CN105869316A - 一种适配otg移动设备的pos底座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适配OTG移动设备的POS底座，包括充放电切换模块、扫描枪模块、打印机模块、USB集线器模块、MCU控制模块、电源模块、MicroUSB接口、USB扩展接口、耳机接口、钱箱接口。主要解决当前OTG移动设备在执行POS收银业务时的充电难题，提出一种充放电切换模块，通过接收MCU的控制指令，动态切换MicroUSB口的充放电状态，同时提供一种MCU控制模块，能够自动分析POS底座当前的工作状态，向充放电切换模块发出控制指令，还提供一种复位设计，能够通过应用软件自动复位各工作模块，提供耳机接口和无线模块两套可选方案，实现OTG移动设备到MCU的控制通道。
Description
技术领域
本发明涉及一种POS底座，特别涉及一种适配OTG移动设备的POS底座。
背景技术
OTG(On-The-Go)作为USB的一个扩展功能，广泛应用于智能手机和平板电脑等移动设备上。让移动设备摆脱了PC设备的束缚，能够通过简单的方式直接与数码相机、打印机、移动硬盘等USB设备连接到一起，进行数据的交换。
然而，OTG协议也有一些先天不足。具备OTG功能的移动设备既能作为USB主设备，也能作为USB从设备。当其作为USB主设备时，MicroUSB接口上的VBUS引脚只能对外供电，不能对内充电。而当其作为USB从设备时，MicroUSB接口上的VBUS引脚又只能对内充电，不能对外供电。所以移动设备的MicroUSB口在连接扫描枪、打印机等USB外设时，工作几个小时后，就会面临电量不足，需要充电。此时必须断开与USB外设的连接才能接充电线，与之相应的条码扫描、小票打印等任务也就必须停止。因此造成POS收银业务的中断，给用户造成不便，甚至带来经济损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种适配OTG移动设备并且能够长时间连续工作的POS底座。在用户使用的过程中，POS底座能够自动识别当前的工作状态。如果状态为忙，即扫描枪即将执行扫描任务或者打印机即将执行打印任务，则OTG移动设备自动切换到USB主设备状态，不充电；如果状态为闲，即扫描枪和打印机都执行任务完毕，则OTG移动设备自动切换到USB从设备状态，通过MicroUSB口对其充电。整个充电过程自动完成，不需要用户手动干预，也不会造成用户正常POS收银业务的中断。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种适配OTG移动设备的POS底座，包括充放电切换模块、扫描枪模块、打印机模块、USB集线器模块、MCU控制模块、电源模块、MicroUSB接口、USB扩展接口、耳机接口、钱箱接口。其特征是：充放电切换模块能够切换MicroUSB口的充放电状态；扫描枪模块除了具备基本的条码扫描功能外，还附带一个控制开关，能够给MCU控制模块发送控制指令；USB集线器上行端口通过MicroUSB接口连接OTG移动设备，扩展端口连扫描枪、打印机等USB外设；耳机接口用于OTG移动设备向MCU控制模块发送控制指令；MCU控制模块可以接收来自扫描枪控制开关和耳机接口的控制指令，解析后，执行相关的控制动作，包括但不限于USB总线复位、MicroUSB口充放电状态切换等；电源模块负责给其他各模块供电。
所述的MicroUSB接口包括5个引脚，分别是VBUS引脚、DM引脚、DP引脚、ID引脚、GND引脚。VBUS引脚和ID引脚与充放电切换模块相连。后者通过改变ID引脚的接地状态来控制VBUS引脚的充放电方向。当ID引脚拉高时，OTG移动设备工作在USB从设备状态，VBUS引脚对其充电。当ID引脚接地时，OTG移动设备工作在USB主设备状态，VBUS引脚对外供电（放电）。实际上，该POS底座有自己的电源模块，可以给底座内部各模块供电，无需OTG移动设备对外供电，所以当ID引脚接地时，VBUS引脚可以悬空。对于其他引脚，DM和DP用于USB数据传输，GND接地。
所述的充放电切换模块负责接收来自MCU的切换指令，执行切换动作。当MCU发出充电指令时，充放电切换模块将MicroUSB口的ID引脚拉高，OTG移动设备处于USB从设备状态，电源模块通过VBUS引脚对OTG移动设备充电。当MCU发出放电指令时，充放电模块将MicroUSB口的ID引脚接地， OTG移动设备处于USB主设备状态。
所述的MCU控制模块负责接收扫描枪控制开关和耳机接口上传过来的控制指令，判断系统当前工作状态，执行相关控制动作。控制指令包括但不限于复位USB总线、复位扫描枪、复位打印机、切换OTG移动设备的充放电状态等。另外，MCU还作为USB从设备与USB集线器的下行端口相连。OTG移动设备可以通过此USB通道给POS底座的MCU升级固件。OTG移动设备通过WIFI/3G/4G接入互联网后，可以从服务器下载最新的固件程序到本地，然后通过此USB通道给MCU在线升级。
所述的扫描枪模块除了具备基本的条码扫描功能外，还附带一个控制开关。该控制开关可以给MCU发送控制指令，控制OTG移动设备的充放电状态。
所述的耳机接口实际上只用于传输OTG移动设备给MCU的控制指令。控制指令包括但不限于复位USB总线、复位扫描枪、复位打印机、切换OTG移动设备的充放电状态等。这些控制指令由OTG移动设备上的应用软件根据用户需要自动或者手动的发出。
所述的电源模块接收外部电源适配器的12V直流输入，然后直接或者间接的提供给POS底座内部其他各工作模块。
所述的USB扩展接口由USB集线器扩展而来。USB集线器上有多个下行端口，除了连扫描枪、打印机、MCU之外，其余下行端口都能连到POS底座外，提供给用户使用。这些外部USB接口可以用来连接其他USB存储设备，也可以给手机、移动电源等USB外设充电。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果。
1、本发明提供了一种充放电切换模块，该模块根据POS底座的工作状态自动的调整OTG移动设备的充放电状态，无需用户人工干预。不需要用户重新拔插USB线，也不会中断用户正常的POS收银业务。
2、触发OTG移动设备切换充放电状态的开关都是“隐形”的，无需用户改变现有的使用习惯。具体表现在，扫描枪上的控制开关与原本就存在的扫描开关复用，或者做成电话叉簧的形式。用户在正常使用扫描枪时，就会自动触发OTG移动设备进行充放电状态的切换。而通过耳机接口传过来的软触发指令，由OTG移动设备上的应用软件自动发出，也无需用户的人工干预。
3、本发明对USB总线的复位由OTG移动设备上的应用软件触发，无需用户手动拔插USB线。
4、本发明对扫描枪和打印机的复位也都由OTG移动设备上的应用软件触发，无需用户手动按复位开关或者手动拔插电源线。
5、本发明提供了耳机接口和无线模块两种方案实现OTG移动设备到MCU的控制通道，使得实现方式更加灵活可选。
6、本发明可以通过联网的OTG移动设备给MCU远程升级固件。不需要用户寄回原厂升级固件。
7、本发明对外提供丰富的USB外设接口，方便用户存取外部数据以及为各种移动设备充电。用户也可以用来连接多个扫描枪和打印机。
8、本发明提供了一种电源模块，能够对POS底座内部的各工作模块供电。所以POS底座不需要OTG移动设备提供VBUS电源，节省OTG移动设备的电量消耗。
附图说明
图1为本发明实施例一的应用模块组成框图。
图2为本发明实施例一的复位开关示意图。
图3为本发明实施例一的复位控制结构框图。
图4为本发明实施例二的应用模块组成框图。
具体实施方式
本发明主要是解决OTG移动设备在执行POS收银任务时的充电难题。避免了充电过程造成POS收银任务中断。同时还支持应用软件实现各功能模块的复位操作，避免了用户手动复位时需要拔插线缆的麻烦。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一。
实施例一的应用模块组成框图，如图1所示。
该实施例中，一种适配OTG移动设备的POS底座，包括充放电切换模块、扫描枪模块、打印机模块、USB集线器模块、MCU控制模块、电源模块、MicroUSB接口、USB扩展接口、耳机接口、钱箱接口。
所述的MicroUSB接口包括5个引脚，分别是VBUS引脚、DM引脚、DP引脚、ID引脚、GND引脚。VBUS引脚和ID引脚与充放电切换模块相连。后者通过改变ID引脚的接地状态来控制VBUS引脚的充放电方向。当ID引脚拉高时，OTG移动设备工作在USB从设备状态，VBUS引脚对其充电。当ID引脚接地时，OTG移动设备工作在USB主设备状态，VBUS引脚对外供电（放电）。实际上，该POS底座有自己的电源模块，可以给底座内部各模块供电，无需OTG移动设备对外供电，所以当ID引脚接地时，VBUS引脚可以悬空。对于其他引脚，DM和DP用于USB数据传输，GND接地。
所述的充放电切换模块负责接收来自MCU的切换指令，执行切换动作。当MCU发出充电指令时，充放电切换模块将MicroUSB口的ID引脚拉高，OTG移动设备处于USB从设备状态，电源模块通过VBUS引脚对OTG移动设备充电。当MCU发出放电指令时，充放电模块将MicroUSB口的ID引脚接地， OTG移动设备处于USB主设备状态。此时由于其他模块不需要从OTG移动设备获取电源，所以充放电切换模块会将MicroUSB口的VBUS引脚断开，以便节省OTG移动设备的电量。
所述的扫描枪模块除了具备基本的条码扫描功能外，还附带一个控制开关。该控制开关可以给MCU发送控制指令，控制OTG移动设备的充放电状态。该控制开关的具体呈现方式有多种，包括但不限于以下两种：（1）与扫描枪手柄上的扫描开关复用，按下时，将OTG移动设备置成USB主设备，同时让扫描枪执行条码扫描动作，否则将OTG移动设备置成USB从设备同时充电，扫描枪则不工作；（2）在底座上增加一个电话叉簧，通过扫描枪的提起和挂机两种动作，来发出不同的控制命令，提起时，将OTG移动设备置成USB主设备，挂机时，将OTG移动设备置成USB从设备同时充电。
所述的耳机接口实际上只用于传输OTG移动设备给MCU的控制指令。控制指令包括但不限于复位USB总线、复位扫描枪、复位打印机、切换OTG移动设备的充放电状态等。这些控制指令由OTG移动设备上的应用软件根据用户需要自动或者手动的发出。
所述的电源模块接收外部电源适配器的12V直流输入，然后直接或者间接的提供给POS底座内部其他各工作模块。对于钱箱接口和打印机，电源模块直接提供12V供电。另外，电源模块将把12V转换成5V后提供给其他模块，例如扫描枪模块、USB集线器模块、充放电切换模块等。对于MCU控制模块，电源模块可以对其提供5V,也可以提供3.3V，视MCU的工作电压需求而定。
所述的USB扩展接口由USB集线器扩展而来。USB集线器上有多个下行端口，除了连扫描枪、打印机、MCU之外，其余下行端口都能连到POS底座外，提供给用户使用。这些外部USB接口可以用来连接其他USB存储设备，也可以给手机、移动电源等USB外设充电。
所述的MCU控制模块负责接收扫描枪控制开关和耳机接口上传过来的控制指令，判断系统当前工作状态，执行相关控制动作。控制指令包括但不限于复位USB总线、复位扫描枪、复位打印机、切换OTG移动设备的充放电状态等。另外，MCU还作为USB从设备与USB集线器的下行端口相连。OTG移动设备可以通过此USB通道给POS底座的MCU升级固件。OTG移动设备通过WIFI/3G/4G接入互联网后，可以从服务器下载最新的固件程序到本地，然后通过此USB通道给MCU在线升级。
实施例一的复位开关示意图，如图2所示。
图中C引脚为控制脚，控制各路开关的开闭。其中A1、A2为A通道的两个引脚，B1、B2为B通道的两个引脚。图中只示意了A、B两个通道。实际中根据各模块的具体需求，通道数量可以增多或减少。
实施例一的复位控制结构框图，如图3所示。
如果MCU收到的控制指令是复位USB，则MCU会断开MicroUSB口DM、DP引脚与集线器上行端口的连接，等待一定间隔时间后，再重新连接上。如果控制指令是复位扫描枪或者打印机，则MCU会断开扫描枪或者打印机的供电电源，等待一定间隔时间后，再重新连接上。如果控制指令是切换OTG移动设备的充放电状态，则MCU会控制充放电切换模块改变MicroUSB口ID引脚的接地状态，进而改变OTG移动设备的充放电状态。
实施例二。
实施例二的应用模块组成框图，如图4所示。
本实施例中，利用无线模块取代耳机接口来作为控制通道。OTG移动设备通过WIFI/蓝牙等无线传输协议与无线模块连接。OTG移动设备发出的控制指令由无线模块接收后，通过有线的方式发送给MCU。此实施例的优点是不占用OTG移动设备的耳机接口，同时省去了耳机线的连接过程，让用户使用起来更方便。
上述两个实施例都为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适配OTG移动设备的POS底座，包括充放电切换模块、扫描枪模块、打印机模块、USB集线器模块、MCU控制模块、电源模块、MicroUSB接口、USB扩展接口、耳机接口、钱箱接口，其特征是：充放电切换模块能够切换MicroUSB口的充放电状态；扫描枪模块除了具备基本的条码扫描功能外，还附带一个控制开关，能够给MCU控制模块发送控制指令；USB集线器上行端口通过MicroUSB接口连接OTG移动设备，扩展端口连扫描枪、打印机等USB外设；耳机接口用于OTG移动设备向MCU控制模块发送控制指令；MCU控制模块可以接收来自扫描枪控制开关和耳机接口的控制指令，解析后，执行相关的控制动作，包括但不限于USB总线复位、MicroUSB口充放电状态切换等；电源模块负责给其他各模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的MicroUSB接口包括5个引脚，分别是VBUS引脚、DM引脚、DP引脚、ID引脚、GND引脚；VBUS引脚和ID引脚与充放电切换模块相连；后者通过改变ID引脚的接地状态来控制VBUS引脚的充放电方向；当ID引脚拉高时，OTG移动设备工作在USB从设备状态，VBUS引脚对其充电；当ID引脚接地时，OTG移动设备工作在USB主设备状态，VBUS引脚对外供电（放电）；DM和DP引脚则用于USB数据传输；GND引脚接地。
3.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的充放电切换模块负责接收来自MCU的切换指令，执行切换动作；当MCU发出充电指令时，充放电切换模块将MicroUSB口的ID引脚拉高，OTG移动设备处于USB从设备状态，电源模块通过VBUS引脚对OTG移动设备充电；当MCU发出放电指令时，充放电模块将MicroUSB口的ID引脚接地， OTG移动设备处于USB主设备状态，停止充电。
4.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的MCU控制模块负责接收扫描枪控制开关和耳机接口上传过来的控制指令，判断系统当前工作状态，执行相关控制动作；控制指令包括但不限于复位USB总线、复位扫描枪、复位打印机、切换OTG移动设备的充放电状态等；另外，MCU还作为USB从设备与USB集线器的下行端口相连； OTG移动设备通过WIFI/3G/4G接入互联网后，可以从服务器下载最新的固件程序到本地，然后通过此USB通道给MCU在线升级固件。
5.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的扫描枪模块除了具备基本的条码扫描功能外，还附带一个控制开关；该控制开关可以给MCU发送控制指令，控制OTG移动设备的充放电状态。
6.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的耳机接口用于传输OTG移动设备给MCU的控制指令；这些控制指令由OTG移动设备上的应用软件根据用户需要自动或者手动的发出。
7.根据权利要求6所述的耳机接口，其特征在于：可以用无线模块取代该耳机接口，作为OTG移动设备到MCU的控制通道。
8.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的电源模块接收外部电源适配器的直流输入，然后直接或者间接的提供给POS底座内部其他各工作模块。
9.根据权利要求1所述的一种适配OTG移动设备的POS底座，其特征在于：所述的USB扩展接口由USB集线器扩展而来；USB集线器上的多个下行端口，除了连扫描枪、打印机、MCU之外，其余下行端口都能连到POS底座外，提供给用户使用；这些外部USB接口可以用来连接其他USB存储设备，也可以给手机、移动电源等USB外设充电。
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