CN106325463B - 一种usb外设的省电控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种USB外设的省电控制系统及其方法，省电控制系统包括移动终端和USB外设；所述移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端对USB外设进行低压脉冲供电；当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。这样在USB外设不工作时及时降低对其的供电电压，达到节省移动终端电能的目的，提高了移动终端的续航能力。

Description

一种USB外设的省电控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及的是一种USB外设的省电控制系统及其方法。

背景技术

随着移动终端技术的发展以及智能手机、平板等设备的普及，移动终端也能像电脑一样成为主机，通过其USB接口连接外围设备（以下简称USB外设），如鼠标、键盘等。在实际使用中，将移动终端的USB接口连接USB外设后，用户何时使用USB外设是未知的。但移动终端对该USB外设是持续供电、直至该USB外设与移动终端断开连接才停止供电。由于移动终端持续对USB外设供电，而USB外设并非一直处于工作状态，从而导致移动终端的电能被浪费了。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种USB外设的省电控制系统及其方法，以解决现有移动终端持续对USB外设供电导致电能浪费的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种USB外设的省电控制系统，其包括移动终端和USB外设；

所述移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端对USB外设进行低压脉冲供电；当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。

所述的USB外设的省电控制系统中，所述移动终端包括；

第一USB接口，用于与USB外设连接；

检测触发模块，用于检测移动终端与USB外设的通信状态，输出对应的切换指令并配置第一USB接口的数据脚的模式；

供电控制模块根据切换指令对USB外设的供电状态进行切换。

所述的USB外设的省电控制系统中，所述检测触发模块包括：

通信检测单元，用于判断在预设时间段内，USB外设与移动终端是否在通信；未通信时输出低压切换指令；

引脚配置单元，用于根据低压切换指令将第一USB接口的一个数据脚配置成GPIO中断模式；

中断检测单元，用于检测所述的一个数据脚是否有产生中断触发，有则输出正常切换指令、并将所述的一个数据脚配置成USB通信模式。

所述的USB外设的省电控制系统中，所述供电控制模块根据低压切换指令将供电状态切换为低压脉冲供电状态，降低第一USB接口的供电脚的供电电压至预设低压，并将直流电平供电切换为脉冲供电；

所述供电控制模块根据正常切换指令将供电状态切换为正常状态，在第一USB接口的供电脚输出预设高压的直流电平。

所述的USB外设的省电控制系统中，所述USB外设包括：

第二USB接口，用于与第一USB接口连接；

供电检测模块，用于根据第二USB接口的供电脚上的电压值判断当前的供电状态；

脉冲模块，用于检测当前处于低压脉冲供电状态且需要与移动终端通信时，输出持续的脉冲信号至所述第一USB接口的一个数据脚产生中断触发；及检测当前处于正常状态时，对第二USB接口传输对应的数据。

一种采用所述的USB外设的省电控制系统的省电控制方法，其包括：

步骤A、移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端对USB外设进行低压脉冲供电；

步骤B、当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。

所述的省电控制方法中，所述步骤A具体包括：

步骤A1、移动终端判断在预设时间段内，USB外设与移动终端是否在通信，未通信时输出低压切换指令；

步骤A2、移动终端根据低压切换指令将供电状态切换为低压脉冲供电状态，降低供电电压至预设低压，并将直流电平供电切换为脉冲供电；

步骤A3、移动终端根据低压切换指令将其一个数据脚配置成GPIO中断模式。

所述的省电控制方法中，所述步骤B具体包括：

步骤B1、USB外设根据供电电压的大小判断当前的供电状态；

步骤B2、当判断当前处于低压脉冲供电状态且需要与移动终端通信时，输出脉冲信号控制所述的一个数据脚产生中断触发；

步骤B3、移动终端检测到中断触发时，输出正常切换指令将供电状态切换为正常状态，并将所述的一个数据脚配置成USB通信模式。

所述的省电控制方法中，所述步骤B1具体包括：

USB外设判断供电电压是否高于上限阈值，是则识别供电状态为正常状态；

USB外设判断供电电压是否低于下限阈值，是则识别供电状态为低压脉冲供电状态。

所述的省电控制方法中，在所述步骤B之后，还包括：

步骤C、USB外设检测当前供电正常时，停止输出脉冲信号，并与移动终端进行数据通信。

相较于现有技术，本发明提供的USB外设的省电控制系统及其方法，通过移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端对USB外设进行低压脉冲供电；当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。这样在USB外设不工作时及时降低对其的供电电压，达到节省移动终端电能的目的，提高了移动终端的续航能力。

附图说明

图1是本发明提供的USB外设的省电控制系统应用实施例的结构框图。

图2是本发明提供的USB外设的省电控制方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种USB外设的省电控制系统及其方法，通过对与移动终端连接的USB外设进行监控，当USB外设不工作时降低对其的供电电压，达到节省移动终端电能的目的，提高移动终端的续航能力。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的USB外设的省电控制系统包括移动终端10和USB外设20。所述移动终端10检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端10对USB外设20进行低压脉冲供电。当USB外设20检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端10进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。

本实施例中，移动终端10包括第一USB接口110、检测触发模块120和供电控制模块130。所述USB外设20包括第二USB接口210、供电检测模块220和脉冲模块230。

所述第一USB接口110的供电脚VBUS1、数据脚（DP1、DN1）、地脚GND1与第二USB接口210的供电脚VBUS2、数据脚（DP2、DN2）、地脚GND2一一对应连接。第一USB接口110的地脚GND1和第二USB接口210的地脚GND2接地。本实施例中供电脚（VBUS1、VBUS2）进行供电，两个数据脚（DP1- DP2、DN1- DN2）进行数据传输。

所述检测触发模块120用于检测移动终端与USB外设的通信状态，输出对应的切换指令并配置第一USB接口的一个数据脚的模式。通信状态的检测可通过获取数据脚DP和DN上的电压，对两个电压的电压差进行检测，若在电压差未变化则通信未发生，电压差变化则通信。数据脚的配置是为了区分正常的通信模式和省电模式。数据脚DN配置为通信模式时，数据脚（DN与DP）作为USB通信的数据线使用，实现正常通信模式下的数据传输。数据脚DN配置为GPIO中断模式时，其不传输数据，只要接收到上升沿信号或下降沿信号就会产生中断触发恢复正常供电。

本实施例中，所述检测触发模块120包括通信检测单元121、引脚配置单元122和中断检测单元123。所述通信检测单元121判断在预设时间段（如5秒）内，USB外设与移动终端是否在通信（即在预设时间段内电压差是否变化，未变化则未通信，反之通信）：若未通信，则输出低压切换指令给供电控制模块130和引脚配置单元122。相较于实时检测是否通信，可避免用户操作停顿导致通信断断续续、使供电切换繁琐的问题。所述引脚配置单元122根据低压切换指令将第一USB接口110的一个数据脚（如DN1）配置成GPIO中断模式。所述中断检测单元123检测数据脚DN1是否有产生中断触发：有则输出正常切换指令给供电控制模块130，并将该数据脚DN1配置成正常的USB通信模式；没有则不输出指令。

所述供电控制模块130根据切换指令对USB外设的供电状态进行切换。切换指令包括通信检测单元121输出的低压切换指令和中断检测单元123输出的正常切换指令。供电状态包括正常状态和低压脉冲供电状态。正常状态供电时，供电脚VBUS1输出预设高压（如5V）的直流电平、通过第二USB接口210的供电脚VBUS2给USB外设供电。供电控制模块130收到低压切换指令时切换为低压脉冲供电状态，降低对USB外设的供电电压（即第一USB接口的供电脚VBUS1上的电压）至预设低压（如1.8V），并将原来的直流电平供电切换为脉冲供电（如占空比为10%、周期为1秒的脉冲）。供电控制模块130收到正常切换指令时，切换为正常状态恢复正常供电。

所述USB外设的供电检测模块220通过判断第二USB接口210的供电脚VBUS2上的电压值的大小即可检测出其自身处于哪种供电状态。当判断供电脚VBUS2上的电压高于上限阈值（如4V）时，识别移动终端处于正常状态；当判断供电脚VBUS2上的电压低于下限阈值（如2V）时，识别移动终端处于低压脉冲供电状态。

移动终端将其第一USB接口的一个数据脚（DN1）配置成GPIO中断模式，USB外设通过改变该数据脚（DN1）的模式即可恢复正常供电。例如，所述脉冲模块230检测当前处于低压脉冲供电状态，且需要与移动终端通信时，输出持续的脉冲信号（如1.8V、周期为1秒的方波）通过第二USB接口210的数据脚DN2传输给第一USB接口110的数据脚DN1，即可对数据脚DN1产生中断触发、进而恢复正常供电。当检测处于正常状态时，停止输出脉冲信号，并传输对应的数据至第二USB接口210的数据脚DN2，与移动终端进行USB数据通信。

基于上述的USB外设的省电控制系统，本发明还提供一种USB外设的省电控制方法，请一并参阅图2，所述省电控制方法包括：

S100、移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端对USB外设进行低压脉冲供电；

S200、当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。

本实施例中，当移动终端启动时，先对USB外设进行正常供电，输出预设高压的直流电平。接着移动终端判断在预设时间段内，USB外设与移动终端是否在通信，未通信时输出低压切换指令。移动终端根据低压切换指令将供电状态切换为低压脉冲供电状态，即降低供电电压至预设低压，并将直流电平供电切换为脉冲供电，如输出电压幅值为1.8V，占空比为10%、周期为1秒的脉冲给USB外设供电。同时，移动终端根据低压切换指令将其一个数据脚（如DN1）配置成GPIO中断模式。这样即可节省移动终端的电能消耗。

USB外设根据供电电压的大小判断当前的供电状态：具体为：判断供电电压是否高于上限阈值，是则识别供电状态为正常状态；或者供电电压是否低于下限阈值，是则识别供电状态为低压脉冲供电状态。当判断当前处于低压脉冲供电状态且需要与移动终端通信时，USB外设输出脉冲信号控制所述的一个数据脚DN1产生中断触发。移动终端检测到中断触发时，输出正常切换指令将供电状态切换为正常状态，并将所述的一个数据脚配置成USB通信模式。之后，USB外设检测当前供电正常时，停止输出脉冲信号（即停止中断触发），并与移动终端进行数据通信。

综上所述，本发明的USB外设的省电控制系统及其方法，通过检测USB外设与移动终端的通信，若在预设时间段内通信未发生则降低对所述USB外设的供电电压，并且供电电压以脉冲形式提供，然后将第一USB接口的一个数据脚配置成GPIO中断模式。当USB外设不工作时及时降低对其的供电电压，达到节省移动终端电能的目的，提高了移动终端的续航能力。当USB外设重新工作时，输出脉冲信号控制数据脚产生中断触发。移动终端检测到中断触发时，重新升高对所述USB外设的供电电压，并且供电电压恒定提供。从而恢复了对USB外设的正常供电，确保了USB外设的正常工作。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种USB外设的省电控制系统，其特征在于，包括移动终端和USB外设；

所述移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端判断在预设时间段内，USB外设与移动终端是否在通信，未通信时输出低压切换指令；移动终端根据低压切换指令将供电状态切换为低压脉冲供电状态，降低供电电压至预设低压，并将直流电平供电切换为脉冲供电；移动终端根据低压切换指令将第一USB接口的一个数据脚配置成GPIO中断模式；USB外设根据供电电压的大小判断当前的供电状态；判断供电电压是否高于上限阈值，是则识别供电状态为正常状态；判断供电电压是否低于下限阈值，是则识别供电状态为低压脉冲供电状态，当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，USB外设输出脉冲信号控制所述的一个数据脚产生中断触发；移动终端检测到中断触发时，输出正常切换指令将供电状态切换为正常状态，并将所述的一个数据脚配置成USB通信模式；

所述移动终端包括；

第一USB接口，用于与USB外设连接；

检测触发模块，用于检测移动终端与USB外设的通信状态，输出对应的切换指令并配置第一USB接口的数据脚的模式；数据脚配置为通信模式时，实现正常通信模式下的数据传输；数据脚配置为GPIO中断模式时，不传输数据，接收到上升沿信号或下降沿信号就产生中断触发恢复正常供电；

供电控制模块根据切换指令对USB外设的供电状态进行切换。

2.根据权利要求1所述的USB外设的省电控制系统，其特征在于，所述检测触发模块包括：

通信检测单元，用于判断在预设时间段内，USB外设与移动终端是否在通信；未通信时输出低压切换指令；

引脚配置单元，用于根据低压切换指令将第一USB接口的一个数据脚配置成GPIO中断模式；

中断检测单元，用于检测所述的一个数据脚是否有产生中断触发，有则输出正常切换指令、并将所述的一个数据脚配置成USB通信模式。

3.根据权利要求2所述的USB外设的省电控制系统，其特征在于，所述供电控制模块根据低压切换指令将供电状态切换为低压脉冲供电状态，降低第一USB接口的供电脚的供电电压至预设低压，并将直流电平供电切换为脉冲供电；

所述供电控制模块根据正常切换指令将供电状态切换为正常状态，在第一USB接口的供电脚输出预设高压的直流电平。

4.根据权利要求2所述的USB外设的省电控制系统，其特征在于，所述USB外设包括：

第二USB接口，用于与第一USB接口连接；

供电检测模块，用于根据第二USB接口的供电脚上的电压值判断当前的供电状态；

脉冲模块，用于检测当前处于低压脉冲供电状态且需要与移动终端通信时，输出持续的脉冲信号至所述第一USB接口的一个数据脚产生中断触发；及检测当前处于正常状态时，对第二USB接口传输对应的数据。

5.一种采用权利要求1所述的USB外设的省电控制系统的省电控制方法，其特征在于，包括：

步骤A、移动终端检测与USB外设的通信状态；当未通信时，移动终端对USB外设进行低压脉冲供电；

步骤B、当USB外设检测当前处于低压脉冲供电状态且需要通信时，对移动终端进行中断触发，移动终端恢复对USB外设的正常供电。

6.根据权利要求5所述的省电控制方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

步骤A1、移动终端判断在预设时间段内，USB外设与移动终端是否在通信，未通信时输出低压切换指令；

步骤A2、移动终端根据低压切换指令将供电状态切换为低压脉冲供电状态，降低供电电压至预设低压，并将直流电平供电切换为脉冲供电；

步骤A3、移动终端根据低压切换指令将其一个数据脚配置成GPIO中断模式。

7.根据权利要求6所述的省电控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

步骤B1、USB外设根据供电电压的大小判断当前的供电状态；

步骤B2、当判断当前处于低压脉冲供电状态且需要与移动终端通信时，输出脉冲信号控制所述的一个数据脚产生中断触发；

步骤B3、移动终端检测到中断触发时，输出正常切换指令将供电状态切换为正常状态，并将所述的一个数据脚配置成USB通信模式。

8.根据权利要求7所述的省电控制方法，其特征在于，所述步骤B1具体包括：

USB外设判断供电电压是否高于上限阈值，是则识别供电状态为正常状态；

USB外设判断供电电压是否低于下限阈值，是则识别供电状态为低压脉冲供电状态。

9.根据权利要求7所述的省电控制方法，其特征在于，在所述步骤B之后，还包括：

步骤C、USB外设检测当前供电正常时，停止输出脉冲信号，并与移动终端进行数据通信。

Images