CN105098563B - 实现usb接口正反插的方法和系统及usb数据线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现USB接口正反插的方法,通过去除USB线端座子的金属外壳,使正反面的金手指露出,第一USB接口与第二USB接口之间设置电流开关。因此,在第一USB接口与终端连接时,通过判断与终端连接的第一USB接口的金手指是正面还是反面,并对应使第一USB接口与第二USB接口之间的电流开关导通,另一个电流开关截止,从而实现通过第一USB接口的金手指与第二USB接口对终端进行充电,关闭对应的电流开关能够避免金手指与第二USB接口之间出现短路。此外,还提供实现USB接口正反插的系统及USB数据线。
Description
技术领域
本发明涉及USB接口,特别是涉及一种简便的实现USB接口正反插的方法和系统及USB数据线。
背景技术
USB公座中间长出一个舌头,舌头上下两面都有金手指。正插使用正面的金手指与母座连接,反面金手指悬空;反插使用反面的金手指与母座连接,正面金手指悬空。而周围的一圈金属外壳用于固定公座的位置。现有的正反插公座接口,其最大的问题在于当公座与母座接触时,公座的舌头部分一边与母座接触,另一边则是悬空的。这样容易导致舌头受力不均变形而使得金手指接触不良。严重的,还会导致舌头断裂损坏公座。
发明内容
基于此,有必要提供一种简便的实现USB接口正反插的方法。
一种实现USB接口正反插的方法,包括以下步骤:
去除第一USB接口的USB线端座子的金属外壳使其露出正反面金手指;
在所述第一USB接口与第二USB接口之间设置电流开关;
在所述第一USB接口与终端连接时,判断所述第一USB接口与终端连接的金手指是正面还是反面,若是正面金手指与终端连接,则控制连接正面金手指与所述第二USB接口的电流开关导通;若是反面金手指与终端连接,则控制连接反面金手指与所述第二USB接口的电流开关导通。
在其中一个实施例中,还包括在所述第一USB接口与终端连接时,判断与终端连接的所述第一USB接口的金手指是正面还是反面,并对应切换所述第一USB接口的金手指与所述第二USB接口之间信号线的连接关系。
此外,还提供一种简便的实现USB接口正反插的系统。
一种实现USB接口正反插的系统,包括用于切换信号线的USB开关模块、第一电流开关、第二电流开关及控制模块;
所述第一电流开关分别连接第一USB接口的正面金手指与第二USB接口;所述第二电流开关分别连接第一USB接口的反面金手指与第二USB接口;所述USB开关模块同时连接所述第一USB接口的正反面金手指与所述第二USB接口;所述控制模块分别连接所述USB开关模块、所述第一电流开关及所述第二电流开关;
在所述第一USB接口的正面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述第一电流开关导通;在所述第一USB接口的反面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述第二电流开关导通,所述控制模块还用于在所述第一USB接口的正反面金手指交替连接终端时控制所述USB开关模块切换对应信号线、使所述第一USB接口的正反面金手指的功能引脚与所述第二USB接口的功能引脚对应连接。
在其中一个实施例中,所述第一电流开关包括芯片IC-LTC4412、场效应管Q1;
所述芯片IC-LTC4412的输入端接所述第一USB接口的正面金手指、感应端接所述第二USB接口、GATE端接所述场效应管Q1的栅极;所述场效应管Q1的源极接所述第二USB接口、漏极接所述第一USB接口的正面金手指。
在其中一个实施例中,所述第二电流开关包括芯片IC-LTC4412、场效应管Q2;
所述芯片IC-LTC4412的输入端接所述第一USB接口的反面金手指、感应端接所述第二USB接口、GATE端接所述场效应管Q2的栅极;所述场效应管Q2的源极接所述第二USB接口、漏极接所述第一USB接口的反面金手指。
在其中一个实施例中,所述USB开关模块包括芯片U4503、电阻R1、电容C1及电阻R2;
所述芯片U4503的HSD1+端和HSD1-端分别接所述第一USB接口的正面金手指,所述芯片U4503的HSD2+端和HSD2-端分别接所述第一USB接口的反面金手指,所述芯片U4503的D+端和D-端接所述第二USB接口;
所述电阻R1一端接所述第一电流开关,另一端接所述芯片U4503的电源端;所述电容C1一端接所述芯片U4503的电源端,另一端接地;所述电阻R2的一端接所述第二电流开关,另一端接地;所述芯片U4503的S端接所述第二电流开关及所述电阻R2。
在其中一个实施例中,所述芯片U4503的D+端和D-端接所述第二USB接口的D+端和D-端;所述第二USB接口的VBUS端接所述第一电流开关和所述第二电流开关。
在其中一个实施例中,在所述第一USB接口的正面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述USB开关模块切换所述第一USB接口的正面金手指功能引脚与所述第二USB接口的功能引脚导通;
在所述第一USB接口的反面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述USB开关模块切换所述第一USB接口的反面金手指功能引脚与所述第二USB接口的功能引脚导通。
此外,还提供一种USB数据线。
一种USB数据线,包括第一USB接口、第二USB接口及连接于所述第一USB接口和所述第二USB接口之间的连接线,所述第一USB接口内的金手指上的正面与反面均设置有一组可独立完成标准USB信号传输的功能引脚,所述USB数据线还包括所述的实现USB接口正反插的系统。
上述实现USB接口正反插的方法和系统、USB数据线通过去除USB线端座子的金属外壳,使正反面的金手指露出,第一USB接口与第二USB接口之间设置电流开关。因此,在第一USB接口与终端连接时,通过判断与终端连接的第一USB接口的金手指是正面还是反面,并对应使第一USB接口与第二USB接口之间的电流开关导通,另一个电流开关截止,从而实现通过第一USB接口的金手指与第二USB接口对终端进行充电,关闭对应的电流开关能够避免金手指与第二USB接口之间出现短路。
附图说明
图1为实现USB接口正反插的方法的流程图;
图2为实现USB接口正反插的系统的模块图;
图3为实现USB接口正反插的系统的原理图。
具体实施方式
如图1所示,为实现USB接口正反插的方法的流程图。
一种实现USB接口正反插的方法,包括以下步骤:
步骤S110,去除第一USB接口的USB线端座子的金属外壳使其露出正反面金手指。
步骤S120,在所述第一USB接口与第二USB接口之间设置电流开关。
步骤S130,在所述第一USB接口与终端连接时,判断所述第一USB接口与终端连接的金手指是正面还是反面,若是正面金手指与终端连接,则控制正面金手指与所述第二USB接口连接的电流开关导通;若是反面金手指与终端连接,则控制反面金手指与所述第二USB接口连接的电流开关导通。
实现USB接口正反插的方法还包括在所述第一USB接口与终端连接时,判断与终端连接的所述第一USB接口的金手指是正面还是反面,并对应切换所述第一USB接口的金手指与所述第二USB接口之间信号线的连接关系,使得信号经过所述第一USB接口的金手指及所述第二USB接口,实现终端的数据传输。
具体的,若第一USB接口的正面金手指与终端连接,则切换第一USB接口的正面金手指与第二USB接口之间的信号线连通。
若第一USB接口的反面金手指与终端连接,则切换第一USB接口的反面金手指与第二USB接口之间的信号线连通。
在本实施例中,第一USB接口可选用标准的USB接口。
如图2所示,为实现USB接口正反插的系统的模块图。
一种实现USB接口正反插的系统,包括用于切换信号线的USB开关模块101、第一电流开关102、第二电流开关103及控制模块104。
所述第一电流开关102分别连接第一USB接口的正面金手指与第二USB接口;所述第二电流开关103分别连接第一USB接口的反面金手指与第二USB接口;所述USB开关模块101同时连接第一USB接口的正反面金手指与第二USB接口;所述控制模块104分别连接所述USB开关模块101、所述第一电流开关102及所述第二电流开关103。
在所述第一USB接口的正面金手指与终端连接时,所述控制模块104控制所述第一电流开关102导通;使正面金手指的功能引脚与第二USB接口的功能引脚连通。在所述第一USB接口的反面金手指与终端连接时,所述控制模块104控制所述第二电流开关103导通,使反面金手指的功能引脚与第二USB接口的功能引脚连通。所述控制模块104还用于在所述第一USB接口的正反面金手指交替连接终端时控制所述USB开关模块101切换对应信号线、使所述第一USB接口的正反面金手指的功能引脚与第二USB接口功能引脚对应连接。
为便于理解和描述,在本发明中,如无特别说明,所述的第一USB接口是指与电脑端的USB插座进行接触连接的USB接口,以下统称为电脑端USB接口;而第二USB接口则是指与手机、数码相机、MP4等外部设备接触连接的USB接口,以下均统称为手机端USB接口。
以下结合附图3简要说明本发明的工作原理,当电脑端USB接口正面插入电脑USB插座时,第一电流开关102导通,使电脑端USB接口正面的Vbus与手机端USB接口的Vbus导通,同时USB开关模块101将通道一与通道三导通,第二电流开关103截止,从而使电脑端USB接口正面功能引脚与手机端USB接口功能引脚的数据信号与电源导通,实现电脑端与手机端的数据交互以及充电等工作。反之,当电脑端USB接口反面插入电脑USB插座时,第二电流开关103导通,使电脑端USB接口反面的Vbus与手机端USB接口的Vbus导通,同时信号切换模块将通道二与通道三导通,第一电流开关102截止,从而使电脑端USB接口反面功能引脚与手机端USB接口功能引脚的数据信号与电源导通,实现电脑端与手机端的数据交互以及充电等工作。
请结合图3。
第一电流开关102包括芯片IC-LTC4412、场效应管Q1。
所述芯片IC-LTC4412的输入端接所述第一USB接口的正面金手指、感应端接所述第二USB接口、GATE端接所述场效应管Q1的栅极;所述场效应管Q1的源极接所述第二USB接口、漏极接所述第一USB接口的正面金手指。
第二电流开关103包括芯片IC-LTC4412、场效应管Q2。
所述芯片IC-LTC4412的输入端接所述第一USB接口的反面金手指、感应端接所述第二USB接口、GATE端接所述场效应管Q2的栅极;所述场效应管Q2的源极接所述第二USB接口、漏极接所述第一USB接口的反面金手指。
在一个实施例中,在所述第一USB接口的正面金手指与终端连接时,所述控制模块104控制所述USB开关模块101切换正面金手指功能引脚与第二USB接口的功能引脚导通。
在所述第一USB接口的反面金手指与终端连接时,所述控制模块104控制所述USB开关模块101切换反面金手指功能引脚与第二USB接口的功能引脚导通。
USB开关模块101包括芯片U4503、电阻R1、电容C1及电阻R2。
所述芯片U4503的HSD1+端和HSD1-端分别接所述第一USB接口的正面金手指,所述芯片U4503的HSD2+端和HSD2-端分别接所述第一USB接口的反面金手指,所述芯片U4503的D+端和D-端接所述第二USB接口。
所述电阻R1一端接第一电流开关102,另一端接所述芯片U4503的电源端;所述电容C1一端接所述芯片U4503的电源端,另一端接地;所述电阻R2的一端接第二电流开关103,另一端接地;所述芯片U4503的S端接第二电流开关103及所述电阻R2。
芯片U4503的D+端和D-端接第二USB接口的D+端和D-端;所述第二USB接口的VBUS端接所述第一电流开关102和第二电流开关103。
其中,芯片U4503的各功能引脚的逻辑电平信号如下表所示:
具体的,USB开关模块101的具体切换信号线的过程为:当电脑端USB接口正面插入电脑USB插座时,由于二极管正向导通方向截止的特性,二极管D1导通而二极管D2截止,因此芯片U4503的功能引脚S端为低电平,因此芯片U4503的功能引脚HSD1+、HSD1-分别与其功能引脚D+、D-导通,从而可实现电脑端USB接口正面的功能引脚与手机端USB接口的信号传输;同理,当电脑端USB接口反面插入电脑USB插座时,二极管D2导通而二极管D1截止,因此芯片U4503的功能引脚S端为高电平,因此芯片U4503的功能引脚HSD2+、HSD2-分别与其功能引脚D+、D-导通,从而可实现电脑端USB接口反面的功能引脚与手机端USB接口的信号传输。
基于上述所有实施例,实现USB接口正反插的系统的工作原理如下:
USB接口正面金手指和反面金手指分别有四根信号线VBUS、D+、D-和GND。GND是接地线,不需处理。对于VBUS线路,由于需要过充电电流,分别在正反两面金手指的线路上增加一个电流开关。D+端和D-端引脚不需要经过大电流,但是要经过USB高频信号,所以使用一个USB开关模块101用于信号切换。USB开关模块101的一端连接第二USB接口,另一端则分别与正反面金手指相连。
当正面金手指与第二USB接口相连,使第一电流开关102导通。这样电流就可以从VBUS_1流到实际给终端充电的Vcharge上。而将第二电流开关103截止,使电流不会经过VBUS_2流到地网络上。同时,切换USB开关模块101,使D+端与DP_1端相连,D-端与DN_1端相连,而DP_2端和DN_2端都是悬空的。如此,正面金手指的VBUS_1端、DP_1端DN_1都可以顺利与第二USB接口的Vcharge端、D+端和D-端相连接。而反面金手指的VBUS_2端、DP_2端、DN_2端都处于悬空状态,即使接地也不会影响正常的充电和通信。反之,当反面金手指与第二USB接口相连,只需使第二电流开关103导通,第一电流开关截止,再将USB开关模块101的D+端和D-端信号切换到DP_2端和DN_2端即可。
USB开关模块101的信号切换以及第一电流开关102和第二电流开关103的开启关闭都由控制模块104完成,这个控制模块104既可以是一个元器件,也可以是多个元器件的组合;既可以完全通过硬件实现,也可以通过一个微控制器编译软件实现。
USB开关模块101的切换引脚右一个单纯的电平信号控制,而电流开关则由两颗芯片LTC4412通过检测电压直接控制,是硬件实现。
上述实现USB接口正反插的方法和系统通过去除USB线端座子的金属外壳,使正反面的金手指露出,并在USB接口之间设置电流开关。因此,在第一USB接口与终端连接时,通过判断与终端连接的金手指是正面还是反面,并对应使第一USB接口与第二USB接口之间的电流开关导通,另一个电流开关截止,从而实现通过第一USB接口的金手指与第二USB接口对终端进行充电,关闭对应的电流开关能够避免金手指与第二USB接口之间出现短路。
本实施例提供一种USB数据线,该USB数据线包括第一USB接口、第二USB接口以及连接于所述第一USB接口和第二USB接口之间的连接线,所述第一USB接口内的金手指上的正面与反面均设置有一组可独立完成标准USB信号传输的功能引脚,所述USB数据线内还包括所述的实现USB接口正反插的系统。
本实施例提供的USB数据线,可使得该USB数据线与电脑端接触连接的第一USB接口,不论是其正面还是反面插入电脑端USB插座内,USB数据线均可正常地进行数据传输与充电等工作,大大地方便了用户的使用,有效提高了用户体验。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种实现USB接口正反插的系统,其特征在于,包括用于切换信号线的USB开关模块、第一电流开关、第二电流开关及控制模块;
所述第一电流开关分别连接第一USB接口的正面金手指与第二USB接口;所述第二电流开关分别连接第一USB接口的反面金手指与第二USB接口;所述USB开关模块同时连接所述第一USB接口的正反面金手指与所述第二USB接口;所述控制模块分别连接所述USB开关模块、所述第一电流开关及所述第二电流开关;
在所述第一USB接口的正面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述第一电流开关导通,使所述第一USB接口的正面金手指的功能引脚Vbus与第二USB接口的功能引脚Vbus连接;在所述第一USB接口的反面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述第二电流开关导通,使所述第一USB接口的反面金手指的功能引脚Vbus与第二USB接口的功能引脚Vbus连接;所述控制模块还用于在所述第一USB接口的正反面金手指交替连接终端时控制所述USB开关模块切换对应信号线、使所述第一USB接口的正反面金手指的功能引脚D+、D-与所述第二USB接口的功能引脚D+、D-对应连接。
2.根据权利要求1所述的实现USB接口正反插的系统,其特征在于,所述第一电流开关包括芯片IC-LTC4412、场效应管Q1;
所述芯片IC-LTC4412的输入端接所述第一USB接口的正面金手指、感应端接所述第二USB接口、GATE端接所述场效应管Q1的栅极;所述场效应管Q1的源极接所述第二USB接口、漏极接所述第一USB接口的正面金手指。
3.根据权利要求1所述的实现USB接口正反插的系统,其特征在于,所述第二电流开关包括芯片IC-LTC4412、场效应管Q2;
所述芯片IC-LTC4412的输入端接所述第一USB接口的反面金手指、感应端接所述第二USB接口、GATE端接所述场效应管Q2的栅极;所述场效应管Q2的源极接所述第二USB接口、漏极接所述第一USB接口的反面金手指。
4.根据权利要求1所述的实现USB接口正反插的系统,其特征在于,所述USB开关模块包括芯片U4503、电阻R1、电容C1及电阻R2;
所述芯片U4503的HSD1+端和HSD1-端分别接所述第一USB接口的正面金手指,所述芯片U4503的HSD2+端和HSD2-端分别接所述第一USB接口的反面金手指,所述芯片U4503的D+端和D-端接所述第二USB接口;
所述电阻R1一端接所述第一电流开关,另一端接所述芯片U4503的电源端;所述电容C1一端接所述芯片U4503的电源端,另一端接地;所述电阻R2的一端接所述第二电流开关,另一端接地;所述芯片U4503的S端接所述第二电流开关及所述电阻R2。
5.根据权利要求4所述的实现USB接口正反插的系统,其特征在于,所述芯片U4503的D+端和D-端接所述第二USB接口的D+端和D-端;所述第二USB接口的VBUS端接所述第一电流开关和所述第二电流开关。
6.根据权利要求1所述的实现USB接口正反插的系统,其特征在于,在所述第一USB接口的正面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述USB开关模块切换所述第一USB接口的正面金手指功能引脚与所述第二USB接口的功能引脚导通;
在所述第一USB接口的反面金手指与终端连接时,所述控制模块控制所述USB开关模块切换所述第一USB接口的反面金手指功能引脚与所述第二USB接口的功能引脚导通。
7.一种USB数据线,包括第一USB接口、第二USB接口及连接于所述第一USB接口和所述第二USB接口之间的连接线,其特征在于:所述第一USB接口内的金手指上的正面与反面均设置有一组可独立完成标准USB信号传输的功能引脚,所述USB数据线还包括如权利要求1-6中任一项所述的实现USB接口正反插的系统。
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