CN105281398B - 便携设备、电缆组件以及usb系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及便携设备、电缆组件以及USB系统。利用USB充电器对便携设备进行充电，并且能够进行便携设备与外围设备的通信。在微型AB插座(51)上连接电缆组件(100)。在微型AB插座上连接微型AB插头(105)。电缆组件在连接有USB充电器(60)时对微型AB插头的VBUS引脚输出电压，并且使ID引脚接地。便携设备在判断为在VBUS引脚检测出规定值以上的电压开始经过了规定时间时微型AB插头的ID引脚接地时，对电池进行充电，并且同与电缆组件连接的外围设备(70)进行通信。在取下USB充电器时，微型AB插头的ID引脚变为浮置状态，所以便携设备不对VBUS线输出电压。

Description

便携设备、电缆组件以及USB系统

技术领域

本发明实施例涉及便携设备通过一个连接器一边对内置电池进行充电一边与其它设备进行通信的技术，还涉及用于同时进行这样的充电和通信的便携设备的适配器与便携设备的连动动作。

背景技术

连接主机设备和外围设备的计算机的接口之一有USB。在USB中，一对一或者经由集线器来连接主机设备(也称为主设备。)收纳的USB控制器和外围设备(称为目标、功能，或者仅称为设备。)。主机设备具备根集线器和与根集线器连接的一个以上的USB端口(插座)作为硬件，进行总线的管理、与外围设备的数据通信的OS、设备驱动程序作为软件。

在只能够由主机设备开始，外围设备将与来自主机设备的要求对应的数据返回给主机设备这种主机与目标的关系下进行数据转送。主机设备通常是计算机，但外围设备有USB存储器、硬盘驱动器、键盘、鼠标、打印机、数码相机、以及音频设备等。USB2.0标准的线由一组差动型的数据线(D±)、电源线(VBUS)、以及接地线(GND)构成。USB3.0标准的线在USB2.0标准的线上追加有两组差动型的数据线(Tx±、Rx±)。

对于这种主机/目标型的USB通信，非专利文献1、2对用于不管用主机设备以及外围设备中的哪一个都使如平板终端、智能手机这样的个人计算机(PC)以外的设备进行动作的USB＿OTG(USB On-the-Go)进行规定。适合USB＿OTG标准的OTG设备在具备主机设备以及外围设备双方的功能这种意义下也称为双重角色设备。

在主机设备为搭载充电式的电池的智能手机、平板终端这样的便携设备的情况下，能够利用与插座直接连接的USB充电器通过VBUS线进行充电。在便携设备为OTG设备的情况下，通常只搭载一个微型AB插座即可，所以适合小型化，但由于只能够连接USB充电器和外围设备中的任意一个，所以无法同时进行充电和通信。因此，为了在办公室、自家一边对便携设备进行充电一边利用外围设备而需要特别的装置。

现有技术中对用于在便携设备(OTG设备)的微型AB插座上同时连接USB充电器和附件的标准ACA(Standard Accessory Charger Adapter：标准配件充电适配器)进行规定。图6所示的标准ACA10具备用于与便携设备11连接的微型A插头和用于与附件13连接的标准A插座。标准ACA包括充电器开关19和适配器控制器21。适配器控制器21通过ID＿OTG线在便携设备11表明接地状态或者浮置状态中的任意一种。

便携设备11检测ID＿OTG线的电位来决定动作模式。在标准ACA同时连接有便携设备11、附件13和USB充电器15时，USB充电器对VBUS线输出电压。便携设备11能够通过VBUS线的电源对内置电池充电，附件13能够通过VBUS线的电源进行动作。另外，正在出售一种与标准ACA不同地具备与OTG设备连接的微型A插头、连接USB充电器的微型B插座、以及连接外围设备的标准B插座的OTG电缆。在OTG电缆中，与OTG设备连接的VBUS线分支成USB充电器用和外围设备用。

现有技术中还公开具有2个USB端口的将主机设备和外围设备连接起来的USB电缆装置。USB电缆装置通过经由二极管连接与主机设备连接的2个端口的VBUS线，来利用其它端口补偿1端口中不足的供给给外围设备的电力。专利文献2对通过主机设备或者外围设备中的任意一方进行动作的OTG设备的电力控制进行公开。

OTG设备从检测USB的动作模式的电路机构接受主机信号HST以及外围信号PER中的任意一个来决定动作模式。在外围信号PER被置于有效时移至外围模式。在外围模式中，从与USB端口连接的主机设备通过VBUS使OTG设备的USB收发器接受电力的供给。此时，从蓄电池对OTG设备的非USB电路机构供给电力。

若主机信号HST被置于有效，则移至对VBUS线的静电电容进行充电的充电模式，若VBUS线的电压上升则移至主机模式。在主机模式中，蓄电池对非USB电路机构供给电力，还通过VBUS线对外围设备的接收器供给电力。专利文献3对移动电话的充电装置进行公开。移动电话具备通信和电源能够共享的通信电源连接器、和与专用的充电设备连接的充电用端子部。插入到PC与移动电话之间的通信接口装置利用包括与移动电话连接的电力线和信号线的电缆与通信电源连接器连接。

出售的OTG电缆由于包括三个USB连接器，所以根据设备与各个USB连接器的连接的顺序，整体迁移为各种动作状态。在将连接有USB充电器的OTG电缆与便携设备连接的情况下，便携设备检测出USB充电器供给的VBUS线的电压之后再检测ID线的电位，所以不会对VBUS线供给电源。然而，若先仅将OTG电缆与便携设备连接，则便携设备检测微型A插头的ID引脚的电位(接地状态)而作为主机设备进行动作，所以对VBUS线输出电压。

之后，若在OTG电缆连接USB充电器，则有时在VBUS线上USB充电器的电压与便携设备的电压重叠或者电压碰撞而对系统的动作带来影响。在暂且以正确的顺序连接之后，再进行USB充电器的插拔的情况下也同样地，VBUS线的电压重叠，所以用户需要始终注意连接的顺序。如果如专利文献1的发明那样对VBUS线插入二极管，则能够防止从另一方的端口向该端口的电流的逆流，但无法通过该端口对便携设备供给充电电流。

现有技术中所记载的标准ACA利用微型A插头与便携设备11连接，所以便携设备11始终作为A设备(主机设备)进行动作。另外，在微型A插头上除了接地连接的ID引脚之外，还需要追加与适配器控制器21连接的ID＿OTG线的引脚。在便携设备11的微型AB插座上也连接标准ACA以外的设备，但连接前，便携设备11无法识别所连接的设备。检测出微型A插头的ID引脚的电位(接地状态)的便携设备作为主机设备进行动作，向VBUS线输出电压。

此时为了防止出售的OTG电缆所产生的这样的VBUS线中的电压的碰撞，便携设备11的构造也变得复杂。特别是若取下USB充电器且VBUS线的电压消失，则在连接有微型A插头的便携设备的通常的动作中，对VBUS线输出电压。因此之后再连接USB充电器15时，需要防止电压的碰撞。另外，优选便携设备11尽量不对USB控制器加以变更而同时进行充电和通信。并且，优选能够进行充电和通信的电缆组件不包括适配器控制器21这样的设备而能够以更简单的构造制造，能够利用的USB充电器15也能够从现有的灵活地选择。

发明内容

因此，本发明实施例的目的在于提供一种便携设备能够通过一个插座一边对内置电池进行充电一边与其它设备进行USB通信的电缆组件。而且，本发明实施例的目的在于提供一种与连接的顺序无关地使VBUS线不产生电压的碰撞的电缆组件。本发明实施例的目的进一步在于提供一种简单的构造的电缆组件。

并且，本发明实施例的目的在于提供一种不对便携设备的USB控制器加以变更就能够实现的电缆组件。而且，本发明实施例的目的在于提供一种与这种电缆组件连动进行动作的便携设备。进而，本发明实施例的目的在于提供一种由便携设备和电缆组件构成的USB系统以及在这种USB系统中便携设备和外围设备同时进行充电和通信的方法。

本发明实施例在包括搭载电池的便携设备的D±引脚、ID引脚和VBUS引脚的USB插座上连接包括D±引脚、ID引脚和VBUS引脚的电缆组件的插头，一边利用与电缆组件连接的USB充电器对电池进行充电一边能够进行便携设备同与电缆组件连接的外围设备的通信。电缆组件在连接有USB充电器时使ID引脚成为接地状态、且对VBUS引脚输出电压。电缆组件在取下USB充电器时使ID引脚成为浮置状态、且停止向VBUS引脚输出电压。

在电缆组件上连接便携设备、USB充电器和外围设备。在便携设备判断为在检测出USB插座的VBUS引脚的电压开始经过了规定时间时检测出的ID引脚的电位为接地状态时，利用USB充电器对电池进行充电、且与外围设备进行USB通信。

便携设备在ID引脚为接地状态时作为主机设备进行动作，并对VBUS引脚输出电压。根据上述的构成，能够与便携设备和USB充电器相对于电缆组件的连接的顺序无关地防止VBUS线中的电压的碰撞。例如在将连接有USB充电器的电缆组件连接到便携设备时，便携设备不会在检测USB充电器输出的VBUS线的电压前检测出ID引脚为接地状态并对VBUS输出电压，而能够先检测VBUS的电压并利用VBUS的电源对电池进行充电，所以不产生电压的碰撞。

另外，最初在便携设备连接有电缆组件时，只要ID引脚为浮置状态，便携设备就不对VBUS引脚输出电压，所以即使接下来在电缆组件上连接USB充电器，也不会产生电压的碰撞。便携设备也可以是适合USB＿OTG标准的双重角色设备。

另外，在一边从USB充电器对VBUS线供给电源一边便携设备和外围设备开始USB通信后，也存在取下USB充电器再连接的情况。然而，在USB充电器被取下而VBUS线的电压消失时，如果为只要ID引脚为浮置状态，便携设备就不对VBUS线输出电压，则即使再连接USB充电器也不会产生电压的碰撞。

在从电缆组件取下外围设备时，USB充电器能够继续电池的充电。便携设备判断为在检测出VBUS引脚的电压开始经过了规定时间时检测出的ID引脚的电位为浮置状态时，能够利用与USB插座连接的设备对电池进行充电。此时的设备能够为DCP、CD，或者SDP中的任意一个。

在判断为设备是相当于SDP的主机计算机时，便携设备能够作为B设备进行动作，一边利用主机计算机通过VBUS线供给的电力对电池进行充电一边与主机计算机进行通信。便携设备判断为在VBUS引脚未检测出规定值以上的电压时检测出的ID引脚的电位为接地状态时，能够对VBUS引脚输出电压，并与外围设备进行USB通信。此时便携设备作为A设备进行动作。

根据本发明实施例，能够提供一种便携设备通过一个插座一边对内置电池进行充电一边与其它设备进行USB通信的电缆组件。而且根据本发明实施例，能够提供一种与连接的顺序无关地在VBUS线不产生电压的碰撞的电缆组件。进而根据本发明实施例，能够提供一种简单的构造的电缆组件。

而且，根据本发明实施例，能够提供一种不对便携设备的USB控制器加以变更就能够实现的电缆组件。而且，根据本发明实施例，能够提供一种与这样的电缆组件连动地进行动作的便携设备。进而，根据本发明实施例，能够提供一种由便携设备和电缆组件构成的USB系统以及在这种USB系统中便携设备和外围设备同时进行充电和通信的方法。

附图说明

图1是用于说明便携设备50利用电缆组件100同USB充电器60以及外围设备70连接的情况的图。

图2是用于说明能够与微型AB插座51连接的设备和插头的种类的一个例子的图。

图3是电缆组件100的电路图。

图4是便携设备50的电路图。

图5是用于说明便携设备50和电缆组件100的动作的流程图。

图6是用于说明USB标准规定的微型ACA的图。

符号说明

50…便携设备(OTG设备)；60…USB充电器；70…外围设备；51…微型AB插座；100…电缆组件；105…微型AB插头；109…标准A插头；111…标准A插座

具体实施方式

[定义]

本说明书所使用的术语的意思只要未特别注释就按照USB标准，但本说明书所使用的主要的术语的意思如下。USB＿OTG设备(以后，OTG设备)是指具备单一的微型AB插座，不改换电缆的连接就能够作为主机设备或者外围设备的任意一个进行动作的设备。能够在微型AB插座连接微型A插头或者微型B插头中的任意一个。

OTG设备在微型AB插座连接了微型A插头时作为主机设备(A设备)进行动作，而在连接了微型B插头时作为外围设备(B设备)进行动作。OTG设备能够在会话开始时确定了角色后利用HNP(Host Negotiation Protocol：主机协商协议)或者RSP(Role SwapProtocol)来更换角色。此外，即使更换角色，最初作为主机设备进行动作的设备也继续进行向VBUS的电力供给。

微型A插头以及微型B插头是指对标准的USB插头的引脚追加了ID引脚的插头。微型A插头的ID引脚与接地线连接(接地状态)，微型B插头的ID引脚为浮置状态。接地状态除了直接接地的状态之外，也包括经由电阻接地的状态。A设备是指搭载标准A插座的设备以及搭载供微型A插头插入的微型AB插座的设备。A设备在会话(对VBUS供给电力的状态)开始时对VBUS供给电力并且作为主机设备进行动作。

B设备是指搭载标准B插座、迷你B插座，或者微型B插座的设备以及搭载插入微型B插头或不插入插头的微型AB插座的设备。B设备在会话开始时不对VBUS线输出电压而作为外围设备进行动作。主机设备是指除了USB控制器之外，还搭载CPU、系统存储器、以及总线等的硬件和操作以及应用软件等软件的设备。

USB充电器是指以工业电源或者直流电源为电力源通过VBUS线对USB设备进行充电的USB标准的DCP(Dedicated Charging Port：专用充电端口)。USB充电器的D±线短路或者利用电阻连接。A设备也具备对B设备进行充电的功能，但其充电容量被USB标准限制。与此相对，USB充电器的充电容量能够比A设备大。

在本说明书中，作为USB标准不存在的术语，将能够插入到微型AB插座、且能够从外部将ID引脚的状态控制为浮置状态或者接地状态中的任意一个的插头称为微型AB插头。另外，将包括同样地控制的ID引脚并能够插入到迷你AB插座的插头称为迷你AB插头。USB连接器包括USB插头和USB插座双方的意思。设备为能够利用USB连接器连接的、A设备、B设备、电缆组件、以及USB充电器中的任意一个。

[网络拓扑]

图1是用于说明便携设备50利用电缆组件100同USB充电器60以及外围设备70连接的情况的图。电缆组件100包括控制块101、连接有微型AB插头105的USB电缆103、连接有USB2.0标准的标准A插头109的USB电缆107、以及安装在控制块101中的USB3.0标准的标准A插座111。

USB电缆103包括用于进行USB2.0标准的通信的一对UTP(Unshielded TwistPair：非屏蔽双绞线)电缆、电源电缆(VBUS)、接地电缆(GND)、以及用于进行USB3.0标准的通信的两对SDP(Shielded Differential Pair：有遮蔽差分讯号对)电缆和接地电缆(GND)。微型AB插头105，标准A插头109以及标准A插座111构成电缆组件100的物理接口，能够分别同时将便携设备50、USB充电器60以及外围设备70连接起来。

便携设备50是作为A设备以及B设备的哪一个都可进行动作的OTG设备，但在本发明实施例的应用中，也可以是仅作为A设备进行动作的主机设备。便携设备50具备包括ID引脚的微型AB插座51。也能够代替微型AB插座，而采用包括ID引脚的迷你AB插座。

便携设备50在只具备一个微型AB插座51的情况下利用电缆组件100最有效，但在本发明实施例的应用中也可以具备2个以上的USB插座。对于微型AB插头105，形状能够为微型A插头或者微型B插头中的任意一个，但ID引脚的状态由控制块101控制，所以USB的标准上不属于微型A插头以及微型B插头中的任意一个。

便携设备50能够代替电缆组件100而在微型AB插座51上连接其它设备。图2示出能够与微型AB插座51直接连接的设备和插头的一个例子。B设备81能够以便携设备50作为A设备进行动作的方式利用微型A插头连接。便携设备82是OTG设备，能够利用在一方连接微型A插头而在另一方连接微型B插头的OTG电缆与便携设备50连接。在利用OTG电缆直接连接便携设备50和便携设备82的情况下，在会话开始时，连接有微型A插头的设备作为A设备进行动作，连接有微型B插头的设备作为B设备进行动作。

主机PC83是作为主机设备进行动作的笔记本型或者台式计算机，以便携设备50作为B设备进行动作的方式利用微型B插头连接。主机PC83相当于USB标准规定的SDP(Standard Downstream Port：标准下行端口)。主机PC83能够一边与便携设备50进行通信一边对VBUS线供给最大0.5A或者0.9A的电流。USB充电器91相当于利用微型B插头连接并对便携设备50进行充电的USB标准规定的DCP(Dedicated Charging Port：专用充电端口)。

USB充电器91也能够利用微型A插头与便携设备50连接，但连接有微型A插头的便携设备50在USB充电器91不对VBUS线输出电压时作为A设备进行动作，并对VBUS线输出电压。之后，若USB充电器91对VBUS线输出电压则发生电压的碰撞，所以需要注意连接的顺序。CDP(Charging Downstream Port：充电下行端口)93相当于能够供给比SDP更大的电流的可通信的USB标准的设备。CDP93能够作为主机PC、集线器实现，利用微型B插头连接，作为一个例子对VBUS线供给最大1.5A的电流。

返回到图1，外围设备70是能够利用标准A插头与标准A插座111连接的B设备。控制块101也能够代替标准A插座111，而采用迷你A插座、微型A插座或者微型AB插座。后面可知，在本实施方式中为了不在VBUS线产生电压的碰撞，而构成为使便携设备50进行特别的动作，外围设备70作为通常的设备。

因此，作为A设备进行动作并对VBUS线输出电压的主机PC83无法代替外围设备70而与控制块101连接。在代替标准插座111而采用微型AB插座的情况下，能够使OTG电缆的微型B插头侧与便携设备82连接，使微型A插头侧与控制块101侧连接。然而，连接时用户特别注意插头的方向较困难。在之前说明的微型ACA中，在该点上也需要想特别的办法。此外，控制块101也可以代替标准A插座而直接连接连接有标准B插头的电缆。

对于外围设备70，作为一个例子，能够为耳机以及扬声器等音响设备、打印机或者外置显示器这样的输出设备、鼠标或者键盘这样的输入设备、以及存储键或者硬盘驱动器这样的存储设备等。外围设备70可以是通过VBUS线从USB电缆接受电力但从AC/DC适配器这样的特别电源接受动作的主要电源的自供电设备或者仅利用从VBUS线接受的电力进行动作的总线电力设备中的任意一个。

USB充电器60是与USB充电器91同样的构成的DCP，在一个例子中能够供给1.5A的电流。电缆组件100也能够代替标准A插头109而采用具备能够适应USB充电器60的容量的其它种类的插头。或者，也能够在控制块101按装用于连接USB充电器60的插座。

[电缆组件]

图3是电缆组件100的电路图。微型AB插头105和标准A插座111使USB2.0标准的信号引脚(D±)、USB3.0标准的信号引脚(Tx±、Rx±)相互直接连接。另外，也使VBUS引脚彼此相互直接连接。微型AB插头105的ID引脚经由电阻以及n型MOS－FET121接地。ID引脚也可以经由n型MOS－FET121直接接地。

在标准A插头109中，功率(PWR)引脚分别经由电阻与n型MOS－FET121的栅极、p型MOS－FET123的栅极、n型MOS－FET125的栅极连接，还直接与p型MOS－FET123的源极连接。PWR引脚经由电阻以及n型MOS－FET125接地。p型MOS－FET123的漏极与微型AB插头105和标准插座111的VBUS引脚连接。标准A插头109的D±引脚什么也不连接。

接下来，对电缆组件100的动作进行说明。未在标准A插头109上连接USB充电器60时，MOS－FET121～123为截止状态。若在标准A插头109连接USB充电器60，则MOS－FET121～123移至接通状态，之后若USB充电器60被取下则返回到截止状态。USB充电器60对与微型AB插头105连接的便携设备50以及与标准A插座111连接的外围设备供给VBUS电源。

[便携设备]

图4是便携设备50的电路图。图4只示出本发明实施例的理解所需的构成。便携设备50包括USB控制器201、充电式电池203、电力部205、检测部207、控制部209、以及微型AB插座51。电池203通过电力部205对USB控制器201、电力部205、检测部207以及控制部209供给电力。

USB控制器201与CPU、系统存储器、以及I/O控制电路等一起以SOC(System-on-a-chip：系统单芯片)方法形成。USB控制器201具备作为主机设备的控制器的功能和根集线器的功能。USB控制器201采用由进行USB2.0标准的通信的2.0物理层和进行USB3.0标准的通信的3.0物理层构成的双重总线构造来支持2个标准。

电力部205、检测部207以及控制部209能够由在SOC的外侧包括固件的硬件逻辑电路形成。因此，在本实施方式中，不需要对主机控制器201加以用于与电缆组件100连接的变更。微型AB插座51的VBUS引脚经由电力部205和电阻与n型MOS－FET211的漏极连接。n型MOS－FET211的漏极与控制部209连接。n型MOS－FET211的源极接地，而栅极与电力部205连接。

微型AB插座51的D±引脚与检测部207连接，ID引脚以规定电压被上拉而与控制部209连接。USB控制器201的D±引脚与检测部207连接。控制部209同检测部207、电力部205、和USB控制器201的ID引脚连接。USB控制器201和微型AB插座51的USB3.0标准的信号引脚(Tx±、Rx±)相互连接。

便携设备50以充电模式、通信模式以及充电通信模式3个动作模式中的任意一个进行动作。对电池203进行充电的充电模式包括利用USB充电器60或者USB充电器91进行充电的情况、和利用主机PC83进行充电的情况。通信模式包括便携设备作为A设备进行通信的情况和作为B设备进行通信的情况，但也可以为仅作为A设备进行通信。充电通信模式是利用电缆组件100同时进行充电和USB通信的动作模式。

在作为A设备的通信模式时，电力部205以使电池203的电压升压到规定电压来对微型AB插座51的VBUS引脚供给电力的输出模式进行动作。在便携设备50以充电模式进行动作时，电力部205以从微型AB插座51的VBUS引脚接受充电电力的充电模式进行动作。在主机PC83对VBUS引脚供给电源时，便携设备50以作为B设备的通信模式进行动作。

在未从外部对VBUS引脚供给电压时，电力部205将n型MOS－FET211控制为接通状态。若对VBUS引脚施加电压时经过规定时间后电压稳定，则电力部205对n型MOS－FET211的栅极发送信号来控制为截止状态。检测部207与VBUS的电压以及ID线的电位无关系地根据与微型AB插座51连接的设备的种类来使USB控制器201和微型AB插座51的D±线连接或者切断。

检测部207根据D±线的电位将与微型AB插座51连接的设备识别为是USB充电器91时，对控制部209将控制信号(H)置于有效。检测部207根据D±引脚的电位识别为在微型AB插座51连接有能够进行USB通信的设备时，对控制部209将控制信号(L)置于有效，并且，将USB控制器201和微型AB插座51的D±引脚连接。

检测部207将控制信号(L)置于有效时，相当于在微型AB插座51连接主机PC83、连接有USB充电器60和外围设备70的电缆组件100、CDP93或者B设备81。控制部209基于VBUS引脚的电压以及ID引脚的电位来将电力部205设定为充电模式或者输出模式。控制部209在会话开始时必须先确认VBUS引脚的电压。

控制部209在VBUS引脚的电压为规定值以上(H)时，输出用于将电力部205设定为充电模式的充电信号。控制部209只限在VBUS引脚的电压小于规定值(L)时ID引脚为接地状态时输出用于将电力部205设定为输出模式的输出信号。控制部209在输出充电信号时，在从检测部207接受到控制信号(H)时，作为一个例子，对电力部205设定1.5A的引入电流，在接受到控制信号(L)时设定0.5A、0.9A或者1.5A的引入电流。

[流程图]

接下来，参照图5的流程图，对在便携设备50连接电缆组件100、USB充电器60、外围设备70，或者图2所示的任意一个设备时的、便携设备50和电缆组件100的动作进行说明。在块301中，便携设备50的电源启动，但在微型AB插座51上未连接任何的设备。

USB控制器201检测出未进行数据通信而使全部的收发器停止并迁移到空转状态。此时电力部205不对VBUS线输出电压。另外，电力部205使n型MOS－FET211成为接通状态来以规定的电阻值下拉VBUS线。检测部207将USB控制器201与微型AB插座21之间的D±线切断。此外，块301也包括在微型AB插座51连接了未连接USB充电器60以及外围设备70的状态(单独状态)的电缆组件100或者只连接外围设备70的电缆组件100的状态。

在块303中，在微型AB插座51连接一些设备。块305示出微型AB插座51的VBUS引脚的电压的状态。在电压为规定值以上(H)时，移至块307，在小于规定值(L)时，移至块351。移至块307相当于在微型AB插座51连接了连接有图2的笔记本PC83、USB充电器91、CDP93、USB充电器60的电缆组件100、或者连接有USB充电器60和外围设备70的电缆组件100中的任意一个。移至块351相当于在微型AB插座51上连接不对VBUS线输出电压的设备。

这样的设备在本实施方式中，对应B设备81、单独状态的电缆组件100或者只连接外围设备70的电缆组件100。在块307中，电力部205检测的VBUS线的电压超过规定值之后直至稳定位置，作为一个例子，经过200毫秒以上的延迟时间。延迟时间有防止控制部209检测VBUS线的电压之前检测出ID引脚的电位为接地状态并输出输出信号，而电力部205对VBUS引脚输出电压的意义。

因此，也可以根据需要来设定比直至电压稳定为止的时间长的延迟时间。在块309中，若经过延迟时间而电压稳定则电力部205使n型MOS－FET成为截止状态。其结果，控制部209检测出VBUS线产生规定值以上的电压。在块311中，确认出VBUS线的电压的控制部209接着确认ID引脚的电位。在ID引脚的电位为浮置状态时，从块313移至块315，在接地状态时，移至块331。

移至块315的情况相当于在微型AB插座51上直接连接主机PC83、USB充电器91，或者CDP93中的任意一个。这些设备利用微型B插头连接，所以便携设备50将自身识别为B设备。移至块331的情况相当于在微型AB插座51上连接了连接有USB充电器60的电缆组件100、或者连接有USB充电器60和外围设备70的电缆组件100。

此时，由于ID引脚的电位为接地状态，所以便携设备50将自身识别为A设备。然而，控制部209识别出通过微型AB插座51的VBUS引脚供给电压，所以不将电力部205设定为输出模式。不管ID引脚为接地状态或者浮置状态中的哪一个，控制部209都对电力部205发送充电信号，但控制部209还根据以下的步骤对电力部205设定通过VBUS引脚接受的引入电流的值。在块315中，检测部207根据D±线的电位来判断为在微型AB插座51上连接有USB充电器91并将控制信号(H)置于有效时移至块321。

在块321中，若控制部209对电力部205发送充电信号，则便携设备50移至充电模式。此时，作为一个例子，控制部209对电力部205设定1.5A的引入电流。在块315中，检测部207根据D±线的电位判断为连接有主机PC83或者CDP93并将控制信号(L)置于有效时移至块317。

在块317中，若检测部207连接USB控制器201和微型AB插座51的D±引脚，则便携设备50作为B设备进行动作。主机PC83或者CDP93针对便携设备50开始枚举来开始USB通信。此时的VBUS的电源由主机PC83或者CDP93供给。在块319中，若控制部209对电力部205发送充电信号，则便携设备50移至作为B设备进行动作的充电通信模式。此时控制部209以利用USB标准规定的方式对电力部205设定0.5A、0.9A或者1.5A的引入电流。此外，也能够跳过块317的步骤，检测部207使便携设备50和主机PC83不进行通信。

在块331中，检测部207根据D±线的电位判断为在微型AB插座51连接有连接USB充电器60的电缆组件100并将控制信号(H)置于有效时移至块337。在块337中，若控制部209对电力部205发送充电信号，则便携设备50移至充电模式。此时，作为一个例子，控制部209对电力部205设定1.5A的引入电流。在块331中，检测部207根据D±线的电位判断为连接了连接有USB充电器60和外围设备70的电缆组件100并将控制信号(L)置于有效时，移至块333。

在块333中，若检测部207连接D±线，则便携设备50作为A设备进行动作。在块335中，若控制部209对电力部205发送充电信号，则便携设备50移至作为A设备进行动作的充电通信模式。但是，由于控制部209未将电力部205设定为输出模式，所以电力部205不对VBUS线输出电压。VBUS线的电压由USB充电器60供给。此时，作为一个例子，控制部209对电力部205设定1.5A的引入电流。之后，便携设备50针对外围设备70开始枚举来进行USB通信。

若在块335的状态下从电缆组件100取下USB充电器60，则VBUS线的电源停止，作为B设备进行动作的外围设备70也不输出VBUS电源，所以USB通信停止。在USB充电器60被取下时，微型AB插头105的ID引脚移至浮置状态，所以VBUS的电压小于规定值时，在块355的步骤中，电力部205也不对VBUS供给电压。然而，如果再次连接USB充电器60则能够重新开始USB通信。

在块351中，检测部207根据D±线的电位来判断是否连接有能够进行通信的设备。未连接能够进行通信的设备时相当于连接有单独状态的电缆组件100的状态、什么样的设备都未连接的状态、或者只连接OTG电缆的状态，所以返回到块303。判断为连接有能够进行通信的设备的检测部207对控制部209将控制信号(L)置于有效。控制信号(L)被置于有效相当于直接连接B设备81的状态或者连接有只连接外围设备70的电缆组件100的状态。

在块353中，控制部209确认微型AB插座51的ID引脚的电位。ID引脚的电位为浮置状态时相当于连接有只连接外围设备70的电缆组件100，所以返回到块303。因此，外围设备70利用电缆组件100与便携设备50连接的情况下，只要未连接USB充电器60就无法进行USB通信。ID线的电位为接地状态时相当于直接连接B设备81，所以移至块356。在块356中，控制部209发送输出信号来将电力部205设定为输出模式。

在块357中，电力部205对电池203的电压进行升压并对VBUS线输出。B设备81不对VBUS线供给电压，所以不会发生电压的碰撞。在块361中，若检测部207连接USB控制器201和微型AB插座51的D±线，则在块363中，便携设备50作为A设备进行动作而移至通信模式，并开始USB通信。此时便携设备50针对B设备81进行枚举。

以上的步骤说明的各块的顺序并不限定本发明实施例。在本领域技术人员可预测的范围内以发挥同等的功能的方式更换顺序也包括在本发明实施例的范围内。根据以上的步骤，便携设备50能够利用电缆组件100来一边通过USB充电器60对电池203进行充电，一边与外围设备70进行通信。此时的VBUS线的电源由USB充电器60供给。

电缆组件100在未连接USB充电器60时，将ID线控制为与B插头对应的浮置状态，在连接USB充电器60时，控制为与A插头对应的接地状态。便携设备50利用微型A插头连接设备时，作为A设备进行动作，并对VBUS输出电源。

连接有USB充电器60的电缆组件100与微型AB插座51连接时，便携设备50在检测ID引脚的电位前检测VBUS的电压。在VBUS线的电压为规定值以上(H)时，即使之后检测出的ID线的电位为接地状态，在块313的步骤中，电力部205也不对VBSU引脚输出电压。因此，便携设备50能够一边作为A设备进行动作一边不向VBUS线供给电源，所以能够防止VBUS线中的电压的碰撞。

存在在与便携设备50连接的电缆组件100上先连接外围设备70，接着连接USB充电器60的情况。连接USB充电器60之前，电缆组件100的ID线为浮置状态，所以便携设备不对VBUS线输出电压。因此，之后即使连接USB充电器，也不会产生VBUS线中的电压的碰撞。

便携设备504只在块305中其它设备不对微型AB插座51的VBUS线供给电源时，在块357中对VBUS线供给电源并以通信模式进行动作。因此，电缆组件100以及USB充电器60相对于便携设备50的连接的顺序不管为什么样，便携设备50的电压和USB充电器60的电压都不会在VBUS线上碰撞。

本发明实施例能够使电缆组件100成为简单的构成，并且不对USB控制器201加以修正就容易实现。并且，即使在微型AB插座51连接电缆组件100以外的设备，便携设备100也能够作为A设备或者B设备进行动作。

至此，对于本发明实施例，以附图所示的特定的实施方式进行了说明，但本发明实施例并不限定于附图所示的实施方式，只要起到本发明实施例的效果，即使是至此所知的任何构成，也都能够采用。

Claims (20)

1.一种USB系统，包括便携设备和电缆组件，其特征在于，

所述电缆组件具有：

插头，其包括第一D±引脚、第一ID引脚和第一VBUS引脚；

第一USB连接器，其包括第三D±引脚和第三VBUS引脚，并能够与外围设备连接；

第二USB连接器，其包括第四D±引脚和第四VBUS引脚，并能够与USB充电器连接；以及

控制块，其在连接有所述USB充电器时使所述第一ID引脚成为接地状态，在未连接所述USB充电器时使所述第一ID引脚成为浮置状态，

所述便携设备具有:

充电式的电池;

USB标准的插座，其包括第二D±引脚、第二ID引脚和第二VBUS引脚，并能够进行所述插头的连接；

USB控制器；

电力部，其能够以对所述电池进行充电的充电模式或者将所述电池的电压输出给所述第二VBUS引脚的输出模式进行动作；

控制部，其根据所述第二ID引脚的电位和所述第二VBUS引脚的电压来控制所述电力部的动作模式；以及

检测部，其根据所述第二D±引脚的电位来识别与所述插座连接的设备的种类，并对所述控制部输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的USB系统，其特征在于，

所述便携设备是适合USB＿OTG标准的双重角色设备。

3.根据权利要求2所述的USB系统，其特征在于，

所述控制部判断为对所述第二VBUS引脚施加电压开始经过了规定时间后检测出的所述第二ID引脚的电位为接地状态时，将所述电力部设定为充电模式。

4.根据权利要求3所述的USB系统，其特征在于，

所述检测部根据所述第二D±引脚的电位判断为在所述第一USB连接器上连接有所述外围设备时，将所述插座的第二D±引脚和所述USB控制器的D±引脚连接。

5.根据权利要求3所述的USB系统，其特征在于，

所述控制部判断为对所述第二VBUS引脚施加电压开始经过了规定时间后检测出的所述第二ID引脚的电位为浮置状态时，将所述电力部设定为充电模式。

6.根据权利要求5所述的USB系统，其特征在于，

所述控制部基于从所述检测部接受的控制信号来判断为在所述插座上连接有USB充电器时，将所述电力部设定为规定的电流值的充电模式。

7.根据权利要求6所述的USB系统，其特征在于，

所述控制部基于从所述检测部接受的控制信号来判断为在所述插座上连接有主机设备时，将所述电力部设定为比所述规定的电流值小的电流值的充电模式，且将所述插座的第二D±引脚和所述USB控制器的D±引脚连接。

8.根据权利要求2所述的USB系统，其特征在于，

在所述插座上连接有不对所述第二VBUS引脚输出电压的外围设备、且所述第二ID引脚为接地状态时，所述控制部将所述电力部设定为输出模式。

9.一种便携设备，具备能够与USB充电器和外围设备连接并包括第一D±引脚、第一ID引脚和第一VBUS引脚的插头，并能够与只在连接有所述USB充电器时使所述第一ID引脚成为接地状态的电缆组件连接，其特征在于，具有：

充电式的电池；

USB标准的微型AB插座，其包括第二D±引脚、第二ID引脚和第二VBUS引脚，并能够与所述插头连接；

USB控制器；

电力部，其能够以对所述电池进行充电的充电模式或者将所述电池的电压输出给所述第二VBUS引脚的输出模式进行动作;

控制部，其在对所述第二VBUS引脚施加电压开始经过规定时间后检测出的所述第二ID引脚的电位为接地状态时，将所述电力部设定为充电模式；以及

检测部，其检测所述第二D±引脚的电位来控制所述USB控制器和所述插座的第二D±引脚的连接。

10.根据权利要求9所述的便携设备，其特征在于，

在从所述电缆组件取下所述USB充电器时，所述控制部检测所述第二ID引脚的电位来控制所述电力部不对所述第二VBUS引脚输出电压。

11.一种电缆组件，通过微型AB插座一边利用USB充电器对便携设备进行充电一边能够进行所述便携设备与外围设备的USB通信，其特征在于，具有：

插头，其包括D±引脚、ID引脚和VBUS引脚，并能够与所述便携设备的微型AB插座连接；

第一USB连接器，其能够与所述外围设备连接；

第二USB连接器，其能够与所述USB充电器连接；以及

控制块，其在连接有所述USB充电器时，使所述ID引脚成为接地状态，在未连接所述USB充电器时，使所述ID引脚成为浮置状态。

12.根据权利要求11所述的电缆组件，其特征在于，

所述第一USB连接器为标准A插座，所述第二USB连接器为标准A插头。

13.根据权利要求11所述的电缆组件，其特征在于，

所述控制块包括晶体管，该晶体管将所述USB充电器的电压作为动作信号来将所述ID引脚控制为接地状态或者浮置状态。

14.一种便携设备与电缆组件的连接方法，是在包括安装在搭载电池的便携设备上的第二D±引脚、第二ID引脚、和第二VBUS引脚的USB插座上连接包括第一D±引脚、第一ID引脚和第一VBUS引脚的电缆组件的插头，一边利用与所述电缆组件连接的USB充电器对所述电池进行充电一边能够进行所述便携设备同与所述电缆组件连接的外围设备的通信的方法，其特征在于，具有：

所述电缆组件在连接有所述USB充电器时使所述第一ID引脚成为接地状态、且对所述第一VBUS引脚输出电压的步骤；

所述电缆组件在所述USB充电器被取下时使所述第一ID引脚成为浮置状态的步骤；

在所述电缆组件上连接有所述便携设备、所述USB充电器和所述外围设备时，在所述便携设备判断为在所述第二VBUS引脚检测出规定值以上的电压开始经过了规定时间时检测出的所述第二ID引脚的电位为接地状态时，利用所述USB充电器对所述电池进行充电，且与所述外围设备进行USB通信的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

在从所述电缆组件取下所述USB充电器时，所述便携设备确认所述第二ID引脚的电位为浮置状态，不向所述第二VBUS引脚输出电压。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，具有：

在重新连接所述USB充电器时，所述电缆组件对所述第一VBUS引脚输出电压、且使所述第一ID引脚成为接地状态的步骤；以及

在所述便携设备判断为在所述第二VBUS引脚上检测出规定值以上的电压开始经过了规定时间时检测出的所述第二ID引脚的电位为接地状态时，利用所述USB充电器对所述电池进行充电、且与所述外围设备进行USB通信的步骤。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

具有在从所述电缆组件取下所述外围设备时，所述USB充电器继续所述电池的充电的步骤。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

具有在所述便携设备判断为在检测出所述第二VBUS引脚的电压开始经过规定时间时检测出的所述第二ID引脚的电位为浮置状态时，利用与所述USB插座连接的设备对所述电池进行充电的步骤。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，

具有在判断为所述设备为主机计算机时，所述便携设备作为B设备进行动作，一边利用所述主机计算机通过第二VBUS线供给的电力对所述电池进行充电一边与所述主机计算机进行通信的步骤。

20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

在所述便携设备判断为在所述第二VBUS引脚未检测出规定值以上的电压时检测出的所述第二ID引脚的电位为接地状态时，所述便携设备对所述第二VBUS引脚输出电压，并与所述外围设备进行USB通信。