CN106786979A - 兼容多种充放电协议的快充设备及协议识别和充放电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种兼容多种充放电协议的快充设备及协议识别和充放电方法。充电协议识别和充电方法包括：检测充电端口是否连接有充电器；若检测到连接有则检测充电器的充电协议类型；根据检测到的协议类型从充电器获取对应的充电电流以对快充设备充电。快充设备包括连接检测模块、充电协议识别模块、及充电模块或者包括连接检测模块、放电协议识别模块、及放电模块。本发明放电协议识别和放电方法与充电协议识别和充电方法原理类似。通过MCU软硬件的高效架构设计，快速识别市场主流的快充协议。通过软件实现协议识别，便于扩展新的快充标准，降低了系统成本。兼容多种快充协议，实现对电池的保护。使设备更有效和方便地充放电，保证设备正常工作。

Description

兼容多种充放电协议的快充设备及协议识别和充放电方法
技术领域
本发明涉及一种快充技术，尤其涉及一种兼容多种充放电协议的快充设备及协议识别和充放电方法。
背景技术
随着快充技术越来越普及，快充技术本身的充放电协议也越来越多，这必然会带来快充协议兼容问题。目前市场上的快充协议有联发快充协议MTK PE/PE+、高通快充协议QC2.0/3.0、USBBC1.2、苹果快充协议Apple等等，如果协议不兼容，充电和放电时导致充电效率低下，容易对电池产生损坏。因此需要一种兼容多种快充协议的快充设备，在充放电之前查询各个协议的特点，识别充放电设备协议，使设备更有效和方便的充电和放电，以免快充设备上的电池因充放电协议不同造成损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种通过软件查询各个协议的特点而识别充放电设备协议的兼容多种充放电协议的快充设备及协议识别和充放电方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一方面，提供一种快充设备的充电协议识别和充电方法。该方法包括如下步骤：
检测充电端口是否连接有对快充设备进行充电的充电器；
如果检测到连接有充电器，则识别充电器的充电协议类型是QC协议、STK协议和Apple协议中哪一种协议，如果这三种协议都不是则是USBBC1.2协议；
根据检测出来的协议类型从充电器获取对应的充电电流以对快充设备进行充电。
对于上述快充设备的充电协议识别和充电方法，识别充电协议的步骤进一步包括Apple充电协议识别：如果VDP>2.5V和VDM>1.8V或者VDP>1.8V和VDM>2.5V，则连接的充电器为Apple充电协议。
对于上述快充设备的充电协议识别和充电方法，识别充电协议的步骤进一步包括QC充电协议识别：如果VBUS>8V，则连接的充电器为QC充电协议。
对于上述快充设备的充电协议识别和充电方法，识别充电协议的步骤进一步包括MTK充电协议识别：如果VBUS提升200mV，则连接的充电器为MTK充电协议。
另一方面，提供一种兼容多种充电协议的快充设备。该快充设备包括连接检测模块、充电协议识别模块、以及充电模块。其中，
连接检测模块用于检测是否有充电器连接到快充设备的充电端口上，
充电协议识别模块用于在连接检测模块检测到有充电器连接到快充设备的充电端口上时识别充电器的充电协议的类型，
充电模块用于根据充电协议识别模块识别出来的协议类型选择相应的充电协议控制快充设备的充电器对快充设备进行充电。
又一方面，提供一种快充设备的放电协议识别和放电方法。该方法包括如下步骤：
检测放电端口是否连接有待充电设备；
如果检测到连接有待充电设备则识别适合向待充电设备放电的放电协议类型是OC协议、STK协议和Apple协议中哪一种协议，如果这三种协议都不是则是USBBC1.2协议；
根据检测出来的协议类型选择相应的放电协议对待充电设备进行充电。
对于上述快充设备的放电协议识别和放电方法，识别放电协议的步骤进一步包括Apple放电协议识别：如果IBUS>2A，则向待充电设备放电选择Apple放电协议。
对于上述快充设备的放电协议识别和放电方法，识别放电协议的步骤进一步包括QC放电协议识别：如果VDP和VDM电压符合高通设备，则向待充电设备放电选择QC放电协议。
对于上述快充设备的放电协议识别和放电方法，识别放电协议的步骤进一步包括MTK放电协议识别：如果100mA<IBUS<150mA，则向待充电设备放电选择MTK放电协议。
还有一方面，提供一种兼容多种放电协议的快充设备。该快充设备包括连接检测模块、放电协议识别模块、以及放电模块。其中，
连接检测模块用于检测是否有待充电设备连接到快充设备的放电端口上，
放电协议识别模块用于在连接检测模块检测到有待充电设备连接到快充设备的放电端口上时识别适用于连接上的待充电设备的放电协议的类型，
放电模块用于根据检测出来的协议类型选择相应的放电协议对待充电设备进行充电。
与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：
1)通过MCU软硬件的高效架构设计，能够快速识别市场主流的快充协议。
2)通过软件实现协议识别，便于扩展新的快充标准，并且降低了系统级成本。
3)兼容多种快充协议，实现对电池的保护，避免了快充设备上的电池因充放电协议不同造成的损失。
4)使设备更有效和方便地充电和放电，从而保证设备的正常工作。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明一个实施例所述的快充设备的硬件结构示意图；
图2是本发明一个实施例所述的快充设备的充电协议识别和充电方法的流程图；
图3是本发明一个实施例所述的快充设备的放电协议识别和放电方法的流程图；
图4是本发明一个实施例所述的快充设备的功能结构示意图。
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地传达给本领域的技术人员。
如图1所示，硬件架构上，快充设备1可以与快充设备的充电器2相连以进行充电。充电器2包括连接器21，连接器21包括电压引脚VBUS、电流引脚IBUS、数据引脚USB_D+和USB_D-。
快充设备1包括用于与充电器2的连接器21相连接的充电端口12、用于与待充电设备3相连的放电端口13、以及控制充电端口12和放电端口13的充放电的微控制单元11((Micro Controller Unit，缩写为MCU)。微控制单元11用于检测所连接的充电器2的端口类型并根据检测到的端口类型从充电器2获取与端口类型对应的充电电流以对快充设备1进行充电，还用于检测所连接的待充电设备3的端口类型并根据检测到的端口类型采用对应的放电方式对待充电设备进行充电。快充设备1的放电端口13包括电压引脚VBUS、电流引脚IBUS、数据引脚USB_D+和USB_D-。
快充设备充电时需要识别对其充电的电源适配器的充电协议，放电时需要识别并选用对于要充电的设备的放电协议。因此，本发明针对快充协议快速识别，一方面是快充设备对于电源适配器的充电协议识别问题，另一方面是快充设备对于待充电设备的放电协议识别问题。
本发明一个实施例所述的快充设备的充电协议识别和充电方法包括如下步骤：
首先检测充电端口是否连接有对快充设备进行充电的充电器，比如电源适配器；
如果检测到连接有充电设备则检测充电设备的充电协议类型是QC协议、STK协议、Apple协议还是USBBC1.2协议；
根据检测出来的协议类型选择相应的充电协议控制快充设备的充电器对快充设备进行充电。
上述快充设备的充电协议识别和充电方法具体流程如图2所示。
步骤S401，检测充电端口是否连接有快充设备充电器，如果检测到连接有充电器则执行步骤S402，否则经过第一预定时长后返回步骤S401；
步骤S402，读取充电端口上的VBUS电压；
步骤S403，判断VBUS电压是否大于4.5V，如果大于4.5V则经过第二预定时长例如100MS后执行步骤S405，如果不大于4.5V则执行步骤S404；
步骤S404，检测key：放电或者手电筒；
步骤S405，判断VDP>2.5V和VDM>1.8V或者VDP>1.8V和VDM>2.5V是否成立，如果成立则当前连接的充电器是Apple协议充电器并且选择Apple协议控制充电器充电，流程结束，如果不成立执行步骤S406；
步骤S406，设置USB_D+上的电源VDP＝0.6V；
步骤S407，读取USB_D-上的VDM电压；
步骤S408，判断VDM电压是否大于或等于0.5V，如果不是则是普通恒压充电USBBC1.2协议并且选择普通恒压充电协议控制充电器充电，流程结束，如果是则执行步骤S409；
步骤S409，进入循环，设置MTK_loop变量用于记录循环多少次，初始化为0；
步骤S410，设置IBUS的输入电流为130mA并且持续第三预定时长例如100MS；
步骤S411，IBUS的输入电流设置为250mA；
步骤S412，MTK_Loop加1；
步骤S413，判断MTK_loop是否大于2，如果不大于2则经过第三预定时长例如100ms后执行步骤S415，如果大于2则执行步骤S414；
步骤S414，判断MTK_loop是否大于5，如果不大于5则经过第四预定时长例如300MS后执行步骤S415，如果大于5则经过第五预定时长例如500MS后执行步骤S418；
步骤S418，判断VBUS是否提升200mV，如果没有提升200mV则是普通恒压充电并且选择普通恒压充电协议控制充电器充电，如果有提升200mV则是MTK2.0协议并且选择MTK2.0协议控制充电器充电，流程结束；
步骤S415，判断VDM是否大于或等于0.5V，如果大于或等于0.5V则返回步骤S410，如果小于0.5V则执行步骤S416；
步骤S416，退出循环，设置VDP为3.3V且VDM为0.6V并且持续第六预定时长例如100MS；
步骤S417，检测VBUS是否大于8V，如果大于8V则是QC协议并且选择QC协议控制充电器充电，流程结束，如果不大于8V则是普通恒压充电USBBC1.2并且选择普通恒压充电协议控制充电器充电，流程结束，。
上述实施例中各种充电协议的判断顺序只是一个例子，不起限定作用，各个充电协议的判断顺序可以改变，也可以根据各个协议对于快充设备充电端口的优选级来确定识别顺序。
本发明一个实施例所述的快充设备的放电协议识别和放电方法包括如下步骤：
首先检测放电端口是否连接有待充电设备，比如手机、或平板电脑等设备；
如果检测到连接有待充电设备则检测适合向待充电设备放电的放电协议类型是OC协议、STK协议、Apple协议还是USBBC1.2协议；
根据检测出来的协议类型选择相应的放电协议对待充电设备进行充电。
上述快充设备的放电协议识别和放电方法的具体流程如图3所示。
步骤S501，检测放电端口是否连接有待充电设备，如果检测到连接有待充电设备则执行步骤S502，否则经过第七预定时长后返回步骤S501，
步骤S502，设置VBUS为5V，进入MTK协议判断；
步骤S503，DP(USB_D+)和DM(USB_D-)短路；
步骤S504，判断VDP大于0.5V且小于2V是否成立，如果成立则执行步骤S505，如果不成立则执行步骤S506；
步骤S505，DP(USB_D+)和DM(USB_D-)开路；
步骤S506，检测IBUS大于100mA且小于150mA是否成立，如果成立则执行步骤S507，如果不成立则执行步骤S512；
步骤S507，MTK协议＝0，即当前接收端接收到传输bit 0；
步骤S508，判断IBUS大于220mA且小于280mA是否成立，如果成立则执行步骤S509，如果不成立则执行步骤S515；
步骤S509，MTK协议＝1，即当前接收端接收到传输bit 1；
步骤S510，判断IBUS大于100mA却小于150mA是否成立，如果成立则放电协议为MTK协议并进入MTK放电程序，流程结束，如果不成立则执行步骤S511；
步骤S511，IBUS大于100mA却小于150mA不成立的状态是否持续了第八预定时长例如400ms，如果持续了第八预定时长则执行步骤S512，否则返回步骤S510；
步骤S512，判断VDP和VDM电压是否符合高通设备，如果符合则是QC协议，如果不符合则进入步骤S513；
步骤S513，判断充电是否完成，如果完成了则流程结束，如果没有完成则返回步骤S503；
步骤S514，IBUS大于220mA且小于280mA不成立的状态是否持续了第九预定时长例如500ms，如果持续了第九预定时长则执行步骤S512，否则返回步骤S508；
步骤S515，VDP大于0.5V且小于2V不成立的状态是否持续第十预定时长例如3S，如果持续了第十预定时长则执行步骤S516，否则返回步骤S504；
步骤S516，VDP＝2.7且VDM＝2；
步骤S517，5V放电程序；
步骤S518，判断IBUS是否大于2A，如果大于2A则为苹果放电程序并采用苹果放电协议完成待充电设备的充电，如果不大于2A则执行步骤S519；
步骤S519，判断充电是否完成，如果完成了则流程结束，如果没有完成则返回步骤S503。
上述实施例中各种放电协议的判断顺序只是一个例子，不起限定作用，各个放电协议的判断顺序可以改变，也可以根据各个协议对于快充设备放电端口的优选级来确定识别顺序。
上述硬件结合软件实现本发明一个实施例所述的快充设备1中的连接检测模块101、充电协议识别模块102、以及充电模块103。其中，连接检测模块101用于检测是否有充电器连接到快充设备的充电端口上，充电协议识别模块102用于在连接检测模块检测到有充电器连接到快充设备的充电端口上时识别充电器的充电协议的类型，充电模块10用于根据充电协议识别模块识别出来的协议类型选择相应的充电协议控制快充设备的充电器对快充设备进行充电。
进一步地，充电协议判断模块包括以下单元中至少一个单元：MTK协议判断单元、Apple协议识别单元、QC协议判断单元、以及USBBC1.2协议识别单元。
上述硬件结合软件实现本发明另一个实施例所述的快充设备中的连接检测模块101、放电协议识别模块104、以及放电模块105。其中，连接检测模块101用于检测是否有待充电设备连接到快充设备的放电端口上，放电协议识别模块104用于在连接检测模块检测到有待充电设备连接到快充设备的放电端口上时识别适用于连接上的待充电设备的放电协议的类型，放电模块105用于根据检测出来的协议类型选择相应的放电协议对待充电设备进行充电。
进一步地，放电协议判断模块包括以下单元中至少一个单元：MTK协议判断单元、Apple协议识别单元、QC协议判断单元、以及USBBC1.2协议识别单元。
通过MCU软硬件的高效架构设计，能够快速识别市场主流的快充协议。通过软件实现协议识别，便于扩展新的快充标准，并且降低了系统级成本。兼容多种快充协议，实现对电池的保护。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种快充设备的充电协议识别和充电方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
检测充电端口是否连接有对快充设备进行充电的充电器；
如果检测到连接有充电器，则识别充电器的充电协议类型是QC协议、STK协议和Apple协议中哪一种协议，如果这三种协议都不是则是USBBC1.2协议；
根据检测出来的协议类型从充电器获取对应的充电电流以对快充设备进行充电。
2.如权利要求1所述的快充设备的充电协议识别和充电方法，其特征在于，识别充电协议的步骤进一步包括Apple充电协议识别：如果VDP>2.5V和VDM>1.8V或者VDP>1.8V和VDM>2.5V，则连接的充电器为Apple充电协议。
3.如权利要求1所述的快充设备的充电协议识别和充电方法，其特征在于，识别充电协议的步骤进一步包括QC充电协议识别：如果VBUS>8V，则连接的充电器为QC充电协议。
4.如权利要求1所述的快充设备的充电协议识别和充电方法，其特征在于，识别充电协议的步骤进一步包括MTK充电协议识别：如果VBUS提升200mV，则连接的充电器为MTK充电协议。
5.一种兼容多种充电协议的快充设备，其特征在于，该快充设备包括连接检测模块、充电协议识别模块、以及充电模块，其中，
连接检测模块用于检测是否有充电器连接到快充设备的充电端口上，
充电协议识别模块用于在连接检测模块检测到有充电器连接到快充设备的充电端口上时识别充电器的充电协议的类型，
充电模块用于根据充电协议识别模块识别出来的协议类型选择相应的充电协议控制快充设备的充电器对快充设备进行充电。
6.一种快充设备的放电协议识别和放电方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
检测放电端口是否连接有待充电设备；
如果检测到连接有待充电设备则识别适合向待充电设备放电的放电协议类型是OC协议、STK协议和Apple协议中哪一种协议，如果这三种协议都不是则是USBBC1.2协议；
根据检测出来的协议类型选择相应的放电协议对待充电设备进行充电。
7.如权利要求6所述的快充设备的放电协议识别和放电方法，其特征在于，识别放电协议的步骤进一步包括Apple放电协议识别：如果IBUS>2A，则向待充电设备放电选择Apple放电协议。
8.如权利要求6所述的快充设备的放电协议识别和放电方法，其特征在于，识别放电协议的步骤进一步包括QC放电协议识别：如果VDP和VDM电压符合高通设备，则向待充电设备放电选择QC放电协议。
9.如权利要求6所述的快充设备的放电协议识别和放电方法，其特征在于，识别放电协议的步骤进一步包括MTK放电协议识别：如果100mA<IBUS<150mA，则向待充电设备放电选择MTK放电协议。
10.一种兼容多种放电协议的快充设备，其特征在于，该快充设备包括连接检测模块、放电协议识别模块、以及放电模块，其中，
连接检测模块用于检测是否有待充电设备连接到快充设备的放电端口上，
放电协议识别模块用于在连接检测模块检测到有待充电设备连接到快充设备的放电端口上时识别适用于连接上的待充电设备的放电协议的类型，
放电模块用于根据检测出来的协议类型选择相应的放电协议对待充电设备进行充电。
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