CN104090857A - 一种扩展智能终端外部接口的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩展智能终端外部接口的系统及方法。所述方法/系统利用嵌入式集成和USB-HUB扩展单元，通过电路调试和软件编程，在不对智能终端本身的系统和接口进行任何改动的情况下，开发出了一种利用USB接口扩展智能终端外部接口的系统和方法。本发明所设计的方案，采用标准的智能终端上标准的USB-OTG协议，扩展接口以USB-HID设备的形式与智能终端进行通讯；大大降低了智能终端二次开发的难度，加快二次开发的速度；节省智能终端的定制费用，降低产品成本。

Description

一种扩展智能终端外部接口的系统及方法

技术领域

本发明涉及移动智能操作系统的USB-OTG接口扩展系统和方法，尤其是利用集成电路设计和软件编程使用USB接口扩展其他接口，例如UART接口，SPI接口和I2C接口等的系统和方法。

背景技术

USB OTG是USB On-The-Go的缩写，是近年发展起来的技术，2001年12月18日由USB Implementers Forum公布，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换。特别是PDA、移动电话、消费类设备。改变如数码照相机、摄像机、打印机等设备间多种不同制式连接器，多达7种制式的存储卡间数据交换的不便。USB技术的发展，使得PC和周边设备能够通过简单方式、适度的制造成本将各种设备连接在一起，都可以通过USB总线，作为PC的周边，在PC的控制下进行数据交换。但这种方便的交换方式，一旦离开了PC，各设备间无法利用USB口进行操作，因为没有一个设备能够充当PC一样的Host。On-The-Go，即OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现设备间的数据传送。

目前移动智能操作系统的智能终端上的接口已经采用了这种USB-OTG技术，实现了多种设备之间的数据交互，但是在上述智能终端上一般都只有一个USB或者SDIO(Secure Digital Input and Output Card安全数字输入输出卡)等少数接口，接口数量和接口类型都无法满足二次开发的需要。

传统上，解决这类问题的方法为改变硬件电路设计重新布板引出其他所需的接口，如UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置),SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口),I2C(Inter－Integrated Circuit)等，或者在不改变外部接口的情况下，需要对移动智能操作系统进行更新，编入新的驱动以支持需求。传统的两种方法，都需要对智能终端的硬件或者软件进行改动或者升级，给二次开发带来了极大的不便利。

发明内容

在这种背景上本发明利用嵌入式集成和USB-HUB扩展单元，通过电路调试和软件编程，在不对智能终端本身的系统和接口进行任何改动的情况下，开发出了一种利用USB接口扩展智能终端外部接口的系统和方法。

根据本发明的一个实施方式，提出一种扩展智能终端外部接口的系统，包括：

基于移动智能操作系统的智能终端，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被设置成USB-HOST模式；

USB-HUB扩展单元，将USB-OTG接口扩展成多个USB-HOST接口，一个接口连接嵌入式集成控制电路，其他接口连接其他USB设备；

嵌入式集成控制电路，在其上引出至少两个其他类型的接口，所述嵌入式集成控制电路执行协议转换，将其他类型接口协议转换为标准的USB-HID协议以及将移动智能操作系统智能终端的USB-HID协议转换为其他不同类型的接口协议。

根据本发明的一个实施方式，所述其他类型的接口为UART串口接口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口。

根据本发明的一个实施方式，所述协议转换包括：嵌入式集成控制电路将智能终端通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与智能终端连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与智能终端进行通讯。

根据本发明的一个优选实施方式，所述USB-HUB扩展单元包括USB多端口收发宏单元、上行端口收发器、下行端口收发器、路由交换器、数据接收缓存、PLL锁相环、3.3V和1.8V电压调节器、振荡器、下行端口控制器、上行端口控制器、串口引擎、全速/低速数据转发器、高速数据转发器、数据转发器缓存、集线器控制器。

根据本发明的一个优选实施方式，所述嵌入式集成控制电路为2*10管脚排列，其中第一管脚和第三管脚接5V电源、第二管脚接12V电源、第四管脚、第六管脚接UART接口信号、第八管脚、第十管脚和第十二管脚接SPI接口信号、第五管脚和第七管脚接蓝牙串口信号、第九管脚、第十一管脚、第十三管脚、第十五管脚接GPIO接口信号、第十七管脚和第十九管脚接USB接口信号、第十四管脚和第十六管脚接I2C接口信号、第十八管脚和第二十管脚接地信号。

根据本发明的另外一个实施方式，还提出一种利用上述系统扩展智能终端外部接口的方法，具体步骤包括：

将基于移动智能操作系统的智能终端的USB-OTG接口设置成USB-HOST模式；

利用USB-HUB扩展单元将USB-OTG扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式集成控制电路，其他接口连接其他USB设备；

在嵌入式集成控制电路上引出至少两个其他类型的接口，所述嵌入式集成控制电路执行协议转换，将其他类型接口协议转换为标准的USB-HID协议以及将移动智能操作系统智能终端的USB-HID协议转换为其他不同类型的接口协议。

本发明所设计的方案，较好的克服了传统方案的缺点：采用标准的智能终端上标准的USB-OTG协议，扩展接口以USB-HID设备的形式与智能终端进行通讯；利用自行研发的USB-HUB扩展单元，完全支持USB2.0规范，可实现各种数据速率要求的不同接口数据转发；利用自行研发的嵌入式集成控制电路，实现了USB接口到UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口等多种接口的高速转换；大大降低了智能终端二次开发的难度，加快二次开发的速度；节省智能终端的定制费用，降低产品成本。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的利用USB接口扩展智能终端外部接口的系统框图；

图2是根据本发明的实施方式的USB-HUB扩展单元结构示意图；

图3是根据本发明的实施方式的嵌入式集成控制电路接口示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一个实施方式，提出一种利用USB接口扩展智能终端外部接口的系统，如附图1所示，所示系统包括：

基于移动智能操作系统的智能终端，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被设置成USB-HOST模式，所述移动智能操作系统可以是目前主流的移动操作系统，例如安卓、IOS以及windows phone；

USB-HUB扩展单元，将USB-OTG接口扩展成多个USB-HOST接口，一个接口连接嵌入式集成控制电路，其他接口连接其他USB设备；

嵌入式集成控制电路，在其上引出至少两个其他类型的接口，所述嵌入式集成控制电路执行协议转换，将其他类型接口协议转换为标准的USB-HID协议以及将移动智能操作系统智能终端的USB-HID协议转换为其他不同类型的接口协议。

根据本发明的一个实施方式，所述其他类型的接口为UART串口接口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口。

根据本发明的一个实施方式，所述协议转换包括：嵌入式集成控制电路将智能终端通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与智能终端连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与智能终端进行通讯。

根据本发明的一个优选实施方式，如附图2所示，所述USB-HUB扩展单元包括USB多端口收发宏单元、上行端口收发器、下行端口收发器、路由交换器、数据接收缓存、PLL锁相环、3.3V和1.8V电压调节器、振荡器OSR、下行端口控制器、上行端口控制器、串口引擎、全速/低速数据转发器、高速数据转发器、数据转发器缓存、集线器控制器。

根据本发明的一个优选实施方式，如附图3所示，所述嵌入式集成控制电路为2*10管脚排列，其中第一管脚和第三管脚接5V电源、第二管脚接12V电源、第四管脚、第六管脚接UART接口信号、第八管脚、第十管脚和第十二管脚接SPI接口信号、第五管脚和第七管脚接蓝牙串口信号、第九管脚、第十一管脚、第十三管脚、第十五管脚接GPIO接口信号、第十七管脚和第十九管脚接USB接口信号、第十四管脚和第十六管脚接I2C接口信号、第十八管脚和第二十管脚接地信号。

根据本发明的另外一个实施方式，还提出一种利用上述系统扩展智能终端外部接口的方法，具体步骤包括：

将基于移动智能操作系统的智能终端的USB-OTG接口设置成USB-HOST模式；

利用USB-HUB扩展单元将USB-OTG扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式集成控制电路，其他接口连接其他USB设备；

在嵌入式集成控制电路上引出至少两个其他类型的接口，所述嵌入式集成控制电路执行协议转换，将其他类型接口协议转换为标准的USB-HID协议以及将移动智能操作系统智能终端的USB-HID协议转换为其他不同类型的接口协议。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种扩展智能终端外部接口的系统，包括：

基于移动智能操作系统的智能终端，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被设置成USB-HOST模式；

USB-HUB扩展单元，将USB-OTG接口扩展成多个USB-HOST接口，一个接口连接嵌入式集成控制电路，其他接口连接其他USB设备；

嵌入式集成控制电路，在其上引出至少两个其他类型的接口，所述嵌入式集成控制电路执行协议转换，将其他类型接口协议转换为标准的USB-HID协议以及将移动智能操作系统智能终端的USB-HID协议转换为其他不同类型的接口协议。

2.根据权利要求1所述的系统，所述其他类型的接口为UART串口接口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口。

3.根据权利要求1所述的系统，所述协议转换包括：嵌入式集成控制电路将智能终端通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、I2C接口、GPIO接口以及蓝牙串口接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与智能终端连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与智能终端进行通讯。

4.根据权利要求1所述的系统，所述USB-HUB扩展单元包括USB多端口收发宏单元、上行端口收发器、下行端口收发器、路由交换器、数据接收缓存、PLL锁相环、3.3V和1.8V电压调节器、振荡器、下行端口控制器、上行端口控制器、串口引擎、全速/低速数据转发器、高速数据转发器、数据转发器缓存、集线器控制器。

5.根据权利要求1所述的系统，所述嵌入式集成控制电路为2*10管脚排列，其中第一管脚和第三管脚接5V电源、第二管脚接12V电源、第四管脚、第六管脚接UART接口信号、第八管脚、第十管脚和第十二管脚接SPI接口信号、第五管脚和第七管脚接蓝牙串口信号、第九管脚、第十一管脚、第十三管脚、第十五管脚接GPIO接口信号、第十七管脚和第十九管脚接USB接口信号、第十四管脚和第十六管脚接I2C接口信号、第十八管脚和第二十管脚接地信号。

6.一种利用上述权利要求1-5其中之一的系统扩展智能终端外部接口的方法，具体步骤包括：

将基于移动智能操作系统的智能终端的USB-OTG接口设置成USB-HOST模式；

利用USB-HUB扩展单元将USB-OTG扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式集成控制电路，其他接口连接其他USB设备；

在嵌入式集成控制电路上引出至少两个其他类型的接口，所述嵌入式集成控制电路执行协议转换，将其他类型接口协议转换为标准的USB-HID协议以及将移动智能操作系统智能终端的USB-HID协议转换为其他不同类型的接口协议。