CN102223439A - 一种具有usb接口的电子设备及其usb通信启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有USB接口的电子设备及其USB通信启动方法,以解决现有技术中存在的充电器与USB通信共用一个接口容易造成手机终端设备损坏的问题,该设备基带芯片的GPIO口和基带芯片USB接口部分的USB_VBUS管脚连接,并且基于该电路,电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求,基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平,由于利用GPIO口和USB_VBUS管脚连接,通过软件控制GPIO的输出电平,使得USB_VBUS管脚为高电平或低电平,进而作为启动或停止USB通信的触发信号,避免了设备的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及USB技术领域,特别的涉及一种具有USB接口的电子设备及其USB通信启动方法。
背景技术
现有技术中具有USB接口的电子设备如带有USB接口的手持终端,USB通讯电缆和充电线缆共用一根,即这根线缆既能够作为充电作用,又能够作为USB通信用途。这样使得手机的充电接口的正极VCHG与USB_VBUS的直接或间接短接在一起。
手持终端设备USB接口电路中有两个管脚,一个管脚为电源管理芯片上的充电电压VCHG,其作用检测充电器插、拔状态,当VCHG端的电压值大于某个阈值(如3.3V)时,判断为充电器插入,当VCHG端的电压值小于等于某个阈值(如3.3V)时,判断为充电器拔出;另外一个管脚为USB接口芯片上的USB总线的电源正极USB_VBUS,当USB_VBUS端的电压值大于USB规范中Session值(如2.0V,为USB状态机启动电压)时,判断为USB通信线缆插入启动USB状态机,当USB_VBUS端的电压值大于等于0V小于等于USB规范中Session值(如2.0V)时,判断为USB通信线缆拔出。
带有USB接口的手持终端的充电状态机的启动条件是,检测充电接口的正极是否大于某个阈值(如3.3V),当外加电压大于该值,则判断为充电器插入,开始启动充电管理,否则充电器拔掉,停止充电,同时VCHG的工作电压范围较高,通常为十几伏到二十伏(如18V);USB_VBUS端的工作电压范围较低,通常USB_VBUS最大工作电压为5.25V。
总而言之,手持终端的USB状态机的启动条件是,USB_VBUS(USB总线的电源正极)端的电压是否大于USB规范中Session值(如2.0V),当外加电压大于该值,则开始启动USB枚举过程,否则停止USB状态机。USB_VBUS最大工作电压通常为相对较低的5.25V。基于此,就带来一个问题USB状态机和充电状态机启动条件不一样,需要采用一个电路对不同信号加以区分实现USB通信启动,业界目前的充电器与USB通信共用一个接口的USB启动方案常用的做法是,如图1将VCHG通过稳压二极管D1降压后连接在USB_VBUS处。这种方法电路比较简单,但有以下缺点:稳压二极管响应速度较慢,对于充电器插入瞬间的过冲无法起到保护作用。
可见现有技术中存在充电器与USB通信共用一个接口容易造成手机终端设备的损坏的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的充电器与USB通信共用一个接口容易造成手机终端设备损坏的问题,提供一种具有USB接口的电子设备及其USB通信启动方法,该具有USB接口的电子设备,包括电源管理芯片和基带芯片,基带芯片的通信接口与电源管理芯片的通信接口连接,电源管理芯片包括用于与充电器正极连接的充电电压VCHG管脚,基带芯片的通用输入输出GPIO口和基带芯片USB接口部分的USB总线的电源正极USB_VBUS管脚连接。
进一步,基带芯片的通信接口为串行外围设备接口、单串行外围设备接口、内部集成电路总线接口或串行外设接口。
进一步,电源管理芯片的通信接口为串行外围设备接口、单串行外围设备接口、内部集成电路总线接口或串行外设接口。
进一步,基带芯片的通信接口与电源管理芯片的通信接口通过接口总线连接。
进一步,具有USB接口的电子设备为具有USB接口的手持终端。
本发明实施例还提供一种如前述的具有USB接口的电子设备的USB通信启动方法,包括:
电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求;
基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平。
进一步,电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求具体为:
电源管理芯片当检测到充电器插入时,产生第一中断请求;
基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平具体为:
基带芯片根据第一中断请求控制GPIO输出高电平,所述高电平大于USB状态机启动电压,小于USB_VBUS最大工作电压。
进一步,对USB通信启动进行控制具体为:
基带芯片检测USB_VBUS管脚输入电平大于USB状态机启动电压时,启动USB状态机,USB状态机启动USB通信。
进一步,电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求具体为:
电源管理芯片,用于当检测到充电器拔出时,产生第二中断请求;
基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平具体为:
基带芯片根据第二中断请求控制GPIO输出低电平,所述低电平大于等于0V小于USB状态机启动电压。
进一步,对USB通信启动进行控制具体为:
基带芯片检测USB_VBUS管脚输入电平小于USB状态机启动电压时,通过USB状态机停止USB通信,终止USB状态机。
由于利用GPIO口和USB_VBUS管脚连接,通过软件控制GPIO的输出电平,使得USB_VBUS管脚为高电平或低电平,进而作为启动或停止USB通信的触发信号,避免了设备的损坏,同时实现通过VCHG管脚的电压阈值,触发充电状态机的同时也触发USB状态机。
附图说明
图1表示现有技术中具有USB接口的电子设备的结构图;
图2表示本发明提供的具有USB接口的电子设备结构图;
图3表示本发明提供的方法流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明优选实施例进行说明,本发明第一实施例是一种具有USB接口的电子设备100,下面结合附图2,对该设备100进行原理性的说明,该设备100包括:包括电源管理芯片102和基带芯片103,基带芯片103的通信接口104与电源管理芯片102的通信接口105连接,电源管理芯片102包括充电电压VCHG管脚106和地管107,VCHG管脚106和地管107脚分别与外部的充电器101的正极和负极连接,基带芯片103包括通用输入输出GPIO口108和USB接口部分109,通用输入输出GPIO口108和USB接口部分109的USB总线的电源正极USB_VBUS管脚110短接。
本实施例中的具有USB接口的电子设备的优选实施例是具有USB接口的手持终端,主要是手持终端的USB口被广泛的应用于充电和USB通信2个功能。
具体实施时,对于充电和USB共用同一接口插座模式的手持终端,基带芯片103的通信接口可以是串行外围设备接口SBI、单串行外围设备接口SSBI、内部集成电路总线接口I2C或串行外设接口SPI。,电源管理芯片的通信接口可以是串行外围设备接口SBI、单串行外围设备接口SSBI、内部集成电路总线接口I2C或串行外设接口SPI。,基带芯片的通信接口与电源管理芯片的通信接口通过接口总线连接。
本发明实施例还提供一种上述具有USB接口的电子设备的USB通信启动方法。
基于上述的电路,是将USB_VBUS管脚与基带处理器的GPIO相连,GPIO输出的逻辑电平与VCHG无关,再利用手持机软件根据VCHG启动USB状态机。VCHG启动USB状态机的原理如下。
该方法涉及到手持终端设备内部电路中的三个管脚,一个管脚为充电电压VCHG管脚、USB总线的电源正极USB_VBUS管脚和GPIO管脚,VCHG管脚为电源管理芯片上的管脚,USB_VBUS管脚和GPIO管脚为基带芯片上的管脚。VCHG管脚作用为检测充电器插、拔状态,当VCHG端的电压值大于某个阈值(如3.3V)时,判断为充电器插入,当VCHG端的电压值小于等于某个阈值(如3.3V)时,判断为充电器拔出。USB的供电管脚,即USB总线的电源正极USB_VBUS管脚,当USB_VBUS端的电压值大于USB规范中Session值(如2.0V)时,判断为USB通信线缆插入启动USB状态机,当USB_VBUS端的电压值大于等于0V小于等于USB规范中Session值(如2.0V)时,判断为USB通信线缆拔出。GPIO管脚属性为输出,输出的高逻辑电平为2.0V——5.25V,不包含2.0V和5.25V,低电平为0V——2.0V,不包含2.0V。VCHG的工作电压范围较高,通常为十几伏到二十伏(如最高18V)。USB_VBUS端的工作电压范围较低(如最高5.25V)。根据相关规范要求充电线缆和USB通信线缆共用一个接口,并且要求充电满足过压保护功能,过压电压值约为8V-10V,即充电器输出为8V-10V时,手持终端不能被损坏。
基于此对本发明实施例的方法具体实现原理进行说明:根据上述的电路,电源管理芯片102可以检测充电器101的插拔状态,电源管理芯片102根据检测结果产生对应的中断请求,基带芯片103会得到电源管理芯片102根据检测结果产生的中断请求,根据该中断请求基带芯片103控制GPIO口108输出对应电平。
由于USB_VBUS耐压低于充电过压保护的阈值,在过压充电时,有可能被损坏,所以USB_VBUS管脚连接到GPIO管脚上,其输出高逻辑电平的电压值(不大于USB_VBUS耐压值,即USB_VBUS最大工作电压)这样就避免了设备的损坏。
本发明实施例的思想是,软件上通过检测VCHG的电压值启动USB状态机。当VCHG端的电压值大于3.3V时,终端电路中电源管理芯片102判断为充电器插入,同时产生中断请求,通知手持机中基带芯片103(手持机的软件程序在基带控制芯片中运行)控制GPIO输出为高电平,提供给USB_VBUS,触发启动USB通信;否则软件控制GPIO输出为低电平,触发停止USB通信。
下面结合图3对本发明提供的具有USB接口的电子设备的USB通信启动方法进行详细说明,包括:
步骤201:电源管理芯片102检测充电器是否插入,若是,执行步骤202,否则执行步骤203。
本步骤实施时可以是,检测VCHG电压是否大于阈值3.3V。
步骤202:基带芯片103根据电源管理芯片102产生的充电器有效中断thevalid wall charger interrupt设置GPIO为高电平(例如:高电平电压范围为2.0V到5.25V之间,不包含2.0V和5.25V),接着执行204。
步骤203:基带芯片103根据电源管理芯片102产生的充电器无效中断theinvalid wall charger interrupt设置GPIO为低电平(例如:低电平电压范围为0V到2.0V之间,不包含2.0V),接着执行204。
步骤204:基带芯片103判断USB_VBUS(即GPIO输出电平电压值)是否大于USB Session值2.0V,若大于则执行205,否则执行206。
步骤205:启动USB通信,接着返回到201。
步骤206:停止USB通信,接着返回到201。
其中步骤205中,基带芯片103检测USB_VBUS管脚输入电平为4V大于USB Session的阈值2.0V时,启动USB状态机,USB状态机启动USB通信。
其中步骤205中,基带芯片检测USB_VBUS管脚输入电平1V小于USBSession的阈值2.0V时,通过USB状态机停止USB通信,USB状态机的状态由正常跳转到终止状态。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种具有USB接口的电子设备,其特征在于,包括电源管理芯片和基带芯片,基带芯片的通信接口与电源管理芯片的通信接口连接,电源管理芯片包括用于与充电器正极连接的充电电压VCHG管脚,基带芯片的通用输入输出GPIO口和基带芯片USB接口部分的USB总线的电源正极USB_VBUS管脚连接。
2.如权利要求1所述的具有USB接口的电子设备,其特征在于,基带芯片的通信接口为串行外围设备接口、单串行外围设备接口、内部集成电路总线接口或串行外设接口。
3.如权利要求1所述的具有USB接口的电子设备,其特征在于,电源管理芯片的通信接口为串行外围设备接口、单串行外围设备接口、内部集成电路总线接口或串行外设接口。
4.如权利要求1所述的具有USB接口的电子设备,其特征在于,基带芯片的通信接口与电源管理芯片的通信接口通过接口总线连接。
5.如权利要求1所述的具有USB接口的电子设备,其特征在于,具有USB接口的电子设备为具有USB接口的手持终端。
6.一种如权利要求1-5任一权利要求所述的具有USB接口的电子设备的USB通信启动方法,其特征在于,包括:
电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求;
基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平,并对USB通信启动进行控制。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,
电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求具体为:
电源管理芯片当检测到充电器插入时,产生第一中断请求;
基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平具体为:
基带芯片根据第一中断请求控制GPIO输出高电平,所述高电平大于USB状态机启动电压,小于USB_VBUS最大工作电压。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,对USB通信启动进行控制具体为:
基带芯片检测USB_VBUS管脚输入电平大于USB状态机启动电压时,启动USB状态机,USB状态机启动USB通信。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,
电源管理芯片检测充电器的插拔状态,并产生对应的中断请求具体为:
电源管理芯片,用于当检测到充电器拔出时,产生第二中断请求;
基带芯片根据中断请求控制GPIO输出对应电平具体为:
基带芯片根据第二中断请求控制GPIO输出低电平,所述低电平大于等于0V小于等于USB状态机启动电压。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,对USB通信启动进行控制具体为:
基带芯片检测USB_VBUS管脚输入电平小于USB状态机启动电压时,通过USB状态机停止USB通信,终止USB状态机。
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