CN213365502U - 实现usb主从功能模式识别与切换的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实现USB主从功能模式识别与切换的装置，包括微控制器MCU和USB端口，所述微控制器MCU的三路输入端分别与USB电源电路的USB0_PWREN引脚、USB地址电路的USB0_ID引脚、USB识别电路的USB0_VLD引脚电连接；所述USB电源电路包括电源芯片U1；电源芯片U1的引脚VIN接6V的电源，电源芯片U1的引脚VOUT与二极管D1的阳极电连接，二极管D1的阴极与USB端口的VCC引脚电连接，电源芯片U1的引脚EN作为USB电源电路的USB0_PWREN引脚，用于通过微控制器开启或关闭电源芯片U1的电源输出。本实用新型针对固定要求USB接口类型为A、B型，且需要满足主从模式自动识别功能的产品上，在USB接口不带ID信号线的基础上也能做到主从模式识别和切换。
Description
技术领域
本实用新型属于电子设备技术领域，涉及A、B型USB接口的性能改进，具体为一种实现USB主从功能模式识别与切换的装置。
背景技术
常用的A、B型USB接口的4个管脚，分别为VCC、D+、D-、GND引脚，由于其不带有ID信号管脚，因此无法做到主从识别。而其他类型的USB接口，比如MicroUSB接口包含5个管脚，可以通过对ID管脚的电平状态检测来确定是做外接或主控设备为主机还是从机。因此，对于固定要求USB接口类型为A、B型应用场景下，现有A、B型USB接口无法实现主从模式自动识别，导致外接或主控设备无法正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种实现USB主从功能模式识别与切换的装置，用于解决现有的A、B型USB接口无法实现主从模式自动识别的问题。
为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案：
实现USB主从功能模式识别与切换的装置，包括微控制器MCU和USB端口，所述微控制器MCU的三路输入端分别与USB电源电路的USB0_PWREN引脚、USB地址电路的USB0_ID引脚、USB识别电路的USB0_VLD引脚电连接；
所述USB电源电路包括电源芯片U1；电源芯片U1的引脚VIN接6V的电源，电源芯片U1的引脚VOUT与二极管D1的阳极电连接，二极管D1的阴极与USB端口的VCC引脚电连接，电源芯片U1的引脚EN作为USB电源电路的USB0_PWREN引脚，用于通过微控制器开启或关闭电源芯片U1的电源输出；
所述USB地址电路包括电阻R6、R9、三极管Q1，所述USB电源电路的USB0_PWREN引脚串接电阻R9后与三极管Q1的基极电连接，三级管Q1的集电极作为USB地址电路的USB0_ID引脚，其集电极串接电阻R6后与微控制器MCU的供电电源端MVDD电连接，三级管Q1的发射极接地；
所述USB识别电路包括串联的电阻R4、R7，电阻R4的另一端与USB端口的VCC引脚电连接，电阻R7的另一端接地，电阻R4、R7的共接端作为USB识别电路的USB0_VLD引脚。
为了进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：
如上所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，所述电源芯片U1的引脚VIN与接地引脚之间串接有滤波电容C1。
如上所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，所述电源芯片U1的引脚EN串接有接地电阻R2。
如上所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，所述USB端口的VCC引脚与接地点之间串接有储能滤波电容C2。
如上所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，所述USB端口的GND引脚与接地点之间串接有电阻R8与电容C4构成的并联电路。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型针对固定要求USB接口类型为A、B型，且需要满足主从模式自动识别功能的产品需要，在USB接口不带ID信号线的基础上也能做到主从模式识别和切换，解决了现有技术中存在的难题，识别准确、切换效率高；
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍。
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型的流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例公开的一种实现USB主从功能模式识别与切换的装置，用于固定要求USB接口类型为A、B型，且需要满足主从模式自动识别功能的产品上，在USB接口不带ID信号线的基础上也能做到主从模式识别和切换。
本装置包括微控制器MCU和USB端口，同时在微控制器MCU与USB端口之间设置有USB电源电路、USB地址电路和USB识别电路，上述三个电路的USB0_PWREN引脚、USB0_ID引脚、USB0_VLD引脚与微控制器MCU的三个输入端口电连接。
其中，USB电源电路包括电源芯片U1，电源芯片U1具有开启、关闭输出电压功能与过流保护功能；电源芯片U1的引脚VIN接6V的电源，电源芯片U1的引脚VOUT与二极管D1的阳极电连接，二极管D1的阴极与USB端口的VCC引脚电连接，电源芯片U1的引脚EN作为USB电源电路的USB0_PWREN引脚，用于通过微控制器开启或关闭电源芯片U1的电源输出。
在电源芯片U1的引脚VIN与接地引脚之间串接有滤波电容C1。在电源芯片U1的引脚EN串接有接地电阻R2。在电源芯片U1的引脚VOUT与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端与电源芯片U1的引脚BPY之间串接旁路电容C3，电阻R1、旁路电容C3的共接端接地。
在USB端口的VCC引脚与接地点之间串接有储能滤波电容C2。在USB端口的GND引脚与接地点之间串接有电阻R8与电容C4构成的并联电路。
USB电源电路的USB0_PWREN引脚串接电阻R9后与三极管Q1的基极电连接，三级管Q1的集电极作为USB地址电路的USB0_ID引脚，其集电极串接电阻R6后与MVDD端电连接，三级管Q1的发射极接地，MVDD端为微控制器MCU的供电电源端。
USB识别电路包括串联的电阻R4、R7，电阻R4的另一端与USB端口的VCC引脚电连接，电阻R7的另一端接地，电阻R4、R7的共接端作为USB识别电路的USB0_VLD引脚。
具体而言，本实施例的电源电路中，外接的6V输入电压经过电源芯片U1将VOUT引脚的输出电压稳定在5V，电源芯片U1的引脚EN为电源控制口，高电平使能，电容C1为输入电压的滤波电容，电阻R2为使能引脚的接地电阻，起到抗干扰的作用；电容C3是U1芯片的旁路电容，给输出提供一个低噪声的电源电压；电阻R1的作用是在使能未打开，且外接无主机设备的时候不会由于外部的干扰而导致USB0_VLD产生高电平而误判；二极管D1主要是为了隔离电源芯片U1的输出电源和外接主机设备的输入电源。
在本装置的USB地址电路和USB识别电路中，电容C2主要是USB_5V的储能滤波电容，电阻R3和R5是阻抗匹配电阻，并联的电阻R8和C4电路是起到ESD防护作用；USB0_ID受到USB0_PWREN的控制，当USB0_PWREN输出高时，USB0_ID输出低，USB0_PWREN输出低时，USB0_ID则输出高；电阻R4和R7为分压电阻，将USB接口的5V电压降低到3.3V左右输入到微控制器MCU。
本装置利用USB接口DIVICE设备不带电源和HOST设备带电源的特点，通过内部主芯片上的两个输入引脚的高低电平来确定主从模式，分别是USB0_ID和USB0_VLD,需要注意的是主芯片的USB接口是同时支持HOST和DEVICE模式的，这个电路才有意义。本电路的核心就是USB电源的使能引脚USB0_PWREN，通过这个输出使能引脚以及是否有外接主机设备这两个条件来改变USB0_ID和USB0_VLD上的高低电平信号，从而确定是哪个模式。
表一：
| 状态序号 | USB0_PWREN | USB0_ID | USB+5V | USB0_VLD | USB主从模式 |
| 1 | 0 | 1 | 1（外设电源） | 1 | DEVICE |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | HOST（识别） |
| 3 | 1 | 0 | 1 | 1 | HOST（进入） |
如图2所示，本实施例实现USB主从功能模式识别与切换的装置在工作时，其识别和切换的过程如下：
①设备上电运行或者重启时，微控制器MCU控制USB0_PWREN引脚先输出低电平，关闭电源芯片U1的电源输出，如果此时有外部主机设备接入（带5V电源），则USB0_ID和USB_VLD两个引脚都为高电平，则微控制器MCU判断为从机模式，即为上表一中序号1对应的DEVICE模式；
②如果此时外部接入从机设备或者无接入设备（不带5V电源），则USB0_ID为高电平，USB0_VLD为低电平，则微控制器MCU将进入主机模式, 即为上表一中序号2对应的HOST模式；
③微控制器MCU识别工作状态为序号2后，USB0_PWREN输出高电平，开启USB的电源芯片U1，这时USB0_ID为低电平状态，USB0_VLD为高电平状态，微控制器MCU正式进入HOST工作模式，即表一中序号3对应的工作模式。
本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。
Claims (5)
1.实现USB主从功能模式识别与切换的装置，包括微控制器MCU和USB端口，其特征在于，所述微控制器MCU的三路输入端分别与USB电源电路的USB0_PWREN引脚、USB地址电路的USB0_ID引脚、USB识别电路的USB0_VLD引脚电连接；
所述USB电源电路包括电源芯片U1；电源芯片U1的引脚VIN接6V的电源，电源芯片U1的引脚VOUT与二极管D1的阳极电连接，二极管D1的阴极与USB端口的VCC引脚电连接，电源芯片U1的引脚EN作为USB电源电路的USB0_PWREN引脚，用于通过微控制器开启或关闭电源芯片U1的电源输出；
所述USB地址电路包括电阻R6、R9、三极管Q1，所述USB电源电路的USB0_PWREN引脚串接电阻R9后与三极管Q1的基极电连接，三级管Q1的集电极作为USB地址电路的USB0_ID引脚，其集电极串接电阻R6后与微控制器MCU的供电电源端电连接，三级管Q1的发射极接地；
所述USB识别电路包括串联的电阻R4、R7，电阻R4的另一端与USB端口的VCC引脚电连接，电阻R7的另一端接地，电阻R4、R7的共接端作为USB识别电路的USB0_VLD引脚。
2.根据权利要求1所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，其特征在于，所述电源芯片U1的引脚VIN与接地引脚之间串接有滤波电容C1。
3.根据权利要求1所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，其特征在于，所述电源芯片U1的引脚EN串接有接地电阻R2。
4.根据权利要求1所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，其特征在于，所述USB端口的VCC引脚与接地点之间串接有储能滤波电容C2。
5.根据权利要求1所述的实现USB主从功能模式识别与切换的装置，其特征在于，所述USB端口的GND引脚与接地点之间串接有电阻R8与电容C4构成的并联电路。
Priority Applications (1)
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| CN202022640788.6U CN213365502U (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 实现usb主从功能模式识别与切换的装置 |
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2020
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