Usb接口外部设备插入/拨出检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子和通信设备技术，特别涉及支持USB通信接口的电子和通信设备 的技术。
【背景技术】
[0002] 目前USB通信技术已经非常成熟，在众多电子及通信设备上得到了大规模普及应 用，几乎所有家用电器和专业通信设备上均设计有USB接口，用于文件传送或现场设备管 理，或设备运行程序升级等操作。不过，一个小小的不足是USB接口标准中，仅定义了 2个 数据信号（D+和D-)和2个电源信号（Vbus和GND)，没有定义接口上是否存在外接设备 (如：USB闪存盘及USB被充电设备等）的信号，这样给USB-HOST实时检测是否有外部设备 插入或拔出USB接口带来一定困难，目前设备上较为普遍的设计方法是始终保持USB接口 上的电源供电Vbus接通，通过检测USB-MAC/PHY模块上的D+和D-信号是否有活动，以确 认USB接口上是否插入了外部设备，其系统框图如图1所示，包括处理器控制单元、Vbus控 制器、+5V电源输入端、滤波保护模块一、滤波保护模块二、USB-MAC/PHY模块、USB接口及滤 波储能电容一 C1，其中，处理器控制单元通过其自身的Enable端口与Vbus控制器连接，+5V 电源输入端与Vbus控制器连接，Vbus控制器的输出端通过滤波保护模块一与USB接口的 Vbus端口连接，Vbus控制器的输出端通过滤波储能电容C与地线连接，地线通过滤波保护 模块一与USB接口的GND端口连接，USB接口的D+端口与D-端口分别通过滤波保护模块 二与USB-MAC/PHY模块连接，USB-MAC/PHY模块与处理器控制单元连接通讯。还有的方法 是在USB接口的GND信号上串连一个小电流检测电阻，用于确认USB接口上是否插入了外 部设备，所有这些方法均需要Vbus -直保持导通，外部USB设备的热插拔会造成内部Vbus 控制器件的损坏，使得USB接口不可用。由此可见，USB接口应用非常光放，但由于其接口 标准中没有定义外部设备是否存在的专用在位信号，给USB-HOST管理USB接口上连接的外 部设备带来不便。尽管有很多设备厂商提出了针对USB接口上检测外部设备插入或拔出的 专利技术，但其仍然存在实施较复杂，成本偏高的不足。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是克服目前针对USB接口上检测外部设备插入或拔出的技术实 施较复杂，成本偏高的缺点，提供一种USB接口外部设备插入/拨出检测系统。
[0004] 本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，USB接口外部设备插入/拨出检测系 统，包括处理器控制单元、Vbus控制器、+5V电源输入端、滤波保护模块一、USB接口、滤波储 能电容一及地线，其特征在于，还包括分别与+5V电源输入端、Vbus控制器、滤波保护模块 一和旁路辅助电源及判断模块，
[0005] 所述处理器控制单元根据旁路辅助电源及判断模块的输出控制Vbus控制器是否 打开；
[0006] 所述旁路辅助电源及判断模块能够直接通过滤波保护模块一为USB接口供电，且 该供电的电流低于USB接口的标准电流，旁路辅助电源及判断模块根据滤波储能电容一上 的电压值判断是否有外部设备接入，并告知处理器控制单元。
[0007] 具体的，所述旁路辅助电源及判断模块能够直接通过滤波保护模块一为USB接口 供电的供电电流值不大于USB接口的标准电流值的十分之一。
[0008] 具体的，所述旁路辅助电源及判断模块包括滤波储能电容二、分压电阻一、分压电 阻二、分压电阻三、分压电阻四、分压电阻五及电压比较器，分压电阻一的一端与+5V电源 输入端连接，另一端与Vbus控制器的输出端连接，且与分压电阻二的一端连接，分压电阻 二的另一端与分压电阻三的一端连接，并与电压比较器的输入端一连接，分压电阻三的另 一端与地线连接，分压电阻四的一端与+5V电源输入端连接，另一端与分压电阻五的一端 连接，并与电压比较器的输入端二连接，分压电阻五的另一端与地线连接，电压比较器的输 出端与处理器控制单元连接。
[0009] 进一步的，所述电压比较器的输入端一为正相输入端，输入端二为负相输入端；或 者所述电压比较器的输入端一为负相输入端，输入端二为正相输入端。
[0010] 再进一步的，所述分压电阻一的阻值的取值能够使旁路辅助电源及判断模块供电 的电流低于USB接口的标准电流。
[0011] 具体的，所述分压电阻二与分压电阻三的阻值总和至少大于分压电阻一的阻值的 10倍。
[0012] 再进一步的，所述分压电阻三的阻值小于等于分压电阻一与分压电阻二的阻值之 和。
[0013] 具体的，所述分压电阻四的阻值大于分压电阻五的阻值，且满足以下公式：
[0014]
【主权项】
1. USB接口外部设备插入/拨出检测系统，包括处理器控制单元、Vbus控制器、+5V电 源输入端、滤波保护模块一、USB接口及滤波储能电容一，其特征在于，还包括分别与+5V电 源输入端、Vbus控制器、滤波保护模块一相连接的旁路辅助电源及判断模块， 所述处理器控制单元根据旁路辅助电源及判断模块的输出控制Vbus控制器是否打 开； 所述旁路辅助电源及判断模块能够直接通过滤波保护模块一为USB接口供电，且该供 电的电流低于USB接口的标准电流，旁路辅助电源及判断模块根据滤波储能电容一上的电 压值判断是否有外部设备接入，并告知处理器控制单元。
2. 如权利要求1或2所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所述 旁路辅助电源及判断模块能够直接通过滤波保护模块一为USB接口供电的供电电流值不 大于USB接口的标准电流值的十分之一。
3. 如权利要求1或2所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所 述旁路辅助电源及判断模块包括滤波储能电容二、分压电阻一、分压电阻二、分压电阻三、 分压电阻四、分压电阻五及电压比较器，分压电阻一的一端与+5V电源输入端连接，另一端 与Vbus控制器的输出端连接，且与分压电阻二的一端连接，分压电阻二的另一端与分压电 阻三的一端连接，并与电压比较器的输入端一连接，分压电阻三的另一端与地线连接，分压 电阻四的一端与+5V电源输入端连接，另一端与分压电阻五的一端连接，并与电压比较器 的输入端二连接，分压电阻五的另一端与地线连接，电压比较器的输出端与处理器控制单 元连接。
4. 如权利要求3所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所述电压 比较器的输入端一为正相输入端，输入端二为负相输入端；或者所述电压比较器的输入端 一为负相输入端，输入端二为正相输入端。
5. 如权利要求3所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所述分压 电阻一的阻值的取值能够使旁路辅助电源及判断模块供电的电流低于USB接口的标准电 流。
6. 如权利要求3所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所述分压 电阻二与分压电阻三的阻值总和至少大于分压电阻一的阻值的10倍。
7. 如权利要求6所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所述分压 电阻三的阻值小于等于分压电阻一与分压电阻二的阻值之和。
8. 如权利要求3所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，所述分压 电阻四的阻值大于分压电阻五的阻值，且满足以下公式：
其中，R4为分压电阻四的阻值，R5为分压电阻五的阻值，Rl为分压电阻一的阻值，R2 为分压电阻二的阻值，R3为分压电阻三的阻值。
9. 如权利要求3-7任一项所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于， 所述旁路辅助电源及判断模块还包括滤波储能电容二，所述+5V电源输入端通过滤波储能 电容二与地线连接。
10. 如权利要求9所述的USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其特征在于，滤波储 能电容一的电容值不大于IOyF。
【专利摘要】本发明涉及电子和通信设备技术。本发明解决了现有针对USB接口上检测外部设备插入或拔出的技术实施较复杂，成本偏高的问题，提供了一种USB接口外部设备插入/拨出检测系统，其技术方案可概括为：USB接口外部设备插入/拨出检测系统，包括处理器控制单元、Vbus控制器、+5V电源输入端、滤波保护模块一、USB接口、滤波储能电容一及地线，还包括分别与+5V电源输入端、Vbus控制器、滤波保护模块一和旁路辅助电源及判断模块。本发明的有益效果是：对Vbus控制器保护，且整个系统结构简单，成本低廉，适用于支持USB通信接口的电子和通信设备。
【IPC分类】G06F13-40
【公开号】CN104714916
【申请号】CN201510144115
【发明人】程鸿博
【申请人】迈普通信技术股份有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月30日