CN102393837A - 一种usb充电器识别装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种USB充电器识别装置及方法，该装置包括：USB接口模块、电压信号获取模块、充电模块及处理器。由于不同类型的USB充电器，在结构上在差异，而且不同结构的USB充电器，其D+、D-引脚上电压信号的电平状态不同，因此，通过电压信号获取模块获取并判断D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，识别出USB充电器的类型。从而，可以识别出连接的USB充电器是否为标准类USB充电器，并选用标准类USB充电器为带充电电池的便携式设备进行充电，保证充电安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及通讯电子技术领域，特别是涉及一种USB(Universal SerialBUS，通用串行总线)充电器识别装置及方法。
背景技术
随着USB接口的广泛应用，很多带充电电池的便携式设备都能够通过USB接口利用USB充电器进行充电。
由于USB充电器的种类繁多，所提供的充电电流也不完全相同，将能够提供至少1A充电电流的USB充电器统称为标准类USB充电器。将不能提供至少1A充电电流的USB充电器统称为非标准USB充电器，该非标准USB充电器所能提供的充电电流在[0.5A，0.9A]范围内，因此，为了保证对所述带充电电池的便携式设备可靠充电，需要将标准类USB充电器和非标准USB充电器区分开。
但是，现有技术中没有能够区分标准类USB充电器和非标准类USB充电器的识别方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种USB充电器识别装置及方法，以实现能够识别标准类USB充电器和非标准USB充电器，技术方案如下：
基于本发明的一方面，公开了一种USB充电器识别装置，包括：USB接口模块、电压信号获取模块、充电模块及处理器，其中：
所述USB接口模块，用于与USB充电器连接，该USB接口模块包括：VBUS引脚、D+引脚、D-引脚和GND引脚，所述VBUS引脚和所述GND引脚用于传递所述USB充电器的充电电压信号；
所述电压信号获取模块的第一、第二端口分别与所述USB接口模块的D+、D-引脚耦合，第三端口与所述处理器的第一端口耦合，该电压信号获取模块用于通过所述第三端口接收到所述处理器发送的控制信号后，通过所述第一端口获取D+引脚上的电压信号的电平状态，以及通过所述第二端口获取D-引脚上的电压信号的电平状态；
所述充电模块的两个电源输入端分别与所述USB接口模块的VBUS、GND引脚耦合，控制信号端与所述处理器的第二端口耦合，该充电模块用于检测与所述VBUS引脚耦合的电源输入端上的电压信号是否大于预设电压，并将检测结果通过所述控制信号端提供给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述检测结果判断所述USB充电器是否处于充电状态，当判断出所述USB充电器处于充电状态后，获取D+引脚以及D-引脚上的电压信号的电平状态，并根据所述D+引脚以及D-引脚上的电压信号的电平状态，以及所述VBUS引脚上的充电电压，判断所述USB充电器的类型。
优选的，所述电压信号获取模块包括：比较模块，所述比较模块包括第一比较单元和第二比较单元，其中，所述第一比较单元用于获取所述D+引脚上的电压信号，并与预先设定的高电平基准电压及低电平基准电压进行比较，得到所述D+引脚上的电压信号的电平状态；
所述第二比较单元，用于获取所述D-引脚上的电压信号，并与预先设定的低电平基准电压及低电平基准电压进行比较，得到所述D-引脚上的电压信号的电平状态。
优选的，所述处理器包括：
识别单元，用于当所述VBUS引脚的电压信号的数值不小于所述预设电压时，获得所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，并根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及所述VBUS引脚上的充电电压，判断所述USB充电器的类型，其中，
当所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且所述VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器；
当所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第一类非标准USB充电器；
当所述D+引脚上的电压信号为高电平，所述D-引脚上的电压信号为低电平时，进行USB枚举，若USB枚举失败，则识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；若USB枚举成功，则识别出所述USB充电器为HostUSB接口。
优选的，所述处理器还包括，与所述识别单元耦合的充电电流配置单元，包括：
第一充电电流配置单元，用于当所述USB充电器为标准类USB充电器时，将充电电流配置为第一预设电流；
第二充电电流配置单元，用于当所述USB充电器为第一类非标准USB充电器、第二类非标准USB充电器或Host USB接口时，将充电电流配置为第二预设电流。
优选的，所述电压信号获取模块还包括：
USB数据转发单元，用于当识别出所述USB充电器为Host USB接口时，将接收到的USB数据转发至所述Host USB接口或所述处理器。
基于本发明的另一方面，公开了一种USB充电器识别方法，包括：
当通过检测与所述VBUS引脚耦合的电源输出端的电压信号，判断出USB充电器处于充电状态时，获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态；
根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，判断出所述USB充电器的类型。
优选的，所述根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，判断出所述USB充电器的类型，具体包括：
当判断出所述D+、D-引脚上电压信号的电平状态均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器；
当判断出所述D+、D-引脚上电压信号的电平状态均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第一类非标准类USB充电器；
当判断出所述D+引脚上电压信号的电平状态为高电平，D-引脚上电压信号的电平状态为低电平后，进行USB枚举，若USB枚举失败，则识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；若USB枚举成功，则识别出所述USB充电器为Host USB接口。
优选的，在识别出所述USB充电器为标准类USB充电器后，还包括：将充电电流限值配置为第一预设电流。
优选的，在识别出所述USB充电器后，还包括：将充电电流限值配置为第二预设电流。
本发明提供的USB充电器识别装置及方法，由于不同类型的USB充电器，在结构上在差异，而且不同结构的USB充电器，其D+、D-引脚上电压信号的电平状态不同，因此，通过电压信号获取模块获取并判断D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，识别出USB充电器的类型。从而，可以识别出连接的USB充电器是否为标准类USB充电器，并选用标准类USB充电器为带充电电池的便携式设备进行充电，保证充电安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为第一类标准类USB充电的结构示意图；
图1b为第二类标准类USB充电的结构示意图；
图1c为一种结构的第二类非标准USB充电的结构示意图；
图1d为Host USB接口的结构示意图；
图2为本发明实施例一种USB充电器识别装置的结构示意图；
图3为本发明实施例一种电压信号获取模块的具体结构示意图；
图4为本发明实施例一种处理器的具体结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第一类标准类USB充电器连接在USB充电器识别装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第二类标准类USB充电器插入USB充电器识别装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的第一类非标准USB充电器连接在USB充电器识别装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种结构第二类非标准USB充电器连接USB充电器识别装置上的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种结构第二类非标准USB充电器连接USB充电器识别装置上的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的Host USB接口连接USB充电器识别装置上的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的一种USB充电器识别方法的流程图；
图12为本发明实施例提供的另一种USB充电器识别方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例将USB充电器按照提供的充电电流的不同划分为两大类：标准类USB充电器和非标准类USB充电器，由于同一类型的USB充电器的内部结构上存在差异，故将标准类USB充电器进一步划分为：第一类标准类USB充电器和第二类标准类USB充电器；将非标准USB充电器进一步划分为：第一类非标准USB充电器、第二类非标准USB充电器和Host USB接口，因为Host USB接口在与便携式设备进行数据交互的同时，能够对便携式设备进行充电，而且，充电电流在非标准充电器的充电电流范围内。
其中，USB充电器的USB接口包括VBUS引脚、D+引脚、D-引脚和GND引脚，图1a为第一类标准类USB充电器的USB接口的结构示意图，D+引脚与D-引脚连接；图1b为第二类标准类充电器的结构示意图，VBUS引脚、D-引脚、D+引脚、GND引脚之间依次串接有三个电阻R03、R1、R2。所述第一类非标准USB充电器的USB接口与所述第一类标准类USB充电器的USB接口的结构相似，D+引脚与D-引脚连接，但是第一类非标准USB充电器内部电路与第一类标准类USB充电器的电路结构不同，故不支持1A的充电电流；图1c为一种第二类非标准USB充电器的USB接口的结构示意图，D+引脚与D-引脚均不连接任何元件；另一种第二类USB非标准充电器的USB接口与图1b所示的第二类标准类充电器的USB接口的结构相似，在VBUS引脚、D-引脚、D+引脚、GND引脚之间依次串接有三个电阻R10、R20、R30，但是，此三个电阻的阻值与图1b中的R0、R1、R2此三个电阻的阻值均不相同，且两者内部的电路不同，故不支持1A的充电电流。Host USB接口的结构如图1d所示，D-引脚通过电阻R3与GND引脚连接，D+引脚通过电阻R4与GND引脚连接。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图2，示出了本发明实施例一种USB充电器识别装置的结构示意图，该装置主要包括：USB接口模块100，电压信号获取模块200、处理器300、充电模块400，其中：
USB接口模块100，包括VBUS、D+、D-、GND引脚，分别与USB充电器的VBUS、D+、D-、GND引脚连接，其中，VBUS引脚为直流电源的正极、所述GND引脚为直流电源的负极。
电压信号获取模块200，包括第一端口201、第二端口202和第三端口203，其中：
第一端口201与所述USB接口模块100的D+引脚耦合，第二端口202与所述USB接口模块100的D-引脚耦合，第三端口203与处理器300耦合。该电压信号获取模块用于获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，并提供给处理器300。
充电模块400，包括第一电源端401、第二电源端402、第三输出端403，其中，第一电源端401、第二电源端402分别与USB接口模块100的VBUS、GND引脚耦合；第三输出端403通过GPIO1(General Purpose Input Output，通用输入输出)与处理器300耦合。
该充电模块400，用于检测第一电源端401上的电压信号，得到检测结果并通过第三输出端403将所述检测结果提供给处理器300。
具体的，所述第一电源端401与所述USB接口模块的VBUS引脚相连，为直流输入电源的正极，所述充电模块400检测VBUS引脚上的电压信号是否不小于预设电压，如果是，则第三输出端403输出高电平，表明所述USB接口模块100的VBUS引脚上有充电电压信号；否则，输出低电平，表明USB接口模块100的VBUS引脚上没有充电电压信号。
标准类USB充电器的充电电压一般为5V±5％，所述预设电压应小于充电电压，具体可以是3.4V，当然可以是其他值，由于所述USB充电器可能是计算机，因此，可以将所述预设电压设定为计算机系统的开机电压。当利用USB充电器进行充电时，所述直流电源输入电压即VBUS引脚上的电压信号，高于预设电压，充电模块400输出高电平提供给处理器300。
处理器300，包括第一端口301、第二端口302、第三端口303，其中：
第一端口301与电压信号获取模块200的第三端口203耦合，第二端口302和第三端口303分别与所述充电模块400的第三输出端403、第四输入端404耦合。
处理器300，用于检测到所述充电模块400的第三输出端403输出的电压信号为高电平时，通过第一端口301接收所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，根据所述电平状态及所述VBUS引脚上充电电压，判断出USB接口模块100所连接的USB充电器的类型。
具体的，当D+、D-引脚上的电压信号均为高电平时，进一步通过检测所述VBUS引脚上的充电电压，识别出USB充电器的类型。
当检测到所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且检测到VBUS引脚上的电压不小于所述预设电压时，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器；当所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；
具体的，当检测到所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平时，所述充电模块默认以1A的电流为电池进行充电，此时，如果所述USB充电器为非标准类充电器，不能提供1A的充电电流，则所述VBUS引脚上的电压会被拉低，小于所述预设电压；如果所述USB充电器为标准类充电器，能够提供1A的充电电流，则所述VBUS引脚上的电压仍然不小于所述预设电压。
当所述D+引脚上的电压信号为高电平、D-引脚上的电压信号为低电平时，识别出所述USB充电器为非标准类USB充电器；
在识别出非标准类USB充电器后，通过USB枚举过程，能够进一步识别出非标准类充电器是第二类非标准USB充电器还是Host USB接口。
若所述USB枚举过程成功，则所述USB充电器为主机端的Host USB接口；若所述USB枚举过程失败，则所述USB充电器为第二类非标准USB充电器。
具体的，所述USB枚举过程是指主机与USB设备建立通信的过程，当有USB设备插入主机的Host USB接口上时，主机通过相关命令获取USB设备的配置描述，加载所述USB设备的驱动程序后，发送Set_Configuration命令请求为该USB设备选择一个合适的配置，执行所述Set_Configuration命令后，USB枚举过程结束。
如果USB枚举过程中未执行Set_Configuration命令，则所述USB枚举过程失败，识别出所述USB充电器为第一类非标准类USB充电器；若USB枚举过程中成功执行Set_Configuration命令，则所述USB枚举成功，识别出所述USB充电器为主机的Host USB接口。
本实施例提供的USB充电器识别装置，基于不同类型的USB充电器结构上存在差异，不同结构的USB充电器的D+、D-引脚上的电压信号的电平状态不同的原理，利用电压信号获取单元获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，处理器根据D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，判断USB充电器的类型，具体的，当D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，则识别出USB充电器为标准类USB充电器，从而，可以利用标准类USB充电器进行充电，进而保证对充电电池安全可靠充电。
下面以具体的示例进一步详细说明该USB充电器识别装置的具体结构和工作原理。
请参见图3，示出了本发明实施例一种电压信号获取模块的具体结构示意图，该电压信号获取模块200包括：比较模块220，该比较模块220包括第一比较单元221和第二比较单元222，其中，如图3所示，直流电源VDD通过第一分压电阻210及第一控制开关211与D+引脚耦合，D-引脚通过第二控制开关212及第二分压电阻213连接接地端；
第一控制开关211和第二控制开关212的开关状态由处理器300控制，当处理器300检测到充电模块400的第三输出端403输出高电平时，控制所述第一控制开关211和第二控制开关212闭合，使所述D+引脚通过第一分压电阻210与直流电源VDD连接，所述D-引脚通过第二分压电阻213连接接地端，从而使所述D+、D-引脚上产生相应的电压信号。
所述第一分压电阻210的阻值范围为1.4kΩ～3.1kΩ，所述第二分压电阻213的阻值范围为14kΩ～25kΩ。
所述比较模块220，包括第一比较单元221和第二比较单元222，其中：
具体的，第一比较单元、第二比较单元，分别获取所述D+、D-引脚上的电压信号，并与高电平基准电压、低电平基准电压进行比较，当D+或D-引脚上的电压信号的数值，高于所述高电平基准电压时，D+或D-引脚上的电压信号为高电平；当D+或D-引脚上的电压信号的数值，低于所述低电平基准电压时，D+或D-引脚上的电压信号为低电平。
具体实施时，所述第一比较单元221、第二比较单元222获得的所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态可以存储到状态寄存器，处理器300通过读取该状态寄存器内存储的信息可以获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态信息。
需要说明的是，所述高电平基准电压的设定范围可以为2V～5V，低电平基准电压的设定范围可以是1V～1.5V，本申请对此并不限制。
优选的，所述电压信号获取单元200还包括USB数据转发单元240，处理器300还包括第四端口304；所述USB数据转发单元240通过电压信号获取单元200的第四端口204与处理器300的第四端口304耦合。该USB数据转发单元240，用于当所述USB充电器为Host USB接口时，将接收到的数据转发至所述Host USB接口或所述处理器300，以实现Host USB接口与处理器300之间的数据通信。
本实施例提供了电压信号获取模块的具体结构，D+、D-引脚上的电压信号分别作为第一比较单元、第二比较单元的输入信号，通过第一、第二比较单元将D+、D-引脚上的电压信号与高、低电平基准电压信号进行比较后，得到D+、D-引脚上的电平状态，并提供给处理器300。
请参见图4，示出了本申请实施例一种处理器的具体结构示意图，该处理器300，包括识别单元310310，其中：
识别单元310，通过第二端口302与充电模块400耦合，用于当所述VBUS引脚上的电压信号的数值不小于所述预设电压时，获得所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及所述VBUS引脚上的充电电压，识别出所述USB充电器的类型
具体的，当所述VBUS引脚上的电压信号的数值不小于所述预设电压，表明所述VBUS引脚上有充电电压，即有USB充电器插入所述USB接口模块；当所述VBUS引脚上的电压信号的数值小于所述预设电压，表明USB充电器退出。
当检测到所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，以及所述VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出该USB充电器为标准类USB充电器。
当检测到所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平时，且检测到所述VBUS引脚上的充电电压小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第一类非标准USB充电器。
当检测到所述D+引脚上的电压信号为高电平、D-引脚上的电压信号为低电平时，进行USB枚举过程，若USB枚举成功，则所述USB充电器为HostUSB接口；若USB枚举失败，则所述USB充电器为第二类非标准USB充电器。
优选的，所述处理器还包括与所述识别单元310相连的充电电流配置单元320，该充电电流配置单元包括：第一充电电流配置单元321和第二充电电流配置单元322，其中：
第一充电电流配置单元321，用于在所述识别单元310识别出USB充电器为标准类USB充电器时，将充电电流配置为第一预设电流，该第一预设电流的数值为1A。
第二充电电流配置单元322，用于在所述识别单元310识别出所述USB充电器为第一类非标准USB充电器、第二类非标准USB充电器或Host USB接口时，将充电电流配置为第二预设电流。该第二预设电流优选设定为0.6A。
优选的，所述充电模块400，还包括第四输入端404，通过GPIO2与处理器300的第三端口耦合，用于接收处理器300配置的充电电流数值，并以接收到的第一预设电流或第二预设电流大小的电流为充电电池充电。
下面将分别介绍不同类型的USB充电器连接在USB充电器识别装置上的具体实施例。
1、标准类USB充电器连接在USB充电器识别装置
(1)第一类标准类USB充电器连接在USB充电器识别装置
请参见图5，示出了本申请实施例一种标准类USB充电器插入USB充电器识别装置的结构示意图。
USB充电器501插入USB接口模块100中，USB充电器501的VBUS引脚连接USB接口模块100的VBUS引脚，USB充电器501的GND引脚连接USB接口模块100的GND引脚，USB充电器501的D+引脚连接USB接口模块100的D+引脚，USB充电器501的D-引脚连接USB接口模块100的D-引脚，而且，该USB充电器501内部的D+、D-引脚直接短接或者通过阻值不大于200Ω的电阻短接，USB充电器识别装置中直流电源VDD为+3.3V电源，第一分压电阻213的阻值为3KΩ，第二分压电阻214的阻值为15KΩ。
该装置的工作过程如下：
USB充电器501插入USB接口模块100，接通外部电源后，VBUS引脚上的电压升高，且高于所述预设电压时，充电模块400的第三输出端403输出高电平，该预设电压值可以设定为3.4V，启动USB充电器识别流程：
处理器300控制电压信号获取单元200中的第一控制开关211和第二控制开关212都闭合，使得直流电源VDD、第一分压电阻210、第二分压电阻213与USB充电器501中的D+、D-引脚形成闭合回路，则D-引脚的电压为第二分压电阻213上的压降，又由于在USB充电器501内部，D+、D-引脚直接短接或通过200Ω电阻短接，200Ω电阻与15KΩ的第二分压电阻214相比可忽略不计，因此，D+、D-引脚上的电压相等。
具体的，D-、D+引脚的电压均约为2.75V，D+、D-引脚上的电压信号分别通过第一比较单元221、第二比较单元222与高电平基准电压进行比较后，得到D+、D-引脚上的电压信号均为高电平。与此同时，处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212断开。
处理器300中的识别单元310，获取D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于所述预设电压，则识别出所述USB充电器501为标准类USB充电器。
优选的，第一充电电流配置单元321，将充电电流设置为第一预设电流，具体可以是1A，并通过充电模块400的第四输入端404将第一预设电流提供给充电模块400，进而使充电模块400输出1A的充电电流对充电电池600进行充电。
(2)第二类标准类USB充电器连接USB充电器识别装置
请参见图6，示出了另一种USB充电器连接在USB充电器识别装置的结构示意图，与图5对应的实施例不同的是，该USB充电器识别装置所连接的USB充电器的结构不同。
具体的，本实施中的USB充电器502，其内部的VBUS引脚和D-引脚之间串接有电阻R0，在D-和D+两引脚之间串接有电阻R1，在D+和GND两引脚之间串接有电阻R2，且R0、R1、R2三电阻的阻值必须保证该USB充电器502能够支持至少1A的充电电流。
当USB充电器502插入USB充电器识别装置的USB接口模块100后，检测到D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，该USB充电器识别装置的工作过程与图4对应实施例中USB充电器识别装置的工作过程相同，此处不再赘述。
以上是本申请提供的USB充电器识别装置连接标准类USB充电器的具体实施例，下面将详细介绍USB充电器识别装置连接非标准USB充电器的具体实施例。
2、非标准USB充电器连接USB充电器识别装置
(1)第一类非标准USB充电器
请参见图7，示出了另一种USB充电器插入USB充电器识别装置的结构示意图。
USB充电器503的VBUS、D-、D+、GND引脚分别连接在USB接口模块100的VBUS、D-、D+、GND引脚上。该USB充电器503的内部结构与图4中的USB充电器501的结构基本相同，即USB充电器503内部的D+、D-引脚直接短接或者通过200Ω的电阻短接，但是该USB充电器503支持的充电电流在[0.5A，0.9A]范围内。USB充电器识别装置中直流电源VDD为+3.3V电源，第一分压电阻213的阻值为3KΩ，第二分压电阻214的阻值为15KΩ。
该装置的工作过程如下：
USB充电器503插入USB接口模块100后，接通外部电源，此时，VBUS引脚上的电压高于3.4V，充电模块400的第三输出端403输出高电平，启动USB充电器识别流程：
处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212均闭合，使USB充电器503的D+、D-引脚与第一分压电阻210、第二分压电阻213及直流电源VDD形成闭合回路，此时，检测到D+、D-引脚上的电压信号均为高电平后，由第一充电电流配置单元321配置充电电流限值为第一预设电流，即1A，与此同时，处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212断开。
但是，USB充电器503内部的电路结构决定其自身并不能输出1A的充电电流，故VBUS引脚上的电压被拉低，低于3.4V，使得充电模块400的第三输出端403端为低电平，表明USB充电器退出；此时，第一充电电流配置单元322关闭所述第一预设电流的充电回路，使得VBUS引脚上的电压恢复至高于3.4V的数值，，处理器300重新获取D+、D-引脚上电平状态，若D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，则识别出所述USB充电器503为第一类非标准USB充电器，并通过第二充电电流配置单元322，将充电电流限值配置为0.6A，使充电模块400为充电电池600提供0.6A的充电电流。
(2)一种结构的第二类非标准USB充电器
请参见图8，示出了又一种USB充电器连接在USB充电器识别装置的结构示意图，与图7对应的实施例不同的是，USB充电器504的结构与USB充电器503的结构不同。
具体的，USB充电器504内部的D+、D-引脚均处于悬空状态。USB充电器504的VBUS、D-、D+、GND引脚分别连接在USB接口模块100的VBUS、D-、D+、GND引脚上。
该装置的工作过程如下：
USB充电器504插入USB接口模块100，并接通外部电源，此时，VBUS引脚上的电压高于3.4V，充电模块400的第三输出端403输出高电平，启动USB充电器识别流程：
处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212均闭合，由于USB充电器504的D+、D-引脚未连接任何元件，因此，检测到D+引脚的电压信号为高电平、D-引脚的电压信号为低电平，与此同时，处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212均断开。
处理器300与USB充电器进行USB枚举过程，USB枚举失败，则识别出所述USB充电器504为第二类非标准USB充电器。
优选的，可以通过第二充电电流配置单元322将充电电流限值配置为第二预设电流，即0.6A，使充电模块400以0.6A的充电电流向充电电池600充电。
(3)另一种结构的第二类非标准USB充电器
请参见图9，示出了另一种第二类非标准USB充电器连接在USB充电器识别装置上的结构示意图，与图8对应的实施例不同的是，USB充电器505与USB充电器504的USB接口结构不同。
USB充电器505的VBUS、D-引脚之间串接有电阻R10，D-、D+引脚之间串接有电阻R11，D+、GND引脚之间串接有电阻R12，结构上基本与图4所示的USB充电器502的结构基本相似，但是，电阻R10、R11、R12的阻值与USB充电器502中的R0、R1、R2这三个电阻的阻值均不相同，而且，电阻R10、R11、R12的阻值决定了该USB充电器505不能提供至少1A的充电电流。
此时，识别单元310检测到D+引脚上的电压信号为高电平、D-引脚上的电压信号为低电平，且USB枚举过程失败，则识别出所述USB充电器505为第二类非标准USB充电器。
USB充电器505连接在USB充电器识别装置上的工作过程与第三类USB充电器504连接USB充电器识别装置上的工作过程相似，此处不再赘述。
优选的，可以通过第二充电电流配置单元322将充电电流配置为第二预设电流，即0.6A，使充电模块400以0.6A的电流为充电电池进行充电。
以上是第一类、第二类非标准USB充电器连接在USB充电器识别装置上的具体实施例，下面将详细介绍Host USB接口连接在USB充电器识别装置上的具体实施方式。
(4)Host USB设备
请参见图10，示出了Host USB设备的USB接口连接USB充电器识别装置上的结构示意图。
Host USB设备的USB接口，即计算机USB接口，以下简称Host USB接口506，该接口的VBUS、D+、D-、GND引脚分别连接USB接口模块100的VBUS、D+、D-、GND引脚，且D+、D-引脚分别通过15Ω的下拉电阻R3、R4接地。
Host USB接口506连接在USB接口模块100后，充电模块400检测到VBUS引脚上的电压高于3.4V，则第三输出端403输出高电平，310启动USB充电器识别流程：
处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212都闭合，直流电源VDD、第一分压电阻210、第一控制开关211、下拉电阻R4形成闭合回路，因此，D+引脚上的电压信号为高电平；第二控制开关212闭合，使下拉电阻R4与第二分压电阻213并联连接于D-引脚和接地端之间，因此，D-引脚上的电压信号为低电平，同时，处理器300控制第一控制开关211和第二控制开关212断开。
识别单元310获取所述USB接口模块100D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，具体的，D+引脚上的电压信号为高电平，D-引脚上的电压信号为低电平，启动USB枚举过程：
首先，根据USB2.0协议，Host USB接口506在没有配置成功前，只能输出0.1A电流，故处理器300通过GPIO2向充电模块400提供的第一阶段充电电流限值为0.1A。
然后，处理器300进行正常的USB枚举过程，同时，配置超时值Twdg作为USB枚举过程的时限。
如果在超时值Twdg时间内，USB枚举成功，则识别出Host USB接口506，并配置第二阶段充电电流限值为0.6A，为带充电电池的便携式设备进行充电。同时，启动USB数据转发过程：
具体的，USB数据转发单元240接收Host USB接口506发送的USB数据，并转发给处理器300，或者，USB数据转发单元240接收处理器300发送的USB数据，并转发给Host USB接口506，从而，实现Host USB接口506与处理器300之间的USB数据传输，最终，在实现USB数据通讯的同时，为带充电电池的便携式设备安全可靠充电。
如果超过超时值Twdg且USB枚举未成功，则识别成第二类非标准USB充电器，则配置第二阶段充电电流限值为0.6A。
需要说明的是，上述的所有装置实施例中，充电模块400的预设电压优选设定为3.4V，当然也可以，设定为计算机系统的开机电压，本申请对此并不限值，预设电压不超过USB充电器的充电电压即可。
相应于上面的USB充电器识别装置实施例，本发明实施例还提供一种USB充电控制方法实施例。
具体的，请参见图11，该方法包括：
S101，当通过检测与所述VBUS引脚耦合的电源输出端的电压信号，判断出USB充电器处于充电状态时，获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态；
具体实施时，当检测到所述电源输出端的电压信号不低于预设电压时，判断出USB充电器处于充电状态，处理器获取D+、D-引脚上电压信号的电平状态信息。
S102，根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，判断出所述USB充电器的类型。
具体的，当当判断出所述D+、D-引脚上电压信号的电平状态均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器；
当判断出所述D+、D-引脚上电压信号的电平状态均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第一类非标准类USB充电器；
当判断出所述D+引脚上电压信号的电平状态为高电平，D-引脚上电压信号的电平状态为低电平后，进行USB枚举，若USB枚举失败，则识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；若USB枚举成功，则识别出所述USB充电器为Host USB接口。
本发明提供的USB充电器识别方法，通过获取并判断D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压来区分出不同USB充电器的类型，从而识别出所述USB充电器为标准类USB充电器，带充电电池的便携式设备进行充电，保证充电安全可靠。
优选的，参见图12，另一种USB充电器识别方法的优选实施例，包括以下步骤：
S201，处理器通过检测所述电源输出端的电压信号，判断出USB充电器处于充电状态时，获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态信息。
S202，当判断出所述D+、D-引脚的电压信号均为高电平时，将充电电流配置为第一预设电流，该第一预设电流为1A。
S203，检测VBUS引脚上的充电电压是否小于预设电压时，如果是，则执行步骤S204；否则，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器。
具体的，所述预设电压可以设定为3.4V，或计算机系统的开机电压值。
S204，识别出所述USB充电器为第一类非标准USB充电器。
S205，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器，并设定充电电流为第一预设电流，即1A。
S206，当检测到D+引脚上的电压信号为高电平、D-引脚上的电压信号为低电平后，进行USB枚举过程，若USB枚举失败，则识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；若枚举成功，则识别出所述USB充电器为Host USB接口。
S207，在识别出所述USB充电器为第一类非标准USB充电器、第二类非标准USB充电器或Host USB接口后，将充电电流配置为第二预设电流。
具体的，所述第二预设电流值为[0.5A，0.9A]范围内的数值，优选为0.6A
本实施例提供的USB充电器识别方法，在识别出USB充电器的类型之后，根据不同USB充电器的类型配置相应的充电电流限值，使充电模块以充电电流限值大小的充电电流为充电电池充电，保证充电过程安全可靠。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限值，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。而且，由于其基本相应于装置实施例，所以相关之处参见装置实施例的部分说明即可。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限值，所给出的具体内容不应该限值本申请的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
另外，所描述的装置和方法以及不同实施例的示意图，在不超出本申请的范围内，可以与其它系统，模块，技术或方法结合或集成。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种USB充电器识别装置，其特征在于，包括：USB接口模块、电压信号获取模块、充电模块及处理器，其中：
所述USB接口模块，用于与USB充电器连接，该USB接口模块包括：VBUS引脚、D+引脚、D-引脚和GND引脚，所述VBUS引脚和所述GND引脚用于传递所述USB充电器的充电电压信号；
所述电压信号获取模块的第一、第二端口分别与所述USB接口模块的D+、D-引脚耦合，第三端口与所述处理器的第一端口耦合，该电压信号获取模块用于通过所述第三端口接收到所述处理器发送的控制信号后，通过所述第一端口获取D+引脚上的电压信号的电平状态，以及通过所述第二端口获取D-引脚上的电压信号的电平状态；
所述充电模块的两个电源输入端分别与所述USB接口模块的VBUS、GND引脚耦合，控制信号端与所述处理器的第二端口耦合，该充电模块用于检测与所述VBUS引脚耦合的电源输入端上的电压信号是否大于预设电压，并将检测结果通过所述控制信号端提供给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述检测结果判断所述USB充电器是否处于充电状态，当判断出所述USB充电器处于充电状态后，获取D+引脚以及D-引脚上的电压信号的电平状态，并根据所述D+引脚以及D-引脚上的电压信号的电平状态，以及所述VBUS引脚上的充电电压，判断所述USB充电器的类型。
2.根据权利要求1所述的USB充电器识别装置，其特征在于，所述电压信号获取模块包括：比较模块，所述比较模块包括第一比较单元和第二比较单元，其中，所述第一比较单元用于获取所述D+引脚上的电压信号，并与预先设定的高电平基准电压及低电平基准电压进行比较，得到所述D+引脚上的电压信号的电平状态；
所述第二比较单元，用于获取所述D-引脚上的电压信号，并与预先设定的低电平基准电压及低电平基准电压进行比较，得到所述D-引脚上的电压信号的电平状态。
3.根据权利要求1所述的USB充电器识别装置，其特征在于，所述处理器包括：
识别单元，用于当所述VBUS引脚的电压信号的数值不小于所述预设电压时，获得所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，并根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及所述VBUS引脚上的充电电压，判断所述USB充电器的类型，其中，
当所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且所述VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器；
当所述D+、D-引脚上的电压信号均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第一类非标准USB充电器；
当所述D+引脚上的电压信号为高电平，所述D-引脚上的电压信号为低电平时，进行USB枚举，若USB枚举失败，则识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；若USB枚举成功，则识别出所述USB充电器为HostUSB接口。
4.根据权利要求3所述的USB充电器识别装置，其特征在于，所述处理器还包括，与所述识别单元耦合的充电电流配置单元，包括：
第一充电电流配置单元，用于当所述USB充电器为标准类USB充电器时，将充电电流配置为第一预设电流；
第二充电电流配置单元，用于当所述USB充电器为第一类非标准USB充电器、第二类非标准USB充电器或Host USB接口时，将充电电流配置为第二预设电流。
5.根据权利要求3所述的USB充电器识别装置，其特征在于，所述电压信号获取模块还包括：
USB数据转发单元，用于当识别出所述USB充电器为Host USB接口时，将接收到的USB数据转发至所述Host USB接口或所述处理器。
6.一种USB充电器识别方法，其特征在于，包括：
当通过检测与所述VBUS引脚耦合的电源输出端的电压信号，判断出USB充电器处于充电状态时，获取D+、D-引脚上的电压信号的电平状态；
根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，判断出所述USB充电器的类型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述D+、D-引脚上的电压信号的电平状态，以及VBUS引脚上的充电电压，判断出所述USB充电器的类型，具体包括：
当判断出所述D+、D-引脚上电压信号的电平状态均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为标准类USB充电器；
当判断出所述D+、D-引脚上电压信号的电平状态均为高电平，且检测到VBUS引脚上的充电电压不小于预设电压时，识别出所述USB充电器为第一类非标准类USB充电器；
当判断出所述D+引脚上电压信号的电平状态为高电平，D-引脚上电压信号的电平状态为低电平后，进行USB枚举，若USB枚举失败，则识别出所述USB充电器为第二类非标准USB充电器；若USB枚举成功，则识别出所述USB充电器为Host USB接口。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在识别出所述USB充电器为标准类USB充电器后，还包括：将充电电流限值配置为第一预设电流。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在识别出所述USB充电器后，还包括：将充电电流限值配置为第二预设电流。
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