CN102750248A

CN102750248A - 一种usb设备工作模式切换方法及usb设备

Info

Publication number: CN102750248A
Application number: CN2012102079095A
Authority: CN
Inventors: 任斌; 毛瑞
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: CN102750248B

Abstract

本发明公开了一种USB设备工作模式切换方法及USB设备，涉及嵌入式设备，通过监测USB接口的电源线的电平值，来确定USB接口连接的设备是主设备还是从设备，并根据所连接的设备类型来调整当前工作模式，实现了根据所连接的USB设备类型切换当前USB设备工作模式。

Description

一种USB设备工作模式切换方法及USB设备

技术领域

本发明涉及嵌入式设备，尤其涉及一种USB设备工作模式切换方法及USB设备。

背景技术

随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式设备的应用越来越广泛，而且同一款产品的功能也在不断增多，一个嵌入式设备可以在不同的应用场景中使用。

USB（Universal Serial BUS，通用串行总线）接口是一种常见的连接方式，在USB总线上连接的设备，分别为HOST（主设备）或者DVICE（从设备），一般情况下，功能单一且拥有USB接口的嵌入式设备仅支持一种USB工作模式，但是功能多样化的同一款产品在不同的应用场景中USB工作模块可能不同。例如，当一个USB设备和PC（Personal Computer，个人计算机）机连接的时候，因为PC机通常作为主设备，所以该USB设备的工作模式通常工作在从设备模式，但是如果有存储设备(如U盘)和该USB设备连接的时候，因为U盘通常为从设备，所以该USB设备通常工作在主设备模式。

由于对于同一个USB设备，既可能作为从设备，也可能作为主设备，所以，在不需要用户特殊操作的情况下，USB设备的USB控制芯片要根据该USB的应用场景调整工作模式。

支持OTG（On The Go）的USB芯片通常采用两端分别为A型和MINI B型接口的线缆，这样，通过设备所连接的接口类型即可确定出连接该USB设备的其它设备的类型，从而调整该USB设备的工作模式。但是对于不支持OTG标准的USB芯片就无法实现工作模式的自动切换，难以在非OTG控制器平台上对已经成熟的产品进行功能的扩展。

发明内容

本发明实施例提供一种USB设备工作模式切换方法及USB设备，以实现根据所连接的USB设备类型切换当前USB设备工作模式。

一种USB设备，包括：中央处理器CPU、连接所述CPU的工作模式切换单元、连接所述工作模式切换单元的通用串行总线USB接口，其中：

所述CPU，用于通过所述工作模式切换单元监测所述USB接口的电源线的电平值；当所述电平值变化为高电平时，确定所述USB接口连接的设备为主设备；将当前工作模式调整为从设备模式；

所述工作模式切换单元，用于将所述USB接口的电源线的电平值传输给所述CPU，并在所述CPU将当前工作模式调整为从设备模式时，切断所述USB接口的电源线的供电。

一种USB设备工作模式切换方法，包括：

CPU通过所述工作模式切换单元监测通用串行总线USB接口的电源线的电平值；

当所述电平值变化为高电平时，CPU确定所述USB接口连接的设备为主设备；

CPU将当前工作模式调整为从设备模式。

本发明实施例提供一种USB设备工作模式切换方法及USB设备，通过监测USB接口的电源线的电平值，来确定USB接口连接的设备是主设备还是从设备，并根据所连接的设备类型来调整当前工作模式，实现了根据所连接的USB设备类型切换当前USB设备工作模式。

附图说明

图1为本发明实施例提供的USB设备工作模式切换方法流程图；

图2为本发明实施例提供的较具体的USB设备工作模式切换方法流程图；

图3为本发明实施例提供的USB设备结构示意图；

图4为本发明实施例提供的较具体的USB设备结构示意图；

图5为本发明实施例提供的对应于USB设备结构的USB设备工作模式切换方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的USB设备工作模式切换方法包括：

步骤S101、监测USB接口的电源线的电平值；

步骤S102、当电平值变化为高电平时，确定USB接口连接的设备为主设备；

步骤S103、将当前工作模式调整为从设备模式。

上述流程通过USB设备中的CPU执行，由于主设备在接入USB接口后，会向USB接口供电，所以此时USB接口的电源线的电平值会变化为高电平，此时，即可将当前工作模式调整为从设备模式，实现了根据所连接的USB设备类型切换当前USB设备工作模式。

本发明实施例提供了一种监测USB接口的电源线的电平值的方式，通过CPU（Central Processing Unit，中央处理器）的第一管脚监测USB接口的电源线的电平值，具体的，如图3所示，可以通过如下连接实现：CPU的第一管脚通过第一分压电阻连接MOS管（绝缘性场效应管）的漏极，通过第二分压电阻接地，MOS管的源极连接USB接口的电源线，MOS管的栅极以及源极通过限流开关连接电压源。

当然，本领域技术人员可以根据上述连接方式扩展出其他相应的连接方式，只要能够使得CPU能够监测USB接口的电源线的电平值即可。

在使用上述连接方式时，在步骤S103中，将当前工作模式调整为从设备模式具体包括：

关闭限流开关，并设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式。

本领域技术人员也可以通过其它方式调整USB接口的电源线的电平值，例如，直接通过CPU控制相应管脚的电平值，进而实现调整USB接口的电源线的电平值，或者通过其它开关控制USB接口的电源线的电平值。

在关闭限流开关后，还可以进一步检测USB接口的电源线的电平值，此时，MOS管的栅极为低电平，而USB接口所连接的主设备为USB接口供电，所以源极为5V高电平，源极和漏极导通，CPU的第一管脚就可以通过分压电阻得到近似为3V的高电平（根据两个分压电阻的阻值不同，该处电平值不同），此时若检测到CPU的第一管脚为高电平，则可以进一步确定USB接口所连接的设备为主设备。

在设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式后，即可根据当前USB设备的类型进一步进行从设备的初始配置，例如，可以加载相应的从设备驱动，配置虚拟网络设备IP（Internet Protocol，因特网协议）地址，实现与主设备的数据交互。

进一步，在将当前工作模式调整为从设备模式后，还包括：

当USB接口的电源线的电平值变化为低电平时，则确定USB接口连接的主设备移除；

将当前工作模式调整为主设备模式。

其中，将当前工作模式调整为主设备模式，具体包括：开启限流开关，并通过设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为主设备模式。

通常情况下，USB设备的工作模式为主设备模式，一旦USB接口的电源线的电平值变化为高电平，则说明有主设备连接，USB设备的工作模式调整为从设备模式，当USB接口的电源线的电平值变化为低电平时，确定主设备移除，再将USB设备的工作模式调整为主设备模式。

由于USB设备的工作模式通常为主设备模式，所以从设备一旦连接到该USB接口，即可获得电源并开始工作，实现数据的收发，USB接口在连接从设备时，该USB设备无需进行工作模式切换。

在确定USB接口的电源线的电平值变化为高电平后，可以注册中断服务，进行相应的软件处理，切换工作模式，在确定USB接口的电源线的电平值变化为低电平后，再由该中断服务恢复原工作模式。

在实现限流开关的开启和关闭时，可以使得限流开关连接CPU的第二管脚，通过改变CPU的第二管脚的电平值来实现。CPU的第一管脚可以具体为GPIO0管脚，CPU的第二管脚可以具体使用GPIO1管脚，当然，本领域技术人员在实际实现时，可以采用CPU的其它管脚实现相应功能。

具体的，如图2所示，本发明实施例提供的USB设备工作模式切换方法具体包括：

步骤S201、USB设备工作在主设备模式；

步骤S202、CPU的第一管脚检测到USB接口的电源线的电平值变化为高电平；

步骤S203、开启中断服务，通过CPU的第二管脚关闭限流开关，并设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式；

步骤S204、加载相应的从设备驱动，配置虚拟网络设备IP地址；

步骤S205、CPU的第一管脚检测到USB接口的电源线的电平值变化为低电平；

步骤S206、开启限流开关，并通过设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为主设备模式。

本发明实施例还提供一种USB设备，如图3所示，包括：CPU301、连接CPU的工作模式切换单元302、连接工作模式切换单元302的USB接口303，其中：

CPU301，用于通过工作模式切换单元302监测USB接口303的电源线的电平值；当电平值变化为高电平时，确定USB接口303连接的设备为主设备；将当前工作模式调整为从设备模式；

工作模式切换单元302，用于将USB接口303的电源线的电平值传输给CPU301，并在CPU301将当前工作模式调整为从设备模式时，切断USB接口303的电源线的供电。

其中，工作模式切换单元302只要能够实现上述功能即可，可以采用硬件电路实现，也可以通过软件实现，还可以通过具有相应功能的芯片实现，本发明实施例提供一种硬件结构，如图4所示，工作模式切换单元302包括：

MOS管3021、限流开关3022、第一分压电阻3023和第二分压电阻3024，其中：

USB接口303的电源线与MOS管3021的源极连接，MOS管3021的漏极通过第一分压电阻3023连接CPU301的第一管脚，CPU301的第一管脚通过第二分压电阻3024接地；MOS管3021的栅极以及源极通过限流开关3022连接电压源。

为进一步防止USB接口303连接主设备时，主设备的供电电源过大损坏限流开关，该工作模式切换单元302中还可以包括：二极管3025，连接在限流开关3022和MOS管3021的源极之间，在从限流开关3022到MOS管3021的漏极方向导通。

限流开关3022可以连接CPU301的第二管脚，由CPU的第二管脚控制该限流开关的开启和关闭。

相应于该USB设备，如图5所示，本发明实施例提供的USB设备工作模式切换方法可以具体包括如下步骤：

步骤S501、CPU通过工作模式切换单元监测通用串行总线USB接口的电源线的电平值；

步骤S502、当电平值变化为高电平时，CPU确定USB接口连接的设备为主设备；

步骤S503、CPU将当前工作模式调整为从设备模式。

其中，工作模式切换单元具体包括：

绝缘性场效应MOS管、限流开关、第一分压电阻和第二分压电阻，其中：

USB接口的电源线与MOS管的源极连接，MOS管的漏极通过第一分压电阻连接CPU的第一管脚，CPU的第一管脚通过第二分压电阻接地；MOS管的栅极以及源极通过限流开关连接电压源。

进一步，限流开关可以连接CPU的第二管脚；此时，CPU将当前工作模式调整为从设备模式具体包括：CPU通过第二管脚关闭限流开关，并设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式。

进一步，CPU设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式后，即可根据当前USB设备的类型进一步进行从设备的初始配置，例如，还包括：

CPU加载相应的从设备驱动，配置虚拟网络设备因特网协议IP地址。

进一步，将当前工作模式调整为从设备模式后，还包括：

当USB接口的电源线的电平值变化为低电平时，CPU确定USB接口连接的主设备移除；

CPU将当前工作模式调整为主设备模式。

同样，限流开关可以连接CPU的第二管脚；此时，CPU将当前工作模式调整为主设备模式，具体包括：CPU通过第二管脚开启限流开关，并通过设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为主设备模式。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种USB设备，其特征在于，包括：中央处理器CPU、连接所述CPU的工作模式切换单元、连接所述工作模式切换单元的通用串行总线USB接口，其中：

2.如权利要求1所述的USB设备，其特征在于，所述工作模式切换单元具体包括：

USB接口的电源线与所述MOS管的源极连接，所述MOS管的漏极通过所述第一分压电阻连接所述CPU的第一管脚，所述CPU的第一管脚通过所述第二分压电阻接地；所述MOS管的栅极以及源极通过限流开关连接电压源；

在所述CPU将当前工作模式调整为从设备模式时，关闭所述限流开关。

3.如权利要求2所述的USB设备，其特征在于，所述工作模式切换单元还包括：二极管，连接在所述限流开关和所述MOS管的源极之间，在从所述限流开关到所述MOS管的漏极方向导通。

4.如权利要求2所述的USB设备，其特征在于，所述限流开关连接所述CPU的第二管脚。

5.一种如权利要求1所述的USB设备的USB设备工作模式切换方法，其特征在于，包括：

CPU将当前工作模式调整为从设备模式。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述工作模式切换单元具体包括：

USB接口的电源线与所述MOS管的源极连接，所述MOS管的漏极通过所述第一分压电阻连接CPU的第一管脚，CPU的第一管脚通过所述第二分压电阻接地；所述MOS管的栅极以及源极通过限流开关连接电压源。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述限流开关连接所述CPU的第二管脚；

所述CPU将当前工作模式调整为从设备模式具体包括：

所述CPU通过第二管脚关闭限流开关，并设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述CPU设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为从设备模式后，还包括：

所述CPU加载相应的从设备驱动，配置虚拟网络设备因特网协议IP地址。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将当前工作模式调整为从设备模式后，还包括：

当所述USB接口的电源线的电平值变化为低电平时，所述CPU确定所述USB接口连接的主设备移除；

所述CPU将当前工作模式调整为主设备模式。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述限流开关连接所述CPU的第二管脚；

所述CPU将当前工作模式调整为主设备模式，具体包括：

所述CPU通过第二管脚开启所述限流开关，并通过设置寄存器将USB控制器的工作模式调整为主设备模式。