CN106919527A - 一种安卓智能设备usb接口拓展的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种安卓智能设备USB接口拓展的方法及装置，设置转接板，用于拓展安卓智能设备的USB接口，将外部一个或以上的功能模块的数据传入安卓设备；所述转接板包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块和备用接口模块。本发明利用安卓智能设备或模块普遍带有的USB接口，通过拓展此USB接口将功能模块连入安卓智能设备或模块，更加方便快捷地达到设备集成的目的，能应用于各种消费电子、车载产品、测绘仪器、工业设备中，具有重要的市场价值。

Description

一种安卓智能设备USB接口拓展的方法及装置

技术领域

本发明涉及安卓智能设备技术领域，特别是涉及一种安卓智能设备USB接口拓展的方法及装置。

背景技术

安卓是一种以Linux为基础的开放源码操作系统，2007年正式推出后，在短短几年时间内得到了广泛的应用。安卓系统主要使用于便携设备，广泛应用于智能手机、平板电脑、车载设备等领域。

安卓智能设备一般均支持Wifi、2G/3G/4G、蓝牙、USB等多种接入方式，能轻松接入移动互联网，已成为重要的融合应用终端。利用安卓系统的成熟技术，设备几乎可以在任何硬件平台运行，实现华丽界面和轻松操作的体验。安卓智能设备普遍具有触摸屏、高级图形显示、上网和摄像头功能，是一种融入全部人机交互手段的强大平台。市面上随处可见大量的手机、Pad、车载导航产品等均是采用安卓操作系统。

由于安卓智能设备的成熟度高、产品稳定可靠，各个设备厂家均希望借助安卓智能设备来开发自己的产品。在安卓智能设备上开发APK(Android Package)应用软件不需要额外硬件支持，如果开发的产品需要连接外部模块(采集模块数据)，那么如何将外部模块(可能有多个)的数据传入安卓设备便成了首先得解决的问题。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明在成熟度比较高的安卓智能设备或模块的基础上，利用安卓智能设备或模块普遍带有的USB接口，通过拓展此USB接口将外部功能模块连入安卓智能设备或模块，更加方便快捷的达到设备集成的目的，缩短搭建验证平台需要的时间。

本发明所采用的技术方案包括一种安卓智能设备USB接口拓展的方法，设置转接板，用于拓展安卓智能设备的USB接口，将外部一个或以上的功能模块的数据传入安卓设备；所述转接板包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块和备用接口模块；

设USB Hub模块为一转N的转接口，将一个USB接口扩展成N个独立工作的USB接口；在N个扩展的USB接口中，有一个USB接口经相应的数据转换模块连接控制模块，有若干USB接口分别经相应的数据转换模块连接功能模块，有若干USB接口连接备用接口模块；

控制模块的输出分别连接各功能模块相应的数据转换模块和各备用接口模块相应的数据转换模块；

外接电源经电压转换模块提供部分电源，安卓智能设备的USB接口连接转接板的USB Hub模块，经USB Hub模块提供其余部分电源。

而且，所述数据转换模块，将USB数据转换成为与控制模块或功能模块相一致的数据类型，包括以下转换，

a)如果控制模块或功能模块是串口类型，将USB数据类型转换成串口类型；

b)如果控制模块或功能模块是I2C类型，将USB数据类型转换成I2C类型；

c)如果控制模块或功能模块是SPI，将USB数据类型转换成SPI类型；

d)如果控制模块或功能模块是网络接口，将USB数据类型转换成相应网络接口类型；

e)如果控制模块或功能模块是无线接口，将USB数据类型转换成对应的无线接口类型；

f)如果控制模块或功能模块是USB接口类型，则不需进行数据转换；

g)如果控制模块或功能模块是其他接口类型，将USB数据类型转换成相一致的数据类型。

而且，通过控制模块对功能模块进行控制，判断转接板的运行状态，

控制模块控制功能模块的开启和关闭，关闭时通过离合器断开功能模块电源，以降低功耗；

控制模块监测转接板的运行情况，及时采取保护措施；

控制模块监测安卓智能设备的运行情况，当安卓智能设备异常时采取保护措施；

控制模块向安卓智能设备发送转接板运行情况的报告；

控制模块接受安卓智能设备发送过来的控制命令，做出相应的动作。

而且，所述功能模块包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、力敏传感器、光敏传感器、振动传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁场传感器、生物传感器，以及GPS模块、测距模块、测速模块、无线通信模块、电机模块。

而且，N＝6。

本发明提供一种安卓智能设备USB接口拓展的装置，包括转接板，用于拓展安卓智能设备的USB接口，将外部一个或以上的功能模块的数据传入安卓设备；所述转接板包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块和备用接口模块；

设USB Hub模块为一转N的转接口，用于将一个USB接口扩展成N个独立工作的USB接口；在N个扩展的USB接口中，有一个USB接口经相应的数据转换模块连接控制模块，有若干USB接口分别经相应的数据转换模块连接功能模块，有若干USB接口连接备用接口模块；

控制模块的输出分别连接各功能模块相应的数据转换模块和各备用接口模块相应的数据转换模块；

外接电源经电压转换模块提供部分电源，安卓智能设备的USB接口连接转接板的USB Hub模块，经USB Hub模块提供其余部分电源。

而且，所述数据转换模块，将USB数据转换成为与控制模块或功能模块相一致的数据类型，包括以下转换，

a)如果控制模块或功能模块是串口类型，将USB数据类型转换成串口类型；

b)如果控制模块或功能模块是I2C类型，将USB数据类型转换成I2C类型；

c)如果控制模块或功能模块是SPI，将USB数据类型转换成SPI类型；

d)如果控制模块或功能模块是网络接口，将USB数据类型转换成相应网络接口类型；

e)如果控制模块或功能模块是无线接口，将USB数据类型转换成对应的无线接口类型；

f)如果控制模块或功能模块是USB接口类型，则不需进行数据转换；

g)如果控制模块或功能模块是其他接口类型，将USB数据类型转换成相一致的数据类型。

而且，通过控制模块对功能模块进行控制，判断转接板的运行状态，

控制模块控制功能模块的开启和关闭，关闭时通过离合器断开功能模块电源，以降低功耗；

控制模块监测转接板的运行情况，及时采取保护措施；

控制模块监测安卓智能设备的运行情况，当安卓智能设备异常时采取保护措施；

控制模块向安卓智能设备发送转接板运行情况的报告；

控制模块接受安卓智能设备发送过来的控制命令，做出相应的动作。

而且，所述功能模块包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、力敏传感器、光敏传感器、振动传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁场传感器、生物传感器，以及GPS模块、测距模块、测速模块、无线通信模块、电机模块。

而且，N＝6。

和现有安卓智能设备相比，本发明通过在成熟度比较高的安卓智能设备或模块的基础上，利用安卓智能设备或模块普遍带有的USB接口，通过拓展此USB接口将功能模块连入安卓智能设备或模块，更加方便快捷地达到设备集成的目的，缩短搭建验证平台需要的时间，节约人力物力资源，降低成本，提高使用体验。本发明提供的技术方案具有重要的市场价值，应用于各种消费电子、车载产品、测绘仪器、工业设备中。

附图说明

图1为本发明的安卓USB接口拓展结构框图；

图2为本发明实施例的安卓USB接口拓展结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明技术方案进行具体描述。

本发明提供一种安卓(Android)智能设备USB接口拓展的方法及相应装置，主要是提供转接板，用于在成熟度比较高的安卓智能设备或模块的基础上拓展其USB接口，使其与若干个功能模块相连，将外部一个或以上的功能模块的数据传入安卓设备。所述转接板包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块和备用接口模块，具体实施时，可以通过转接板在需要时实时连接外部的功能模块，也可以预先将功能模块连接到转接板，连接后可以将功能模块视为转接板的一部分：参见图1，本发明实施例提供的装置是一种转接板，可分为六个部分，包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块、功能模块、备用接口模块。

参见图2，实施例的具体实现如下：

电压转换模块，用于将外部恒压源进行电压转换，以给功能模块供电。如图中模块①，将外部恒压源Vin转换为输出Vout。实施例中，电压转换模块实现对外接5V恒压源的5V转3.3V。

USB Hub模块，用于将安卓智能设备的USB口转成多路USB口，用以连接若干个功能模块。如图中模块②。本发明提出，USB Hub模块可以为一转N的转接口，即将一个USB接口扩展成N个独立工作的USB接口，N的取值为大于等于二的整数。参见图2，实施例中，USB Hub模块为一转六的转接口。实际中，转出多少路USB口可根据需求来设计。

数据转换模块，用于将USB数据转换成为与控制模块或功能模块相一致的数据类型。如图中模块③～⑥、当USB Hub模块为一转N的转接口，可以将N个口中，第1个口连接的数据转换模块用于连接控制模块，第2个口～第N-2个口连接的数据转换模块可以用于分别连接功能模块；第N-1个口和第N个口可以也连接数据转换模块，用于连接功能模块，或者连接备用接口模块用于备用。USB接口与功能模块之间的连接需要以功能模块的接口为准来进行设计：

a)如果控制模块或功能模块是串口类型，需要将USB数据类型转换成串口类型；

b)如果控制模块或功能模块是I2C(Inter-IC,两线式串行总线)类型，需要将USB数据类型转换成I2C类型；

c)如果控制模块或功能模块是SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)，需要将USB数据类型转换成SPI类型；

d)如果控制模块或功能模块是网络接口(例如局域网接口LAN)，需要将USB数据类型转换成相应网络接口类型；

e)如果控制模块或功能模块是无线接口(蓝牙、Wifi等)，需要将USB数据类型转换成对应的无线接口类型；

f)如果控制模块或功能模块是USB接口类型，则不需进行数据转换；

g)如果控制模块或功能模块是其他接口类型，需要将USB数据类型转换成相一致的数据类型。

例如，图1中模块⑧～⑩，分别连接A传感器、B模块和C设备，模块②～④分别实现将USB数据类型转换成I2C类型、SPI类型和LAN类型；图2中模块⑧～⑩，分别连接A传感器、B传感器和C传感器，因为传感器是串口类型，模块②～④分别实现将USB数据类型转换成串口类型。

控制模块，用于对转接板控制、软硬件运行情况监测、降低功耗等作用。如图中模块⑦。具体实现时可采用离合器进行控制。

本发明提出通过控制模块对功能模块进行控制，判断转接板的运行状态。

进一步，控制模块需要控制功能模块的开启和关闭，关闭时通过离合器断开功能模块电源，以降低功耗。

进一步，控制模块监测转接板的运行情况，当转接板过热、电压异常、电流异常等情况时，及时采取保护措施。

进一步，控制模块监测安卓智能设备的运行情况，当安卓智能设备异常时采取保护措施。

进一步，控制模块需要向安卓智能设备发送转接板运行情况的报告。

进一步，控制模块需要接受安卓智能设备发送过来的控制命令，做出相应的动作。

功能模块，可以是各种功能模块，比如：温度传感器、湿度传感器、气压传感器、力敏传感器、光敏传感器、振动传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁场传感器、生物传感器等；还包括GPS模块、测距模块、测速模块、无线通信模块、电机模块等。如图2中模块⑧～⑩，分别为A传感器、B传感器和C传感器。

备用接口模块，方便用户拓展应用范围。如图中模块可见模块即可看作数据转换模块，也可看作是备用接口模块。转接板上留有备用接口，可以方便用户拓展应用范围。当备用接口模块用于连接功能模块时，其具体实现和数据转换模块一样，提供相应数据类型转换，因此可以预设为常用的数据类型转换模块，例如模块为USB转串口类型。

有源模块的工作电源为外接电源或安卓智能设备的USB接口提供的电源。外接电源经电压转换模块连接到有源模块提供部分电源。安卓智能设备的USB接口连接转接板的USB Hub模块，经USB Hub模块连接到有源模块提供部分电源。

本发明实施例还设计了安卓USB接口、外接恒压源、电压转换模块(如图中模块①)在转接板中的供电策略，为需要工作电源的有源模块进行供电：模块②、③、⑦、从安卓USB接口取电；图中模块①、④～⑥、从外接恒压源取电。图2中的电压值是不失一般性的举例，例如模块②可以提供5V电源输出，模块③、④～⑥、可以提供5V和3.3V电源输出。

具体实施时，本领域技术人员可采用软件方法设置安卓端APK应用程序。安卓智能设备上有相关的APK处理程序，处理程序通过控制模块去控制各个功能模块的开启与关闭，并与转接板交互状态信息。

下面举例来说明本装置的工作过程：

a)装置正常通电后，安卓智能设备上的APK应用程序检测到转接板，并向控制模块发送心跳监测命令：0xF1；

b)转接板如在正常工作，控制模块将回响应：0xF2；否则回异常响应：0xF3；

c)APK应用程序如收到正常响应，则可向控制模块发送控制命令；APK应用程序如未收到正常响应，或收到的是异常响应，将延时一段时间后再将进入a)的处理过程；如一直未收到正常响应，APK应用程序将打印设备状态异常的报告，并禁止操作本装置。

d)APK应用程序向控制模块发送0x10，表示打开模块⑧。控制模块收到0x10后，即打开模块⑧，APK应用程序可与模块⑧交互有效数据；

e)APK应用程序向控制模块发送0x11，表示打开模块⑨。控制模块收到0x11后，即打开模块⑨，APK应用程序可与模块⑨交互有效数据；

f)APK应用程序向控制模块发送0x12，表示打开模块⑩。控制模块收到0x12后，即打开模块⑩，APK应用程序可与模块⑩交互有效数据；

g)APK应用程序在获得功能模块的数据后，即可运行算法进行解算，得到有效信息。

h)APK应用程序向控制模块发送0x13，表示关闭模块⑧。控制模块收到0x13后，即关闭模块⑧；

i)APK应用程序向控制模块发送0x14，表示关闭模块⑨。控制模块收到0x14后，即关闭模块⑨；

i)APK应用程序向控制模块发送0x15，表示关闭模块⑩。控制模块收到0x15后，即关闭模块⑩；

具体实施时，“0xF1”等命令相应操作可预先设定。当采用以上装置时，系统将能快速的集成起来，开发人员可以集中精力开发APK应用程序。

本发明提供以上安卓智能设备中USB接口的拓展方法及装置，可应用于各种消费电子、车载产品、测绘仪器、工业设备中。现有技术中，在开发基于安卓操作系统的产品时，前期需要做大量的准备工作，包括：系统功能与性能指标分析、搭建系统架构、器件选型、关键技术攻关、原理图和PCB设计等一系列复杂的工作，过程繁杂且风险高，往往形成不稳定的硬件平台导致项目流产。本发明通过在成熟度比较高的安卓智能设备或模块的基础上拓展USB接口，用以连接若干个功能模块，更加方便快捷的达到设备集成的目的，缩短搭建硬件平台的时间，提高了工作效率。

以上所述仅为本发明装置的优选实施例，并不用于限制本发明。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种安卓智能设备USB接口拓展的方法，其特征在于：设置转接板，用于拓展安卓智能设备的USB接口，将外部一个或以上的功能模块的数据传入安卓设备；所述转接板包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块和备用接口模块；

设USB Hub模块为一转N的转接口，将一个USB接口扩展成N个独立工作的USB接口；在N个扩展的USB接口中，有一个USB接口经相应的数据转换模块连接控制模块，有若干USB接口分别经相应的数据转换模块连接功能模块，有若干USB接口连接备用接口模块；

控制模块的输出分别连接各功能模块相应的数据转换模块和各备用接口模块相应的数据转换模块；

外接电源经电压转换模块提供部分电源，安卓智能设备的USB接口连接转接板的USBHub模块，经USB Hub模块提供其余部分电源。

2.根据权利要求1所述安卓智能设备USB接口拓展的方法，其特征在于：所述数据转换模块，将USB数据转换成为与控制模块或功能模块相一致的数据类型，包括以下转换，

a)如果控制模块或功能模块是串口类型，将USB数据类型转换成串口类型；

b)如果控制模块或功能模块是I2C类型，将USB数据类型转换成I2C类型；

c)如果控制模块或功能模块是SPI，将USB数据类型转换成SPI类型；

d)如果控制模块或功能模块是网络接口，将USB数据类型转换成相应网络接口类型；

e)如果控制模块或功能模块是无线接口，将USB数据类型转换成对应的无线接口类型；

f)如果控制模块或功能模块是USB接口类型，则不需进行数据转换；

g)如果控制模块或功能模块是其他接口类型，将USB数据类型转换成相一致的数据类型。

3.根据权利要求1所述安卓智能设备USB接口拓展的方法，其特征在于：通过控制模块对功能模块进行控制，判断转接板的运行状态，

控制模块控制功能模块的开启和关闭，关闭时通过离合器断开功能模块电源，以降低功耗；

控制模块监测转接板的运行情况，及时采取保护措施；

控制模块监测安卓智能设备的运行情况，当安卓智能设备异常时采取保护措施；

控制模块向安卓智能设备发送转接板运行情况的报告；

控制模块接受安卓智能设备发送过来的控制命令，做出相应的动作。

4.根据权利要求1所述安卓智能设备USB接口拓展的方法，其特征在于：所述功能模块包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、力敏传感器、光敏传感器、振动传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁场传感器、生物传感器，以及GPS模块、测距模块、测速模块、无线通信模块、电机模块。

5.根据权利要求1或2或3或4所述安卓智能设备USB接口拓展的方法，其特征在于：N=6。

6.一种安卓智能设备USB接口拓展的装置，其特征在于：包括转接板，用于拓展安卓智能设备的USB接口，将外部一个或以上的功能模块的数据传入安卓设备；所述转接板包括电压转换模块、USB Hub模块、数据转换模块、控制模块和备用接口模块；

设USB Hub模块为一转N的转接口，用于将一个USB接口扩展成N个独立工作的USB接口；在N个扩展的USB接口中，有一个USB接口经相应的数据转换模块连接控制模块，有若干USB接口分别经相应的数据转换模块连接功能模块，有若干USB接口连接备用接口模块；

控制模块的输出分别连接各功能模块相应的数据转换模块和各备用接口模块相应的数据转换模块；

外接电源经电压转换模块提供部分电源，安卓智能设备的USB接口连接转接板的USBHub模块，经USB Hub模块提供其余部分电源。

7.根据权利要求6所述安卓智能设备USB接口拓展的装置，其特征在于：所述数据转换模块，将USB数据转换成为与控制模块或功能模块相一致的数据类型，包括以下转换，

a)如果控制模块或功能模块是串口类型，将USB数据类型转换成串口类型；

b)如果控制模块或功能模块是I2C类型，将USB数据类型转换成I2C类型；

c)如果控制模块或功能模块是SPI，将USB数据类型转换成SPI类型；

d)如果控制模块或功能模块是网络接口，将USB数据类型转换成相应网络接口类型；

e)如果控制模块或功能模块是无线接口，将USB数据类型转换成对应的无线接口类型；

f)如果控制模块或功能模块是USB接口类型，则不需进行数据转换；

g)如果控制模块或功能模块是其他接口类型，将USB数据类型转换成相一致的数据类型。

8.根据权利要求6所述安卓智能设备USB接口拓展的装置，其特征在于：通过控制模块对功能模块进行控制，判断转接板的运行状态，

控制模块控制功能模块的开启和关闭，关闭时通过离合器断开功能模块电源，以降低功耗；

控制模块监测转接板的运行情况，及时采取保护措施；

控制模块监测安卓智能设备的运行情况，当安卓智能设备异常时采取保护措施；

控制模块向安卓智能设备发送转接板运行情况的报告；

控制模块接受安卓智能设备发送过来的控制命令，做出相应的动作。

9.根据权利要求6所述安卓智能设备USB接口拓展的装置，其特征在于：所述功能模块包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、力敏传感器、光敏传感器、振动传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁场传感器、生物传感器，以及GPS模块、测距模块、测速模块、无线通信模块、电机模块。

10.根据权利要求6或7或8或9所述安卓智能设备USB接口拓展的装置，其特征在于：N=6。