專利名稱：可自動切換成usb主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置與方法， 本裝置通過檢測USB握手協(xié)議，以自行切換成為一 USB主機(jī)或USB設(shè)備。
技術(shù)背景通用串行總線(USB)接口是可攜式裝置的一個(gè)基本接口標(biāo)準(zhǔn)，不過USB 最初的設(shè)計(jì)，是以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)為發(fā)散主軸的聯(lián)機(jī)，傳統(tǒng)USB在一開始 便被定位在計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備間相連接的一個(gè)接口， USB外圍裝置相互間無 法互通、互連，例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA) 103、數(shù)字相機(jī)(Camera) 104、 USB鍵盤105、以及USB鼠標(biāo)106等，即分別通過集線器(Hub) 102a、 102b 與個(gè)人計(jì)算機(jī)101連接，如圖l所示。通用串連總線開發(fā)者論壇(Implementers Forum, USB-IF)協(xié)會在制定 USB基本結(jié)構(gòu)時(shí)選擇了主從式的結(jié)構(gòu)，也即將較困難與復(fù)雜繁瑣的工作都交 給主機(jī)(Host)端，也就是計(jì)算機(jī)來負(fù)責(zé)，其它與之相連的通稱為外圍(Peripheral)設(shè)備，亦即USB裝置。但隨著越來越多的USB裝置出現(xiàn)后， 可攜式電子產(chǎn)品的性能逐漸的提升下，使得部分裝置想跳脫P(yáng)C主機(jī)端的連 接。因此，USB-IF協(xié)會以原有USB規(guī)格為基礎(chǔ)，衍生制訂了USB的對接標(biāo) 準(zhǔn)，稱為USB攜帶型(On-The-Go， OTG)。USB OTG并不是一個(gè)獨(dú)立于USB 2.0存在的規(guī)范，USB OTG在于提供 一種方式，讓USB裝置得以跳脫與個(gè)人計(jì)算機(jī)的連接，在USB OTG 1.0的規(guī) 格中提供一個(gè)具備雙重角色裝置(Dual-role Device)的概念，也就是說一個(gè) OTG的裝置，可以當(dāng)主機(jī)，也可以當(dāng)外圍設(shè)備端。如此一來，任一 USB裝 置可與USBOTG裝置達(dá)成主從式，點(diǎn)對點(diǎn)的連接。在USB OTG功能的設(shè)備使用一種新型的mini-AB連接頭(Connector), 新增了一個(gè)ID腳位，在兩個(gè)互連的USB OTG裝置中，通過ID腳位分辨出 擔(dān)任主控者的USB OTG主機(jī)設(shè)備201與受控者的USB OTG外圍設(shè)備210。擔(dān)任主控者的USBOTG主機(jī)設(shè)備201，將ID腳位201a設(shè)為"0 "，相對的 擔(dān)任受控者的USB外圍設(shè)備210則將ID腳位210a空接(NC)，且擔(dān)任主控 者的USB OTG主機(jī)設(shè)備201，由VBUS腳位輸出電源至USB外圍設(shè)備210， 如圖2所示。由于USB OTG必須倚賴ID接腳來決定互接時(shí)的角色，但是一般使用者 在使用USB OTG設(shè)備互連時(shí)，常會搞不清楚mini-AB連接頭的使用，而導(dǎo) 致USB OTG設(shè)備無法轉(zhuǎn)換成正確的角色(主機(jī)或是外圍)，造成使用者不便。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置與方法。本 發(fā)明提供在一個(gè)備有USB接口的設(shè)備中，其通過檢測USB接口的D+與D-腳位的握手協(xié)議(Handshake Protocol),以自行切換成為一 USB主機(jī)或USB 設(shè)備。本發(fā)明的可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置包含一主機(jī)模式 (Host Mode)元件、 一外圍模式(Device Mode)元件、 一隨機(jī)自動切換 器(Random Auto Switcher)、及一檢測元件。其中，隨機(jī)自動切換器以隨機(jī) 時(shí)間在主機(jī)模式元件與外圍模式元件間做切換連接，以讓此備有USB接口的 設(shè)備隨機(jī)成為USB主機(jī)設(shè)備或是外圍設(shè)備。而檢測元件則與隨機(jī)自動切換器、 USB接口的VBUS腳位、D+腳位與D-腳位連接。當(dāng)隨機(jī)自動切換器切換到主機(jī)模式元件或是外圍模式元件后，隨即通知 檢測元件監(jiān)控USB接口的D+與D-腳位與外部的USB設(shè)備的握手協(xié)議，檢査是否符合主機(jī)模式還是設(shè)備模式。根據(jù)本發(fā)明，兩相連的USB設(shè)備，其不論是傳統(tǒng)(Standard)的USB接 口或是USB OTG接口都能夠溝通，因?yàn)楸狙b置檢測到外部USB裝置為主機(jī) 設(shè)備時(shí)，就會調(diào)整本身成為外圍設(shè)備；同樣地，當(dāng)檢測到外部USB裝置為外 圍設(shè)備時(shí)，則調(diào)整本身成為主機(jī)設(shè)備。本發(fā)明的一范例中， 一備有本發(fā)明裝置的USB 2.0設(shè)備平臺與一高速 (Highspeed)或是全速(Full Speed)的USB外圍設(shè)備連接時(shí)，當(dāng)本發(fā)明的 隨機(jī)自動切換器剛好切換到主機(jī)模式元件時(shí)，監(jiān)控元件監(jiān)控USB 2.0接口的 D+與D-腳位與外部的USB外圍設(shè)備的握手協(xié)議，其握手協(xié)議符合主機(jī)協(xié)議(Host Protocol)。如此，即可得的外部設(shè)備為USB外圍設(shè)備，此USB 2.0設(shè) 備平臺內(nèi)的隨機(jī)自動切換器便不再切換到外圍模式元件，以讓自己成為主控 的主機(jī)設(shè)備。但若一開始隨機(jī)自動切換器剛好切換到外圍模式元件時(shí)，由于外接是一 USB外圍設(shè)備，所以檢測元件檢測到不符合協(xié)議，便要求隨機(jī)自動切換器在 隨機(jī)時(shí)間切換到主機(jī)模式元件現(xiàn)在配合下列圖示、實(shí)施例的詳細(xì)說明及權(quán)利要求，將上述及本發(fā)明的 其它目的與優(yōu)點(diǎn)詳述于后。


圖l為一示意圖，說明一個(gè)傳統(tǒng)USB結(jié)構(gòu)，其個(gè)人計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備間 相連接的一個(gè)接口。圖2是兩個(gè)連接的USB OTG裝置，其通過ID腳位區(qū)分主機(jī)/外圍設(shè)備的 一個(gè)示意圖。圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例，說明一種可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè) 備的裝置的一個(gè)示意圖。圖4為本發(fā)明的一種可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的方法的一個(gè) 流程圖。圖5為一范例，說明根據(jù)本發(fā)明的裝置與一USB外圍設(shè)備連接的一個(gè)示 意圖。圖6為本發(fā)明的裝置與一USB外圍設(shè)備連接的握手協(xié)議的一個(gè)示意圖。圖中:101，個(gè)人計(jì)算機(jī)102a、102b，集線器103，個(gè)人數(shù)字助理104，數(shù)字相機(jī)105，USB鍵盤106，USB鼠標(biāo)201，USB OTG主機(jī)設(shè)備210，USB OTG外圍設(shè)備201a、201b， ID腳位301，備有USB接口的設(shè)備303，主機(jī)模式元件305，外圍模式元件307，隨機(jī)自動切換器309，檢測元件<formula>formula see original document page 7</formula>，通用串行總線腳位具體實(shí)施方式
圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例，說明一種可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè) 備的裝置的一個(gè)示意圖，其中此裝置是應(yīng)用在一個(gè)備有USB接口的設(shè)備301 里。參考圖3，此可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置包含一主機(jī)模 式元件303、一外圍模式元件305、一隨機(jī)自動切換器307、及一檢測元件309。 其中，隨機(jī)自動切換器307是以隨機(jī)時(shí)間在主機(jī)模式元件303與外圍模式元 件305間做切換連接，以讓此備有USB接口的設(shè)備301隨機(jī)成為USB主機(jī) 設(shè)備或是外圍設(shè)備。而檢測元件309則與隨機(jī)自動切換器307、 USB接口的 VBUS腳位、D+腳位與D-腳位連接。當(dāng)隨機(jī)自動切換器307切換到主機(jī)模式元件303或是外圍模式元件305 后，隨即通知檢測元件309監(jiān)控USB接口的D+與D-腳位與外部的USB設(shè) 備的握手協(xié)議，檢査是否符合主機(jī)模式還是設(shè)備模式。依此，如圖4所示，當(dāng)隨機(jī)自動切換器隨機(jī)切換到主機(jī)模式元件或外圍 模式元件，如步驟401。隨機(jī)自動切換器通知檢測元件監(jiān)控1^8接口的0+ 與D-腳位與外部的USB設(shè)備的握手協(xié)議，如步驟402所示。接著，檢測元 件檢査其握手協(xié)議是否符合，如步驟403所示。是的話，則檢測元件通知隨 機(jī)自動切換器，不需再切換到另一個(gè)模式元件，如步驟404所示。不是的話， 則檢測元件通知隨機(jī)自動切換器，切換到另一個(gè)模式元件，并重復(fù)步驟402， 如步驟405所示。圖5為本發(fā)明的一種可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置的一個(gè) 范例。參考圖5，此裝置是應(yīng)用在一備有USB2.0接口的設(shè)備501，而此設(shè)備 501欲與一高速(Highspeed)或是全速(Full Speed)的USB外圍設(shè)備510 連接，且其連接頭可為serial A、 serial B、或是mini-AB標(biāo)準(zhǔn)的連接頭。其中， 此可自動切換成為USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置包含-一主機(jī)模式元件303、 一 外圍模式元件305、 一隨機(jī)自動切換器307、及一檢測元件309。當(dāng)隨機(jī)自動切換器307剛好隨機(jī)切換到主機(jī)模式元件303時(shí)，隨機(jī)自動 切換器307通知檢測元件309監(jiān)控USB 2.0接口的D+與D-腳位與外部的USB外圍設(shè)備510的握手協(xié)定。不失一般性，其握手協(xié)議的信號，如圖6所示。 參考圖6，具有本裝置的USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備平臺501，感測到一外部 USB外圍設(shè)備510與之連接后，其VBUS腳位開始傳送電壓至外部USB外 圍設(shè)備，此USB外圍設(shè)備510接收到VBUS腳位的電壓信號后，必須在時(shí)間 Tl內(nèi)響應(yīng)此具有本裝置的USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備501，(根據(jù)USB標(biāo)準(zhǔn)其 VBUS腳位收到電壓信號后必須在IOO微秒(ms)內(nèi)響應(yīng))。而USB外圍設(shè)備510確定收到VUBS腳位的電位信號后，在時(shí)間T1 T2 范圍內(nèi)，USB外圍設(shè)備510則會開啟(TumOn)，并傳送握手協(xié)議。同時(shí)， 此USB外圍設(shè)備510為高速或全速設(shè)備，因此會將D+腳位設(shè)為1， D-腳位 設(shè)為0 (即USB標(biāo)準(zhǔn)的"J"狀態(tài)603)，其符合高速或全速USB設(shè)備的握手 協(xié)議。如此，具有本裝置的備有USB2.0接口的設(shè)備501內(nèi)的檢測元件309， 即可檢測到與之連接的外部的設(shè)備為一USB外圍設(shè)備，并通知隨機(jī)自動切換 器307直接停留在主機(jī)模式元件303，且VBUS腳位提供電源給USB外圍設(shè) 備510。同時(shí)，具有本裝置的備有USB 2.0接口的設(shè)備501會接著將外部的 USB外圍設(shè)備510重新開機(jī)(Reset)后，以及后續(xù)USB-IF協(xié)會所規(guī)定的握 手協(xié)議，完成數(shù)據(jù)傳送。但是，如果一開始隨機(jī)自動切換器307隨機(jī)切換到外圍模式元件305時(shí)， 則此具有本裝置的備有USB 2.0接口的設(shè)備501為一 USB外圍設(shè)備，其VBUS 腳位并不輸出電壓信號，而當(dāng)與外部USB外圍設(shè)備510連接后，隨機(jī)自動切 換器307通知檢測元件309監(jiān)控USB 2.0接口的D+與D-腳位與外部的USB 設(shè)備的握手協(xié)議。并發(fā)現(xiàn)其握手協(xié)議不符合，檢測元件309通知隨機(jī)自動切 換器307經(jīng)過一隨機(jī)時(shí)間切換到主機(jī)模式元件303。當(dāng)隨機(jī)自動切換器307 切換到主機(jī)模式元件303后，檢測元件309則再度監(jiān)控與外部的USB外圍設(shè) 備的握手協(xié)議，如圖6所示，且正確檢測到與之連接的外部的設(shè)備為一USB 外圍設(shè)備。如此，本發(fā)明的裝置即可完成自動切換成為USB主機(jī)或是設(shè)備的 功能。進(jìn)一步說明的是，上述的范例中，兩個(gè)連接的USB設(shè)備，其握手協(xié)議是 根據(jù)USB-IF協(xié)會所制定USB標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)不限于上述的范例。以上所述，僅為發(fā)明的最佳實(shí)施例而已，不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范 圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，都應(yīng)仍屬本發(fā)明專 利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置，應(yīng)用在一個(gè)備有通用串行總線接口的設(shè)備里，其特征在于，該裝置包含一主機(jī)模式元件；一外圍模式元件；一隨機(jī)自動切換器，是以隨機(jī)時(shí)間自動在該主機(jī)模式元件與外圍模式元件間切換；以及一檢測元件，該檢測元件分別和該隨機(jī)自動切換器、該通用串行總線接口的一VBUS腳位、一D+腳位與一D-腳位連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置，其特 征在于，該通用串行總線接口是包括USB 1.0、USB 1.1、USB2.0、以及USB OTG 標(biāo)準(zhǔn)的其中一種或其組合。
3. 如權(quán)利要求1所述的可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置，其特 征在于，該檢測元件是監(jiān)控該通用串行總線的該D+腳位與該D-腳位與一外 部通用串行總線設(shè)備的握手協(xié)議。
4. 如權(quán)利要求1所述的可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置，其特 征在于，該檢測元件是通知該隨機(jī)自動切換器在該主機(jī)模式元件與該外圍模 式元件間做切換。
5. 如權(quán)利要求1所述的可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置，其特 征在于，該檢測元件是通知該隨機(jī)自動切換器不再切換。
6. 如權(quán)利要求3所述的可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的裝置，其特 征在于，該握手協(xié)議符合通用串行總線開發(fā)者論壇協(xié)會所制定的標(biāo)準(zhǔn)。
7. —種可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的方法，應(yīng)用在一個(gè)備有通用 串行總線接口的設(shè)備里，其特征在于，該方法包含下列步驟a. —隨機(jī)自動切換器隨機(jī)切換到一主機(jī)模式元件或一外圍模式元件；b. 該隨機(jī)自動切換器通知一檢測元件監(jiān)控該通用串行總線面的一 D+與 一D-腳位與一外部的通用串行總線設(shè)備的握手協(xié)議；c. 該檢測元件檢査該握手協(xié)議是否符合；d. 是的話，該檢測元件通知該隨機(jī)自動切換器，不需再切換到另一個(gè)模式元件；以及e. 不是的話，該檢測元件通知該隨機(jī)自動切換器，切換到另一個(gè)模式元 件，并重復(fù)該步驟b。
8.如權(quán)利要求7所述的可自動切換成USB主機(jī)或外圍設(shè)備的方法，其特 征在于，該握手協(xié)議符合通用串行總線開發(fā)者論壇協(xié)會所制定的標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可自動切換成為通用串行總線(USB)主機(jī)或是外圍設(shè)備的裝置與方法。在備有USB接口的設(shè)備中，本裝置通過檢測USB握手協(xié)議，以自行切換成為一USB主機(jī)或USB設(shè)備。本裝置包含一主機(jī)模式元件、一外圍模式元件、一隨機(jī)自動切換器、及一檢測元件。隨機(jī)自動切換器以隨機(jī)時(shí)間在主機(jī)模式元件與外圍模式元件間做切換連接；檢測元件監(jiān)控USB接口的D+與D-腳位與外部的USB設(shè)備的握手協(xié)議，檢查是否符合主機(jī)模式還是設(shè)備模式。本裝置檢測到外部USB裝置為主機(jī)設(shè)備時(shí)，就會切換本身成為外圍設(shè)備；同樣地，當(dāng)檢測到外部USB裝置為外圍設(shè)備時(shí)，則切換本身成為主機(jī)設(shè)備。
文檔編號G06F13/42GK101226516SQ200710001938
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月15日
發(fā)明者莊國城, 林鵬飛 申請人:奇巖電子股份有限公司