CN109326929A - Usb连接端口组件及其检测的方法以及人机交互设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种USB连接端口组件，该USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口，母连接端口包括主控芯片、GND引脚和ID引脚，GND引脚和ID引脚均与主控芯片电连接，且GND引脚与ID引脚间隔设置；母连接端口还包括与主控芯片连接的额外检测引脚，额外检测引脚位于靠近母连接端口的边缘位置；公连接端口插入母连接端口时与额外检测引脚接触，在主控芯片接收到额外检测引脚与公连接端口的接触信号时，控制GND引脚和ID引脚上电。本发明还提供一种USB连接端口组件检测的方法及人机交互设备。本发明技术方案让USB连接端口避免出现短路情况和减少电解腐蚀。

Description

USB连接端口组件及其检测的方法以及人机交互设备

技术领域

本发明涉及通用串行总线设备领域，特别涉及一种USB连接端口组件及其检测的方法以及人机交互设备。

背景技术

应用于手机、PAD、车载终端等USB连接端口的移动通讯和人机交互设备，通常上述的USB连接端口上具备GND、ID、D+、D-、VBUS的引脚，其中ID引脚是用于检测是否有外来设备插入，VBUS引脚是用于接收来自ID引脚有外来设备插入的信号后，输出高压及大电流以执行为插入的外来设备充电或数据传输等操作；而ID引脚为了能实现检测功能就需要长期出去带点待命状态，而且ID引脚邻近GND引脚；在实际使用过程中，ID引脚与GND引脚之间不可避免有水汽、汗液或盐雾等物质进入后，使得长期带电的ID引脚容易与GND引脚之间发生短路或微短路，导致USB连接端口系统误判有外来设备插入，影响USB连接端口的正常应用；且在ID引脚与GND引脚之间有电流电压时，引起USB连接端口电解腐蚀，在电解腐蚀严重是导致USB连接端口无法充电或无法传输数据。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种USB连接端口组件及其检测的方法以及人机交互设备，旨在让USB连接端口避免出现短路情况和减少电解腐蚀。

为实现上述目的，本发明提出的一种USB连接端口组件，所述USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口，所述母连接端口包括主控芯片、GND引脚和ID引脚，所述GND引脚和ID引脚均与所述主控芯片电连接，且所述GND引脚与所述ID引脚间隔设置；所述母连接端口还包括与所述主控芯片连接的额外检测引脚，所述额外检测引脚位于靠近所述母连接端口的边缘位置；所述公连接端口插入所述母连接端口时与所述额外检测引脚接触，在主控芯片接收到所述额外检测引脚与所述公连接端口的接触信号时，控制所述GND引脚和所述ID引脚上电。

优选地，所述母连接端口上设有两个所述额外检测引脚，且两个所述额外检测引脚相对设置在靠近所述母连接端口两边缘的位置。

优选地，所述额外检测引脚包括引脚条、检测端和连接端，所述检测端与所述公连接端口接触连接，所述连接端与所述主控芯片电连接；所述检测端和所述连接端分别位于所述引脚条的两端。

优选地，所述检测端上设有弹性接触部，所述公连接端口插入所述母连接端口时，所述弹性接触部弹性变形，并与所述公连接端口的周向抵接。

优选地，所述母连接端口还包括侧壁和底壁，所述GND引脚和ID引脚设于所述底壁上；所述侧壁上设有通孔，所述引脚条和所述检测端穿过所述通孔延伸至所述侧壁外；所述连接端设于所述底壁上，且与所述GND引脚和ID引脚邻接。

优选地，所述额外检测引脚朝所述母连接端口的端口延伸的长度大于所述ID引脚朝所述母连接端口的端口延伸的长度。

优选地，所述主控芯片包括控制所述GND引脚和ID引脚上电的通电控制模块，所述GND引脚和ID引脚均与所述通电控制模块电连接。

为了实现上述目的，本发明还提出一种USB连接端口组件检测的方法，所述USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口，所述USB连接端口组件检测的方法包括以下步骤：

实时或定时接收额外检测引脚与所述公连接端口的接触信号；

在接收到所述接触信号时，控制所述母连接端口的GND引脚和ID引脚上电；

在侦测到GND引脚和ID引脚导通时，控制所述母连接端口的电源引脚输出电压。

优选地，所述USB连接端口组件检测的方法还包括：

在未接收到所述接触信号，和/或侦测到额外检测引脚与所述公连接端口的断开信号时，控制所述母连接端口的GND引脚和ID引脚断电。

为实现上述目的，本发明还提供一种人机交互设备，所述人机交互设备包括处理器和如上所述的USB连接端口组件，所述USB连接端口组件的所述主控芯片与所述处理器连接，所述处理器执行时实现如上所述的USB连接端口组件检测的方法的步骤。

本发明技术方案通过GND引脚和ID引脚均与所述主控芯片电连接，且所述GND引脚与所述ID引脚间隔设置；所述母连接端口还包括与所述主控芯片连接的额外检测引脚，所述额外检测引脚位于靠近所述母连接端口的边缘位置；所述公连接端口插入所述母连接端口时与所述额外检测引脚接触，在主控芯片接收到所述额外检测引脚与所述公连接端口的接触信号时，控制所述GND引脚和所述ID引脚上电。所述额外检测引脚用于与插入母连接端口的公连接端口接触连接，并向主控芯片发送其接触信号，以让主控芯片作出正确的判断来控制ID引脚和GND引脚的通电状态，使得ID引脚和GND引脚在母连接端口大部分非工作时间内处于断电状态，进而减少ID引脚与GND引脚发生短路的几率，从而减少两者之间的电解腐蚀程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明USB连接端口组件一实施例的结构示意图；

图2为本发明USB连接端口组件检测的方法的第一实施例的流程示意图；

图3为本发明USB连接端口组件检测的方法的第二实施例的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种USB连接端口组件。

在本发明实施例中，参照图1，该USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口10，所述母连接端口10包括主控芯片、GND引脚11和ID引脚12，所述GND引脚11和ID引脚12均与所述主控芯片电连接，且所述GND引脚11与所述ID引脚12间隔设置；所述母连接端口10还包括与所述主控芯片连接的额外检测引脚13，所述额外检测引脚13位于靠近所述母连接端口10的边缘位置；所述公连接端口插入所述母连接端口10时与所述额外检测引脚13接触，在主控芯片接收到所述额外检测引脚13与所述公连接端口的接触信号时，控制所述GND引脚11和所述ID引脚12上电。

其中，所述主控芯片判断公连接端口是否与母连接端口10接触连接的具体为：所述主控芯片判断是否接受到所述额外检测引脚13与所述公连接端口的接触信号。具体而言，当主控芯片判断当前没有接受到额外检测引脚13与公连接端口的接触信号时，判定公连接端口没有与母连接端口10接触连接，并控制GND引脚11和ID引脚12断电。当GND引脚11和ID引脚12处于断电状态，且额外检测引脚13、GND引脚11和ID引脚12都分别与主控芯片电连接，即使GND引脚11和ID引脚12之间有液体或水汽等物质，鉴于没有主控芯片输送的电流做连接，两者之间不存在连接关系也就不会出现短路现象，从而使得ID引脚12不会发送公连接端口连入的错误信号传输至主控芯片，让主控芯片控制电源引脚执行充电和数据传输等操作，进而降低USB连接端口组件的电解腐蚀程度。当主控芯片判断当前有接受到额外检测引脚13与公连接端口的接触信号时，则判定公连接端口与母连接端口10接触连接，并控制GND引脚11和ID引脚12上电。如此，使得主控芯片通过额外检测引脚13为容易发生短路的GND引脚11和ID引脚12做预先检测操作，减少了ID引脚12与GND引脚11发生短路引致主控芯片误判的几率，从而进一步降低USB连接端口组件的电解腐蚀程度。在本实施例中，ID引脚12为检测插入的外来设备的类型的引脚，主控芯片根据ID引脚12的电平信号来判断是什么类型的外来设备插入；如果是高电平，则判定是B接头插入，此时ID引脚12不与地线连接；如果是低电平，则判定是A接口插入，此时ID引脚12就与地线连接；GND引脚11为信号地线引脚。而且本实施例通过设置额外检测引脚13的方案相对于以往的单纯从软件上关闭母连接端口10的检测功能的方式，这种方案具有更好的用户体验，直接插入外来设备，即可实现外内设备的检测并调用执行相应的操作。而以往从软件上关闭母连接端口10的检测功能的方式，用户还需要向从软件界面调出并打开检测功能，再插入公连接端口所述的外来设备，才能实现USB连接端口组件的检测功能，操作繁琐，不适合一般用户。

USB连接端口组件一般位于主机端中，主机如电脑、音箱、电视等电子设备，而外部连接件的公连接端口一般位于USB设备端，USB设备端可以是USB数据线或U盘等；传输数据时，将USB设备端的公连接端口插入主机的母连接端口10，公连接端口与母连接端口10内的ID引脚12和GND引脚11连接，实现数据传输。

所述额外检测引脚13用于与插入母连接端口10的公连接端口接触连接，并向主控芯片发送其接触信号，以让主控芯片作出正确的判断来控制ID引脚12和GND引脚11的通电状态；使得ID引脚12和GND引脚11在母连接端口10大部分非工作时间内处于断电状态，进而减少ID引脚12与GND引脚11发生短路的几率，从而减少两者之间的电解腐蚀程度。

进一步地，参照图1，所述母连接端口10上设有两个所述额外检测引脚13，且两个所述额外检测引脚13相对设置在靠近所述母连接端口10两边缘的位置。如此，利用两个额外检测引脚13同时对插入母连接端口10的公连接端口配合接触连接，增加额外检测引脚13与公连接端口接触连接的面积，进而增加额外检测引脚13检测的准确性，从而减少主控芯片误判的几率。或者，母连接端口10上还可设三个呈间分布的所述额外检测引脚13，且其中两个额外检测引脚13位于母连接端口10的两边缘位置。可以理解的是，所述额外检测引脚13还可设置其他数量，在此不一一赘述。而且将额外检测引脚13设置在靠近所述母连接端口10的边缘位置，使得额外检测引脚13与ID引脚12和GND引脚11之间的间隔足够大，使得额外检测引脚13与公连接端口接触连接时不容易与ID引脚12或GND引脚11有接触，进一步防止ID引脚12、GND引脚11以及额外检测引脚13因为间隔太近导致出现短路和电解腐蚀的现象。

本发明技术方案通过所述GND引脚11和ID引脚12均与所述主控芯片电连接，且所述GND引脚11与所述ID引脚12间隔设置；所述母连接端口10还包括与所述主控芯片连接的额外检测引脚13，所述额外检测引脚13位于靠近所述母连接端口10的边缘位置；所述公连接端口插入所述母连接端口10时与所述额外检测引脚13接触，在主控芯片接收到所述额外检测引脚13与所述公连接端口的接触信号时，控制所述GND引脚11和所述ID引脚12上电。所述额外检测引脚13用于与插入母连接端口10的公连接端口接触连接，并向主控芯片发送其接触信号，以让主控芯片作出正确的判断来控制ID引脚12和GND引脚11的通电状态，使得ID引脚12和GND引脚11在母连接端口10大部分非工作时间内处于断电状态，进而减少ID引脚12与GND引脚11发生短路的几率，从而减少两者之间的电解腐蚀程度。

优选地，参照图1，所述额外检测引脚13包括引脚条130、检测端131和连接端132，所述检测端131与所述公连接端口接触连接，所述连接端132与所述主控芯片电连接；所述检测端131和所述连接端132分别位于所述引脚条130的两端。具体地，引脚条130的两端分别是检测端131和连接端132，将额外检测引脚13的主体设置成引脚条130的形状，使得额外检测引脚13的结构更富有弹性；更优地，引脚条130的形状的截面可设置成弓形，进一步提升引脚条130的弹性。而检测端131和连接端132与所述引脚条130为一体成型的结构，检测端131可设置为具备弹性的弹性件，当公连接端口插入母连接端口10时，检测端131上的弹性件在公连接端口的压力作用下产生弹性变形，并产生与公连接端口的压力相反的弹力，弹性件在弹力的作用下与公连接端口更紧密地抵接，从而让检测端131能与公连接端口紧密接触连接。

进一步地，参照图1，所述检测端131上设有弹性接触部132a，所述公连接端口插入所述母连接端口10时，所述弹性接触部132a弹性变形，并与所述公连接端口的周向抵接。在本实施例中，当公连接端口插入母连接端口10后，弹性接触部132a在公连接端口给与的压力下产生相反方向的弹力，且弹性接触部132a在弹力的作用下与公连接端口实现紧密接触连接。具体地，弹性接触部132a可采用弹片或压力弹簧，在本实施例中，弹性接触部132a优选采用弹片，因为弹片的面积较大，使得弹片与公连接端口接触的面积也较大，进一步提升弹性接触部132a与公连接端口的连接紧密性。

进一步地，参照图1，所述母连接端口10还包括侧壁14和底壁15，所述GND引脚11和ID引脚12设于所述底壁15上；所述侧壁14上设有通孔140，所述引脚条130和所述检测端131穿过所述通孔140延伸至所述侧壁14外；所述连接端132设于所述底壁15上，且与所述GND引脚11和ID引脚12邻接。在本实施例中，母连接端口10为具有中空腔体的金属件，具体截面形状为椭圆形，侧壁14位于母连接端口10的左右两侧，底壁15位于母连接端口10的下侧；通过在侧壁14上设置通孔140，使得引脚条130和检测端131可通过通孔140延伸至母连接端口10的外面。如此设置，当公连接端口插入至母连接端口10时，位于母连接端口10外的引脚条130与检测端131远离ID引脚12和GND引脚11，带电状态的引脚条130和检测端131不容易与没带电的ID引脚12和GND引脚11接触，从而降低ID引脚12和GND引脚11发生短路的记录，进而也减少了ID引脚12和GND引脚11发生电解腐蚀的几率。

进一步地，参照图1，所述额外检测引脚13朝所述母连接端口10的端口延伸的长度大于所述ID引脚12朝所述母连接端口10的端口延伸的长度。即额外检测引脚13与母连接端口10的端口之间的距离小于ID引脚12与母连接端口10的端口之间的距离，因此当公连接端口插入母连接端口10时，公连接端口先与延伸长度较长的额外检测引脚13接触连接，当公连接端口与额外检测引脚13接触后且还在插入的过程中，额外检测引脚13已经预先将接触信号传递至主控芯片，主控芯片即可控制ID引脚12和GND引脚11上电；当ID引脚12和GND引脚11处于上电状态后，公连接端口才与额外检测引脚13完全接触。如此，通过增长额外检测引脚13的长度，使得额外检测引脚13可预先与公连接端口接触，并传递接触信号至主控芯片，使得主控芯片在公连接端口完全插入之前可先让ID引脚12和GND引脚11处于上电状态，进而进一步加快公连接端口与母连接端口10的有效传输信号或充电的速度。

优选地，参照图1，所述主控芯片包括控制所述GND引脚11和ID引脚12上电的通电控制模块，所述GND引脚11和ID引脚12均与所述通电控制模块电连接。

在本实施例中，为了准确地控制GND引脚11和ID引脚12的上电状态，通过在主控芯片上设置一通电控制模块，直接利用通电控制模块对GND引脚11和ID引脚12进行上电控制；当主控芯片接收到额外检测引脚13的接触信号后，再输出上电指令至通电控制模块，通电控制模块在上电指令的控制下控制GND引脚11和ID引脚12上电，进而完成信号传输或充电。

本发明还提出一种USB连接端口组件检测的方法，参照图2，所述USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口，所述USB连接端口组件检测的方法包括以下步骤：

S10：实时或定时接收额外检测引脚与所述公连接端口的接触信号；

在公连接端口插入母连接端口后，公连接端口与母连接端口内的引脚接触形成数据传输通道，操作者可以通过该数据传输通道将所述公连接端口端的设备上的内容传送到母连接端口端的设备上，或者将母连接端口端的设备上的内容传动到母连接端口端的设备上。主控芯片通过实时或定时检测额外检测引脚与公连接端口的接触信号，以便依据该接触信号控制ID引脚和GND引脚的上电状态。指的说明的是，在USB连接端口组件的初始阶段时，母连接端口的ID引脚和GND引脚是处于断电状态的；当主控芯片接收到额外检测引脚与公连接端口的接触信号后才会发生变化。

S20：在接收到所述接触信号时，控制所述母连接端口的GND引脚和ID引脚上电；

在本实施例中，主控芯片接收到接触信号后，再控制母连接端口的GND引脚和ID引脚上电，进而使得GND引脚与ID引脚进入工作状态，GND引脚为插入至母连接端口上的公连接端口所属设备进行信号传输，而ID引脚用于判断插入至母连接端口上的公连接端口所属设备的类型，以便主控芯片作进一步的安排。

S30：在侦测到GND引脚和ID引脚导通时，控制所述母连接端口的电源引脚输出电压。

主控芯片通过检测到GND引脚和ID引脚导通时，进而使得母连接端口的各个引脚也处于导通连接；主控芯片再控制电源引脚为公连接端口所属的设备输出电压，完成为公连接端口所属的设备进行充电操作。

优选地，参照图3，本发明提出的USB连接端口组件检测的方法的第二实施例，基于上述图2所示的实施例，所述USB连接端口组件检测的方法还包括：

S40：在未接收到所述接触信号，和/或侦测到额外检测引脚与所述公连接端口的断开信号时，控制所述母连接端口的GND引脚和ID引脚断电。

在本实施例中，当主控芯片没有接受到额外检测引脚的接触信号时，和/或侦测到额外检测引脚与所述公连接端口的断开信号，基本上可以认定额外检测引脚与公连接端口接触连接不良或没有接触连接；因此，为了避免GND引脚和ID引脚发生短路，主控芯片就会控制母连接端口的GND引脚和ID引脚断电，以断绝GND引脚与ID引脚之间的电解腐蚀的连接路径。

本发明还提出一种人机交互设备，所述人机交互设备包括处理器和如上所述的USB连接端口组件，所述USB连接端口组件的所述主控芯片与所述处理器连接，所述处理器执行时实现如上所述的USB连接端口组件检测的方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种USB连接端口组件，其特征在于，所述USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口，所述母连接端口包括主控芯片、GND引脚和ID引脚，所述GND引脚和ID引脚均与所述主控芯片电连接，且所述GND引脚与所述ID引脚间隔设置；所述母连接端口还包括与所述主控芯片连接的额外检测引脚，所述额外检测引脚位于靠近所述母连接端口的边缘位置；所述公连接端口插入所述母连接端口时与所述额外检测引脚接触，在主控芯片接收到所述额外检测引脚与所述公连接端口的接触信号时，控制所述GND引脚和所述ID引脚上电。

2.如权利要求1所述的USB连接端口组件，其特征在于，所述母连接端口上设有两个所述额外检测引脚，且两个所述额外检测引脚相对设置在靠近所述母连接端口两边缘的位置。

3.如权利要求1或2所述的USB连接端口组件，其特征在于，所述额外检测引脚包括引脚条、检测端和连接端，所述检测端与所述公连接端口接触连接，所述连接端与所述主控芯片电连接；所述检测端和所述连接端分别位于所述引脚条的两端。

4.如权利要求3所述的USB连接端口组件，其特征在于，所述检测端上设有弹性接触部，所述公连接端口插入所述母连接端口时，所述弹性接触部弹性变形，并与所述公连接端口的周向抵接。

5.如权利要求3所述的USB连接端口组件，其特征在于，所述母连接端口还包括侧壁和底壁，所述GND引脚和ID引脚设于所述底壁上；所述侧壁上设有通孔，所述引脚条和所述检测端穿过所述通孔延伸至所述侧壁外；所述连接端设于所述底壁上，且与所述GND引脚和ID引脚邻接。

6.如权利要求1所述的USB连接端口组件，其特征在于，所述额外检测引脚朝所述母连接端口的端口延伸的长度大于所述ID引脚朝所述母连接端口的端口延伸的长度。

7.如权利要求1至6任意一项所述的USB连接端口组件，其特征在于，所述主控芯片包括控制所述GND引脚和ID引脚上电的通电控制模块，所述GND引脚和ID引脚均与所述通电控制模块电连接。

8.一种USB连接端口组件检测的方法，其特征在于，所述USB连接端口组件包括用于与外部连接件的公连接端口适配的母连接端口，所述USB连接端口组件检测的方法包括以下步骤：

实时或定时接收额外检测引脚与所述公连接端口的接触信号；

在接收到所述接触信号时，控制所述母连接端口的GND引脚和ID引脚上电；

在侦测到GND引脚和ID引脚导通时，控制所述母连接端口的电源引脚输出电压。

9.如权利要求8所述的USB连接端口组件检测的方法，其特征在于，所述USB连接端口组件检测的方法还包括：

在未接收到所述接触信号，和/或侦测到额外检测引脚与所述公连接端口的断开信号时，控制所述母连接端口的GND引脚和ID引脚断电。

10.一种人机交互设备，其特征在于，所述人机交互设备包括处理器和如权利要求1至7任意一项所述的USB连接端口组件，所述USB连接端口组件的所述主控芯片与所述处理器连接，所述处理器执行时实现如权利要求8或9所述的USB连接端口组件检测的方法的步骤。