专利名称：使用单一连接器来支持uart通信与usb通信的移动终端机及其操作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动装置，更具体而言，涉及一种使用单一连接器来支持通用异 步接收器 / 发身寸器(universal asynchronous receiver/transmitter ；UART)通信与通用 串行总线(universal serial bus ；USB)通信的电路以及一种包括该电路的移动装置。
背景技术：
移动装置通常包括用于与外部装置进行接口的一个或多个连接器，并使用这些连 接器来支持通信。对于移动装置与外部装置之间的接口，通常使用串行通信、通用异步接收 器/发射器(UART)通信、及通用串行总线(USB)通信。当移动装置支持更多的通信模式时，需要提供适合于这些通信模式的额外连接 器，致使移动装置的尺寸及成本增大。因此，期望提供一种使用单一连接器来支持不同通信 模式的技术，以防止移动装置的尺寸及成本增大。
发明内容
本发明的技术目标本发明提供一种使用单一连接器来支持通用异步接收器/发射器(UART)通信与 通用串行总线(USB)通信的移动装置。本发明还提供一种用于识别耦合至连接器的USB装置并对该连接器的路径进行 自动切换的移动装置。本发明的效果根据本发明，移动装置可通过单一 USB连接器而与USB装置及UART装置二者进行 耦合及通信。因此，移动装置不需要针对移动装置所支持的不同通信模式而分别包括单独 的连接器，从而减小移动装置的尺寸及成本。另外，由于能探测到耦合至USB连接器的外部装置是否是USB装置并且能将连接 器的数据线自动地切换至内部USB模块或内部UART模块，因而能提高用户方便性。
为充分地理解本发明的详细说明中所提及的附图，以下提供对附图的简要说明图1为根据本发明一些实施例的移动装置的方块图；图2为图1所示切换单元的结构图；图3为图1所示通用串行总线(USB)信号探测器的结构图；以及图4为根据本发明一些实施例的一种对移动装置的通用串行总线(USB)连接器的 路径进行自动切换的方法的流程图。
具体实施例方式根据本发明的方面，提供一种移动装置，该移动装置包括通用串行总线 (universal serial bus ;USB)连接器；USB模块，选择性地连接该连接器，以与外部 USB装置进行通信；至少一个内部通用异步接收器/发射器(universal asynchronous receiver/transmitter ；UART)装置，选择性地连接该连接器，以与外部UART装置进行通 信；判断器，用以根据施加至连接器的引脚中的至少一个的信号，判断连接器是否已耦合 至外部USB装置或外部UART装置；切换单元，用以根据判断器的判断结果，选择性地将连 接器的数据线连接至USB模块与所述至少一个内部UART模块其中之一；以及中央处理器 (central processing unit ;CPU)，用以控制切换单元。连接器包括电源电压引脚、用于数据传输的第一数据引脚及第二数据引脚、以及 接地引脚，且连接器的数据线分别连接第一数据引脚及第二数据引脚。当第二数据引脚处于预定逻辑电平且施加至电源电压引脚的电压处于至少预定 电平时，判断器判断连接器已耦合至外部USB装置。根据本发明的另一方面，提供一种操作移动装置的方法。该方法包括在系统停用 状态中，将USB连接器的数据线驱动至高阻抗状态；探测施加至USB连接器的信号，并判断 耦合至连接器的装置是否是USB装置；以及在系统启用状态中，根据判断结果选择性地将 连接器的数据线连接至移动装置中所包含的内部USB模块与至少一个内部UART模块中的 一个模块。连接器包括电源电压引脚、用于数据传输的第一数据引脚及第二数据引脚、以及 接地引脚；且判断所述装置是否是USB装置包括当第二数据引脚处于预定逻辑电平且施 加至电源电压引脚的电压处于至少预定电平时，判断连接器已耦合至USB装置。实施例为充分地理解本发明、本发明的优点及通过实作本发明而达成的目的，请参照用 于例示本发明较佳实施例的附图。在下文中，将通过参照附图解释本发明的较佳实施例来 对本发明进行详细说明。各附图中的相同参考编号表示相同元件。图1为根据本发明一些实施例的移动装置100的方块图。图2为图1所示切换单 元130的结构图。图3为图1所示通用串行总线(universal serial bus ；USB)信号探测 器140的结构图。参照图1至图3，移动装置100包括中央处理器(central processing unit ； CPU) 110、连接器120、切换单元130、判断器(140和150)、USB模块111、以及通用异步接 收器 / 发身寸器(universal asynchronous receiver/transmitter ；UART)单兀 160。尽 管图中未示出，然而移动装置100还可包括显示模块、扬声器和麦克风模块、存储器、蓝牙 (Bluetooth)模块、电池模块、以及天线。CPU 110执行用于操作移动装置100的程序及/或固件，并产生控制信号，以用于 控制移动装置100内所包含的每一模块或元件的操作。在本发明的当前实施例中，在CPU 110内提供USB模块111，然而本发明并不限于当前的实施例。连接器120用于将移动装置100通过电缆(图未示出)耦合至外部装置(例如个 人计算机(PC)或适配器)，并包括至少四个引脚。电缆的一端耦合至连接器120，电缆的另 一端则耦合至外部装置的连接器。在连接器120的四个引脚中，其中一个可用于电源电压
5VBUS，其中另两个可用于数据D+和D-的传输，另一个则可用于接地端GND。当连接器120 包括至少五个引脚时，在无连接(no connect ；NC)状态中可不使用除四个引脚以外的所有 引脚。例如，连接器120可以是5-引脚或9-引脚USB连接器。切换单元130选择性地将连 接器120的数据线DLl和DL2连接至USB模块111或UART单元160中所包含的元件中的 至少一个元件。例如，切换单元130可受CPU 110控制，以自动地切换连接器120的路径。参照图2，切换单元130包括第一开关131和第二开关132。第一开关131响应于CPU 110所产生的第一开关控制信号CSWl而将连接器120 的数据线DLl和DL2连接至第二开关132或将数据线DLl和DL2驱动至高阻抗状态Hi_Z。 例如，当第一开关控制信号CSWl被设定至第一逻辑电平(例如“1”)时，第一开关131将数 据线DLl和DL2连接至第二开关132。当第一开关控制信号CSWl被设定至第二逻辑电平 (例如“0”)时，第一开关131将数据线DLl和DL2驱动至高阻抗状态Hi-Z。可根据CPU 110或移动装置100的状态，对第一开关控制信号CSWl进行不同的设 定。例如，第一开关控制信号CSWl可在移动装置100在安装有电池的情况下通电时被设 定至逻辑“1”，而在从移动装置100移除电池或关闭移动装置100的电源时被设定至逻辑 “0”。在另一实例中，第一开关控制信号CSWl可在CPUllO处于唤醒状态、备用状态或睡眠 状态时被设定至逻辑“1”，而在CPU 110处于沉睡状态时被设定至逻辑“0”。可将其中第一开关控制信号CSWl被设定至逻辑“1”的系统状态定义成系统启用 状态，并可将其中第一开关控制信号CSWl被设定至逻辑“0”的系统状态定义成系统停用状 态。可由CPU 110输出系统启用信号来指示系统启用状态或系统停用状态。在系统启用状 态中，系统启用信号被设定至例如第一逻辑电平“ 1 ”。因此，第一开关控制信号CSWl可在系 统启用信号处于逻辑“ 1，，时被设定至逻辑“ 1 ”，而在系统启用信号处于逻辑“0”时被设定至 逻辑“0”。在系统停用状态中，CPU 110的USB运行不稳定，这可造成错误。当CPU 110处于 预定状态(例如沉睡状态)时，第一开关131将数据线DLl和DL2驱动至高阻抗状态Hi-z， 从而避免在系统停用状态中在连接器120连接至CPU 110的USB端子D+和D-时可能出现 的错误。第二开关132响应于CPU 110所产生的第二开关控制信号CSW2而将第一开关131 的数据线DL1，和DL2，连接至CPU 110的USB端子D+和D-或连接至复杂可编程逻辑装置 (complex programmable logic device ;CPLD) 150。例如，当第二开关控制信号 CSW2 被设 定至第一逻辑电平(例如“1”)时，第二开关132将数据线DL1，和DL2，连接至CPU 110的 USB端子D+和D-。当第二开关控制信号CSW2被设定至第二逻辑电平(例如“0”)时，第二 开关132将数据线DL1，和DL2，连接至CPLD 150的UART端子UART_TXD和UART_RXD。判断器(140和150)根据施加至连接器120的引脚中的至少一个的信号VBUS、D+、 D-、或GND，判断耦合至连接器120的外部装置是USB装置还是UART装置。为实现这种操 作，判断器包括USB信号探测器140和CPLD 150。USB信号探测器140根据施加至连接器120的电源电压引脚的电源电压VBUS的电 平以及施加至连接器120的第二数据引脚的信号D-来探测耦合至连接器120的外部装置 是否是USB装置，并产生USB探测信号USB_INT。图3例示USB信号探测器140的结构的实例。参照图3，USB信号探测器140包括低压差(low-dropout ；LD0)调节器141、电压探测器142、以及双稳态触发器(flip flop) 143。LDO调节器141连接连接器120的电源电压引脚，并在处于预定范围内的电压被 施加至连接器120的电源电压引脚时产生预定输出电压BYP。例如，LDO调节器141包括连 接连接器120的电源电压引脚的输入端子和用于输出输出电压BYP的输出端子。当施加至 输入端子的电压VBUS处于至少预定电压(例如3V)时，LDO调节器141可输出预定输出电 压BYP (例如3V)。换句话说，当电源电压VBUS为至少3V时，LDO调节器141可输出3V的 输出电压BYP。LDO调节器141可单独地实作于充电集成电路(integrated circuit ；IC)(图未 示出)之外，或者可实作于充电IC内。充电IC是用于对移动装置的电池进行充电并向移 动装置的内部系统提供系统电源的电路。电压探测器142包括内部延迟电路，并对LDO调节器141的输出电压BYP进行延 迟和输出。由于用于连接外部装置的电缆在用户试图将该电缆耦合至连接器120时可能不 能立即正确地耦合至连接器120，因而在电压探测器142中设定延迟时间以提供时间裕度， 直到电缆令人满意地、稳定地耦合至连接器120为止。电压探测器142的输出信号VBUS_CLK输入至双稳态触发器143的时钟端子CLK， 连接器120的第二数据引脚的信号D-输入至双稳态触发器143的输入端子D。双稳态触发 器143可以是D-Q双稳态触发器。在电压探测器142的输出信号VBUS_CLK的上升沿，双稳态触发器143锁存输入至 输入端子D的信号D-，以输出USB探测信号USB_INT。当外部USB装置耦合至连接器120时，电源电压VBUS具有预定电压电平(例如 5V)，且第二数据引脚的信号D-保持在预定逻辑电平(例如逻辑低电平)达预定时间段、然 后根据所传送的数据而变成与连接器120的第一数据引脚的信号D+互补。因此，当外部USB装置耦合至连接器120时，第二数据引脚的信号D-在电压探测 器142的输出信号VBUS_CLK的上升沿处于逻辑低电平。因此，由双稳态触发器143输出的 USB探测信号USB_INT也处于逻辑低电平。当异于USB装置的不同外部装置耦合至连接器120时，执行操作以使输入至双稳 态触发器143的输入端子D的信号在电压探测器142的输出信号VBUS_CLK的上升沿处于 逻辑高电平。为实现这种操作，尽管在图3中未示出，然而LDO调节器141的输出端子可通 过电阻器(图未示出)连接至双稳态触发器143的输入端子D。换句话说，双稳态触发器 143的输入端子D可通过电阻器连接LDO调节器141的输出端子并连接连接器120的第二 数据引脚。因此，当外部USB装置耦合至连接器120时，第二数据引脚的信号D-使USB探测信 号USB_INT被输出为逻辑低电平。当异于USB装置的UART装置耦合至连接器120时，USB 探测信号USB_INT被输出为逻辑高电平。CPLD 150根据USB探测信号USB_INT及由CPU 110产生的系统启用信号来产生报 警信号并将报警信号输出至CPU 110。也可将USB探测信号USB_INT输入至CPU 110。CPU 110可根据系统启动信号、USB探测信号USB_INT以及来自CPLD 150的报警信号产生第二 开关控制信号CSW2。例如，当USB探测信号USB_INT处于逻辑低电平时，CPU 110可判断耦 合至连接器120的装置是USB装置并因此设定第二开关控制信号CSW2，以使第二开关132将数据线DL1，和DL2，连接至USB模块111。相反，当USB探测信号USB_INT处于逻辑高电平时，CPU 110判断耦合至连接器 120的装置是UART装置并因此设定第二开关控制信号CSW2，以使第二开关132将数据线 DL1，和 DL2，连接至 CPLD 150。CPLD 150按照CPU 110，利用UART通信选择性地将数据线连接至多个模块中的 一个。在本发明的当前实施例中，CPLD 150受CPU 110控制，以选择性地将数据线连接至 UART IC 163、全球定位系统(global positioning system ;GPS)模块161及通信调制解调 器162中的一个模块。CPU 110可根据用户的设定来控制UART IC 163、GPS模块161及通 信调制解调器162中的哪一个连接至数据线。通信调制解调器162可支持码分多路访问(code division multiple access ； CDMA)通信及 / 或全球移云力通信系统(global system for mobile communications ；GSM) 通信。通信调制解调器162可利用UART通信来连接外部UART装置，以下载固件。图4为根据本发明一些实施例的一种操作移动装置100的方法的流程图。参照图 1至图4，在操作S41中，判断移动装置100是否处于系统启用状态。当移动装置100不处 于系统启用状态(即移动装置100处于系统停用状态)时，在操作S42中，将连接器120的 数据引脚驱动至高阻抗状态Hi-Z，以防止出现错误。当移动装置100处于系统启用状态时，在操作S43中，探测施加至连接器120的信 号，以判断耦合至连接器120的装置是否是USB装置。详细而言，当连接器120的D-引脚处 的信号处于预定逻辑电平(例如“0”)且连接器120的VBUS引脚处的电压处于至少预定电 平时，在操作S43中，判断耦合至连接器120的装置是USB装置。当判断耦合至连接器120 的装置是USB装置时，在操作S44中，将连接器120的数据引脚连接至USB模块111。而当 判断耦合至连接器120的装置不是USB装置时，则在操作S45中，将连接器120的数据引脚 连接至UART模块161、162及163中的一个。如上所述，根据本发明，移动装置可通过单一 USB连接器而与USB装置及UART装 置二者进行耦合及通信。因此，移动装置不需要针对移动装置所支持的不同通信模式而分 别包括单独的连接器。另外，由于能探测到耦合至USB连接器的外部装置是否是USB装置 并且能将连接器的数据线自动地切换至内部USB模块或内部UART模块，因而能方便地将不 同类型的外部装置耦合至单一 USB连接器并在需要时使用这些不同类型的外部装置。尽管已参照本发明的实例性实施例对本发明进行了具体显示和说明，然而所属领 域的一般技术人员将理解，在不背离权利要求书所界定的本发明的精神与范围的情况下， 可对其作出形式及细节上的各种改变。工业适用性本发明可应用于移动装置并减小移动装置的尺寸及制造成本。
权利要求
一种移动装置，包括通用串行总线(USB)连接器；USB模块，选择性地连接所述连接器，以与外部USB装置进行通信；至少一个内部通用异步接收器/发射器(UART)装置，选择性地连接所述连接器，以与外部UART装置进行通信；判断器，用以根据施加至所述连接器的引脚中的至少一个的信号，判断所述连接器是否已耦合至所述外部USB装置或所述外部UART装置；切换单元，用以根据所述判断器的判断结果，选择性地将所述连接器的数据线连接至所述USB模块与所述至少一个内部UART模块其中之一；以及中央处理器(CPU)，用以控制所述切换单元。
2.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述连接器包括电源电压引脚、用于数 据传输的第一数据引脚及第二数据引脚、以及接地引脚，且所述连接器的所述数据线分别 连接所述第一数据引脚及所述第二数据引脚。
3.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于，当所述第二数据引脚处于预定逻辑电 平且施加至所述电源电压引脚的电压处于至少预定电平时，所述判断器判断所述连接器已 耦合至所述外部USB装置。
4.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于，所述判断器包括USB信号探测器，用以根据施加至所述连接器的所述电源电压引脚的电源电压以及施 加至所述第二数据引脚的信号来探测耦合至所述连接器的外部装置是否是USB装置，并产 生USB探测信号；以及可编程逻辑装置，用以根据所述USB探测信号及由所述CPU产生的系统启用信号来产 生报警信号并将所述报警信号输出至所述CPU，其中所述CPU根据所述系统启用信号、所述USB探测信号、及所述报警信号中的至少一 个信号来产生用于控制所述切换单元的控制信号。
5.如权利要求4所述的移动装置，其特征在于，所述USB信号探测器包括调节器，用以在施加至所述电源电压引脚的所述电源电压处于预定范围内时产生输出 电压；电压探测器，用以延迟和输出所述调节器的所述输出电压；以及 双稳态触发器，用以响应于由所述电压探测器输出的探测信号而锁存和输出所述第二 数据引脚的所述信号。
6.如权利要求4所述的移动装置，其特征在于，所述切换单元包括 第一开关，用以响应于第一开关控制信号而进行操作；以及第二开关，用以响应于第二开关控制信号，将所述第一开关的数据线选择性地连接至 所述USB模块的输入/输出端子与所述可编程逻辑装置的输入/输出端子中的一个端子； 其中所述第一开关响应于所述第一开关控制信号而选择性地将所述连接器的所述数 据线连接至所述第二开关或将所述数据线驱动至高阻抗状态，且所述可编程逻辑装置受所 述CPU控制以将与所述可编程逻辑装置的所述输入/输出端子相连接的数据线连接至所述 至少一个内部UART模块中的一个模块。
7.如权利要求6所述的移动装置，其特征在于，所述第一开关控制信号在所述系统启2用信号处于第一逻辑电平时被设定成将所述连接器的所述数据线驱动至所述高阻抗状态， 而在所述系统启用信号处于第二逻辑电平时被设定成将所述连接器的所述数据线连接至 所述第二开关。
8.如权利要求6所述的移动装置，其特征在于，所述USB模块包含于所述CPU中，且所 述至少一个内部UART模块是UART芯片、全球定位系统(GPS)模块、及通信调制解调器中的 至少一个。
9.如权利要求8所述的移动装置，其特征在于，所述CPU根据用户的设定而产生路径选 择信号，且所述可编程逻辑装置响应于所述路径选择信号而将与所述可编程逻辑装置的所 述输入/输出端子相连接的所述数据线选择性地连接至所述UART芯片、所述GPS模块、及 所述通信调制解调器中的一个。
10.一种操作移动装置的方法，所述方法包括在系统停用状态中，将通用串行总线(USB)连接器的数据线驱动至高阻抗状态；探测施加至所述USB连接器的信号，并判断耦合至所述连接器的装置是否是USB装置；以及在系统启用状态中，根据判断结果而选择性地将所述连接器的所述数据线连接至所述 移动装置中所包含的内部USB模块与至少一个内部通用异步接收器/发射器模块中的一个 模块。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述连接器包括电源电压引脚、用于数 据传输的第一数据引脚及第二数据引脚、以及接地引脚；且所述判断所述装置是否是所述 USB装置包括当所述第二数据弓I脚处于预定逻辑电平且施加至所述电源电压引脚的电压 处于至少预定电平时，判断所述连接器已耦合至所述USB装置。
全文摘要
本发明提供一种使用单一连接器来支持UART通信与USB通信的移动终端机及其操作方法。本发明的移动终端机包括USB连接器；USB模块，选择性地连接该连接器，以与外部USB装置进行通信；至少一个内部UART装置，选择性地连接该连接器，以与外部UART装置进行通信；判断单元，用以根据施加至连接器的引脚中的至少一个的信号，判断连接器是否连接至外部USB装置或外部UART装置；切换单元，用以根据判断单元所作的判断，将连接器的数据线选择性地连接至USB模块或所述至少一个UART装置；以及CPU，用以控制切换单元。本发明的移动终端机能够根据连接至连接器的装置是USB装置还是UART装置而自动地将连接器的数据线切换至适当的内部装置。
文档编号H04B1/40GK101919169SQ200980103165
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月17日
发明者文信晧, 朴用泰, 高在寅 申请人:蓝鸟软件株式会社