Usb控制装置及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子通信领域，尤其涉及一种USB控制装置及设备。
【背景技术】
[0002] 在USB协议下，移动终端比如手机、平板电脑可通过USB (Universal Serial Bus， 通用串行总线）数据线连接终端设备的USB端口进行数据通信和充电。当手机通过USB2.0 接口连接到笔记本上时，检测到USB接口的两根数据线D+和D-的数据信号，默认进入数据 模式。由于USB 2. 0协议规定USB端口只能出500mA的电流，所以手机等受电设备会通过 自身的电源管理系统（PMU)主动的把标准的充电电流由I. 5A或IA降低到500mA。现今大 多智能手机的电池容量都超过2000mAh，所以想通过默认的500mA的电流充满大容量电池， 与充电器标准的I. 5A或IA充电电流相比，USB接口数据模式下实际充电速度会非常之慢。
[0003] 因此，有必要提供一种USB控制装置，提高现有USB端口的充电速度。
【发明内容】
[0004] 为此，本发明提供一种USB控制装置及设备，解决现有技术中USB端口充电速度慢 的技术问题。
[0005] 在本发明的一个实施例中，提供一种USB控制装置，包括USB端口、USB接口模块、 检测模块、USB开关控制模块和短接模块，所述USB端口用于通过USB数据线与外界设备连 接，所述USB接口模块用于提供USB数据传输，所述检测模块用于检测输入的高电平信号和 低电平信号，所述USB开关控制模块与所述检测模块连接，用于接收所述检测模块检测到 的电平信号，并根据接收到的高电平信号切换开关与所述USB接口模块连接接通，以及根 据接收到的低电平信号切换开关与所述短接模块连接接通，所述短接模块通过电阻将其数 据端口短接。
[0006] 优选的，所述电阻的阻值小于200欧姆。
[0007] 优选的，所述的USB控制装置还包括与所述检测模块连接的电平信号输出模块， 用于输出高电平信号和低电平信号。
[0008] 优选的，所述电平信号输出模块为总线拓展器，所述总线拓展器根据控制指令配 置输出高电平信号和低电平信号。
[0009] 优选的，所述总线拓展器可根据CPU、软件或应用的控制指令配置输出高电平信号 和低电平信号。
[0010] 优选的，所述电平信号输出模块为拨档开关，所述拨档开关可控制输出高电平信 号和低电平信号。
[0011] 优选的，所述USB开关控制模块为电子开关，所述电子开关的第一管脚与所述检 测模块连接，D+、D-数据管脚分别与所述USB接口模块的数据端口 D+、D-连接，HSD1+、 HSDl-管脚与所述短接模块连接，HSD2+、HSD2-管脚与所述USB端口连接，所述第一管脚SEL 为高电平时，D+、D-管脚分别与HSD1+、HSDl-管脚开关接通，所述第一管脚SEL为低电平 时，D+、D-管脚分别与HSD2+、HSD2-管脚开关接通。
[0012] 优选的，所述电子开关的.〇€管脚、GND管脚参考接地，VCC管脚与电源连接。
[0013] 优选的，所述USB开关控制模块为型号FSUSB30MUX的电子开关，第一管脚SEL与 所述检测模块连接，《管脚、GND管脚参考接地，VCC管脚与电源连接，D+、D-数据管脚分别 与所述USB接口模块的D+、D-端口连接，HSD1+、HSDl-管脚与所述短接模块连接，HSD2+、 HSD2-管脚与所述USB端口连接，所述第一管脚SEL为高电平时，D+、D-管脚分别与HSD1+、 HSDl-管脚开关接通，所述第一管脚SEL为低电平时，D+、D-管脚分别与HSD2+、HSD2-管脚 开关接通。
[0014] 在本发明的另一个实施例中，还提供一种设备，具有USB端口，其包括上述的USB 控制装置。
[0015] 本发明提供的USB控制装置及设备，通过检测模块检测到的高低电平控制信号切 换USB开关控制模块分别与USB接口模块和短接模块连接，改变USB数据端口 D+端和D-端 的信号，这样USB端口设备认为是插入标准充电器接口而提供5V/2A的输出，实现USB端口 的数据传输模块和快速充电模式的切换，并提升USB端口设备的充电速度。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0017] 图1为本发明第一实施例中USB控制装置的结构示意图。
[0018] 图2为本发明第一实施例中USB控制装置的USB开关控制模块的示意图。
[0019] 图3为本发明第一实施例中USB控制装置的USB开关控制模块的管脚说明示意 图。
[0020] 图4为本发明第一实施例中USB控制装置的USB开关控制模块的S管脚和管 脚的真值示意图。
[0021] 图5为本发明第一实施例中USB控制装置的USB开关控制模块的控制示意图。
[0022] 图6为本发明第一实施例中USB控制装置的详细电路示意图。
[0023] 图7为本发明第二实施例中USB控制装置的结构示意图。
[0024] 图8为本发明第三实施例中USB控制装置的结构示意图。
[0025] 图9为本发明第三实施例中USB控制装置的电平信号输出模块拨档开关的电路示 意图。
[0026] 图10为本发明第三实施例中USB控制装置的详细电路示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显 然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都应属于本发明保护的范围。
[0028] 本发明的总体发明构思是：通过总线拓展器GPIO或电子拨档开关输出高低电平 控制信号切换电子开关分别与USB接口模块和短接模块连接接通，改变USB数据端口 D+端 和D-的信号，这样USB端口设备认为是插入标准充电器接口而提供5V/2A的输出，实现USB 端口的数据传输模块和快速充电模式的切换，提升USB端口的充电速度。
[0029] 参见图1，本发明第一实施例提供一种USB控制装置，包括USB端口 20、USB接口 模块30、检测模块40、USB开关控制模块50和短接模块60。
[0030] 其中，所述USB端口 20用于通过USB数据线与外界设备连接，所述USB接口模块 30用于提供USB数据传输模式。比如通过USB手机数据线连接手机的数据线接口和笔记本 电脑USB端口 20,在USB协议下手机和笔记本电脑通过所述USB接口模块30可进行数据传 输，还可以利用笔记本电脑USB端口 20提供的500mA的电流对手机进行充电，可见USB端 口 20可以实现数据传输模式和充电模式两种工作模式。
[0031] 所述检测模块40用于检测输入的高电平信号和低电平信号。具体的，所述输 入的高电平信号和低电平信号为根据CPU(Central Processing Unit，中央处理器）、 MCU(Microcontroller Unit，微控制单元）、GPI0(General Purpose Input Output，通用输 入/输出、总线拓展器）、电子拨档开关或其他的控制组件的控制指令配置生成的控制电平 信号。所述检测模块40与相应的控制组件连接控制信号输出端口连接，用于检测其输出的 高低电平信号。
[0032] 所述USB开关控制模块50,与所述检测模块40、USB接口模块30和USB端口 20 连接，用于接收所述检测模块40检测到的电平信号，并根据接收到的高电平信号切换开关 与所述USB接口模块30连接接通，以及根据接收到的低电平信号切换开关与所述短接模块 60连接接通。
[0033] 当所述USB开关控制模块50切换开关与所述USB接口模块30连接时，数据端口 D+、D-分别与所述USB接口模块30的D+、D-端口连接接通，所述USB接口模块30通过所 述USB端口 20对外部设备提供数据传输模式。
[0034] 在本实施例中，所述短接模块60通过电阻将其数据端口 D+和D-短接，所述电阻 的阻值小于200欧姆，但一般不采用0欧姆提高系统的兼容性。当所述USB开关控制模块50 切换开关与所述短接模块60连接时，数据端口 D+、D-分别与所述短接模块60的D+、D-端 口连接接通，而所述短接模块60通过电阻将其数据端口 D+和D-短接且短接阻值小于200 欧姆，这样所述USB端口 20会检测到数据端口 D+、D-并无USB信号且两端口阻抗小于200 欧姆，则USB端口设备认为插入的是充电器而输出5V/2A实现快速充电模式。
[0035] 在本发明实施例中，所述检测模块40首先检测输入的高电平信号和低电平信号， 所述USB开关控制模块50接收所述检测模块40检测到的电平信号，并根据接收到的高电 平信号切换开关与所述USB接口模块30连接接通，以及根据接收到的低电平信号切换开关 与所述短接模块60连接接通。当所述USB开关控制模块50切换开关与所述短接模块60 连接接通时，所述USB端口 20会检测到D+、D-端口并无USB信号且两端口阻抗小于200欧 姆，则设备认为插入的是充电器而输出5V/2A实现快速充电模式。
[0036] 图2为本发明第一实施例中USB控制装置USB开关控制模块50的示意图，在本实 施例中，所述USB开关控制模块50为型号FSUSB30MUX的电子开关，其包括S管脚、?JT管脚、 VCC管脚、HSDl+管脚、HSDl-管脚、HSD2+管脚、HSD2-管脚、D+管脚、D-管脚和GND管脚， 其中吞|:管脚、GND管脚参考接地，VCC管脚与电源连接。
[0037] 图3为本发明第一实施例中USB控制装置的USB开关控制模块50电子开关的管脚 说明示意图，纖:管脚为输出使能端、S管脚为选择输入，D+、D-、HSDn+、HSDn-为数据端口、 NC为不连接。
[0038] 图4为本发明第一实施例中USB控制装置的USB开关控制模块50的S管脚和纖 管脚的真值示意图，其中：当管脚为H高电平时，D+和D-端口不连接；当S管脚和III管 脚都为L低电平时，D+和D-端口分别和HSDl+和HSDl-开关接通；当S管脚为H高电平且 If管脚为L低电平时，D+和D-端口分别和HSD2+和HSD2-开关接通。
[0039] 图5分别为本发明第一实施例中USB控制装置的U