TWI492044B - 通用序列匯流排裝置的偵測系統及其方法 - Google Patents

Description

通用序列匯流排裝置的偵測系統及其方法

本發明係與一種偵測系統及其方法有關，特別是與一種通用序列匯流排裝置(Universal Serial Bus,USB)的偵測系統及其方法有關，用以偵測USB裝置是否連接一主機裝置(host device)。

隨著資訊技術的快速發展，電子產品的應用日益普及，例如筆記型電腦、手機、平板電腦等手持式電子裝置處處可見。由於這些電子裝置的特點是可隨身攜帶、隨時隨地使用，並且為了使各種電子裝置之間可以互相連線以進行較大量的資料傳輸，故一電子裝置通常是以通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接線插接於主機裝置，該主機裝置利用該USB連接線提供電源給該電子裝置，並且使該電子裝置與該主機裝置之間透過USB傳輸協定彼此傳送資料。然而在習知技術中，當該電子裝置以一連接器連接至該主機裝置時，該主機裝置係以連接器的一接腳來偵測該電子裝置是否已經插入該主機裝置的USB連接埠，惟，此種接腳並非是一標準元件，以致於該電子裝置與該主機裝置使用上的不方便。而且，當以USB延長線插入該主機裝置時，該主機裝置會誤判該延長線為一具有USB介面的電子裝置插入該主機裝置，造成該主機裝置的錯誤動作而將電源提 供給該電子裝置，因而使主機裝置更加耗電。有鑑於此，目前仍需要發展一種新式的偵測系統及其方法，以改善上述問題。

本發明之一目的在於提供一種通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)裝置的偵測系統及其偵測方法，藉由USB控制器控制切換模組以判斷USB介面的準位，以偵測該USB裝置是否連接主機裝置(host device)，以節省主機裝置過度耗電，而且即使以延長線插接該主機裝置，本發明之偵測方法可正確地偵測並未有USB裝置連接該主機裝置。

為達成上述目的，本發明之第一較佳實施例係提供一種通用序列匯流排(USB)裝置的偵測系統，該偵測系統用以偵測該是否該USB裝置連接一主機裝置，該偵測系統包括：一電源單元，用以輸出一第一電源訊號以及一第二電源訊號；一USB介面，耦接該電源單元，具有一電源腳位以及複數資料腳位，該USB介面用以選擇性接收該第一電源訊號以及該第二電源訊號；一切換模組，耦接該電源單元以及該USB介面，用以切換該電源單元，使該第一電源訊號以及該第二電源訊號兩者輸出至該電源腳位，或是使該第一電源訊號以及該第二電源訊號中任一者輸出至該電源腳位；以及一USB控制器，耦接該電源單元、該USB介面以及該切換模組，用以控制該切換模組切換該電源單元，並且USB控制器判斷該電源腳位的一第一準位是否小於一第一預定準位，當該第一準位小於該第一預定準位時，該USB裝置連接該主機裝置。

該切換模組包括：一第一切換器，該USB控制器使該第一切換器處於致能狀態，以藉由該第一切換器控制該電源單元輸出該第一電源 訊號至該USB介面的該電源腳位，並且該USB控制器使該第二切換器處於禁能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元未輸出一第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位；以及一第二切換器，該USB控制器使該第二切換器處於致能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元輸出該第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位，以使該主機裝置驅動該USB裝置。

在一實施例中，當該第一準位等於該預定準位時，該USB控制器判斷該些資料腳位的一第二準位是否不等於一第二預定準位，當該第二準位不等於該第二預定準位時，該USB裝置電性連接該主機裝置。

本發明之第二較佳實施例係提供一種通用序列匯流排(USB)裝置的偵測系統，該偵測系統用以偵測該是否該USB裝置連接一主機裝置，該偵測系統包括：一電源單元，用以輸出一電源訊號；一USB介面，耦接該電源單元，具有一電源腳位、複數資料腳位以及一接地腳位，該USB介面用以接收該電源訊號；一比較單元，耦接該USB介面以及該切換模組，用以比較該接地腳位的準位與一參考訊號的準位是否相等；一切換模組，耦接該電源單元以及該USB介面，用以切換該USB介面與該比較單元，使該接地腳位連接該比較單元，或是使該接地腳位以及該比較單元接收一接地訊號，其中該接地訊號的準位不同於該參考訊號的準位；以及一USB控制器，耦接該切換模組，用以控制該切換模組切換該USB介面與該比較單元，並且當該USB裝置連接該USB介面時，該USB裝置在該USB介面的該接地腳位產生該接地訊號，使該比較單元輸出一高準位狀態，當該USB裝置未連接該USB介面時，該USB裝置在該USB介面的該接地腳位不產生該接地訊號，使該比較單元輸出一低準位狀態。

本發明之第三較佳實施例係提供一種通用序列匯流排(USB)裝置的偵測方法，適用於一偵測系統，用以偵測是否該USB裝置連接一主機裝置，該偵測系統包括一電源單元、一USB介面、一USB控制器以及一切換模組，其中該USB介面包括一電源腳位以及複數資料腳位，該切換模組包括一第一切換器以及一第二切換器，該偵測方法包括下列步驟：(a)該USB控制器使該第一切換器處於致能狀態，以藉由該第一切換器控制該電源單元輸出一第一電源訊號至該USB介面的該電源腳位，並且該USB控制器使該第二切換器處於禁能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元未輸出一第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位；(b)該USB控制器判斷該電源腳位的一第一準位是否小於一第一預定準位，當該第一準位小於該第一預定準位時，該USB裝置電性連接該主機裝置並且執行步驟(c)；以及(c)該USB控制器使該第二切換器處於致能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元輸出該第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位，以使該主機裝置驅動該USB裝置。

在一實施例中，當該第一準位等於該預定準位時，更包括步驟(b1)：該USB控制器判斷該些資料腳位的一第二準位是否不等於一第二預定準位，當該第二準位不等於該第二預定準位時，該USB裝置電性連接該主機裝置並且執行步驟(c)。

100‧‧‧通用序列匯流排裝置

102、302‧‧‧偵測系統

104‧‧‧電源單元

106‧‧‧通用序列匯流排介面

107‧‧‧比較單元

107a‧‧‧第一輸入端

107b‧‧‧第二輸入端

107c‧‧‧參考端

107d‧‧‧輸出端

108‧‧‧切換模組

108a‧‧‧第一切換器

108b‧‧‧第二切換器

110‧‧‧USB控制器

112‧‧‧電阻單元

114a‧‧‧電源腳位

114b‧‧‧資料腳位

114c‧‧‧接地腳位

116a‧‧‧共用端

116b‧‧‧第一切換端

116c‧‧‧第二切換端

PS1‧‧‧第一電源訊號

PS2‧‧‧第二電源訊號

SG‧‧‧接地訊號

SR‧‧‧參考訊號

第1圖係繪示依據本發明第一實施例中通用序列匯流排裝置的偵測系統之方塊圖。

第2圖係繪示依據本發明第1圖中該偵測系統的偵測方法之流程圖。

第3圖係繪示依據本發明第二實施例中通用序列匯流排裝置的偵測系統之方塊圖。

本發明之較佳實施例係藉由隨附圖式與下面之說明來進行詳細描述，在不同的圖式中，相同的元件符號係代表相同或相似的元件。

參考第1圖，其繪示依據本發明第一實施例中通用序列匯流排裝置100的偵測系統102之方塊圖。該偵測系統102用以偵測該是否該USB裝置100連接一主機裝置(未圖示)，該偵測系統102包括電源單元104、通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)介面106、切換模組108、USB控制器110以及電阻單元112。

在第1圖中，電源單元104用以輸出第一電源訊號PS1以及第二電源訊號PS2，該電源單元104例如是主機裝置的電源供應系統。在一實施例中，該第一電源訊號PS1的電流小於該第二電源訊號的電流，該第一電源訊號PS1例如待命(standby)電源，該第二電源訊號PS2例如是供應USB裝置的電源電力。該第一電源訊號PS1的第一準位等於或是不等於該第二電源訊號PS2的準位，例如該第一電源訊號PS1的第一準位以及該第二電源訊號PS2的準位皆為5伏特(V)，但是不限於此，如兩者皆為3V，或是一準位為5V，另一準位為3V。

如第1圖所示，USB介面106透過切換模組108耦接該電源單元104，該USB介面106具有一電源腳位114a、複數資料腳位114b以及接地腳位114c，在一實施例中，電源腳位114a例如是USB匯流排定義的VBUS腳 位，該些資料腳位114b例如是D+與D-腳位。該USB介面106用以選擇性接收該第一電源訊號PS1以及該第二電源訊號PS2。換言之，該偵測系統102利用該切換模組108切換該電源單元104，使該USB介面106用以選擇性接收該第一電源訊號PS1以及該第二電源訊號PS2兩者，或是該第一電源訊號PS1以及該第二電源訊號PS2中任一者。

在第1圖中，切換模組108耦接該電源單元104以及該USB介面106，用以切換該電源單元104，使該第一電源訊號PS1以及該第二電源訊號PS2兩者輸出至該電源腳位114a，或是使該第一電源訊號PS1以及該第二電源訊號PS2中任一者輸出至該電源腳位114a。

具體來說，該切換模組108包括第一切換器108a以及第二切換器108b。該USB控制器110使該第一切換器108a處於致能狀態，以藉由該第一切換器108a控制該電源單元104輸出該第一電源訊號PS1至該USB介面106的電源腳位114a，並且該USB控制器110使該第二切換器108b處於禁能狀態，以藉由該第二切換器108b控制該電源單元104未輸出第二電源訊號PS2至該USB介面106的電源腳位114a。該USB控制器110使該第二切換器108b處於致能狀態，以藉由該第二切換器108b控制該電源單元104輸出該第二電源訊號PS2至該USB介面106的電源腳位114a，以使該主機裝置驅動該USB裝置100。

在第1圖中，USB控制器110耦接該電源單元104、該USB介面106以及該切換模組108，該USB控制器110用以控制該切換模組108切換該電源單元104，並且USB控制器110判斷該電源腳位114a的第一準位是否小於第一預定準位，當該第一準位小於該第一預定準位時，該USB裝置100連 接該主機裝置。舉例來說，當該USB裝置100連接該主機裝置時，若是該USB裝置100本身未具有電力，該USB裝置100的電源腳位114b將會透過USB介面106的電源腳位114a汲取電源單元104提供的電源(即第二電源訊號)。

在第1圖中，當該第一準位等於該預定準位時，該USB控制器110判斷該些資料腳位114b的第二準位是否不等於第二預定準位，當該第二準位不等於該第二預定準位時，該USB裝置100電性連接該主機裝置。舉例來說，當該USB裝置100連接該主機裝置時，若是該USB裝置100本身具有電力，該USB控制器110判斷該些資料腳位114b的第二準位是否有變動(相較於該USB裝置100未連接該主機裝置之前的第二預定準位)，若是第二準位有變動，即表示該USB裝置100電性連接該主機裝置。

在一較佳實施例中，該電阻單元112耦接該第一切換器108a與該電源腳位114a之間，用以調整該USB裝置100透過該電源腳位114a接收該第一電源訊號PS1的電流量。

參考第1圖以及第2圖，第2圖係繪示依據本發明第1圖中該偵測系統102的偵測方法之流程圖。該偵測方法適用於偵測系統102，用以偵測是否該USB裝置100連接主機裝置，該偵測系統102包括電源單元104、通用序列匯流排(USB)介面106、切換模組108、USB控制器110以及電阻單元112。其中該USB介面106包括電源腳位114a以及複數資料腳位114b，該切換模組108包括第一切換器108a以及第二切換器108b，該偵測方法包括下列步驟：

在步驟S200中，該USB控制器110使該第一切換器108a處於致能狀態，以藉由該第一切換器108a控制該電源單元104輸出第一電源訊號 PS1至該USB介面106的電源腳位114a，並且該USB控制器110使該第二切換器108b處於禁能狀態，以藉由該第二切換器108b控制該電源單元104未輸出第二電源訊號PS2至該USB介面106的電源腳位114a。

在一實施例中，該第一電源訊號PS1的電流小於該第二電源訊號的電流，該第一電源訊號PS1例如待命(standby)電源，該第二電源訊號PS2例如是供應USB裝置的電源電力。該第一電源訊號PS1的第一準位等於或是不等於該第二電源訊號PS2的準位，例如該第一電源訊號PS1的第一準位以及該第二電源訊號PS2的準位皆為5伏特(V)，但是不限於此。

在步驟S202中，該USB控制器110判斷該電源腳位114a的第一準位是否小於第一預定準位，當該第一準位小於該第一預定準位時，該USB裝置100電性連接該主機裝置並且執行步驟S206，若否，則執行步驟S204。

在步驟S204中，該USB控制器110判斷該些資料腳位114b的第二準位是否不等於第二預定準位，當該第二準位不等於該第二預定準位時，該USB裝置100電性連接該主機裝置並且執行步驟S206，當該第二準位等於該第二預定準位，返回步驟S200。

在步驟S206中，該USB控制器110使該第二切換器108b處於致能狀態，以藉由該第二切換器108b控制該電源單元104輸出該第二電源訊號PS2至該USB介面106的電源腳位114a，以使該主機裝置驅動該USB裝置100。在一實施例中，該USB控制器110使該第一切換器108a處於致能狀態或是禁能狀態之一。

根據上述，本發明之通用序列匯流排(USB)裝置的偵測系統 及其偵測方法，藉由USB控制器控制切換模組以判斷USB介面的電源接腳及/或資料腳位之準位，以偵測該USB裝置是否連接主機裝置，以節省主機裝置過度耗電，而且即使以延長線插接該主機裝置，本發明之偵測系統可正確地偵測並未有USB裝置連接該主機裝置。

參考第3圖，其繪示依據本發明第二實施例中通用序列匯流排裝置的偵測系統302之方塊圖。該偵測系統302用以偵測該是否USB裝置100連接主機裝置，該偵測系統包括電源單元104、USB介面106、比較單元107、切換模組108、USB控制器110以及電阻單元112。在第3圖中，電源單元104用以輸出一電源訊號至該USB介面106。USB介面106耦接該電源單元104，該USB介面106具有電源腳位114a、複數資料腳位114b以及接地腳位114c，該USB介面106用以接收該電源訊號PS。

如第3圖所示，比較單元107耦接該USB介面106以及該切換模組108，用以比較該接地腳位114c的準位與一參考訊號SR的準位是否相等。切換模組108耦接該電源單元104以及該USB介面106，該切換模組108用以切換該USB介面106與該比較單元107，使該接地腳位114c連接該比較單元107，或是使該接地腳位114c以及該比較單元107接收一接地訊號SG，其中該接地訊號SG的準位不同於該參考訊號SR的準位。

在第3圖中，USB控制器110耦接該切換模組108，用以控制該切換模組108切換該USB介面106與該比較單元107，並且當該USB裝置100連接該USB介面106時，該USB裝置100在該USB介面106的接地腳位114a產生該接地訊號SG，使該比較單元107輸出一高準位狀態，當該USB裝置100未連接該USB介面106時，該USB裝置100在該USB介面106的接地腳位114a 不產生該接地訊號SG，使該比較單元107輸出低準位狀態。應注意的是USB裝置產生該接地訊號SG的接地腳位114c具有較低的阻抗值(low impedance)。

如第3圖所示，該比較單元107包括第一輸入端107a、第二輸入端107b、參考端107c以及輸出端107d。第一輸入端107a耦接該接地腳位114a、該比較單元107以及該切換模組108。第二輸入端107b選擇性耦接該第一輸入端107a以及該切換模組108，用以接收該接地訊號SG。參考端107c用以產生該參考訊號SR。當該USB裝置連接該USB介面時，輸出端107d用以輸出該高準位狀態，當該USB裝置100未連接該USB介面106時，用以輸出該低準位狀態。

如第3圖所示，切換模組108包括共用端116a、第一切換端116b以及第二切換端116c。共用端116a耦接該第一輸入端107a以及該接地腳位114a，用以接收來自該USB裝置100的接地訊號。第一切換端116b耦接該比較單元107的第二輸入端107b，用以接收該參考訊號。第二切換端116c耦接該USB介面106的外殼上。

在一較佳實施例中，電阻單元112耦接該切換模組108與該比較單元107，用以調整該USB裝置100透過該接地腳位114a接收該參考訊號SR的電流量。在一實施例中，電阻單元112可整合至該比較單元107中，如第3圖所示。

根據上述，本發明之通用序列匯流排(USB)裝置的偵測系統及其偵測方法，藉由USB控制器控制切換模組以判斷USB介面的接地腳位之準位，以偵測該USB裝置是否連接主機裝置，以節省主機裝置過度耗電， 而且即使以延長線插接該主機裝置，本發明之偵測方法可正確地偵測並未有USB裝置連接該主機裝置。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧通用序列匯流排裝置

102‧‧‧偵測系統

104‧‧‧電源單元

106‧‧‧通用序列匯流排介面

108‧‧‧切換模組

108a‧‧‧第一切換器

108b‧‧‧第二切換器

110‧‧‧USB控制器

112‧‧‧電阻單元

114a‧‧‧電源腳位

114b‧‧‧資料腳位

114c‧‧‧接地腳位

PS1‧‧‧第一電源訊號

PS2‧‧‧第二電源訊號

Claims (15)

1. 一種通用序列匯流排(USB)裝置的偵測系統，用以偵測該USB裝置是否連接一主機裝置，該偵測系統包括：一電源單元，用以輸出一第一電源訊號以及一第二電源訊號；一USB介面，耦接該電源單元，具有一電源腳位以及複數資料腳位，該USB介面用以選擇性接收該第一電源訊號以及該第二電源訊號；一切換模組，耦接該電源單元以及該USB介面，用以切換該電源單元，使該第一電源訊號以及該第二電源訊號兩者輸出至該電源腳位，或是使該第一電源訊號以及該第二電源訊號中任一者輸出至該電源腳位；以及一USB控制器，耦接該電源單元、該USB介面以及該切換模組，用以控制該切換模組切換該電源單元，並且USB控制器判斷該電源腳位的一第一準位是否小於一第一預定準位，當該第一準位小於該第一預定準位時，該USB裝置連接該主機裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，其中該切換模組包括：一第一切換器，該USB控制器使該第一切換器處於致能狀態，以藉由該第一切換器控制該電源單元輸出該第一電源訊號至該USB介面的該電源腳位，並且該USB控制器使該第二切換器處於禁能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元未輸出一第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位；以及一第二切換器，該USB控制器使該第二切換器處於致能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元輸出該第二電源訊號至該USB介面的該電源 腳位，以使該主機裝置驅動該USB裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，更包括一電阻單元，耦接該第一切換器與該電源腳位之間，用以調整該USB裝置透過該電源腳位接收該第一電源訊號的電流量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，其中當該第一準位等於該預定準位時，該USB控制器判斷該些資料腳位的一第二準位是否不等於一第二預定準位，當該第二準位不等於該第二預定準位時，該USB裝置電性連接該主機裝置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，其中該第一電源訊號的電流小於該第二電源訊號的電流。
6. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，其中該第一電源訊號的該第一準位等於或是不等於該第二電源訊號的準位。
7. 一種通用序列匯流排(USB)裝置的偵測系統，用以偵測該USB裝置是否連接一主機裝置，該偵測系統包括：一電源單元，用以輸出一電源訊號；一USB介面，耦接該電源單元，具有一電源腳位、複數資料腳位以及一接地腳位，該USB介面用以接收該電源訊號；一比較單元，耦接該USB介面，用以比較該接地腳位的準位與一參考訊號的準位是否相等；一切換模組，耦接該USB介面以及該比較單元，用以切換該USB介面與該比較單元，使該接地腳位連接該比較單元，或是使該接地腳位以及該比較單元接收一接地訊號，其中該接地訊號的準位不同於該參考訊號的準 位；以及一USB控制器，耦接該切換模組，用以控制該切換模組切換該USB介面與該比較單元，並且當該USB裝置連接該USB介面時，該USB裝置在該USB介面的該接地腳位產生該接地訊號，使該比較單元輸出一高準位狀態，當該USB裝置未連接該USB介面時，該USB裝置在該USB介面的該接地腳位不產生該接地訊號，使該比較單元輸出一低準位狀態。
8. 如申請專利範圍第7項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，其中該比較單元包括：一第一輸入端，耦接該接地腳位、該比較單元以及該切換模組；一第二輸入端，選擇性耦接該第一輸入端以及該切換模組，用以接收該接地訊號；一參考端，用以產生該參考訊號；以及一輸出端，當該USB裝置連接該USB介面時，用以輸出該高準位狀態，當該USB裝置未連接該USB介面時，用以輸出該低準位狀態。
9. 如申請專利範圍第8項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，其中該切換模組包括：一共用端，耦接該第一輸入端以及該接地腳位，用以接收該接地訊號；一第一切換端，耦接該比較單元的該第二輸入端，用以接收該參考訊號；以及一第二切換端，耦接該USB介面的外殼上。
10. 如申請專利範圍第7項所述之通用序列匯流排裝置的偵測系統，更包括一電阻單元，耦接該切換模組與該比較單元，用以調整該USB裝置透 過該接地腳位接收該參考訊號的電流量。
11. 一種通用序列匯流排(USB)裝置的偵測方法，適用於一偵測系統，用以偵測是否該USB裝置連接一主機裝置，該偵測系統包括一電源單元、一USB介面、一USB控制器以及一切換模組，其中該USB介面包括一電源腳位以及複數資料腳位，該切換模組包括一第一切換器以及一第二切換器，該偵測方法包括下列步驟：(a)該USB控制器使該第一切換器處於致能狀態，以藉由該第一切換器控制該電源單元輸出一第一電源訊號至該USB介面的該電源腳位，並且該USB控制器使該第二切換器處於禁能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元未輸出一第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位；(b)該USB控制器判斷該電源腳位的一第一準位是否小於一第一預定準位，當該第一準位小於該第一預定準位時，該USB裝置電性連接該主機裝置並且執行步驟(c)；以及(c)該USB控制器使該第二切換器處於致能狀態，以藉由該第二切換器控制該電源單元輸出該第二電源訊號至該USB介面的該電源腳位，以使該主機裝置驅動該USB裝置。
12. 如申請專利範圍第11項所述之通用序列匯流排裝置的偵測方法，其中當該第一準位等於該預定準位時，更包括步驟(b1)：該USB控制器判斷該些資料腳位的一第二準位是否不等於一第二預定準位，當該第二準位不等於該第二預定準位時，該USB裝置電性連接該主機裝置並且執行步驟(c)。
13. 如申請專利範圍第11項所述之通用序列匯流排裝置的偵測方法， 其中該第一電源訊號的電流小於該第二電源訊號的電流。
14. 如申請專利範圍第11項所述之通用序列匯流排裝置的偵測方法，其中該第一電源訊號的該第一準位等於或是不等於該第二電源訊號的準位。
15. 如申請專利範圍第11項所述之通用序列匯流排裝置的偵測方法，其中在步驟(c)中，該USB控制器使該第一切換器處於致能狀態或是禁能狀態之一。