于USB主机的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的连接器的方法，包括步骤：

a)如果不存在来自USB主机的USB电源电压或者手动开关位于第一位置，将来自第一组USB信号的USB信号耦合到连接器；

b)如果存在来自USB主机的USB电源电压或者手动开关位于第二位置，将来自第二组USB信号的USB信号耦合到连接器；

c)如果至连接器的USB电源电压从来源于第一组或第二组USB信号一方变化到第一或第二USB信号中的另一方，在变化后，将至连接器的USB电源电压中断一段时间，然后将来自第一组和第二组USB信号之一的USB电源电压应用到连接器。

3.用于自动地将在以太网连接器处从以太局域网(LAN)得到的第一组USB信号或在USB连接器处从USB主机得到的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的输出连接器的路由电路，包括：

a)USB电源电压选择电路，响应于两个或更多第一输入信号，传递来自第一组USB信号或者是第二组USB信号的USB电源电压，或者将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离；

b)USB数据选择电路，响应于一个或更多第二输入信号，将来自第一组USB信号或者第二组USB信号的USB数据信号传递到输出连接器；以及

c)USB电源电压检测电路，检测来自第二组USB信号的USB电源电压是否存在，并响应于该检测，生成两个或更多第一输入信号以及一个或更多第二输入信号；

d)其中USB电源电压检测电路生成第一组第一输入信号，其在来自第二组USB信号的USB电源电压存在变化时将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离，并且随后生成第二组第一输入信号以将来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB数据信号传递到输出连接器。

4.如权利要求3中的路由电路，其中USB电源电压检测电路包括第一节点，在USB连接器上存在的USB电源电压存在变化时，该第一节点从高电压状态或低电压状态之一变化到高电压状态或低电压状态中的另一状态，所述第一节点耦合到所述第一组和第二组输入信号。

5.如权利要求4中的路由电路，其中USB电源电压检测电路包括时延电路，其具有耦合到第一节点的输入和耦合到所述第一输入信号中的第一个的输出。

6.如权利要求5中的路由电路，其中时延电路包括两个或更多时延级，其中第一时延级的输出是一个或更多第二输入信号和第一输入信号中的第二个，最后一个时延级的输出是所述第一输入信号中的第一个。

7.如权利要求6中的路由电路，其中，如果最后一个时延级的输出是在一个或高或低电压电平，输出连接器处的USB电源电压与第一和第二USB信号的USB电源电压两者隔离。

8.如权利要求6中的路由电路，其中时延电路的第一级滤除手动开关从一个位置变化到另一个位置时发生的触点弹跳。

9.如权利要求5中的路由电路，其中时延电路包括多个RC时延级。

10.用于将在以太网连接器处从以太局域网(LAN)得到的第一组USB信号或在USB连接器处从USB主机得到的第二组USB信号路由到能与数据处理设备接口的输出连接器的路由电路，包括：

a)USB电源电压选择电路，响应于两个或更多第一输入信号，传递来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB电源电压，或者将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离；

b)USB数据选择电路，响应于一个或更多第二输入信号，将来自第一组USB信号或第二组USB信号的USB数据信号传递到输出连接器；以及

c)USB电源电压检测电路，检测至输出连接器的USB电源电压是否来自第一组或第二组USB信号之一，以及响应于该检测，生成两个或更多第一输入信号和一个或更多第二输入信号；

d)其中USB电源电压检测电路生成第一组第一输入信号，其在USB电源电压从第一组和第二组USB信号之一变化到第一组和第二组USB信号中的另一个时，将来自第一组和第二组USB信号的USB电源电压与输出连接器隔离，并且随后生成第二组第一输入信号以将来自第一组USB信号或第二组USB信号中另一个的USB数据信号传递到输出连接器。

11.如权利要求10中的路由电路，其中USB电源电压检测电路包括第一节点，如果手动开关处于第一位置以及如果USB连接器上存在的USB电源电压存在变化时，第一节点从高电压状态或低电压状态之一变化到高电压状态或低电压状态中的另一个状态，所述第一节点耦合到所述第一组和第二组输入信号，并且如果手动开关不处于第一位置，不管USB连接器上是否存在的USB电源电压，第一节点不会改变电压状态。

12.如权利要求11中的路由电路，其中USB电源电压检测电路包括时延电路，其具有耦合到第一节点的输入和耦合到所述第一输入信号中的第一个的输出。

13.如权利要求12中的路由电路，其中时延电路包括两个或更多时延级，其中第一时延级的输出是一个或更多第二输入信号和第一输入信号中的第二个，最后一个时延级的输出是所述第一输入信号中的第一个。

14.如权利要求13中的路由电路，其中如果最后一个时延级的输出是在一个或高或低电压电平，输出连接器处的USB电源电压与第一和第二USB信号的USB电源电压两者隔离。

15.如权利要求13中的路由电路，其中时延电路的第一级滤除手动开关从一个位置变化到另一个位置时发生的触点弹跳。

16.如权利要求12中的路由电路，其中时延电路包括多个RC时延级。