USB设备接口的类型的识别装置和终端设备的制作方法

本发明属于usb(universalserialbus，通用串行总线)接口技术领域，尤其涉及一种usb设备接口的类型的识别装置和终端设备。

背景技术：

随着电池技术和充电技术的不断演进，充电式移动终端规模不断扩大，越来越多的终端产品从有线转变为无线，与此同时，伴随着移动终端对电池容量需求和续航时间需求的越来越高，不同充电设备的充电电流差异也越来越大，为避免充电设备与电池之间充电电流不匹配造成的安全风险和效率风险，就需要对不同充电设备进行区分从而适配合适的充电电流。

usb接口技术最早应用于计算机领域，目前广泛应用于手机、个人电脑、充电宝等移动终端中，根据usb规范中的分类，可以将usb设备接口分为两种主要类型：

充电端口(chargingport)，该接口仅用于充电，无usb通信功能。usb接口中的dp和dm信号通过不超过200毫欧的电阻连在一起。

下行端口(downstreamport)，包括标准下行端口(standarddownloadport)和充电下行端口(chargingdownstreamport)，下行端口是指兼容usb规范，具有通信功能的usb接口，内部dp和dm分别通过rdp_dwn和rdm_dwn下拉到地。

在实际应用中，大部分终端设备通过集成usb规范内的bc1.2协议电路模块来进行外部usb设备接口类型的识别。bc1.2协议即batterychargingv1.2specandadoptersagreement，系usb协议组织发布的电池充电标准。该识别电路模块如图1所示。该识别电路模块由多个电流源，开关和比较器电路构成。该识别电路模块利用不同的外部usb设备接口中dp和dm信号线之间阻抗特性和被识别端反馈信号的差异来进行外部usb设备接口类型的判断。其技术原理如下：

1、打开连接dp信号线的vdp_src电源，通过比较器检测dm信号线上的电平值进行第一次判断。

2、打开连接dm信号线的vdm_src电源，通过比较器检测dp信号线上的电平值进行第二次判断。

3、基于第一次和第二次的判断结果确定当前连接的外部usb设备接口的类型。

现有技术基于usb规范内的bc1.2协议电路模块进行，这就要求各移动终端设备进行方案设计时必须增加该电路模块，直接造成了终端方案厂商成本的上升。

同时，部分集成bc1.2协议电路模块的方案中并未开放该模块的控制权限，导致在bc1.2协议检测出错时，终端无法主动进行外部usb设备接口类型的再次判别，错误始终无法修正，充电电流匹配错误。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种usb设备接口的类型的识别装置和终端设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种usb设备接口的类型的识别装置，usb设备接口包括vbus信号线、dp信号线、dm信号线，识别装置包括枚举单元、第一比较单元、控制单元；

枚举单元与dp信号线、dm信号线电连接，枚举单元用于发起枚举操作并输出枚举结果；

第一比较单元与dm信号线电连接，第一比较单元用于比较dm信号线的电压和第一参考电压以输出第一比较结果；

控制单元根据枚举结果和第一比较结果识别usb设备接口的类型。

较佳地，控制单元还用于向枚举单元发送启动信号，枚举单元根据启动信号发起枚举操作。

较佳地，控制单元还用于响应一外部请求信号以生成启动信号。

较佳地，识别装置还包括第二比较单元；

第二比较单元与vbus信号线电连接，第二比较单元用于比较vbus信号线的电压和第二参考电压以输出第二比较结果；

控制单元还根据第二比较结果生成启动信号。

较佳地，如果枚举结果表征枚举失败并且第一比较结果表征dm信号线为低电平，则控制单元识别usb设备接口的类型为非标准充电端口；

如果枚举结果表征枚举成功并且第一比较结果表征dm信号线为低电平，则控制单元识别usb设备接口的类型为下行端口；

如果枚举结果表征枚举失败并且第一比较结果表征dm信号线为高电平，则控制单元识别usb设备接口的类型为标准充电端口；

如果枚举结果表征枚举成功并且第一比较结果表征dm信号线为高电平，则控制单元识别usb设备接口的类型为非标准充电端口。

较佳地，第一比较单元包括电压比较器。

较佳地，第一比较单元包括模数转换器。

较佳地，枚举单元包括usb通信模块。

较佳地，在枚举操作过程中，枚举单元对dp信号线施加预设电压并持续超过预设时间阈值。

本发明还提供一种终端设备，包括本发明的usb设备接口的类型的识别装置。

本发明的积极进步效果在于：本发明的技术方案基于枚举操作的结果，并结合dm信号线上的电压值与参考值的判断结果，识别usb设备接口的类型。

附图说明

图1为现有技术的识别电路模块的结构示意图。

图2为本发明的实施例1的usb设备接口的类型的识别装置的结构示意图。

图3为本发明的实施例1的usb设备接口的类型的识别装置的第一比较单元的示意图。

图4为本发明的实施例2的usb设备接口的类型的识别装置的结构示意图。

图5为本发明的实施例2的usb设备接口的类型的识别装置的第二比较单元的示意图。

图6为本发明的实施例1的终端设备的示意图。

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。

实施例1

本实施例提供一种usb设备接口的类型的识别装置，用于识别外部usb设备接口的类型。参照图2，该外部usb设备2包括usb设备接口201，usb设备接口201包括vbus信号线、dp信号线、dm信号线、gnd信号线。其中，vbus信号线即usb电源线；dp信号线即usb数据线+(或以“d+”表征)；dm信号线即usb数据线-(或以“d-”表征)；gnd信号线即usb地信号线，gnd信号线接地。

该usb设备接口的类型的识别装置包括枚举单元101、第一比较单元102、控制单元103。

枚举单元101与dp信号线、dm信号线电连接，枚举单元101用于发起枚举操作并输出枚举结果；第一比较单元102与dm信号线电连接，第一比较单元102用于比较dm信号线的电压和第一参考电压vref_b以输出第一比较结果；控制单元103根据枚举结果和第一比较结果识别usb设备接口的类型。

作为一种可选的实施方式，控制单元103向枚举单元101发送启动信号，枚举单元101根据启动信号发起枚举操作。具体实施时，枚举单元101包括一usb通信模块，该usb通信模块具有发起枚举和实现usb通信的功能。枚举单元101接收启动信号后，发起枚举操作。在枚举操作过程中，枚举单元101对dp信号线施加预设电压并持续超过预设时间阈值。例如，枚举单元101对dp信号线施加与usb设备接口的工作电压vdd相当的电压，并且维持该电压超过100ms(毫秒)。枚举操作的具体操作过程，是本领域技术人员根据usb协议能够实现的，此处不再赘述。枚举单元101根据枚举操作输出枚举结果，以y表征枚举结果。

作为一种可选的实施方式，参照图3，第一比较单元102采用电压比较器实现，该电压比较器的正相输入端与dm信号线电连接，该电压比较器的正相输入端与第一参考电压vref_b电连接。在枚举单元101对dp信号线施加工作电压vdd时长达到50ms时，该电压比较器输出第一比较结果，以x表征第一比较结果。若dm信号线上的电压高于第一参考电压vref_b，则电压比较器输出第一比较结果x为1(高电平)；若dm信号线上的电压低于第一参考电压vref_b，则电压比较器输出第一比较结果x为0(低电平)。

控制单元103等待枚举单元101反馈枚举结果y。控制单元103等待的周期可以根据枚举单元101反馈枚举结果所需的时间周期合理设置。若枚举单元101反馈的枚举结果y为1，则表征枚举成功；若枚举单元101反馈的枚举结果y为0，则表征枚举失败。

控制单元103根据枚举结果和第一比较结果识别usb设备接口的类型。参照图4，如果枚举结果表征枚举失败并且第一比较结果表征dm信号线为低电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为非标准充电端口；如果枚举结果表征枚举成功并且第一比较结果表征dm信号线为低电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为下行端口；如果枚举结果表征枚举失败并且第一比较结果表征dm信号线为高电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为标准充电端口；如果枚举结果表征枚举成功并且第一比较结果表征dm信号线为高电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为非标准充电端口。

表1

本实施例的usb设备接口的类型的识别装置基于枚举操作的结果，并结合dm信号线上的电压值与参考值的判断结果，识别usb设备接口的类型。

在本实施例中，在完成一次类型识别之后，控制单元103可以再次生成启动信号，从而执行第二次类型识别操作，克服了现有技术中无法主动对外部usb设备接口类型进行再次识别的缺陷，提高了识别的灵活性。

在另一种可选的实施方式中，控制单元103响应一外部请求信号以生成启动信号。当本实施例的usb设备接口的类型的识别装置应用于一终端设备时，该外部请求信号来自该终端设备。当usb设备的usb设备接口与该usb设备接口的类型的识别装置连接时，终端设备向该usb设备接口的类型的识别装置发出外部请求信号以启动usb设备接口的类型识别的操作。

在另一种可选的实施方式中，第一比较单元102采用模数转换器(adc)实现。该模数转换器对dm信号线上的电压信号进行采样，并输出对应的第一比较结果。

实施例2

本实施例提供一种usb设备接口的类型的识别装置，用于识别外部usb设备接口的类型。参照图4，该外部usb设备2包括usb设备接口201，usb设备接口201包括vbus信号线、dp信号线、dm信号线、gnd信号线。其中，vbus信号线即usb电源线；dp信号线即usb数据线+(或以“d+”表征)；dm信号线即usb数据线-(或以“d-”表征)；gnd信号线即usb地信号线，gnd信号线接地。

该usb设备接口的类型的识别装置包括枚举单元101、第一比较单元102、控制单元103、第二比较单元104。

枚举单元101与dp信号线、dm信号线电连接，枚举单元101用于发起枚举操作并输出枚举结果；第一比较单元102与dm信号线电连接，第一比较单元102用于比较dm信号线的电压和第一参考电压vref_b以输出第一比较结果；控制单元103根据枚举结果和第一比较结果识别usb设备接口的类型。第二比较单元104与vbus信号线电连接，第二比较单元104用于比较vbus信号线的电压和第二参考电压vref_a以输出第二比较结果。

作为一种可选的实施方式，控制单元103根据第二比较结果生成启动信号。作为一种可选的实施方式，参照图5，第二比较单元104采用电压比较器实现，该电压比较器的正相输入端与vbus信号线电连接，该电压比较器的反相输入端设置为第二参考电压vref_a。具体实施时，当usb设备2通过usb设备接口201与本实施例的usb设备接口的类型的识别装置连接后，vbus信号线上的电平由低变高。当vbus信号线上的电平高于第二参考电压vref_a时，第二比较单元104的输出信号由0(低电平)反转为1(高电平)。

控制单元103根据第二比较单元104的输出信号的反转状态生成启动信号。

控制单元103向枚举单元101发送启动信号，枚举单元101根据启动信号发起枚举操作。具体实施时，枚举单元101包括一usb通信模块，该usb通信模块具有发起枚举和实现usb通信的功能。枚举单元101接收启动信号后，发起枚举操作。在枚举操作过程中，枚举单元101对dp信号线施加预设电压并持续超过预设时间阈值。例如，枚举单元101对dp信号线施加与usb设备接口的工作电压vdd相当的电压，并且维持该电压超过100ms。枚举操作的具体操作过程，是本领域技术人员根据usb协议能够实现的，此处不再赘述。枚举单元101根据枚举操作输出枚举结果，以y表征枚举结果。

作为一种可选的实施方式，参照图3，第一比较单元102采用电压比较器实现，该电压比较器的正相输入端与dm信号线电连接，该电压比较器的正相输入端与第一参考电压vref_b电连接。在枚举单元101对dp信号线施加工作电压vdd时长达到50ms时，该电压比较器输出第一比较结果，以x表征第一比较结果。若dm信号线上的电压高于第一参考电压vref_b，则电压比较器输出第一比较结果x为1(高电平)；若dm信号线上的电压低于第一参考电压vref_b，则电压比较器输出第一比较结果x为0(低电平)。

控制单元103等待枚举单元101反馈枚举结果y。控制单元103等待的周期可以根据枚举单元101反馈枚举结果所需的时间周期合理设置。若枚举单元101反馈的枚举结果y为1，则表征枚举成功；若枚举单元101反馈的枚举结果y为0，则表征枚举失败。

控制单元103根据枚举结果和第一比较结果识别usb设备接口的类型。参照图4，如果枚举结果表征枚举失败并且第一比较结果表征dm信号线为低电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为非标准充电端口；如果枚举结果表征枚举成功并且第一比较结果表征dm信号线为低电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为下行端口；如果枚举结果表征枚举失败并且第一比较结果表征dm信号线为高电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为标准充电端口；如果枚举结果表征枚举成功并且第一比较结果表征dm信号线为高电平，则控制单元103识别usb设备接口的类型为非标准充电端口。

本实施例的usb设备接口的类型的识别装置基于枚举操作的结果，并结合dm信号线上的电压值与参考值的判断结果，识别usb设备接口的类型。

在本实施例中，在完成一次类型识别之后，控制单元103可以再次生成启动信号，从而执行第二次类型识别操作，克服了现有技术中无法主动对外部usb设备接口类型进行再次识别的缺陷，提高了识别的灵活性。

在另一种可选的实施方式中，控制单元103响应一外部请求信号以生成启动信号。当本实施例的usb设备接口的类型的识别装置应用于一终端设备时，该外部请求信号来自该终端设备。当usb设备的usb设备接口与该usb设备接口的类型的识别装置连接时，终端设备向该usb设备接口的类型的识别装置发出外部请求信号以启动usb设备接口的类型识别的操作。

在另一种可选的实施方式中，第一比较单元102采用模数转换器(adc)实现。该模数转换器对dm信号线上的电压信号进行采样，并输出对应的第一比较结果。

实施例3

本实施例提供一种终端设备。参照图6，该终端设备包括实施例1或实施例2的usb设备接口的类型的识别装置。

当外部usb设备通过其usb设备接口与本实施例的终端设备的usb设备接口的类型的识别装置连接时，usb设备接口的类型的识别装置识别该外部usb设备的usb设备接口的类型。具体识别过程参照实施例1或实施例2，此处不再赘述。

基于枚举操作的结果，并结合dm信号线上的电压值与参考值的判断结果，本实施例的终端设备能快速识别usb设备接口的类型。

作为一种可选的实施方式，本实施例的终端设备包括usb通信模块，该usb通信模块具有发起枚举和实现usb通信的功能，该usb通信模块作为usb设备接口的类型的识别装置中的枚举单元101发挥作用。也即，在本实施例中，可以利用终端设备自身具有的usb通信模块实现枚举单元的作用，无需额外占用相关的资源，可以降低终端设备的成本。

另外，在本实施例中，在完成一次类型识别之后，控制单元可以再次生成启动信号，从而执行第二次类型识别操作，克服了现有技术中无法主动对外部usb设备接口类型进行再次识别的缺陷，提高了识别的灵活性。

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。