CN103019991B - 接口系统及切换方法、USB key及UART终端 - Google Patents
接口系统及切换方法、USB key及UART终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于USBkey的接口系统及切换方法、USBkey及UART终端，用于USBkey的接口系统包括USBkey电路和可与之连接的终端接口电路，终端接口电路包括USB接口电路或UART接口电路；USBkey电路包括USBkey接口，USBkey接口的ID引脚通过电阻R1与USBkey接口的GND引脚相连接；UART接口电路的ID引脚与UART接口电路的VCC引脚相连接；具有通过对USBkey接口ID引脚的判断，快速切换接口模式的有益效果，对于有内置电池供电的USBkey，在不关机的状态下，能够根据连接的终端设备不同，自动切换接口模式，提高了USBkey的性能。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种用于USBkey的接口系统及切换方法、USBkey及UART终端。
背景技术
常用的切换技术中，通过USBkey（智能密钥装置）上电后判断D-引脚或D+引脚的电平；若为高电平，则USBkey进入UART接口连接；若为低电平，USBkey则进入USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）连接状态。
如果连接USBKey的终端没有准备好的话，D-引脚和D+引脚上的信号是不确定的；例如把USBKey连接到UART（UniversalAsynchronousReceiver／Transmitter，通用非同步收发传输器）终端设备的UART端口上时，由于UART终端设备的UART端口在上电后需要一定时间的初始化；在UART终端开机后，如果此时UART端口初始化未完成，则D-引脚或D+引脚的信号是不确定的；如果为低电平，则USBKey会误认为接入的是USB终端，从而进行USB初始化，导致连接失败。如果是内置电池供电的USBKey，则通过使用内置电源开机后，此时如果连接的USB终端或UART终端没有开机的话，引脚D-和D+的电平也是不确定的，此时如果判断连接接口的模式，同样会导致连接失败。内置电池供电的USBKey在与USB终端建立通讯后，此时在USBkey未关机的情况下，如果再插入UART终端，将无法切换到UART通讯；反之，内置电池供电的USBkey在与UART终端建立通信后，在USBkey未关机的情况下，如果再插入USB终端，USBkey的通信接口同样无法切换到USB通讯。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于USBkey的接口系统及切换方法、USBkey及UART终端，旨在基于所述USBkey的接口系统，通过对USBkey接口独立引脚的判断，快速切换USBkey的接口模式。
本发明公开一种用于USBkey的接口系统，包括USBkey电路和可与之连接的终端接口电路，所述USBkey电路包括USBkey接口，所述USBkey接口包括D-/TX、D+/RX、ID、VCC和GND引脚，所述终端接口电路为USB接口电路或UART接口电路，所述USB接口电路包括D-、D+、ID、VCC和GND引脚，所述UART接口电路包括TX、RX、ID、VCC和GND引脚；
所述USBkey接口的ID引脚通过电阻R1与所述USBkey接口的GND引脚相连接，所述UART接口电路的ID引脚与所述UART接口电路的VCC引脚连接。
优选地，所述USBkey电路还包括切换模块、判断模块和处理模块；
所述判断模块分别与所述切换模块和所述处理模块通信连接，还与所述USBkey接口的ID引脚连接，用于根据所述USBkey接口的ID引脚的电平状态判断与之连接的终端接口电路的类别；
所述切换模块的D-引脚和TX引脚分别与所述USBkey接口的D-/TX引脚连接，D+引脚和RX引脚分别与所述D+/RX引脚连接，用于根据所述判断模块的判断结果控制所述切换模块的D-引脚和D+引脚与所述USBkey接口导通连接或TX引脚和RX引脚与所述USBkey接口导通连接；
所述处理模块用于对外界终端通过所述USBkey接口输入的数据进行处理，并将处理结果通过所述USBkey接口输出给所述外界终端。
优选地，所述USBkey电路还包括电池供电模块、二极管D1和电阻R2，所述USBkey接口的VCC引脚与所述二极管D1的正极连接，所述电池供电模块与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端连接所述USBkey接口的VCC引脚，另一端接地；所述判断模块还分别与所述电池供电模块和所述USBkey接口的VCC引脚连接，用于判断所述USBkey接口的VCC引脚的电平状态，根据判断结果进入等待状态或进一步判断所述USBkey接口的ID引脚的电平状态。
本发明还公开一种USBkey接口模式的切换方法，基于所述的用于USBkey的接口系统，包括以下步骤：
USBkey通过所述USBkey接口与终端设备连接；
识别所述USBkey的ID引脚是否为高电平；
在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为UART接口；
在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为通用串行总线USB接口。
本发明还提供了一种USBkey接口模式的切换方法，基于所述的用于USBkey的接口系统，包括以下步骤：
通过USBkey接口与终端设备连接，识别USBkey内是否有电池供电模块；
若是，则根据所述USBkey的VCC引脚电平和ID引脚电平，切换所述接口的模式；
若否，则根据所述ID引脚电平，切换所述接口的模式。
优选地，所述接口的模式包括USB接口和UART接口。
优选地，所述USBkey有电池供电模块时，根据所述USBkey的VCC引脚电平和ID引脚电平，切换所述接口的模式包括：
所述USBkey有电池供电模块时，判断所述VCC引脚电平是否为高电平；
若是，则识别所述ID引脚是否为高电平；在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为所述UART接口；在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为所述USB接口；
若否，则进入等待状态。
优选地，所述USBkey无电池供电模块时，根据所述ID引脚电平，切换所述接口的模式包括：
所述USBkey无电池供电模块时，识别所述ID引脚是否为高电平；
在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为所述UART接口；
在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为所述USB接口。
优选地，所述USBkey接口为迷你型MiniUSB接口或微小的MicroUSB接口。
本发明还公开一种USBkey，包括所述的USBkey电路。
所述USBkey电路包括USBkey接口，所述USBkey接口包括D-/TX、D+/RX、ID、VCC和GND引脚，所述USBkey接口的ID引脚通过电阻R1与所述USBkey接口的GND引脚相连接。
优选地，所述USBkey电路还包括切换模块、判断模块和处理模块；
所述判断模块分别与所述切换模块和所述处理模块通信连接，还与所述USBkey接口的ID引脚连接，用于根据所述USBkey接口的ID引脚的电平状态判断与之连接的终端接口电路的类别；
所述切换模块的D-引脚和TX引脚分别与所述USBkey接口的D-/TX引脚连接，D+引脚和RX引脚分别与所述D+/RX引脚连接，用于根据所述判断模块的判断结果控制所述切换模块的D-引脚和D+引脚与所述USBkey接口导通连接或TX引脚和RX引脚与所述USBkey接口导通连接；
所述处理模块用于对外界终端通过所述USBkey接口输入的数据进行处理，并将处理结果通过所述USBkey接口输出给所述外界终端。
优选地，所述USBkey电路还包括电池供电模块、二极管D1和电阻R2，所述USBkey接口的VCC引脚与所述二极管D1的正极连接，所述电池供电模块与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端连接所述USBkey接口的VCC引脚，另一端接地；所述判断模块还分别与所述电池供电模块和所述USBkey接口的VCC引脚连接，用于判断所述USBkey接口的VCC引脚的电平状态，根据判断结果进入等待状态或进一步判断所述USBkey接口的ID引脚的电平状态。
本发明还公开一种UART终端，包括所述的UART接口电路。
所述UART接口电路包括TX、RX、ID、VCC和GND引脚；所述UART接口电路的ID引脚与所述UART接口电路的VCC引脚连接。
本发明用于USBkey的接口系统，包括USBkey电路和可与之连接的终端接口电路，所述USBkey电路包括USBkey接口，所述USBkey接口包括D-/TX、D+/RX、ID、VCC和GND引脚，所述终端接口电路为USB接口电路或UART接口电路，所述USB接口电路包括D-、D+、ID、VCC和GND引脚，所述UART接口电路包括TX、RX、ID、VCC和GND引脚；所述USBkey接口的ID引脚通过电阻R1与所述USBkey接口的GND引脚相连接，所述UART接口电路的ID引脚与所述UART接口电路的VCC引脚连接；具有通过对USBkey接口独立ID引脚的判断，快速切换USBkey接口模式的有益效果，且对于内置电池供电模块的USBkey，在不关机的状态下，能够根据连接的终端设备的不同，自动切换接口模式，提高了USBkey的性能。
附图说明
图1是本发明USBkey的接口结构示意图；
图2是本发明用于USBkey的接口系统一实施例结构示意图；
图3是本发明用于USBkey的接口系统中USBkey电路一实施例结构示意图；
图4是本发明USBkey接口模式的切换方法一实施例流程示意图；
图5是本发明USBkey接口模式的切换方法又一实施例流程示意图；
图6是本发明USBkey一实施例结构示意图；
图7是本发明UART终端一实施例结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1是本发明USBkey的接口结构示意图；如图1所示，MiniUSB和MicroUSB的接口定义为：引脚1为电源VCC引脚，引脚2为信号D-引脚，引脚3为信号D+引脚，引脚4为信号ID引脚，引脚5为地GND引脚。其中ID引脚在OTG功能才能使用；图1所示的MiniUSB和MicroUSB接口封装类型分Mini-A、B和AB接口；若USBkey仅仅用作从设备，则使用B接口模式，终端控制器通过ID引脚的电平来判断接入接口模式；若ID引脚为高电平，则是B接头插入，此时终端的接口为主模式。常用的USBkey主要为USB从设备，因此，通常将USBkey的ID引脚悬空或置为高电平。
基于图1所述的USBkey接口，请参照图2，图2是本发明用于USBkey的接口系统一实施例结构示意图；USBKey可以通过MiniUSB或MicroUSB接口与USB终端设备或UART终端设备连接。
如图2所示，本发明用于USBkey的接口系统中，包括USBkey电路01和可与之连接的终端接口电路02，所述USBkey电路01包括USBkey接口011，所述USBkey接口011包括D-/TX、D+/RX、ID、VCC和GND引脚，所述终端接口电路02为USB接口电路021或UART接口电路022，所述USB接口电路021包括D-、D+、ID、VCC和GND引脚，所述UART接口电路022包括TX、RX、ID、VCC和GND引脚；所述USBkey接口011的ID引脚通过电阻R1与所述USBkey接口011的GND引脚相连接，所述UART接口电路022的ID引脚与所述UART接口电路的VCC引脚连接。
具体地，所述USBkey电路01还包括切换模块012、判断模块013和处理模块014。
所述判断模块013分别与所述切换模块012和所述处理模块014通信连接，还与所述USBkey接口011的ID引脚连接，用于根据所述USBkey接口011的ID引脚的电平状态判断与之连接的终端接口电路的类别；在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为UART接口；在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为USB接口。
所述切换模块012的D-引脚和TX引脚分别与所述USBkey接口011的D-/TX引脚连接，D+引脚和RX引脚分别与所述D+/RX引脚连接，用于根据所述判断模块013的判断结果控制所述切换模块012的D-引脚和D+引脚与所述USBkey接口011导通连接或TX引脚和RX引脚与所述USBkey接口011导通连接；具体地，在判断模块013的判断结果为USB接口时，切换模块012控制D-引脚和D+引脚与所述USBkey接口011导通连接；在判断模块013的判断结果为UART接口时，切换模块012控制TX引脚和RX引脚与所述USBkey接口011导通连接。
所述处理模块014用于对外界终端通过终端接口电路02对所述USBkey接口011输入的数据进行处理，并将处理结果通过所述USBkey接口011输出至所述外界终端的终端接口电路02。
由于该USBkey是由接入的USB终端设备或UART终端设备供电；因此，当与USB终端设备连接时，无论USB终端设备是主机或是OTG设备，USBkey的ID引脚电平都为低电平，USBKey在获得供电后，检测到ID引脚为低电平，则将接口切换到USB模式；无论USB终端设备是否准备好，均可保持在USB模式；如果接入UART终端设备，UART终端设备把ID引脚与电源VCC引脚连接；USBKey在获得供电后，识别ID引脚电平为高电平，则将自身的接口切换到UARTUART接口通讯模式。
本实施例用于USBkey的接口系统通过对USBkey接口独立引脚即ID引脚电平状态的判断，具有可快速切换USBkey接口模式的有益效果。
参照图3，图3是本发明用于USBkey的接口系统中USBkey电路一实施例结构示意图；如图3所示，所述USBkey电路01还包括电池供电模块015、二极管D1和电阻R2。
所述USBkey接口011的VCC引脚与所述二极管D1的正极连接，所述电池供电模块015与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端连接所述USBkey接口011的VCC引脚，另一端接地；所述判断模块013还分别与所述电池供电模块015和所述USBkey接口011的VCC引脚连接，用于判断所述USBkey接口011的VCC引脚的电平状态，根据判断结果进入等待状态或进一步判断所述USBkey接口011的ID引脚的电平状态。
具体地，判断模块013判断所述USBkey接口011的VCC引脚的电平为高电平时，进一步判断所述USBkey接口011的ID引脚的电平状态，在在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为所述UART接口；在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为所述USB接口；在判断模块013判断所述USBkey接口011的VCC引脚的电平为低电平时，判断模块013进入等待状态。
对于采用内置电池供电的USBKey，增加了一个二极管D1；在USBkey开机后，USBkey判断USBVCC的电平是否为高电平；由于增加了二极管D1，如果没有终端设备接入，则USBVCC处的电平将被电阻器R2拉到与GND引脚处的电平一致，均为低电平，USBkey不打开通讯功能；如果有终端设备接入，则USBVCC为高电平，USBkey继续判断ID引脚的电平状态，如果为低电平，则USBkey将接口切换为USB通讯接口模式；如果ID引脚为高电平，USBkey将接口切换为UART通讯接口模式。
本实施例用于USBkey的接口系统，对于内置电源供电的USBkey，在不关机的状态下，能够根据连接的终端设备的不同，自动切换接口模式，提高了USBkey的性能。
基于图1和图2所述的实施例，请参照图4，图4是本发明USBkey接口模式的切换方法一实施例流程示意图；如图4所示，本发明USBkey接口模式的切换方法包括以下步骤：
步骤S01、USBkey通过所述USBkey接口与终端设备连接，识别所述USBkey的ID引脚是否为高电平；若是，则执行步骤S02；若否，则执行步骤S03；
步骤S02、切换所述接口的模式为UART接口；
步骤S03、切换所述接口的模式为USB接口。
在USBkey通过所述USBkey接口与终端设备连接后，USBkey识别ID引脚的电平是否为高电平；如果识别ID引脚的电平为高电平，则表示接入的是UART终端设备，则USBkey控制自身接口模式为UART接口，与UART终端进行UART接口通讯；若识别ID引脚的电平为低电平，则表示接入的是USB终端设备，则USBkey控制自身的接口模式为USB接口，与USB终端设备进行USB通讯。
本实施例适用于无内置电池的USBkey，通过识别所述USBkey的ID引脚是否为高电平，在ID引脚为高电平时，切换接口为UART接口；在ID引脚为低电平时，切换接口为USB接口的方法，具有在不关机的状态下，能够根据连接的终端设备的不同，自动切换接口模式的有益效果，提高了USBkey的性能。
基于图1、图2和图3所述的实施例，请参照图5，图5是本发明USBkey接口模式的切换方法又一实施例流程示意图；如图5所示，本发明USBkey接口模式的切换方法包括以下步骤：
步骤S11、通过所述USBkey接口与终端设备连接，识别所述USBkey内是否有电池供电模块；若是，则执行步骤S12；若否，则执行步骤S13；
在USBkey通过USBkey的接口与终端设备连接后，识别自身是否有电池供电模块，即识别自身是否通过内置的电池进行供电；根据自身是否有电池供电模块而采取不同的接口切换过程。
步骤S12、根据所述USBkey的VCC引脚电平和ID引脚电平，切换所述接口的模式；
若USBkey是自身内置电源进行供电即该USBkey有电池供电模块，则USBkey判断自身的电源引脚USBVCC引脚电平；若USBVCC引脚电平为高电平，则通过判断ID引脚的电平来判断ID引脚的电平；若USBVCC引脚电平为低电平，则USBkey进入等待状态，比如若接入的终端是UART终端，则USBkey等待该UART终端的初始化；如果判断ID引脚的电平为高电平，则表示接入的是UART终端设备，则USBkey控制自身接口模式为UART接口，与UART终端进行UART接口通讯；若判断ID引脚的电平为低电平，则表示接入的是USB终端设备，则USBkey控制自身的接口模式为USB接口，与USB终端设备进行USB通讯。
在所述USBkey有电池供电模块时的USBkey接口连接电路，及该USBkey接口连接电路的具体工作原理请参照图3所述实施例的具体描述，在此不再赘述。
步骤S13、根据所述ID引脚电平，切换所述接口的模式。
若USBkey不是自身内置电源进行供电，则USBkey识别ID引脚的电平是否为高电平；如果识别ID引脚的电平为高电平，则表示接入的是UART终端设备，则USBkey控制自身接口模式为UART接口，与UART终端进行UART接口通讯；若识别ID引脚的电平为低电平，则表示接入的是USB终端设备，则USBkey控制自身的接口模式为USB接口，与USB终端设备进行USB通讯。
在所述USBkey有电池供电模块时的USBkey接口连接电路，及该USBkey接口连接电路的具体工作原理请参照图2所述实施例的具体描述，在此不再赘述。
本实施例通过USBkey接口与终端设备连接，识别USBkey内是否有电池供电模块；若是，则根据VCC引脚电平和ID引脚电平，切换接口的模式；若否，则根据ID引脚电平切换接口模式的方法，具有通过对USBkey接口独立引脚的判断，快速切换接口模式的有益效果，且对于内置电源供电的USBkey，在不关机的状态下，能够根据连接的终端设备的不同，自动切换接口模式，提高了USBkey的性能。
参照图6，图6是本发明USBkey一实施例结构示意图。如图6所示，本发明USBkey包括所述的USBkey电路100。
有关USBkey电路100的具体描述请参照上述相关实施例的具体描述，在此不再赘述。
本实施例USBkey，包括所述的USBkey电路，所述USBkey电路包括USBkey接口，所述USBkey接口包括D-/TX、D+/RX、ID、VCC和GND引脚，所述USBkey接口的ID引脚通过电阻R1与所述USBkey接口的GND引脚相连接；具有通过对USBkey接口独立ID引脚的判断，快速切换USBkey接口模式的有益效果，且对于内置电池供电模块的USBkey，在不关机的状态下，能够根据连接的终端设备的不同，自动切换接口模式，提高了USBkey的性能。
参照图7，图7是本发明UART终端一实施例结构示意图；如图7所示，本发明UART终端包括图2实施例所述的UART接口电路022。
有关UART接口电路022的具体描述请参照上述相关实施例的具体描述，在此不再赘述。
本发明UART终端包括UART接口电路，所述UART接口电路包括TX、RX、ID、VCC和GND引脚，所述UART接口电路的ID引脚与所述UART接口电路的VCC引脚连接；所述UART终端与所述USB设备连接时，所述ID引脚为高电平，具有便于与该UART终端连接的USB设备判断接入的终端接口类型的有益效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种用于USBkey的接口系统，包括USBkey电路和可与之连接的终端接口电路，所述USBkey电路包括USBkey接口，所述USBkey接口包括D-/TX、D+/RX、ID、VCC和GND引脚，所述终端接口电路为USB接口电路或UART接口电路，所述USB接口电路包括D-、D+、ID、VCC和GND引脚，所述UART接口电路包括TX、RX、ID、VCC和GND引脚；
其特征在于，所述USBkey接口的ID引脚通过电阻R1与所述USBkey接口的GND引脚相连接，所述UART接口电路的ID引脚与所述UART接口电路的VCC引脚连接。
2.如权利要求1所述的用于USBkey的接口系统，其特征在于，所述USBkey电路还包括切换模块、判断模块和处理模块；
所述判断模块分别与所述切换模块和所述处理模块通信连接，还与所述USBkey接口的ID引脚连接，用于根据所述USBkey接口的ID引脚的电平状态判断与之连接的终端接口电路的类别；
所述切换模块的D-引脚和TX引脚分别与所述USBkey接口的D-/TX引脚连接，D+引脚和RX引脚分别与所述D+/RX引脚连接，用于根据所述判断模块的判断结果控制所述切换模块的D-引脚和D+引脚与所述USBkey接口导通连接或TX引脚和RX引脚与所述USBkey接口导通连接；
所述处理模块用于对外界终端通过所述USBkey接口输入的数据进行处理，并将处理结果通过所述USBkey接口输出给所述外界终端。
3.如权利要求2所述的用于USBkey的接口系统，其特征在于，所述USBkey电路还包括电池供电模块、二极管D1和电阻R2，所述USBkey接口的VCC引脚与所述二极管D1的正极连接，所述电池供电模块与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端连接所述USBkey接口的VCC引脚，另一端接地；所述判断模块还分别与所述电池供电模块和所述USBkey接口的VCC引脚连接，用于判断所述USBkey接口的VCC引脚的电平状态，根据判断结果进入等待状态或进一步判断所述USBkey接口的ID引脚的电平状态。
4.一种USBkey接口模式的切换方法，基于权利要求1至2任一项所述的用于USBkey的接口系统，其特征在于，包括以下步骤：
USBkey通过所述USBkey接口与终端设备连接；
识别所述USBkey的ID引脚是否为高电平；
在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为UART接口；
在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为通用串行总线USB接口。
5.一种USBkey接口模式的切换方法，基于权利要求1至3任一项所述的用于USBkey的接口系统，其特征在于，包括以下步骤：
通过USBkey接口与终端设备连接，识别USBkey内是否有电池供电模块；
若是，则根据所述USBkey的VCC引脚电平和ID引脚电平，切换所述接口的模式；
若否，则根据所述ID引脚电平，切换所述接口的模式。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接口的模式包括USB接口和UART接口。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述USBkey有电池供电模块时，根据所述USBkey的VCC引脚电平和ID引脚电平，切换所述接口的模式包括：
所述USBkey有电池供电模块时，判断所述VCC引脚电平是否为高电平；
若是，则识别所述ID引脚是否为高电平；在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为所述UART接口；在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为所述USB接口；
若否，则进入等待状态。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述USBkey无电池供电模块时，根据所述ID引脚电平，切换所述接口的模式包括：
所述USBkey无电池供电模块时，识别所述ID引脚是否为高电平；
在所述ID引脚为高电平时，切换所述接口的模式为所述UART接口；
在所述ID引脚为低电平时，切换所述接口的模式为所述USB接口。
9.如权利要求5至8任一项所述的方法，其特征在于，所述USBkey接口为迷你型MiniUSB接口或微小的MicroUSB接口。
10.一种USBkey，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的USBkey电路。
11.一种UART终端，其特征在于，包括如权利要求1所述的UART接口电路。
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