CN1214333C - 通用串行总线接口设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子装置通用序列总线(USB)连接状态的辨识。一USB接口设备之一电路排列系具有：一集成电路，其具有两接脚(8，9)，藉以用于一USB连接之两数据传输线之连接。功能信息电阻器(12)，其系指明为USB所不可或缺，系连接至这些接脚之一接脚(9)。另一接脚(8)系经由一导电组件连接至操作电压。此集成电路(7)系具有评鉴装置，藉以辨识该USB连接状态为该另一接脚上呈现电位之一函数。

Description

通用串行总线接口设备
技术领域
本发明涉及一种通用串行总线(USB)接口设备的一种电路装置、一种USB接口设备的一种集成电路、以及一种方法，用于能够判定此接口设备是否连接至一个USB接口设备的一个集成电路中的一个USB。
背景技术
通用串行总线，在文中简称为USB，连接不同电子装置的一串行总线。由于其多功能的特性，近年来，此USB已渐渐地应用于数据处理及通信系统中。
此USB的系统结构包括有三个不同组件，其分别称为：一主机(host)、一集线器(hub)、以及一装置(device)。此主机是一中央计算机。此表示式(expression)集线器描述此USB之分布节点。连接至此USB的接口设备(诸如：电话、计算机鼠标、键盘、打印机…等等)称为装置。
在德语文献中，USB的这三个组件始终是利用其英语名称加以表示、并且亦不存在其它共通的德语专门术语。因此，本专利的原始德语版本便保留主机(host)及集线器(hub)等专门术语，并改采德语之专门术语“接口设备(peripheriegert)”以表示USB之“装置(device)”组件。
一集线器可以连接至数个接口设备。图2表示一集线器1及一接口设备2间的一连接。根据此USB规格，诸如此类的一连接具有四条、并且权具有四条连接线。这四条连接线的两条3，4用以供应此接口设备2的电力，但是却因为此接口设备已具备自身之电力供应而无需使用。此电力供应连接线3位于接地电位(Vss)，并且，此电力供应连接线4位于指定的操作电压电位(Vdd)。这两条数据线5，6标示为D+及D-，且操作上，位于与接地电位Vss有关的电压电位、以及关连于逻辑数值0及1。
此接口设备2具有一集成电路7(芯片)，其可以经由对应之一第一接脚8及一第二接脚9连接至这些数据线6及5。此集成电路7通常包括一USB界面(图中未示)，以便供应经由这些接脚8及9接收之数据信号。由于这两条数据线5，6上的电压数值系称为接地电位Vss，此集成电路7亦可以利用许多实施方式，例如：利用图中未示出的方法(经由图中未示出的接脚)，供应以接地电位Vss。接口设备经常地(非固定地)连接于一集线器，并且不时地连接至此集线器(视情况而定)。为此目的，此USB接口设备2具有插塞触头3a、4a、5a、6a，其分别关连于对应的连接线3、4、5、6。并且，至少在此集成电路7包括此USB界面时，亦必须能够辨识此接口设备2是否经由一USB连接缆线(或诸如此类)连接至一集线器1。
在一种已知方法中(请参考图2)，此电力供应连接线4用以达成此目的。此集成电路7具有一第三接脚10，其用以对此集成电路7发送信号，以便表示是否具有与此集线器1的一连接。由此，此接脚10亦可以称为一da(连结装置)接脚。此第三接脚10可以连接至此电力供应连接线4(Vdd)，并且，一高数值电阻器11(其容纳于此接口设备2中)产生此第三接脚10及接地间的一连接。
倘若此集线器1并不连接于此接口设备2，则此电压电位经由此高数值电阻器11而牵引至接地，亦即：Vss。此电压电位对应于逻辑状态0。倘若不是上述情况，亦即：当此接口设备2连接至此集线器1时，则此操作电压电位Vdd呈现于此第三接脚，且此电压电位对应于逻辑状态1。因此，便可以测量此集成电路7的第三接脚10上呈现的电压，由此判定此接口设备2及此集线器1间是否具有一连接。
国际公开专利WO 00/34878 A1说明一种USB接口设备，其中，一电阻器及一开关连接于这些数据线之一及此操作电压之间。倘若此开关能够将此电阻器电性连接至此操作电压电位，则关连的集线器便可以判定其是否连接至此接口设备。此开关通常利用一场效晶体管形成。
一主机板及一插接板(plug-in board)间的一插塞连接被说明于美国专利号US5612634A的说明书中。此插接板具有一电路装置，其可以在一电位测量的基础上，决定此主机板及此插接板间是否具有一电性连接。
此已知方法具有以下缺点，即：此集成电路7自身需要一接脚10，以便判定一集线器1是否已经连接。接脚(其通常是非常短)花费金钱，并且亦需要空间(举例来说，在可携式电子装置或具有一小物理尺寸的电子装置中)。
发明内容
本发明的目的在于指定一USB接口设备的一电路装置，由此提供此USB接口设备中、此集成电路的一低成本实施方式。另外，本发明的又一目的是提供一低成本的集成电路，由此能够辨识此USB接口设备的连接状态。另外，本发明的再一目的是指定一种简易方法，其能够利用极低的硬件复杂度来达成上述的目的。
本发明的上述目的通过以下技术方案而实现。
根据本发明的一种通用串行总线接口设备，具有：一集成电路，该集成电路具有两个接脚，分别用以与一通用串行总线的两数据传输线连接，以及，一接口设备功能信息电阻器，该接口设备功能信息电阻器为该通用串行总线的一基本元件，其中一个接脚连接至—操作电压，其中，另一个接脚可通过一导电组件而连接至该操作电压，当其连接至该操作电压时，可依据该通用串行总线与该通用串行总线接口设备的连接与否，而产生一施加于所述另一个接脚的电位；以及，该集成电路具有评估装置，该评估装置可通过所述另一接脚所呈现的一电位函数而辨识所述通用串行总线连接状态。
根据本发明的一种通用串行总线接口设备的集成电路，具有：两个接脚，分别用以连接至一通用串行总线连接的两数据传输线，其中，其中一个接脚通过接口设备功能信息电阻器连接至一操作电压，且该接口设备功能信息电阻器为该通用串行总线的一基本元件，以及，该集成电路具有评估装置，其设计为可通过另一个接脚所呈现的一电位函数而辨识所述通用串行总线接状态。
根据本发明的一种在通用串行总线接口设备的集成电路中判断该接口设备是否与一通用串行总线相连接的方法，其中，该集成电路具有两个接脚，分别用以连接至一通用串行总线连接的两数据传输线，其中一个接脚通过接口设备功能信息电阻器连接至一操作电压，且该接口设备功能信息电阻器为该通用串行总线的一基本元件，以及，另一个接脚可通过一导电组件固定连接至该操作电压或偶尔连接至该操作电压，当该导电组件连接至所述另一个接脚时，所述另一个接脚所呈现的电位与该通用串行总线接口设备是否连接有关；以及，其中该方法具有以下步骤：评估该集成电路中的所述另一个接脚所呈现的一电位函数，以辨识该通用串行总线连接状态。
本发明的一主要特征是：用以在此集成电路中进行数据传输的一接脚用于此连接状态的辨识。
在此例中，实际利用的此接脚未连接至此接口设备功能信息电阻器的接脚，其必须根据此USB的规格呈现。根据本发明，至少在想要检查此USB接口设备的连接状态时，此接脚必须经由一导电组件连接至此操作电压。此组件可以得到在另一接脚上呈现的电压电位，其取决于是否具有与此USB接口设备的一USB连接。(倘若不存在任何连接，则此接脚会因为此导电组件而位于此电压电位。倘若的确存在一连接，则发生的此电位会对应于此集线器控制的终结阻抗及此导电组件的电阻。)随即，便可以基于另一接脚的此电压电位，允许此集成电路辨识此USB连接状态(亦即：存在或不存在一连接)。由此，本发明便可以具有以下优点，亦即：不需要一特别接脚以辨识一集成电路的连接状态。
应该提到的是，为正确评估在此集成电路中的连接状态，并不需要知道该两个接脚的哪一个接脚需连接至此接口设备功能信息电阻器、及哪一个接脚需连接至此导电组件。这是因为：倘若此USB接口设备并不连接至此集线器，则这两个接脚便必然会同时位于此操作电压电位；同样地，在相反之情况下，则这两个接脚至少会有一个(亦即：连接至此导电组件的接脚)位于一不同电位。如是，此评估动作便可以更容易地达成，亦即：此评估装置仅需要检查这两个接脚是否均位于此操作电压电位。
根据本发明的一有利改进，这些导电组件可以是一非电抗(nonreactive)的电阻器或一晶体管。
倘若此导电组件固定地连接至另一接脚，则此另一接脚最好是能够具有一大于或等100KΩ的电阻。此电阻愈大，此组件产生的电力损耗便愈小。
本发明的另一有利改进是有关于以下情况，其中，此电路装置具有一转换开关装置(changeover switch means)，由此，此接口设备功能信息电阻器与此一接脚分开、并在同一例中与此另一接脚连接。诸如此类的一转换开关装置可以，举例来说，包括于此USB接口设备中(倘若此接口设备是一多功能电子装置)、或是操作以不同的操作模式。在此例中，本发明的一有利发展，其特征是：此一接脚(其初始连接于此接口设备功能信息电阻器)亦可以经由一导电组件连接至此操作电压，并具有权利要求1所述的功率。这意味着：当需要开关此接口设备功能信息电阻器时，根据本发明的连接状态辨识能力并不会因此丧失，而是经由第一接脚加以处理。
原则上，此导电组件可以同时提供于此集成电路中及此集成电路的外部电路形式中。特别是，当此接口设备功能信息电阻器实施于此集成电路中时，此导电组件最好亦能够是此集成电路的一整合组件。
在根据本发明的方法中，此USB连接状态利用此集成电路中、第二接脚呈现电位的评估加以判定。如先前所述，这样便可以节省现有技术需要的da(连结装置)接脚。
附图说明
本发明将配合附图，利用一较佳实施例，以文字详细说明如下，其中：
图1是表示此USB系统结构的示意图。
图2是表示根据现有技术，辨识一接口设备连接状态的一电路装置的示意图。
图3是表示根据两数据线的USB规格、需要电路的示意图
图4是表示根据本发明的一电路装置的示意图。
具体实施方式
图1表示此USB的系统结构。此USB之中心单元是此主机，其利用一计算机形成。一个或更多个集线器(分布节点)连接至此计算机。各个集线器于此主机的方向(或于次高集线器的方向)具有一所谓的上游端口(upstream port)及多个下游端口(downstream port)。USB接口设备或次低集线器可以连接至这些下游端口。
图3表示一集线器1，其经由一USB连接以连接至一接口设备2。图中，相同之附图标记用以表示与图2相同或等效的组件。图3仅仅表示数据线5，6(亦即：D+，D-)。下列电路根据此USB规格，指明用于数据线5，6。
在此集线器1部分，各个数据线5，6必须要经由一15KΩ的电阻器14，15连接至接地；在此接口设备2部分，这些接脚8，9之一(在此例中：接脚9)必须要经由一1.5KΩ的电阻器12连接至此操作电压(通常是+3，3V)。
此1.5KΩ的电阻器12称为接口设备功能信息电阻器。此USB规格指明：此电阻器12必须要连接至这两个接脚8，9之一。此电阻器用以发送信号至此集线器1，以表示已经连接一USB接口设备2，并且，此USB接口设备2的特定功能亦可以依据此电阻器12是否连接至此接脚8或此接脚9，由此提供此集线器1进行辨识。
图4表示根据本发明的一电路装置。再一次，图中仅有表示数据线5，6，并且，相同或功能相似之组件利用与图2及图3相同的附图标记加以表示。
在图4所示的实施例中，此1.5KΩ的接口设备功能信息电阻器12连接至此集成电路7的接脚9。此导电组件，在此例中利用一150KΩ的电阻器15形成，提供于此集成电路7中、并固定地将此接脚8连接至此操作电压。此电路设计的其余部分系对应于图3所示。
此电阻器15的操作如下：
倘若此接口设备2与此集线器1分开(亦即：当这些插塞触头5a及6a打开时)，则此电阻器15便会将此接脚8的电位“上拉”至此操作电压电位。在相反的情况下，亦即：当这些插塞触头5a及6a关闭时，则此接脚8将会经此数据线6及经此15KΩ的电阻器14而连接至接地(Vss)。由此，此接脚8的电压电位会形同“下拉”至接地电位，因为大部分的电压均会在此电阻器15消耗，其中，此电阻器15的数值相当程度地大于此电阻器14。
此USB连接状态可以借着评估此接脚8上呈现的电位而加以判定。此评估动作可以，举例来说，在此接口设备2进行初始化时、或在任何其它适当时点上进行，并且可以利用呼叫或处理储存于此集成电路7中的一评估程序而加以辅助。
另外，图4所示的电路装置亦可以进行各种调整及变动。
在图4所示的装置中，此150KΩ的电阻器15固定地连接至此接脚8及此操作电压。另一种选择是，此电阻器15仅暂时地(或准确地说，在想要检查此集成电路7的连接状态时)连接至此接脚8。在此例中，此电阻器15亦可以具有较小的数值(倘若此电阻器15的数值15KΩ，则此数据线6上的电位，在存在一连接时，便会降低至仅有此操作电压位准的二分之一)。
此电阻器15可以经由一开关晶体管进行连接、或可以自身做为一射极/集极路径，举例来说，在一弱导电的p型晶体管中。
此功能信息电阻器12及此导电组件15均可以做为此集成电路7的集成电路组件、此集成电路7的外部电路、或其组合式，如图4所示。
假设，此接口设备2及此集成电路7具有包括一转换开关的组件的功能，由此，此1.5KΩ的功能信息电阻器12便可以在不同时点连接至此接脚9或连接至此接脚8，且对应于此电阻器15的一电阻器亦可以连接至此接脚9。同样地，此电阻器可以固定地连接、可以暂时地连接、及/或可以做为一晶体管。如先前所述，此集成电路并不需要知道包括这些电阻器12，15的电阻器电路的特定结构，因为此集成电路可以利用这两个接脚电位的评估而判定连接状态。
这些USB连接3，4，5，6可以做为一四芯的连接缆线、亦或可以利用其它方式实施，举例来说，经由一无线连结。在后例中，此接口设备2具有附加的装置，诸如：一天线、一调变器、或一解调器等等，其实施方式于图中并未明示。

Claims (13)

1.一种通用串行总线接口设备，具有：
一集成电路(7)，该集成电路具有两个接脚(8，9)，分别用以与一通用串行总线的两数据传输线(5，6)连接，以及
一接口设备功能信息电阻器(12)，该接口设备功能信息电阻器为该通用串行总线的一基本元件，其中一个接脚(9)连接至一操作电压，
其中，
另一个接脚(8)可通过一导电组件(15)而连接至该操作电压，当其连接至该操作电压时，可依据该通用串行总线与该通用串行总线接口设备的连接与否，而产生一施加于所述另一个接脚(8)的电位；以及
该集成电路(7)具有评估装置，该评估装置可通过所述另一接脚(8)所呈现的一电位函数而辨识所述通用串行总线连接状态。
2.如权利要求1所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述评估装置检查所述接脚(8，9)是否具有该操作电压电位。
3.如权利要求1或2所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述导电组件为一非电抗电阻器(15)。
4.如权利要求1或2所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述导电组件是一晶体管。
5.如权利要求1所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述导电组件固定连接至所述另一个接脚(8)，以及
所述导电组件的电阻值大于或等于100kΩ。
6.如权利要求1所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述通用串行总线接口设备能够自所述其中一个接脚(9)中断连接，且当所述接口设备功能信息电阻器(12)与所述其中一个接脚(9)的连接中断时，所述接口设备功能信息电阻器(12)能够与所述另一个接脚(8)连接，以及
所述其中一个接脚(9)可同样通过一导电组件而连接至该操作电压。
7.如权利要求1所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述导电组件(15)形成于所述集成电路(7)内。
8.如权利要求1所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述导电组件(15)形成于所述集成电路(7)外。
9.一种通用串行总线接口设备的集成电路，具有：
两个接脚(8，9)，分别用以连接至一通用串行总线连接的两数据传输线(5，6)，其中
其中一个接脚(9)通过接口设备功能信息电阻器(12)连接至一操作电压，且该接口设备功能信息电阻器为该通用串行总线的一基本元件，以及
该集成电路(7)具有评估装置，其设计为可通过另一个接脚(8)所呈现的一电位函数而辨识所述通用串行总线接状态。
10.如权利要求9所述的通用串行总线接口设备，其特征在于：
所述评估装置检查所述接脚(8，9)是否具有该操作电压电位。
11.一种在通用串行总线接口设备的集成电路中判断该接口设备(2)是否与一通用串行总线相连接的方法，其中
该集成电路(7)具有两个接脚(8，9)，分别用以连接至一通用串行总线连接的两数据传输线(5，6)，
其中一个接脚(9)通过接口设备功能信息电阻器(12)连接至一操作电压，且该接口设备功能信息电阻器为该通用串行总线的一基本元件，以及
另一个接脚(8)可通过一导电组件(15)固定连接至该操作电压或偶尔连接至该操作电压，当该导电组件(15)连接至所述另一个接脚(8)时，所述另一个接脚(8)所呈现的电位与该通用串行总线接口设备是否连接有关；以及
其中该方法具有以下步骤：
评估该集成电路(7)中的所述另一个接脚(8)所呈现的一电位函数，以辨识该通用串行总线连接状态。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：
所述两个接脚(8，9)所呈现的电位皆于所述评估步骤中被检查。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于：
在所述评估步骤后，中断所述另一个接脚(8)与该操作电压之间通过所述导电组件所形成的连接。
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