CN109787299A - 通用串行总线装置的快速充电模式触发方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种通用串行总线装置的快速充电模式触发方法及系统。通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，包括：当通用串行总线装置的通信程序完成后，执行下列步骤：第一处理步骤，将电源端上的电力开关断开，并将正数据端及负数据端的连接组态设成短路；第二处理步骤，将电源端上的电力开关闭合，并将正数据端及负数据端的连接组态继续保持短路，此时下游装置侦测到正数据端及负数据端之间为短路组态，然后触发快速充电模式；第三处理步骤，继续将电源端上的电力开关保持闭合，将正数据端及负数据端的连接组态设成开路，以进行通信及侦测下游装置是否拔除；第四处理步骤，将电源端上的电力开关断开，将正数据端及负数据端的连接组态继续保持开路。

Description

通用串行总线装置的快速充电模式触发方法及系统

技术领域

本发明所揭露的内容是有关通用串行总线(universal serial bus，USB)装置的充电模式触发方法，尤其有关通用串行总线装置的快速充电模式触发方法及系统。

背景技术

通用串行总线(USB)是一种能支持数据传输(透过USB的正数据端D+和负数据端D-)及电力供应(透过USB的电源端VBUS)的电子装置连接接口，其具有热插入(hot plug)、即插即用(plug and play)、连接装置数量多、数据传输速度快、支持充电功能等等优点。因此，USB接口已成为现在最普遍的电子装置连接接口之一。

在USB的电池充电规范(battery charging specification，BC规范)中，共区分为三种充电类型：标准下行埠(standard downstream port，SDP)、充电下行埠(chargingdownstream port，CDP)及专用充电埠(dedicated charging port，DCP)。SDP在形式上即为一般的USB数据传输模式，但其能提供的最大电流为500mA。CDP类似SDP，惟其能提供的最大电流为1500mA。另外，DCP只能用于充电，无法进行数据传输，其能提供的最大电流可达1500mA。DCP还称为快速充电模式或快充模式。

目前针对安卓(Android)系统而设计的充电装置大致可分为下列二种模式：(1)若充电装置不需支持数据通信，则使用USB BC规范的DCP充电模式(其可供应较大电流)，也就是将正数据端D+及负数据端D-固定(例如短路)，以使下游装置(如手机)能辨识此充电装置的充电能力；及(2)若充电装置需支持数据通信，则使用USB BC规范的SDP充电模式，也就是保留正数据端D+及负数据端D-的原本数据传输功能。然而，在上述二种模式中的正数据端D+及负数据端D-的状态并不兼容(例如：连接组态、电阻设定、通信协议皆不同)，故大多数的Android下游装置在同一时间仅可支持上述充电模式其中一种。此外，目前也尚未有将此二种模式进行整合或同时支持上述二种模式的方法或系统。

本发明的详细内容及优点将在以下发明内容及实施方式章节之中进一步叙述。惟应了解到，以下叙述仅作为易于了解本发明的说明目的，而非限制本发明的范围。

发明内容

本发明即是在以上所述背景下所产生，其涉及一种通用串行总线装置的快速充电模式触发方法及系统，以克服上述问题。

本案发明人提出一种通用串行总线装置的快速充电模式触发方法及系统，其通过将USB电源端上的电力开关短时间断开然后闭合，致使下游装置重置并进入新的操作模式，因而能同时供应下游装置充电及与下游装置进行通信。以此方式，能在符合USB BC规范的情况下，在同一个USB通道上，同时达到支持“供应下游装置大电流充电(快速充电)”及“与下游装置进行数据通信(触发App)”的功能。App即为应用程序(application)。

在本发明的一实施态样中，提供一种通用串行总线装置的快速充电模式触发方法。所述方法包含：待机步骤，将通用串行总线的电源端上的电力开关闭合，并使通用串行总线的正数据端及负数据端呈开路，此时正数据端及负数据端为SE0状态；列举步骤，继续将电源端上的电力开关保持闭合，并使正数据端及负数据端呈开路，当下游装置插入通用串行总线时，进行通用串行总线的列举程序，此时正数据端及负数据端为J状态；通信步骤，继续将电源端上的电力开关保持闭合，并使正数据端及负数据端呈开路，以进行通用串行总线的通信程序，此时正数据端及负数据端为J状态；第一处理步骤，将电源端上的电力开关断开，并使正数据端及负数据端呈短路；第二处理步骤，将电源端上的电力开关闭合，并继续使正数据端及负数据端呈短路，此时下游装置侦测到正数据端及负数据端为短路状态，然后触发下游装置的快速充电模式；第三处理步骤，继续将电源端上的电力开关保持闭合，并使正数据端及负数据端呈开路，以进行通信及侦测下游装置是否拔除，此时正数据端及负数据端为J状态；及第四处理步骤，将电源端上的电力开关断开，并使正数据端及负数据端呈开路。

在本发明的其他实施方式中，在第一处理步骤、第二处理步骤及第四处理步骤期间，正数据端及负数据端的状态为任意状态。此外，在通信步骤及第三处理步骤期间，若正数据端及负数据端为SE0状态，则回到待机步骤。此外，当第四处理步骤的持续期间计时结束时，则回到待机步骤。此外，列举步骤、通信步骤、第一处理步骤、第二处理步骤、第三处理步骤及第四处理步骤的持续期间是依应用需求而预先分别设定。

在本发明的另一实施态样中，提供一种通用串行总线装置的快速充电模式触发系统。所述系统包含：电源转换器，配置以提供直流电力，其至少包括正电源输出端与负电源输出端；电力开关，配置以使通用串行总线的电力导通或不导通，其包括输入端、输出端及控制端；及微控制单元，配置以执行上述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其至少包含正输入/输出埠、负输入/输出埠及开关控制埠。电源转换器的负电源输出端与通用串行总线的接地端连接。电源转换器的正电源输出端与电力开关的输入端连接。电力开关的输出端与通用串行总线的电源端连接。电力开关的控制端与微控制单元的开关控制端口连接。微控制单元的正输入/输出埠与通用串行总线的正数据端连接。微控制单元的负输入/输出埠与通用串行总线的负数据端连接。

在本发明的其他实施方式中，电力开关可整合于电源转换器内。此外，电源转换器是交流/直流转换器或直流/直流转换器。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包含计算机可读取记录媒体，所述计算机可读取记录媒体用以储存计算机程序，当将所述计算机程序加载并执行后，可完成上述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法。

附图说明

现在将参考附图并以举例且非限制性的方式来详细叙述本发明的实施方式。在阅读以下详细实施方式及图式后，应更能理解本发明的特征及优点。

图1表示根据本发明的一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法的流程图。

图2表示根据本发明的一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法的时序图。

图3A表示根据本发明的一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发系统的示意图。

图3B表示根据本发明的另一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发系统的示意图。

图4A表示通用串行总线的正数据端D+及负数据端D-两者的连接组态为开路(opencircuit)的示意图。

图4B表示通用串行总线的正数据端D+及负数据端D-两者的连接组态为短路(short circuit)的示意图。

图4C表示通用串行总线的正数据端D+及负数据端D-两者的状态为单端0(singleended zero，SE0)状态时的示意图。

图4D表示通用串行总线的正数据端D+及负数据端D-两者的状态为J状态时的示意图。

图4E表示通用串行总线的电源端VBUS导通时的示意图(电力开关闭合)。

图4F表示通用串行总线的电源端VBUS不导通时的示意图(电力开关断开)。

附图标记说明：

100-快速充电模式触发方法；102-步骤；104-步骤；106-步骤；108-步骤；110-步骤；112-步骤；114-步骤；116-步骤；200-快速充电模式触发方法的时序图；30A-快速充电模式触发系统；30B-快速充电模式触发系统；31-微控制单元；33A-电源转换器；33B-电源转换器；35-电力开关；41-微控制单元；43-电源转换器；45-电力开关；47-下游装置。

具体实施方式

首先，参考图4A～图4F，其表示根据本发明的实施方式的通用串行总线(USB)的各种连接组态的示意图。图4A表示微控制单元41(micro control unit，MCU)将正数据端D+及负数据端D-的连接组态设成开路(open circuit)的情况。图4B表示微控制单元41将正数据端D+及负数据端D-的连接组态设成短路(short circuit)的情况。

图4C表示微控制单元41侦测正数据端D+及负数据端D-的状态为SE0状态的情况，此时无下游装置插入。图4D表示微控制单元41侦测正数据端D+及负数据端D-的状态为J状态的情况，此时下游装置47(如手机)插入通用串行总线。

图4E表示微控制单元41输出开关控制信号EN，以使电力开关45闭合。在此情况下，通用串行总线的电源端VBUS与电源转换器43的正电源输出端VDD之间导通，故可提供电力至下游装置。图4F表示微控制单元41输出开关控制信号EN，以使电力开关45断开。在此情况下，通用串行总线的电源端VBUS与电源转换器43的正电源输出端VDD之间不导通，故无法提供电力至下游装置。

本发明的一实施态样涉及通用串行总线装置的快速充电模式触发方法。参考图1，其表示根据本发明的一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法的流程图。通用串行总线装置的快速充电模式触发方法100包含下述各步骤。首先，于待机步骤102，将通用串行总线的电源端VBUS上的电力开关闭合，以使电源端VBUS导通。此外，将通用串行总线的正数据端D+及负数据端D-的连接组态设成开路。此时，正数据端D+及负数据端D-的状态为SE0(single ended zero，单端0)状态。

接着，当下游装置(如手机)插入通用串行总线时，则进入列举步骤104(enumeration)。于此步骤，继续将电源端VBUS上的电力开关保持闭合，并将正数据端D+及负数据端D-的连接组态保持开路，以进行通用串行总线的列举程序。此时，正数据端D+及负数据端D-的状态为J状态，且系统处于SDP模式。

当列举程序完成后，根据个别系统进行通信步骤。若为Apple系统，则例如基于iAP2通信协议(iPod accessory protocol 2.0)来进行通信步骤106；若为Android系统，则例如基于AOA通信协议(Android open accessory protocol)来进行通信步骤108。在此步骤，继续将电源端VBUS上的电力开关保持闭合，并将正数据端D+及负数据端D-的连接组态保持开路，以进行通用串行总线的通信程序。此时，正数据端D+及负数据端D-的状态为J状态，且系统处于SDP模式。此外，若在通信步骤106或通信步骤108期间，侦测到正数据端D+及负数据端D-的状态为SE0状态时，则回到待机步骤102。另一方面，应注意到在Apple系统的情况下，可通过通信过程来设定快速充电模式。

接着，当通信程序完成或预定时间计时结束时，进行第一处理步骤110。在此步骤，将电源端VBUS上的电力开关断开，以使电源端VBUS不导通。此外，将正数据端D+及负数据端D-的连接组态设成短路。

然后，当预定时间计时结束时，进行第二处理步骤112。在此步骤，将电源端VBUS上的电力开关闭合，以使电源端VBUS重新导通。此外，继续将正数据端D+及负数据端D-的连接组态保持短路。此时，下游装置侦测到正数据端D+及负数据端D-的连接组态为短路，因而触发下游装置的快速充电模式。

然后，当预定时间计时结束时，进行第三处理步骤114。在此步骤，继续将电源端VBUS上的电力开关保持闭合，并将正数据端D+及负数据端D-的连接组态设成开路，以进行通信及侦测下游装置是否拔除。此时，正数据端D+及负数据端D-的状态为J状态，且系统已处于DCP模式。

然后，当侦测到下游装置被拔除或预定时间计时结束时，进行第四处理步骤116。在此步骤，将电源端VBUS上的电力开关断开，以使电源端VBUS不导通。此外，将正数据端D+及负数据端D-的连接组态设成开路。之后，当预定时间计时结束时，回到待机步骤102。

应注意到，在上述第一处理步骤110、第二处理步骤112及第四处理步骤116期间，通用串行总线的正数据端D+及负数据端D-可为任意状态(don’t care)。此外，在通信步骤108及第三处理步骤114期间，若侦测到正数据端D+及负数据端D-的状态为SE0状态时，也就是下游装置被拔除，则回到待机步骤102。

现在参考图2，其表示根据本发明的一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法的时序图。快速充电模式触发方法的时序图200中的各个步骤对应于快速充电模式触发方法100。在图2之中，显示了各个步骤期间的电源端VBUS的连接组态(导通或不导通)、正数据端D+及负数据端D-的连接组态(开路或短路)、以及正数据端D+及负数据端D-上的信号状态(SE0或J状态)。此外，各个步骤的持续期间可如下列(但不限于此)：列举步骤104可小于0.5秒、通信步骤106可小于0.5秒、第一处理步骤110可小于0.5秒、第二处理步骤112可小于0.5秒、第三处理步骤114可大于180秒或任意时间及第四处理步骤116可小于0.5秒。这些步骤的持续期间也可依应用需求而预先分别设定。

本发明的另一实施态样涉及通用串行总线装置的快速充电模式触发系统。参考图3A，其表示根据本发明的一实施态样的通用串行总线装置的快速充电模式触发系统的示意图。通用串行总线装置的快速充电模式触发系统30A可包含：电源转换器33A、电力开关35及微控制单元31(MCU)。电源转换器33A配置以提供直流电力输出，其至少可包括正电源输出端VDD与负电源输出端VSS。电力开关35配置以使通用串行总线的电力导通或不导通，其可包括输入端、输出端及控制端。微控制单元31配置以执行如上述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法100，其至少可包含正输入/输出埠、负输入/输出埠及开关控制埠。

如图所示，电源转换器33A的负电源输出端VSS与通用串行总线的接地端GND连接。电源转换器33A的正电源输出端VDD与电力开关35的输入端连接。电力开关35的输出端与通用串行总线的电源端VBUS连接。电力开关35的控制端与微控制单元31的开关控制埠连接。微控制单元31的正输入/输出埠与通用串行总线的正数据端D+连接。微控制单元31的负输入/输出埠与通用串行总线的负数据端D-连接。以此，微控制单元31可控制正数据端D+及负数据端D-的连接组态(开路或短路)，并且侦测正数据端D+及负数据端D-上的信号状态(SE0或J状态)。微控制单元31还可输出开关控制信号EN来控制电力开关35的闭合或断开，以使电源端VBUS导通或不导通。当电源端VBUS导通时，可提供下游装置电力。

根据本发明的另一实施方式，快速充电模式触发系统的电力开关也可整合于电源转换器内。如图3B所示，通用串行总线装置的快速充电模式触发系统30B的电力开关是整合于电源转换器33B之中。因此，微控制单元31的开关控制信号EN连接至电源转换器33B，以控制整合于电源转换器33B之中的电力开关，从而决定电源端VBUS是否供电或不供电。

此外，电源转换器33A及电源转换器33B可为交流/直流转换器或直流/直流转换器。

根据本发明的另一实施态样，快速充电模式触发系统30A也可包含计算机可读取记录媒体(其还可包含在微控制单元31之中)。所述计算机可读取记录媒体的内部可储存计算机可读取程序代码。当微控制单元31加载程序代码并执行后，可完成如上述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法100。

经由以上详细说明后，应可了解到本发明的各种特征及优点。可透过上述各种实施态样来完成通用串行总线装置的快速充电模式触发。通过上述的电力开关操作方式，当下游装置插入通用串行总线时，可使下游装置进入快速充电模式，并且进行通信。因此，本发明能达到在符合现行USB BC规范的DCP充电模式的情况下，同时达到支持“提供下游装置快速充电或大电流充电”及“与下游装置进行通信”的用户体验的功能。

虽然已就数个实施方式来叙述本发明，惟相关领域中具有通常技术者应可了解基于以上教示内容而能对本发明做许多修改及变化。相关领域中具有通常技术者也应了解本发明涵盖所有如此的修改、变化、添加、置换及其均等者。因此，本发明并不限于这些实施方式，而是包括随附的权利要求的真正范围及精神所包含的内容。

Claims (9)

1.一种通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其特征在于，包含：

待机步骤，将通用串行总线的电源端上的电力开关闭合，并将所述通用串行总线的正数据端及负数据端的连接组态设成开路，此时所述正数据端及所述负数据端为SE0状态；

列举步骤，继续将所述电源端上的所述电力开关保持闭合，并继续将所述正数据端及所述负数据端的连接组态保持开路，当下游装置插入所述通用串行总线时，进行所述通用串行总线的列举程序，此时所述正数据端及所述负数据端为J状态；

通信步骤，继续将所述电源端上的所述电力开关保持闭合，并继续将所述正数据端及所述负数据端的连接组态保持开路，以进行所述通用串行总线的通信程序，此时所述正数据端及所述负数据端为J状态；

第一处理步骤，将所述电源端上的所述电力开关断开，并将所述正数据端及所述负数据端的连接组态设成短路；

第二处理步骤，将所述电源端上的所述电力开关闭合，并继续将所述正数据端及所述负数据端的连接组态保持短路，此时所述下游装置侦测到所述正数据端及所述负数据端的连接组态为短路，然后触发所述下游装置的快速充电模式；

第三处理步骤，继续将所述电源端上的所述电力开关保持闭合，并将所述正数据端及所述负数据端的连接组态设成开路，以进行通信及侦测所述下游装置是否拔除，此时所述正数据端及所述负数据端为J状态；及

第四处理步骤，将所述电源端上的所述电力开关断开，并继续将所述正数据端及所述负数据端的连接组态保持开路。

2.如权利要求1所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其特征在于，在所述第一处理步骤、第二处理步骤及第四处理步骤期间，所述正数据端及所述负数据端为任意状态。

3.如权利要求1所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其特征在于，在所述通信步骤及第三处理步骤期间，若所述正数据端及所述负数据端为SE0状态，则回到待机步骤。

4.如权利要求1所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其特征在于，所述列举步骤、通信步骤、第一处理步骤、第二处理步骤、第三处理步骤及第四处理步骤的持续期间是依应用需求而预先分别设定。

5.如权利要求4所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其特征在于，当所述第四处理步骤的持续期间计时结束时，则回到所述待机步骤。

6.一种通用串行总线装置的快速充电模式触发系统，包含：

电源转换器，配置以提供直流电力，其至少包括正电源输出端与负电源输出端；

电力开关，配置以使所述通用串行总线的电力导通或不导通，其包括输入端、输出端及控制端；及

微控制单元，配置以执行如权利要求1～5中任一项所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法，其至少包含正输入/输出埠、负输入/输出埠及开关控制埠；

其中，所述电源转换器的所述负电源输出端与所述通用串行总线的接地端连接，所述电源转换器的所述正电源输出端与所述电力开关的所述输入端连接，所述电力开关的所述输出端与所述通用串行总线的电源端连接，所述电力开关的所述控制端与所述微控制单元的所述开关控制埠连接，所述微控制单元的所述正输入/输出埠与所述通用串行总线的正数据端连接，且所述微控制单元的所述负输入/输出埠与所述通用串行总线的负数据端连接。

7.如权利要求6所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发系统，其特征在于，所述电力开关整合于所述电源转换器内。

8.如权利要求6所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发系统，其特征在于，所述电源转换器是交流/直流转换器或直流/直流转换器。

9.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包含计算机可读取记录媒体，所述计算机可读取记录媒体用以储存计算机程序，当将所述计算机程序加载并执行后，可完成如权利要求1～5任一项所述的通用串行总线装置的快速充电模式触发方法。