CN107658920B - 基于外置充电实现otg和充电双功能的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，包括智能模块、充电电路、切换电路、适配器输入端和USB端口，智能模块包括USB功能单元、电源管理单元、第一GPIO和第二GPIO，智能模块在检测到第二GPIO的电平由低变高以及USB ID管脚的电平由高变低时，即适配器和OTG从设备共存，适配器通过充电电路向智能模块供电及对智能模块的供电电源充电，智能模块将第一GPIO管脚设置为低电平用于控制切换电路使适配器向OTG从设备供电，从而实现OTG和充电双功能。本发明通过切换电路、充电电路将充电与OTG从设备的供电硬件分离，并结合智能模块内置软件流程做到完全分离，最后实现OTG和充电双功能。
Description
技术领域
本发明涉及智能设备领域，特别涉及一种基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统。
背景技术
随着智能终端设备的发展，智能终端已从以往只能作为从设备逐步发展为既可作为从设备也可作为主设备，但现有的智能终端，由于硬件上仅有一个USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)端口用于连接OTG(On the Go，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换)设备或者充电适配器，所结合的软件流程也是为这一硬件状态配套，即智能终端在充电时作为从设备，而在OTG功能时作为主设备。因此，因受限于硬件和软件，智能终端不能实现OTG和充电一起共存，即当将充电适配器与OTG设备一起接入到USB端口，由于根据USB规范无法判断出所连接的设备类型而无法实现相应功能。另外，随着智能终端的外部设备发展，特别是OTG 设备的功能越来越复杂、功耗也越来越大，由于智能终端正常使用时本身功耗就不小，这时智能终端在一边使用OTG功能时就需要一边充电，避免供电电源如电池的电量快速消耗而导致智能终端关机而影响使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中因受限于硬件和软件，智能终端不能实现OTG和充电一起共存的缺陷，提供一种基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特点是，包括智能模块、切换电路、充电电路、适配器输入端和USB端口，所述智能模块包括USB功能单元、电源管理单元、第一GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)管脚和第二GPIO管脚，所述USB功能单元包括USB供电管脚、USB数据正端管脚、USB数据负端管脚、USB ID(identification，类型)管脚，所述电源管理单元包括供电电源管脚，所述充电电路还包括电源状态检测端，所述切换电路包括第一端口、第二端口和控制端口，所述USB 端口用于连接OTG从设备，所述适配器输入端用于连接适配器，所述电源状态检测端用于在所述充电电路的输入端接入电源时由低电平变为高电平，所述智能模块的供电电源分别与所述供电电源管脚、所述充电电路的输出端连接；
所述USB供电管脚、所述USB数据正端管脚、所述USB数据负端管脚、所述USB ID管脚与所述USB端口相应连接，所述适配器输入端分别与所述第一端口、所述充电电路的输入端连接，所述第一GPIO管脚与所述控制端口连接，所述第二GPIO管脚与所述电源状态检测端连接，所述USB 供电管脚与所述第二端口连接；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚由低电平变为高电平以及所述智能模块检测到所述USB ID管脚由高电平变为低电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚设置为低电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口导通，所述充电电路的输出端对所述智能模块的供电电源充电，所述智能模块通过所述供电电源管脚从所述充电电路的输出端获取电源，以及所述第二端口从所述第一端口获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块通过所述USB数据正极管脚、所述USB数据负极管脚与所述OTG 从设备完成数据交换。
其中，所述充电电路为设置于智能模块之外的外置充电电路，具体可采用外置充电芯片作为核心器件构成所述充电电路。
本方案中，所述智能模块通过所述USB功能单元来实现USB相关功能，比如检测连接到USB端口的设备类型，根据USB规范，当接入到所述USB 端口的设备为OTG从设备时，这时OTG从设备就将所述USB ID管脚拉低，从而让所述智能模块成为host(主设备)并通过所述智能模块内置的软件来实现OTG功能，而当接入到所述USB端口的设备为主设备如PC(个人电脑)、USB充电适配器时，这样的主设备就将所述USB数据正端管脚与所述 USB数据负端管脚短接在一起而使得这两个管脚不存在电平差，从而让所述智能模块作为device(从设备)，并通过所述智能模块内置的软件就实现USB 充电和/或数据通信。另外，所述智能模块通过检测所述第二GPIO管脚的电平情况来获取是否连接有充电用的适配器。因此，在所述智能模块检测到 OTG和充电功能共存时，即在所述智能模块检测到所述USB供电管脚由低电平变为高电平以及所述智能模块检测到所述USB ID管脚由高电平变为低电平时，这时所述智能模块就将所述第一GPIO管脚设置为低电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口导通，使得适配器既通过所述充电电路对所述智能模块提供电源以及对所述智能模块的供电电源充电，同时适配器也向所述OTG从设备供电，从而所述智能模块既实现OTG和充电双功能，还能减少所述智能模块和OTG从设备对所述智能模块的供电电源的消耗。
较佳地，在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚、所述USB供电管脚、所述USB数据负端管脚均为低电平状态且所述USB数据正端管脚、所述USB ID管脚均为高电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚默认设置为低电平，所述切换电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和PMOS管，所述PMOS管的漏极用于作为所述第一端口，所述PMOS管的源极分别与所述第一电阻一端、所述第二电阻一端连接后作为所述第二端口，所述PMOS管的栅极分别与所述第一电阻另一端、所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极分别与所述第二电阻另一端、第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极作为所述控制端口。
本方案中，所述切换电路利用MOS管(绝缘栅型场效应管)、三极管的开关特性，并根据所述适配器输入端和所述USB端口均为悬空状态设置所述第一GPIO管脚为低电平，从而保证所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统在具有OTG功能和充电功能共存基础上，仍然具有完整、独立的OTG功能或充电功能，即只有所述适配器输入端连接有适配器时，所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统就能独立充电，只有所述 USB端口接入OTG从设备时就能独立进行OTG通信或只有所述USB端口接入主设备时所述智能模块就作为device实现充电和/或通信功能，从而所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统具有良好兼容性，即在实现 OTG和充电双功能基础上，仍能很好地兼容单独OTG功能或者充电功能。另外，本方案中的所述PMOS管为含有体内二极管的PMOS管，从而利用体内二极管让所述PMOS管快速导通，当然若所述PMOS管不含体内二极管，则可在所述PMOS管的漏极和源极之间并联相应二极管即可。
较佳地，所述切换电路还包括第三电阻和电容器，所述第三电阻与所述电容器并联，所述电容器一端与所述第一三极管的集电极连接，所述电容器另一端与所述PMOS管的栅极连接。本方案中，利用所述第三电阻与所述电容器进一步将所述PMOS管的栅极与所述第一三极管的集电极进行良好隔离，提高电路工作稳定性和可靠性。
较佳地，所述切换电路还包括第三端口，所述第三端口与所述智能模块的供电电源连接；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚由低电平变为高电平以及所述智能模块检测到所述USB ID管脚由高电平变为低电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚设置为低电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口导通以及将所述第二端口与所述第三端口断开，所述充电电路的输出端对所述智能模块的供电电源充电，所述智能模块通过所述供电电源管脚从所述充电电路的输出端获取电源，以及所述第二端口从所述第一端口获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块通过所述USB数据正极管脚、所述USB数据负极管脚与所述OTG从设备完成数据交换；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚为低电平以及所述智能模块检测到所述USB ID管脚由高电平变为低电平时，所述智能模块将所述第一 GPIO管脚设置为高电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口断开以及将所述第二端口与所述第三端口导通，所述第二端口从所述第三端口获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块通过所述USB数据正极管脚、所述USB数据负极管脚与所述OTG从设备完成数据交换。
本方案中，所述智能模块根据检测到的所述USB端口或者所述适配器输入端口所连接的设备情况，来控制所述切换电路，比如只有OTG从设备连接时，就控制所述切换电路将所述智能模块的供电电源向OTG从设备提供，可很好地适应OTG从设备的功耗要求，从而增强了所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统向OTG供电能力，使得所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统能够驱动功耗需求大的OTG从设备，拓展了使用灵活性。
较佳地，所述切换电路还包括稳压电路，所述稳压电路还包括使能端，所述使能端与所述控制端口连接，所述稳压电路的输入端为所述第三端口，所述稳压电路的输出端为所述第二端口，所述使能端为高电平有效用于控制所述稳压电路将所述智能模块的供电电源稳压后通过所述第二端口输出。
本方案中，利用所述稳压电路来使得所述智能模块的供电电源与所述 OTG从设备的电源需求实现匹配来进一步提高所述基于外置充电实现OTG 和充电双功能的系统的使用灵活性，所以所述稳压电路是升压型还是降压型，可根据所述智能模块的供电电源与所述OTG从设备的电源需求的匹配要求来确定，比如若所述智能模块的供电电源的电压值高于所述OTG从设备的电源需求时就采用降压型稳压电路，而若所述智能模块的供电电源的电压值低于所述OTG从设备的电源需求时就采用升压型稳压电路。
较佳地，所述稳压电路还包括二极管，所述稳压电路的输出端与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极作为所述第二端口。本方案中，利用二极管的单向导通特性来保护所述稳压电路，进一步提高电路可靠性和安全性。
较佳地，所述充电电路还包括充电状态检测端，所述充电状态检测端用于在所述充电电路对所述智能模块的供电电源充满电时由低电平变为高电平，所述智能模块还包括第三GPIO管脚，所述充电状态检测端与所述第三 GPIO管脚连接，当所述智能模块检测到所述第三GPIO管脚由低电平变为高电平时，所述智能模块记录所述智能模块的供电电源为充满电状态。本方案中，所述智能模块通过所述第三GPIO管脚来获取所述充电电路对所述智能模块的供电电源的充电状态信息，便于所述智能模块利用该信息做其他处理使用，比如显示充电状态信息等。
较佳地，所述电源管理单元还包括供电电压检测管脚，所述供电电压检测管脚与所述智能模块的供电电源连接，所述供电电压检测管脚用于所述电源管理单元获取所述智能模块的供电电源的电压值，所述智能模块记录所述电压值。本方案中，所述智能模块进一步通过所述供电电压检测管脚来获取所述智能模块的供电电源的状态信息，便于所述智能模块利用该信息做其他处理使用，比如显示电量情况、显示充电状态信息等。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过增加充电电路、切换电路将充电与OTG从设备的供电进行硬件分离，并结合软件流程在检测到OTG和充电共存时控制切换电路将充电和OTG从设备的供电实现完全分离，从而实现智能设备同时支持OTG从设备和充电功能。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统的示意图。
图2为本发明较佳实施例的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统的内置软件的流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1-2所示，本实施例涉及的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，包括智能模块1、切换电路2、充电电路3、适配器输入端4和USB 端口5，所述智能模块1包括USB功能单元11、电源管理单元12、第一GPIO 管脚GPIO_A和第二GPIO管脚GPIO_B，所述USB功能单元11包括USB 供电管脚USB_VBUS、USB数据正端管脚USB_DP、USB数据负端管脚 USB_DM、USBID管脚USB_ID，所述电源管理单元12包括供电电源管脚VBAT，所述充电电路3还包括电源状态检测端31，所述切换电路2包括第一端口21、第二端口22和控制端口23，所述USB端口5用于连接OTG从设备(图1中未标识出OTG从设备)，所述适配器输入端4用于连接适配器 (图1中未标识出适配器)，所述电源状态检测端33用于在所述充电电路3 的输入端31接入电源时由低电平变为高电平，所述智能模块1的供电电源6 分别与所述供电电源管脚VBAT、所述充电电路3的输出端32连接；所述 USB供电管脚USB_VBUS、所述USB数据正端管脚USB_DP、所述USB 数据负端管脚USB_DM、所述USB ID管脚USB_ID与所述USB端口5相应连接，所述适配器输入端4分别与所述第一端口21、所述充电电路3的输入端31连接，所述第一GPIO管脚GPIO_A与所述控制端口23连接，所述第二GPIO管脚GPIO_B与所述电源状态检测端33连接，所述USB供电管脚USB_VBUS与所述第二端口22连接；在所述智能模块1根据内置软件流程(如图2所示)检测到所述第二GPIO管脚GPIO_B由低电平变为高电平以及所述智能模块1检测到所述USB ID管脚USB_ID由高电平变为低电平时，所述智能模块1将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为低电平用于控制所述切换电路2将所述第一端口21与所述第二端口22导通，所述充电电路 3的输出端32对所述智能模块1的供电电源6进行充电，所述智能模块1 通过所述供电电源管脚VBAT从所述充电电路3的输出端32获取电源，以及所述第二端口22从所述第一端口21获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块1通过所述USB数据正极管脚USB_DP、所述USB数据负极管脚USB_DM与所述OTG从设备完成数据交换，从而所述智能模块就实现了OTG功能和充电功能的共存，还能减少所述智能模块和OTG从设备对所述智能模块的供电电源的消耗。具体实施中，所述智能模块1优选了高通 MSM8909平台智能模块，并将高通MSM8909平台智能模块的充电选择管脚CHG_SEL接低电平以使用所述充电电路3，所述充电电路为设置于智能模块之外的外置充电电路，具体可采用充电芯片作为核心器件构成所述充电电路。
本实施例中，所述智能模块1通过所述USB功能单元11来实现USB 相关功能，比如检测连接的USB设备类型，根据USB规范，当接入USB 设备为OTG从设备时，这时OTG从设备就将所述USB ID管脚USB_ID拉低，从而让所述智能模块1成为host(主设备)并通过所述智能模块的内置软件流程来实现OTG功能，而当接入的USB设备为主设备如PC(个人电脑)、USB充电适配器时，这样的主设备就将所述USB数据正端管脚USB_DP 与所述USB数据负端管脚USB_DM短接在一起而使得这两个管脚不存在电平差，从而让所述智能模块1作为device(从设备)并通过所述智能模块1 的内置软件流程来实现USB充电和/或数据通信。另外，所述智能模块1通过检测所述第二GPIO管脚GPIO_B的电平情况来获取是否连接有充电用的适配器。
进一步，在本实施例中，所述切换电路1包括第一电阻R1、第二电阻 R2、第一三极管Q2、第二三极管Q3和PMOS管Q1，所述PMOS管Q1的漏极用于作为所述第一端口21，所述PMOS管Q1的源极分别与所述第一电阻R1一端、所述第二电阻R2一端连接后作为所述第二端口22，所述PMOS 管Q1的栅极分别与所述第一电阻R1另一端、所述第一三极管Q2的集电极连接，所述第一三极管Q2的发射极接地，所述第一三极管Q1的基极分别与所述第二电阻R2另一端、第二三极管Q3的集电极连接，所述第二三极管Q3的发射极接地，所述第二三极管Q3的基极作为所述控制端口23，在所述智能模块1检测到所述第二GPIO管脚GPIO_B、所述USB供电管脚 USB_VBUS、所述USB数据负端管脚USB_DM均为低电平状态且所述USB 数据正端管脚USB_DP、所述USB ID管脚USB_ID均为高电平时，所述智能模块1将所述第一GPIO管脚GPIO_A默认设置为低电平。具体实施中，所述切换电路2利用MOS管(绝缘栅型场效应管)、三极管的开关特性，并根据所述适配器输入端4和所述USB端口5均为悬空状态来设置所述第一 GPIO管脚GPIO_A为低电平，从而保证所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统在具有OTG功能和充电功能共存基础上，仍然具有完整、独立的OTG功能或充电功能，即只有所述适配器输入端4连接有适配器时，所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统就能独立充电，只有所述 USB端口5接入OTG从设备时就能独立进行OTG通信或只有所述USB端口5接入主设备时所述智能模块就作为device实现充电和/或通信功能，从而所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统具有良好兼容性，即在实现OTG和充电双功能基础上，仍能很好地兼容单独OTG功能或者充电功能。另外，本实施例中的所述PMOS管Q1为含有体内二极管的PMOS管，从而利用体内二极管让所述PMOS管快速导通，当然若所述PMOS管Q1不含体内二极管，则可在所述PMOS管Q1的漏极和源极之间并联响应二极管即可，所以在具体实施时所述PMOS管Q1优选了VISHAY公司的PMOS 功率管，具体规格型号为SI2333CDS。
进一步，在本实施例中，所述切换电路2还包括第三电阻R3和电容器 C1，所述第三电阻R3与所述电容器C1并联，所述电容器C1一端与所述第一三极管Q2的集电极连接，所述电容器C1另一端与所述PMOS管Q1的栅极连接，通过所述第三电阻R3与所述电容器C1进一步将所述PMOS管 Q1的栅极与所述第一三极管Q2的集电极进行良好隔离来提高电路工作稳定性和可靠性。
进一步，在本实施例中，所述切换电路2还包括第三端口24，所述第三端口24与所述智能模块1的供电电源6连接；一方面，在所述智能模块1 检测到所述第二GPIO管脚GPIO_B由低电平变为高电平以及所述智能模块 1检测到所述USB ID管脚USB_ID由高电平变为低电平时，所述智能模块1 将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为低电平用于控制所述切换电路2将所述第一端口21与所述第二端口22导通以及将所述第二端口22与所述第三端口24断开，所述充电电路3的输出端32对所述智能模块1的供电电源6 进行充电，所述智能模块1通过所述供电电源管脚VBAT从所述充电电路3 的输出端32获取电源，以及所述第二端口22从所述第一端口21获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块1通过所述USB数据正极管脚 USB_DP、所述USB数据负极管脚USB_DM与所述OTG从设备完成数据交换，从而所述智能模块就实现了OTG功能和充电功能的共存，还能减少所述智能模块和OTG从设备对所述智能模块的供电电源的消耗。另一方面，在所述智能模块1检测到所述第二GPIO管脚GPIO_B为低电平以及所述智能模块1检测到所述USB ID管脚USB_ID由高电平变为低电平时，所述智能模块1将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为高电平用于控制所述切换电路2将所述第一端口21与所述第二端口22断开以及将所述第二端口22与所述第三端口24导通，所述第二端口22从所述第三端口24获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块1通过所述USB数据正极管脚USB_DP、所述USB数据负极管脚USB_DM与所述OTG从设备完成数据交换，从而实现独立的OTG功能，通过所述切换电路2将所述智能模块1的供电电源 6向OTG从设备提供，使得所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统能够驱动功耗需求大的OTG从设备，拓展了使用灵活性。
进一步，在本实施例中，所述切换电路2还包括稳压电路25，所述稳压电路25还包括使能端EN，所述使能端EN与所述控制端口23连接，所述稳压电路25的输入端为所述第三端口24，所述稳压电路25的输出端为所述第二端口22，所述使能端EN为高电平有效用于控制所述稳压电路25将所述智能模块1的供电电源6稳压后通过所述第二端口22输出。具体实施中，通过利用所述稳压电路25来使得所述智能模块1的供电电源6与所述OTG 从设备的电源需求实现匹配来进一步提高所述基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统的使用灵活性，所以所述稳压电路25是升压型还是降压型，可根据匹配要求来确定，比如一般的OTG从设备的电源需求为5V，若所述智能模块1的供电电源6高于5V了，比如所述智能模块1的供电电源6采用了8.4V锂电池(由两节4.2V锂电池串联得到，来获得更充足供电续航能力)，这时所述稳压电路25就需要采用降压型，当然，这时一般还需在所述供电电源管脚VBAT与8.4V锂电池之间串接降压型的稳压电路使得所述智能模块1的电源需求与8.4V锂电池相匹配；相反，若所述智能模块1的供电电源6的电压值低于所述OTG从设备的电源需求，比如所述智能模块1 的供电电源6采用了4.2V锂电池(可单节4.2V锂电池或若干节4.2V锂电池并联)，这时所述稳压电路25就需要采用升压型。在具体实施中，一般采用稳压芯片251作为核心器件来构成所述稳压电路25。
进一步，在本实施例中，所述稳压电路25还包括二极管D1，这时稳压芯片251的输出端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极作为所述第二端口22，这时可利用二极管的单向导通特性来保护所述稳压电路 25，进一步提高电路可靠性和安全性。
进一步，在本实施例中，所述充电电路3还包括充电状态检测端34，所述充电状态检测端34用于在所述充电电路3对所述智能模块1的供电电源6 充满电时由低电平变为高电平，所述智能模块1还包括第三GPIO管脚 GPIO_C，所述充电状态检测端34与所述第三GPIO管脚GPIO_C连接，当所述智能模块1检测到所述第三GPIO管脚GPIO_C由低电平变为高电平时，所述智能模块1记录所述智能模块1的供电电源6为充满电状态，这时所述智能模块1通过所述第三GPIO管脚GPIO_C来获取所述充电电路3对所述智能模块1的供电电源6的充电状态信息，便于所述智能模块1利用该信息做其他处理使用，比如显示充电的状态信息等。
进一步，在本实施例中，所述电源管理单元12还包括供电电压检测管脚BAT_SNS，所述供电电压检测管脚BAT_SNS与所述智能模块1的供电电源6连接，所述供电电压检测管脚BAT_SNS用于所述电源管理单元12获取所述智能模块1的供电电源6的电压值，所述智能模块1记录所述电压值，便于所述智能模块1利用所述电压值的信息做其他处理使用，比如显示电量情况、显示充电状态信息等。
如图2所示，本实施例涉及的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统的内置软件流程包括：首先加载好内部软件流程。其次，所述智能模块 1检测所述USB端口5是否悬空，即所述智能模块1检测所述USB供电管脚USB_VBUS、所述USB数据负端管脚USB_DM、所述USB数据正端管脚USB_DP、所述USB ID管脚USB_ID的电平状态，并根据USB规范来判别所述USB端口5是否连接了USB设备以及所连接的USB设备类型；然后，若先检测到所述USB端口5连接了设备，则根据USB规范，通过所述 USB ID管脚USB_ID、所述USB数据正端管脚USB_DP、所述USB数据负端管脚USB_DM来识别出是OTG从设备还是主设备，若所述USB ID管脚 USB_ID的电平由高变低就为OTG从设备，否则就为主设备从而所述智能模块1就作为device，完成充电和/或数据通信；当为OTG从设备时，则再进一步判别是否有适配器接入所述适配器输入端，即所述智能模块1检测所述第二GPIO管脚GPIO_B的电平是否由低电平变到高电平，这时若适配器和OTG从设备共存，则所述智能模块1将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为低电平，该低电平使得所述第二三极管Q3截止和禁止所述稳压电路25 工作，以及使得所述第一三极管Q2和所述PMOS管Q1导通，这时适配器就既对所述智能模块1的供电电源6进行充电同时还向所述OTG从设备供电，从而实现OTG和充电双功能，若仅存在OTG从设备，则所述智能模块 1将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为高电平，使能所述稳压电路25将所述智能模块1的供电电源6向所述OTG从设备供电并实现OTG功能。若先检测到所述适配器输入端4连接了适配器，即检测到所述第二GPIO管脚 GPIO_B的电平由低变高表明所述适配器输入端4连接了适配器，则再进一步判断所述USB端口5是否连接设备，即根据USB规范，通过所述USB 供电管脚USB_VBUS、所述USB ID管脚USB_ID、所述USB数据正端管脚USB_DP、所述USB数据负端管脚USB_DM来识别出是OTG从设备还是主设备，若为OTG从设备，这时适配器和OTG从设备共存，则所述智能模块1将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为低电平，该低电平使得所述第二三极管Q3截止和禁止所述稳压电路25工作，以及使得所述第一三极管 Q2和所述PMOS管Q1导通，这时适配器就既对所述智能模块1的供电电源6进行充电同时还向所述OTG从设备供电，从而实现OTG和充电双功能，否则所述智能模块1将所述第一GPIO管脚GPIO_A设置为低电平并直至检测到所述第三GPIO管脚GPIO_C变成高电平就获知充电停止；当所述USB 端口5和所述适配器输入端4均为悬空状态，则流程一直处于内置软件流程加载后的检测等待状态。
为便于进一步理解本实施例涉及的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，本实施例在具体实施中，主要元器件选型情况如下表所示。
| 所属电路/位号 | 器件功能描述 | 型号 | 厂商 |
| 智能模块 | 高通MSM8909平台 | SC20 | Quectel |
| 充电电路 | 充电芯片 | SY6982C | SILERGY |
| 稳压电路 | 稳压芯片 | SGM6130 | SGMICRO |
| Q1 | PMOS管 | SI2333CDS | VISHAY |
| Q2、Q3 | NPN三极管 | DTC043ZEBTL | ROHM |
| D1 | 二极管 | UDZS6.2B | ROHM |
| R1、R2 | 电阻器 | RC0402JR-0710KL | YAGEO |
| R3 | 电阻器 | RC0402JR-07100KL | YAGEO |
| C1 | 电容器 | CC0402KRX7R6BB104 | YAGEO |
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，包括智能模块、切换电路、充电电路、适配器输入端和USB端口，所述智能模块包括USB功能单元、电源管理单元、第一GPIO管脚和第二GPIO管脚，所述USB功能单元包括USB供电管脚、USB数据正端管脚、USB数据负端管脚、USB ID管脚，所述电源管理单元包括供电电源管脚，所述充电电路还包括电源状态检测端，所述切换电路包括第一端口、第二端口和控制端口，所述USB端口用于连接OTG从设备，所述适配器输入端用于连接适配器，所述电源状态检测端用于在所述充电电路的输入端接入电源时由低电平变为高电平，所述智能模块的供电电源分别与所述供电电源管脚、所述充电电路的输出端连接；
所述USB供电管脚、所述USB数据正端管脚、所述USB数据负端管脚、所述USBID管脚与所述USB端口相应连接，所述适配器输入端分别与所述第一端口、所述充电电路的输入端连接，所述第一GPIO管脚与所述控制端口连接，所述第二GPIO管脚与所述电源状态检测端连接，所述USB供电管脚与所述第二端口连接；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚由低电平变为高电平以及所述智能模块检测到所述USB ID管脚由高电平变为低电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚设置为低电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口导通，所述充电电路的输出端对所述智能模块的供电电源充电，所述智能模块通过所述供电电源管脚从所述充电电路的输出端获取电源，以及所述第二端口从所述第一端口获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块通过所述USB数据正极管脚、所述USB数据负极管脚与所述OTG从设备完成数据交换；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚、所述USB供电管脚、所述USB数据负端管脚均为低电平状态且所述USB数据正端管脚、所述USBID管脚均为高电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚默认设置为低电平，所述切换电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和PMOS 管，所述PMOS管的漏极用于作为所述第一端口，所述PMOS管的源极分别与所述第一电阻一端、所述第二电阻一端连接后作为所述第二端口，所述PMOS管的栅极分别与所述第一电阻另一端、所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极分别与所述第二电阻另一端、第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极作为所述控制端口。
2.如权利要求1所述的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，所述切换电路还包括第三电阻和电容器，所述第三电阻与所述电容器并联，所述电容器一端与所述第一三极管的集电极连接，所述电容器另一端与所述PMOS管的栅极连接。
3.如权利要求1所述的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，所述切换电路还包括第三端口，所述第三端口与所述智能模块的供电电源连接；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚由低电平变为高电平以及所述智能模块检测到所述USB ID管脚由高电平变为低电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚设置为低电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口导通以及将所述第二端口与所述第三端口断开，所述充电电路的输出端对所述智能模块的供电电源充电，所述智能模块通过所述供电电源管脚从所述充电电路的输出端获取电源，以及所述第二端口从所述第一端口获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块通过所述USB数据正极管脚、所述USB数据负极管脚与所述OTG从设备完成数据交换；
在所述智能模块检测到所述第二GPIO管脚为低电平以及所述智能模块检测到所述USBID管脚由高电平变为低电平时，所述智能模块将所述第一GPIO管脚设置为高电平用于控制所述切换电路将所述第一端口与所述第二端口断开以及将所述第二端口与所述第三端口导通，所述第二端口从所述第三端口获取电源向所述OTG从设备供电，所述智能模块通过所述USB数据正极管脚、所述USB数据负极管脚与所述OTG从设备完成数据交换。
4.如权利要求3所述的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，所述切换电路还包括稳压电路，所述稳压电路还包括使能端，所述使能端与所述控制端口连接，所述稳压电路的输入端为所述第三端口，所述稳压电路的输出端为所述第二端口，所述使能端为高电平有效用于控制所述稳压电路将所述智能模块的供电电源稳压后通过所述第二端口输出。
5.如权利要求4所述的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，所述稳压电路还包括二极管，所述稳压电路的输出端与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极作为所述第二端口。
6.如权利要求1所述的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，所述充电电路还包括充电状态检测端，所述充电状态检测端用于在所述充电电路对所述智能模块的供电电源充满电时由低电平变为高电平，所述智能模块还包括第三GPIO管脚，所述充电状态检测端与所述第三GPIO管脚连接，当所述智能模块检测到所述第三GPIO管脚由低电平变为高电平时，所述智能模块记录所述智能模块的供电电源为充满电状态。
7.如权利要求6所述的基于外置充电实现OTG和充电双功能的系统，其特征在于，所述电源管理单元还包括供电电压检测管脚，所述供电电压检测管脚与所述智能模块的供电电源连接，所述供电电压检测管脚用于所述电源管理单元获取所述智能模块的供电电源的电压值，所述智能模块记录所述电压值。
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