专利名称：作为主机和非主机操作的设备(例如双模设备)的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种作为USB主机操作的设备，并涉及一种包括这种设备的系统。本发明还涉及一种作为主机操作的设备，涉及包括这种设备的系统，并涉及一种作为USB主机操作的设备。
背景技术：
USB(通用串行总线，universal serial bus)标准在今天被广泛地使用，并一般用于将PC(个人计算机)或膝上型电脑连接到诸如打印机、扫描仪等的外围设备。USB 1.1和2.0规范要求主机设备在VBUS线上提供电压源，由与其连接的非主机设备使用。在USB中，USB总线上仅可以存在一个主机和一个非主机，非主机被称为“设备”。然而，在下文中这种设备被称为非主机设备。
提出了一种被称为USB OTG(on-the-go)的补充条款，并在www.usb.org/developers/onthego讨论。在USB OTG中，一些设备可以作为主机和非主机，并被称为双模式设备。
在USB OTG中，如果不使用总线，则不需要提供电源VBUS。想要采取主机状态的双模式设备可以使用VBUS脉冲在总线上用信号通知需要主机状态，无论VBUS是否被提供电压源这均是有效的。双模式主机不能够在VBUS上提供电压源，但是通过用信号通知可以请求不具有主机状态的主机设备提供双模式设备所使用的电压源。通过USB标准规定电压源在4.4伏和5.25伏之间。PC和膝上型电脑试图提供至少4。75伏的VBUS。移动电话和PDA(个人数字助理)将是非主机设备，而不是主机或双模式设备，尽管期望这种设备的后代可以是双模式设备。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种作为主机设备操作并具有连接到总线的端口的设备，其中该设备包括检测部件，用于检测连接到总线的另一主机的存在并响应于此放弃主机状态。
这种设备可以作为总线上的主机进行操作，而当检测到另一主机时放弃主机状态允许该设备用于不是特殊用于多主机系统的主机设备。
所述设备最好包括在总线的电压源线上提供电源电压的电源。这里，电源电压小于总线的电压源线的最小允许电压是有利的。
所述检测部件可以包括用于检测总线的电压源线上的电压变化，最好是增加的诸如比较器的部件，从而检测其它主机的存在。
有利地，该设备被设置用于当检测到另一主机的存在时，使得端口的至少一些线被强制为三态。
所述设备最好包括直接连接到总线从而也相互连接的第一和第二端口。这允许将非主机设备(或者作为非主机设备操作的双模式设备)连接到一个端口，并将主机设备连接到另一个端口。当检测到主机时，所述设备可以作为旁通设备，否则作为主机设备。所述设备可以包括数字视频广播接收机，诸如DVB-T接收机。该特征提供了旁通能力。这在带有USB端口的USB设备的情况下尤其方便，因为该设备可以因此具有旁通USB能力。
在一个实施例中，该设备作为主机设备操作并具有可以连接到USB总线的至少一个USB端口，另外，存在检测部件是用于检测另一个USB主机的存在的部件。这里，所述设备最好包括一个电源，用于在USB总线的VBUS线上提供电源电压，允许其向连接到总线的USB非主机设备供电。最好电源电压小于USB标准所要求的4.4伏最小值，这允许与USB非主机设备的操作，根据标准USB非主机设备不依靠USB电源。如果检测设备包括用于检测USB总线的VBUS线上的电压变化的部件，则可以用简单的方式，例如使用比较器来检测另一个USB主机的存在。当检测到另一个USB主机时，所述设备有利地使得USB总线的一些线被强制进入三态，即，表现为高阻抗。所述阻抗很可能为至少1兆欧。该防止了所述设备对于该设备不是其有效参与者的总线上的后续通信的干扰达到不能接受的程度。响应检测到另一个USB主机的存在而经由USB总线发送USB复位命令是有利的，因为这可以使得总线上的非主机设备(或作为非主机的双模式设备)被复位，准备好与新连接的主机设备通信。所述设备最好包括用于检测其它主机的消失，并响应于此重新呈现主机状态的部件。消失检测部件有利地包括用于检测USB总线的VSUB线上的电压降低的部件，从而检测其它主机的消失。
可替换地或另外，作为USB主机设备操作的设备包括相互直连并连接到USB主机模块的第一和第二端口。这些端口在实际实施中有可能通过USB总线连接在一起，并连接到USB主机模块。这是一种尤其方便的配置，其可以允许至USB非主机设备(或作为非主机设备操作的双模式设备)的连接，同时还允许将USB主机设备经由本发明的设备连接到非主机设备。因此，当需要将主机设备连接到非主机设备时，本发明的设备不需要从非主机设备断开。这在便携式非主机设备的使用中可以看出具有特殊应用，尤其是那些根据USB OTG标准进行操作的设备。
上述设备的任何一种可以是移动电信设备，包括每个连接到USB总线的第一和第二USB端口，和连接到USB总线的a)USB非主机模块和b)USB双模式模块之一。这可以允许将具有USB通信能力的附属设备连接到一个端口以与所述模块和/或与连接到另一个端口的主机设备通信。最好所述模块能够作为非主机设备与连接到另一个端口的主机通信。
优选地，所述设备包括第一和第二USB端口，其最好直连到USB总线从而也可以相互直连。所述设备可以因此具有旁通USB能力。这允许将非主机设备(或作为非主机设备操作的双模式设备)连接到一个端口，而将主机设备连接到另一个端口。当检测到主机时，所述设备可以作为旁通设备，否则作为主机设备。所述设备可以包括数字广播接收机，诸如DVB-T接收机。
本发明还提供一种包括上述设备中的任一个和连接到端口的主机设备的系统。这里，该系统可以包括连接到所述设备的第二端口的非主机设备。
根据本发明的第二方面，提供一种操作可作为主机操作的设备的方法，该方法包括检测形成总线的一部分的电压电源线上的电压变化；和响应于此放弃主机状态。
在上述描述中，每个端口可以包括阳接头和阴接头。每个端口用于允许至外部设备的连接。
本发明允许一种新级别的设备，可作为主机设备操作但是一旦检测到另一个主机的存在则放弃主机状态，并最好进入待机模式。最好所述检测包括检测该端口所连接的总线的电源线上的电压变化。向所述设备提供将小于电源线上的最小允许电压的电压提供到电源线上的部件是有利的，因为这可以允许另一个主机的检测相当简单。一旦检测到另一个主机的存在，则连接到所述端口的线最好被强制为三态或高阻抗，使得该设备不干扰另一个主机对总线的控制。
优选地，所述设备在放弃主机状态之前或同时发送一个复位命令。通过监视总线的电源电压线，例如通过断开或禁止，所述设备可以检测何时消失另一个主机，并采取步骤来重新呈现主机状态。检测可以从检测最好低于阈值的压降产生，所述阈值最好被设置为低于最小允许电压。在优选实施例中，所述阈值被设置为低于最小允许电压的一半。
现在将参考附图仅通过举例方式来描述本发明的实施例，其中图1是根据本发明，包括一起连接到USB总线的三个设备的系统的示意框图；图2是图1系统中使用的比较器电路的一个实施例的电路图；以及图3、4和5是图1系统的可选实施例的示意图。
具体实施例方式
参考图1，三个设备10-12被示出连接到USB总线13。PC 10包括连接到D+、D-和地线的USB主机模块14和连接到USB总线的电源电压线VBUS的5伏电源16，D+、D-和地线在下文中被称为USB总线13的“其它线”15。PC 10是传统设备，根据不带OTG补充条款的USB标准操作。移动电话(或PDA)也连接到USB总线。具体地，USB非主机模块17被连接到其它线15，使得移动电话11可以与连接到USB总线13的另一个设备通信。移动电话11还包括连接到VBUS的调整器18，该调整器18被配置用于将VBUS上提供的电压源转换为适用于移动电话11的3.3伏电源。任何方便的形式可以用于调整器18。
附属设备12也连接到USB总线13。该附属设备12既不是非主机设备也不是双模式设备，而是不严格按照USB或USB OTG标准操作的主机设备。附属设备12试图连接到具有USB端口但不需要4.4到5.25伏的标准范围内的电压源的移动电话、PDA等。在该举例中，附属设备12专用于移动电话、PDA等，以至于如果用于符合完全USB标准的设备时，其将不能正确地工作。该附属设备12例如可以是DVB-T(数字视频广播-地面)接收机。或者，例如它可以是GPS(全球定位系统)模块、FM无线电模块、摄象机模块、无线LAN模块、蓝牙(TM)模块或用于ISDB-T、ATSC和DAB系统的任何一种的接收机。由于它试图连接到不具有主机性能的移动电话和PDA，它是一种USB主机设备。附属设备12包括连接到USB总线13的其它线15的USB主机模块19、连接到VBUS的4伏电源20和比较器21。比较器21包括连接到VBUS的第一输入、连接到参考电压VREF的第二输入和连接到USB主机模块19的中断输入的输出IRQ。电源20可以提供任何适当的电压，该举例中3.6到4.2伏的范围是适当的。
USB主机模块19具有连接到电源20的控制输入的控制输出CTRL，通过该控制输出，USB主机模块可以控制电源是否向VBUS提供4伏电源或表现为高阻抗。
可以从将移动电话11通过USB总线13连接到附属设备12，而不连接PC 10开始操作。在这种状态下，附属设备12在VBUS上提供电压源，该电压源在被调整器18转换为(例如)3.3伏之后被移动电话11使用。这里，附属设备12对于非主机移动电话11作为主机，以及该两个设备之间的通信使用USB总线13的所述其它线发生。在该状态下，IRQ是无效的，使得USB主机模块19不被中断，而CTRL是有效的，使得电压源20向VBUS提供4伏。
当随后将PC 10连接到USB总线13时，下述发生。当连接PC 10时，作为电压源16的结果VBUS上的电压上升。当比较器21检测到VBUS上的电压超过阈值4.2伏时，发送IRQ以激活中断。USB主机模块19一旦检测到IRQ已变为激活，则采取多个行动。首先，USB主机模块19在D+和D-线15上发送复位命令，使得移动电话11的USB非主机模块17复位。其次，USB主机模块19使得附属设备12通过进入三态而放弃主机状态，这是通过对于每条D+和D-线15表现为高阻抗而实现的。所述阻抗典型的为几兆欧，但至少为1兆欧。最后，USB主机模块19发送CTRL，响应于此，控制电压源20停止向VBUS提供电源电压并转为三态，即对VBUS表现为高阻抗。结果，PC 10能够对移动电话11呈现为主机状态，而附属设备12处于待机模式进行等待。
当PC 10随后断开时，因为它是物理上从总线10去除或它的USB主机模块14例如被切断，以下发生。当VBUS上的电压下降(电压源16、20均不提供VBUS)时，比较器12通过检测何时电平降至低于(例如)1.3伏的阈值而检测到此情况。一旦检测到此种情况，比较器21发送IRQ无效，唤醒USB主机模块19，触发USB主机模块19通过发送CTRL有效而重新呈现主机状态，使得电压源20通过去除D+和D-线15的三态而向VBUS提供4伏。附属设备12可以然后以与PC 10被连接到USB总线13之前所发生的相同方式与移动电话11通信。可以期望在检测到低电压情况和唤醒USB主机模块19之间设置一个延迟。
现在将参考图2描述比较器21的优选形式。参考图2，比较器21被示出使用National Semiconductor所制造的LMV 331来实施，具有开路漏极输出。选择电阻器R1到R6的值，使得升压阈值为4.2伏以及降压阈值为1.3伏，为了获得该结果，R1到R5可以是1MΩ电阻器，而反馈降压阈值没有升压阈值那么重要，升压阈值是考虑调整器18操作所需的最小电压和USB主机PC 10能够向VBUS提供的最小电压而设定的。尽管上述举例使用了4.2伏作为升压阈值，该阈值可以在3.8伏到4.4伏范围内的任意位置。较低值依赖于电压源20所提供的电压。
现在参考图3，示出了用于连接图1系统的组件的机械设置。移动电话11包括USB端口30，向其连接第一短USB电缆32的第一端31。第一短USB电缆32的另一端33被插入形成附属设备12的一部分的第一USB端口34。同样，PC 10包括USB端口35，其被插入第二较长USB电缆37的第一端36。第二USB电缆37的另一端38被插入附属设备12的第二USB端口39。在附属设备12中，USB端口34的接线通过各个连线被直接连接到第二USB端口39的接线，允许PC 10和移动电话11之间的USB通信，而不包括附属设备。在该举例中，示出了VBUS线，并且其它线被一起分组为40。比较器21、电压源20和USB主机模块19连接到VBUS线和其它线中的各个线，如以上相关图1所述。因此，当PC 10不作为USB总线13的主机时，附属设备12可以检测到此并呈现主机状态。在该举例中，USB端口30、34、38和35中的每一个包括阴接头，以及电缆端31、33、38和36的每一个包括阳接头。为了防止电流沿VBUS向USB主机10馈送，电缆端38和第二USB端口34之一可以包括适当设置的二极管(未示出)或具有相同效果的其它设置。
在替换设置(未示出)中，第一USB端口34包括阳USB接头，连接到移动电话的USB阴接头，而不使用第一USB电缆32。
图4示出了一种无线设置。参考图4，在第二USB电缆的一端提供对接支架41来取代插头38。该对接支架包括阳USB插头42，其与附属设备12中的第二USB端口39配对。附属设备12中的第一USB端口34包括插入移动电话的USB端口30的阳接头。在该实施例中不需要USB电缆。连接二极管(未示出)或其它设备来禁止电流沿VBUS向USB主机流动。
图5示出了另一种设置。参考图5，移动电话50被提供至包括电池单元的电池组51的接头。该电池组51可以被称为扩展模块或侧模块。除了包括通常的电池端接头52，它还包括阴USB接头53，当电池组51安装到移动电话50时与电池组51的阳USB接头54连接。VBUS线和其它线55被连接到USB接头53，并连接到移动电话50内的USB非主机模块56。这些线还直接连接到USB阴接头57，通过该USB阴接头57可以将具有阳接头59的外部USB电缆58连接到USB非主机模块56，允许诸如PC(未示出)的USB主机的连接。尽管未示出，电池组51包括与上述实施例中描述的附属设备12相同的电路。在USB阴接头57或USB阳接头59中包括二极管(未示出)或其它设备，以便防止电流流向USB主机。电池组51可以包括使用USB总线55、VBUS与移动电话51通信的VDVB-T(数字视频广播-地面)接收机(未示出)等。
权利要求
1.一种作为主机设备操作并具有连接到总线的端口的设备，所述设备包括检测部件，用于检测连接到所述总线的另一主机的存在，并响应于此而放弃主机状态。
2.根据权利要求1的设备，包括用于在所述总线的电压电源线上提供电源电压的电源。
3.根据权利要求2的设备，其中所述提供的电压小于所述总线的电压电源线的最小允许电压。
4.根据上述权利要求中的任一个的设备，其中所述检测部件包括用于检测所述总线的电压电源线上的电压变化从而检测其它主机的存在的部件。
5.根据权利要求4的设备，其中所述变化是增加。
6.根据权利要求4或5的设备，其中所述检测部件包括比较器。
7.根据权利要求1至6中的任一个的设备，其中所述设备被设置成在检测到另一主机的存在时，使得所述端口的至少一些线路被强制为三态。
8.根据上述权利要求中的任一个的设备，包括响应于检测到另一主机的存在，经由所述总线发送复位命令的部件。
9.根据上述权利要求中的任一个的设备，包括用于检测其他主机的消失，并且用于响应于检测到其它主机的消失而重新呈现主机状态的部件。
10.根据权利要求9的设备，其中所述用于检测消失的部件包括检测所述总线的电压电源线上的电压下降，从而检测其它主机的消失的部件。
11.根据上述权利要求中的任一个的设备，其中所述设备包括第一和第二端口。
12.根据上述权利要求中的任一个的设备，其中所述设备是电池组。
13.根据上述权利要求中的任一个的设备，其中所述设备包括数字视频广播接收机。
14.根据上述权利要求中的任一个的设备，其中所述设备作为USB主机操作并具有可连接到USB总线的至少一个USB端口，所述存在检测部件是用于检测另一USB主机的存在的部件。
15.根据上述权利要求中的任一个的设备，可作为USB主机设备而操作，所述设备包括相互直接相连且连接到USB主机模块的第一和第二USB端口。
16.根据上述权利要求中的任一个的设备，其中所述设备是移动电信设备，所述移动电信设备包括每个连接到USB总线的第一和第二USB端口，以及连接到所述USB总线的a)USB非主机模块和b)USB双模式模块的其中一个。
17.一种系统，包括上述权利要求中的任一个所述的设备以及连接到所述端口的主机设备。
18.根据权利要求17的系统，包括连接到所述设备的第二端口的非主机设备。
19.一种操作以主机方式工作的设备的方法，所述方法包括检测形成总线的一部分的电压电源线上的电压变化；和响应于此而放弃主机状态。
全文摘要
诸如DVB－T接收机的附属设备(12)作为经由USB总线(13)连接的移动电话(11)的USB主机。当作为主机时，附属设备(12)在V
文档编号G06F13/12GK1692344SQ03823999
公开日2005年11月2日 申请日期2003年9月30日 优先权日2002年10月10日
发明者基莫·莱霍 申请人:诺基亚公司