專利名稱：Usb總線電流檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電流檢測領(lǐng)域，特別涉及一種USB總線電流檢測裝置。
技術(shù)背景USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)協(xié)議允許外設(shè)在主機(jī)和其它外設(shè)工作時進(jìn)行 連接配置，使用及移除即所謂的即插即用，同時USB總線的應(yīng)用可以清除PC上過多的1/0 端口，而以一個串行通道取代，使PC與外設(shè)之間的連接更容易。USB接口通過一個四線電纜來傳輸信號與電源D+信號線，D-信號線，GND信號線和 Vbus信號線。其中D+信號線和D-信號線是一對差模的信號線，而Vbus (高電平)信號線和 GND (地)信號線則提供了電源，它可以給一些設(shè)備(包括USBHub)供電。USB提供了兩 種數(shù)據(jù)傳輸率 一種是12Mbps的高速(foll speed,全速)模式，另一種是1.5Mbps的低速(slow speed,低速)模式。這兩種模式可以同時存在于一個USB系統(tǒng)中，而引入低速模式主要是 為了降低要求不高的設(shè)備的成本，比如鼠標(biāo)鍵盤等等。在USB設(shè)備的生產(chǎn)、測試或調(diào)試中，工作人員一般都需要通過測試USB的Vbus信號線 或GND信號線上的電流來檢測USB產(chǎn)品的狀態(tài)，進(jìn)而判斷USB產(chǎn)品的好壞，目前通常的做 法是檢測USB的Vbus信號線或GND信號線上的電壓，例如可以通過電壓表來測量某個信 號線上的電壓，但是許多情況下還需要進(jìn)一步了解USB信號線上的電流，然而，目前直接檢 測USB信號線上的電流的方法卻很少， 一般都是通過檢測其它參數(shù)，然后依據(jù)這些參數(shù)計(jì)算 得到USB信號線上的電流，或者通過外搭電路來間接實(shí)現(xiàn)，或者將USB設(shè)備外殼拆開，將 電流表串接到USB的Vbus信號線或GND信號線上進(jìn)行檢測，這樣做不僅很麻煩，而且還 需要將USB設(shè)備的外殼拆開，露出電路板才能實(shí)現(xiàn)，這就給工程人員帶來了很多不便，外接 設(shè)備或電路等來進(jìn)行檢測的時候可能還需要電池等額外電源；另外，將電流表串接到USB設(shè) 備的信號線上或外接外搭電路到USB設(shè)備的信號線上時，也很容易影響USB設(shè)備的工作狀 態(tài)。實(shí)用新型內(nèi)容為了解決檢測USB設(shè)備工作電流不方便的問題，本實(shí)用新型提供了一種USB總線電流檢 測裝置，該裝置包括用于與USB設(shè)備連接的第一USB接口、與上游USB接口連接的第二USB 接口、電流檢測模塊和輸出模塊；所述電流檢測模塊串聯(lián)在所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號線或 GND信號線上；所述電流檢測模塊的輸出端口與所述輸出模塊連接；所述第一USB接口的 D+信號線和D-信號線分別與所述第二 USB接口的D+信號線和D-信號線連接；所述電流檢測模塊和輸出模塊通過所述第二 USB接口由上游USB接口為其提供電力。當(dāng)所述第一USB接口為多個時，所述裝置還包括選擇切換模塊，通過所述第二USB接 口由上游USB接口為其提供電力；所述選擇切換模塊，分別與每個第一USB接口和第二USB接口相連，用于選擇連通多 個第一 USB接口中的一個USB接口與第二 USB接口之間的通路；相應(yīng)地，所述電流檢測模塊串聯(lián)在所述第二 USB接口和所述選擇切換模塊之間的Vbus 信號線或GND信號線上；所述第二 USB接口的D+信號線和D-信號線通過所述選擇切換模 塊與所述第一 USB接口的D+信號線和D-信號線連通。所述選擇切換模塊為選擇開關(guān)。所述選擇切換模塊由控制芯片和選擇開關(guān)組成。所述電流檢測模塊具體包括電流檢測元件和控制芯片；所述電流檢測元件，用于檢測所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號 線或GND信號線上的電流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，發(fā)送至所述控制芯片；所述控制芯片用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發(fā)送至所 述輸出模塊。所述電流檢測模塊還包括A/D轉(zhuǎn)換芯片；所述A/D轉(zhuǎn)換芯片，用于對所述電流檢測元件得到的電壓值進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的 電壓值數(shù)字量，并將所述電壓值數(shù)字量發(fā)送至所述控制芯片。所述A/D轉(zhuǎn)換芯片與所述控制芯片集成在一顆A/D轉(zhuǎn)換芯片中。所述電流檢測元件為電阻。所述電流檢測元件為電磁感應(yīng)器件。所述電磁感應(yīng)器件為霍爾傳感器，具體為穿孔型霍爾傳感器。 所述電流檢測模塊具體包括電流檢測元件、壓/頻轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)數(shù)芯片和控制芯片； 所述電流檢測元件，用于檢測所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號線或GND信號線上的電流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，發(fā)送至所述壓/頻轉(zhuǎn)換芯片； 所述壓/頻轉(zhuǎn)換芯片，用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送至所述計(jì)數(shù)芯片； 所述計(jì)數(shù)芯片，用于對接收到的頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)得到計(jì)數(shù)值，發(fā)送至所述控制芯片； 所述控制芯片，用于將接收到的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發(fā)送至所述輸出模塊。所述電流檢測元件為電阻。所述電流檢測元件為電磁感應(yīng)器件。所述電磁感應(yīng)器件為霍爾傳感器，具體為穿孔型霍爾傳感器。 所述電流檢測模塊具體包括光發(fā)射器件、光接收器件和控制芯片；所述光發(fā)射器件，用于檢測所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號線 或GND信號線上的電流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換為光信號；所述光接收器件，用于檢測所述光發(fā)射器件的光信號的強(qiáng)度，并依據(jù)光信號的強(qiáng)度處理 所述光信號，得到與其相對應(yīng)的數(shù)字量，發(fā)送至所述控制芯片；所述控制芯片，用于將接收到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發(fā)送至 所述輸出模塊。所述光發(fā)射器件為光發(fā)射二極管、紅外發(fā)射管或可見光發(fā)射管。 所述光接收器件為光敏二極管、光敏三極管、紅外接收管、光傳感器或硅光電池。 所述輸出模塊具體為顯示裝置，所述顯示裝置為段碼顯示器、點(diǎn)陣顯示器、字符顯示器、 圖像顯示器或指針盤。所述輸出模塊具體包括存儲芯片、控制芯片和接口芯片； 所述存儲芯片，用于存儲所述電流檢測模塊檢測到的電流值；所述控制芯片，用于從所述存儲芯片中讀取出對應(yīng)的電流值，并發(fā)送至所述接口芯片； 所述接口芯片，用于輸出所述電流值。 所述存儲芯片和控制芯片集成在一顆芯片中。所述接口芯片為UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口芯片，或?yàn)榧稍谒隹刂?芯片中的UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口。所述接口芯片與所述第一USB接口共用 一個USB接口芯片。有益效果本實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置克服了目前生產(chǎn)、測試或調(diào)試中， 需要測量其它參數(shù)才能計(jì)算得到USB設(shè)備的工作電流，使得測量USB設(shè)備工作電流不夠直 觀的問題，而且還克服了使用外搭電路進(jìn)行檢測或使用電流表進(jìn)fi^檢測時需要破壞USB設(shè)7備，露出電路板才能實(shí)現(xiàn)的不便，由于本實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置可以通過 USB接口直接取電工作，因此不用像其它檢測設(shè)備那樣需要使用額外電源，更重要的是避免 了在檢測USB設(shè)備工作電流時影響USB設(shè)備的工作狀態(tài)的問題。另外，本實(shí)用新型還提供 了一種USB總線電流檢測裝置，該裝置提供了多個可連接USB設(shè)備的USB接口 ，通過選擇 切換，大大地提高了檢測USB設(shè)備工作電流的效率，非常適合在生產(chǎn)測試等場合應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的USB總線電流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的USB總線電流檢測裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的USB總線電流檢測裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的一種優(yōu)選USB總線電流檢測裝置的電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的USB總線電流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的USB總線電流檢測裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的USB總線電流檢測裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施 方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 實(shí)施例1參見圖l，本實(shí)用新型提供了一種USB總線電流檢測裝置IOO，該裝置包括第一USB 接口 101,第二USB接口102、電流檢測模塊103和輸出模塊104;第一USB接口 IOI用于與USB設(shè)備1連接，第二USB接口 102用于與上游USB接口 2 連接；電流檢測模塊103串聯(lián)在第一 USB接口 101與第二 USB接口 102的Vbus信號線之間， 用于檢測第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值；輸出模塊104，與電流檢測模塊103的輸出端口連接，用于輸出電流檢測模塊103檢測 到的第一 USB接口 101和第二 USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值；第一 USB接口 101的GND信號線、D+信號線及D-信號線分別與第二 USB接口 102的 GND信號線、D+信號線及D-信號線連接，實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備1與上游USB接口 2之間的通信；USB總線電流檢測裝置100通過第二 USB接口 102由上游USB接口 2為其提供電力，即通過第二 USB接口 102的Vbus信號線由上游USB端口 2為電流檢測模塊103和輸出模塊 104供電。上游USB接口 2—般指主機(jī)中的USB接口，主機(jī)的形式包括但不限于臺式電腦、筆記 本電腦、服務(wù)器、專用機(jī)、讀卡器、通訊設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、集線器或PDA等。由于上游USB 接口 2 —般為母頭的形式，所以一般與上游USB接口 2連接的第二 USB接口 102 —般為公 頭的形式，相應(yīng)地，USB設(shè)備1 一般為公頭形式，故與USB設(shè)備1連接的第一 USB接口 101 一般為母頭的形式。實(shí)際應(yīng)用中，USB接口的連接方式還有很多種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 對本實(shí)施例提供的USB總線電流檢測裝置100做適當(dāng)?shù)淖冃图案倪M(jìn)，例如使用A型USB接 口與B型USB接口或其它接口形式來實(shí)現(xiàn)。在具體生產(chǎn)實(shí)踐中，電流檢測模塊103有很多種實(shí)現(xiàn)方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對下面 給出的幾個具體實(shí)例進(jìn)行改進(jìn)、簡單變型或同等替換來實(shí)現(xiàn)電流檢測模塊103。下面具體給 出4個實(shí)現(xiàn)電流檢測模塊103的實(shí)例1、 電流檢測模塊103可以由電流檢測元件和控制芯片組成，其中電流檢測元件用于檢測 第一 USB接口 101和第二 USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值，并將該電流值轉(zhuǎn)換 為與電流值成正比的電壓值，發(fā)送至控制芯片；控制芯片用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為輸出 模塊104能夠輸出的信號量格式，發(fā)送至輸出模塊104;電流檢測模塊103還可以進(jìn)一步包 括A/D轉(zhuǎn)換芯片，用于對電流檢測元件得到的電壓值進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的電壓值數(shù)字 量。其中電流檢測元件可以通過但不限于電阻實(shí)現(xiàn)，為獲得更好的效果還可以將電阻與放大 器芯片例如MAX471芯片一起來實(shí)現(xiàn)；A/D轉(zhuǎn)換芯片可以通過但不限于TLC1549芯片來實(shí) 現(xiàn)，或A/D轉(zhuǎn)換芯片與控制芯片集成在一顆A/D轉(zhuǎn)換芯片中；控制芯片還可以通過但不限于 AT89S52芯片來實(shí)現(xiàn)。2、 電流檢測模塊103可以由電流檢測元件、壓/頻轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)數(shù)芯片和控制芯片組成， 其中電流檢測元件用于檢測第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的Vbus信號線上的 電流值，并將該電流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的電壓值，發(fā)送至壓/頻轉(zhuǎn)換芯片；壓/頻轉(zhuǎn)換芯 片用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送至計(jì)數(shù)芯片；計(jì)數(shù)芯片用于對接收到的頻率 信號進(jìn)行計(jì)數(shù)得到計(jì)數(shù)值，發(fā)送至控制芯片；控制芯片用于將接收到的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為輸出模 塊104能夠輸出的信號量格式，發(fā)送至輸出模塊104;其中電流檢測元件可以通過但不限于 電阻實(shí)現(xiàn)，為獲得更好的效果還可以將電阻與放大器芯片例如MAX471芯片一起來實(shí)現(xiàn)；控 制芯片可以通過但不限于AT89S52芯片來實(shí)現(xiàn)；計(jì)數(shù)芯片還可以與控制芯片一起由控制芯片 實(shí)現(xiàn)，例如AT89S52芯片。93、 電流檢測模塊103可以由光發(fā)射器件、光接收器件和控制芯片組成，其中光發(fā)射器件 用于檢測第一 USB接口 101和第二 USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值，并將該電 流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的光信號，發(fā)送至光接收器件；光接收器件用于檢測接收到的光 信號的強(qiáng)度，并依據(jù)光信號的強(qiáng)度處理該光信號，得到與其相對應(yīng)的數(shù)字量，發(fā)送至控制芯 片；控制芯片用于將接收到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為輸出模塊104能夠輸出的信號量格式，發(fā)送至輸 出模塊104;其中光發(fā)射器件可以通過但不限于光發(fā)射二極管、紅外發(fā)射管或可見光發(fā)射管 等來實(shí)現(xiàn)，光接收器件可以通過但不限于光敏二極管、光敏三極管、紅外接收管、光傳感器 或硅光電池等來實(shí)現(xiàn)，控制芯片可以通過但不限于AT89S52芯片來實(shí)現(xiàn)。4、 電流檢測模塊103還可以由電流檢測元件和控制芯片組成，其中電流檢測元件用于利 用電磁感應(yīng)器件檢測第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值， 并將該電流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的電壓值，發(fā)送至控制芯片；控制芯片用于將接收到的 電壓值轉(zhuǎn)換為輸出模塊104能夠輸出的信號量格式，發(fā)送至輸出模塊104;其中電流檢測元 件還可以由放置在第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的Vbus信號線上不同位置的 多個電磁感應(yīng)器件組成，用于將多個電磁感應(yīng)器件檢測到的信號的強(qiáng)度差轉(zhuǎn)換為與其相對應(yīng) 的數(shù)字量；電磁感應(yīng)器件可以是霍爾傳感器，優(yōu)選的可以采用穿孔型霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型實(shí)施例中的第一 USB接口 101和/或第二 USB接口 102可以是單獨(dú)的USB 接口芯片，也可以是集成在電流檢測模塊103中使用的控制芯片中的USB接口。本實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置100中的輸出模塊104有多種實(shí)現(xiàn)方式，例如 可以采用顯示輸出，即輸出模塊104可以是顯示裝置，例如段碼顯示器、點(diǎn)陣顯示器、字符 顯示器、圖像顯示器或指針盤等，此時的USB總線電流檢測裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所 示；輸出模塊104還可以是由存儲芯片1041、控制芯片1042和接口芯片1043組成，存儲芯 片1041用于存儲電流檢測模塊103檢測到的電流值，比如存儲芯片1041可以按照預(yù)先設(shè)置 的存儲時間間隔來存儲電流值，例如可以預(yù)先設(shè)置每間隔1分鐘存儲一次電流值，那么存儲 芯片1041每間隔1分鐘存儲一個電流值，再比如，存儲芯片1041還可以僅存儲當(dāng)前電流值； 控制芯片1042從存儲芯片1041中將對應(yīng)的電流值讀取出來，并發(fā)送至接口芯片1043，例如 可以是當(dāng)控制芯片接收到上游USB設(shè)備或其它主機(jī)、外設(shè)等詢問電流值的命令后，假如詢問 電流值的命令是需要讀取第5分鐘的電流值，則控制芯片1042將存儲芯片1041中存儲的第 5分鐘的電流值讀取出來，發(fā)送至接口芯片1043;接口芯片1043輸出該電流值。其中，存儲 芯片1041和控制芯片1042可以集成在一顆控制芯片中實(shí)現(xiàn)，接口芯片1043可以是單獨(dú)的 UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口芯片等，也可以是集成在控制芯片1042中的UART、RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口，還可以是與第二USB接口 102共用一個USB接口，其 中控制芯片1042可以是和上述電流檢測模塊103中使用的控制芯片共用一顆控制芯片實(shí)現(xiàn)， 此時的USB總線電流檢測裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。圖4示出了本實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置100的一種優(yōu)選電路圖，其中電阻 R12串聯(lián)在USB總線的VCC信號線上即Vbus信號線上，放大器芯片MAX471A的兩個輸入 端分別連接在電阻R12的兩端，芯片MAX471A的輸出端與芯片TLC1549的AnalogIN相連， 電阻R12和芯片MAX471A用于將USB總線Vbus信號線上的電流值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值， 并由MAX471A的輸出端口輸出，由AnalogIN端口輸入芯片TLC1549中，芯片TLC1549用 于將由AnalogIN端口輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量后，由端口 DATA OUT輸出至單片 機(jī)89C52的Pll/T端口，在單片機(jī)89C52的控制下，由89C52的P00-P07端口將上述數(shù)字量 輸出至液晶芯片JMG59063的D0-D7端口，由液晶芯片JMG59063將上述數(shù)字量顯示輸出。由于本實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置100用于檢測USB總線上的電流值，所 以根據(jù)USB接口的特性，本實(shí)用新型所提供的USB總線電流檢測裝置100適用的電壓值為 5V，電流為直流，最大為500mA。本實(shí)施例提供的USB總線電流檢測裝置100中電流檢測模塊103串聯(lián)在第一 USB接口 101和第二 USB接口 102的Vbus信號線之間來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以將電流檢測模 塊103串聯(lián)在第一 USB接口 101和第二 USB接口 102的GND信號線之間來實(shí)現(xiàn)，此時電流 檢測模塊103用于檢測第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的GND信號線上的電流 值，第一 USB接口 101的Vbus信號線、D+信號線及D-信號線分別與第二 USB接口 102的 Vbus信號線、D+信號線及D-信號線連接，實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備1與上游USB接口2之間的通信。實(shí)施例2參見圖5，本實(shí)用新型提供了一種USB總線電流檢測裝置200，該裝置包括第一USB 接口 201、第二USB接口 202、電流檢測模塊203、選擇切換模塊204和輸出模塊205;其中， 第一USB接口 201有多個，本實(shí)施例以有兩個第一USB接口 201為例來加以說明；兩個第一 USB接口 201分別用于連接兩個USB設(shè)備1，第二 USB接口 202用于與上游 USB接口 2連接；選擇切換模塊204分別與兩個第一 USB接口 201和第二 USB接口 202相連，用于選擇 連通兩個第一USB接口 201中的一個USB接口與第二USB接口 202之間的通路；電流檢測模塊203串聯(lián)在第二 USB接口 202與選擇切換模塊204之間的GND信號線連接，用于檢測第一 USB接口與第二 USB接口 202之間的GND信號線上的電流值；輸出模塊205，與電流檢測模塊203的輸出端口連接，用于輸出電流檢測模塊203檢測 到的電流值；兩個第一 USB接口 201的Vbus信號線、D+信號線及D-信號線通過選擇切換模塊204 分別與第二 USB接口 202的Vbus信號線、D+信號線及D-信號線連接，實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備1與 上游USB接口 2之間的通信；USB總線電流檢測裝置200通過第二 USB接口 202由上游USB接口 2為其提供電力， 即通過第二 USB接口 202的Vbus信號線為電流檢測模塊203、選擇切換模塊204及輸出模 塊205供電。上游USB接口 2 —般指主機(jī)中的USB接口，主機(jī)的形式包括但不限于臺式電腦、筆記 本電腦、服務(wù)器、專用機(jī)、讀卡器、通訊設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、集線器或PDA等。由于上游USB 接口 2 —般為母頭的形式，所以一般與上游USB接口 2連接的第二 USB接口一般為公頭的 形式，相應(yīng)地，USB設(shè)備1 一般為公頭形式，故與USB設(shè)備1連接的第一 USB接口一般為 母頭的形式。實(shí)際應(yīng)用中，USB接口的連接方式還有很多種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí) 施例提供的USB總線電流檢測裝置200做適當(dāng)?shù)淖冃图案倪M(jìn)，例如使用A型USB接口與B 型USB接口或其它接口形式來實(shí)現(xiàn)。在具體生產(chǎn)實(shí)踐中，電流檢測模塊203有很多種實(shí)現(xiàn)方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對下面 給出的幾個具體實(shí)例進(jìn)行改進(jìn)、簡單變型或同等替換來實(shí)現(xiàn)電流檢測模塊203，下面具體給 出4個實(shí)現(xiàn)電流檢測模塊203的實(shí)例1、 電流檢測模塊203可以由電流檢測元件和控制芯片組成，其中電流檢測元件用于檢測 選擇切換模塊204選擇連通的第一 USB接口 201與第二 USB接口 202之間的GND信號線上 的電流值，并將該電流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的電壓值，發(fā)送至控制芯片；控制芯片用于 將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為輸出模塊205能夠輸出的信號量格式，發(fā)送至輸出模塊205;電流 檢測模塊203還可以進(jìn)一步包括A/D轉(zhuǎn)換芯片，用于對電流檢測元件得到的電壓值進(jìn)行模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的電壓值數(shù)字量。其中電流檢測元件可以通過但不限于電阻實(shí)現(xiàn)，為獲得 更好的效果還可以將電阻與放大器芯片例如MAX471芯片一起來實(shí)現(xiàn)，A/D轉(zhuǎn)換芯片可以通 過但不限于TLC1549芯片來實(shí)現(xiàn)，或A/D轉(zhuǎn)換芯片與控制芯片一起通過A/D轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)； 控制芯片可以通過但不限于AT89S52芯片來實(shí)現(xiàn)。2、 電流檢測模塊203可以由電流檢測元件、壓/頻轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)數(shù)芯片和控制芯片組成， 其中電流檢測元件用于檢測選擇切換模塊207選擇連通的第一 USB接口 201和第二 USB接口 202之間的GND信號線上的電流值，并將該電流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的電壓值，發(fā) 送至壓/頻轉(zhuǎn)換芯片；壓/頻轉(zhuǎn)換芯片用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送至計(jì)數(shù)芯片； 計(jì)數(shù)芯片用于對接收到的頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)得到計(jì)數(shù)值，發(fā)送至控制芯片；控制芯片用于將 接收到的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為輸出模塊205能夠輸出的信號量格式，發(fā)送至輸出模塊205;其中電 流檢測元件可以通過但不限于電阻實(shí)現(xiàn)，為獲得更好的效果還可以將電阻與放大器芯片例如 MAX471芯片一起來實(shí)現(xiàn)；控制芯片可以通過但不限于AT89S52芯片來實(shí)現(xiàn)；計(jì)數(shù)芯片可以 與控制芯片一起由控制芯片實(shí)現(xiàn)，例如AT89S52芯片。
3、 電流檢測模塊203可以由光發(fā)射器件、光接收器件和控制芯片組成，其中光發(fā)射器件 用于檢測選擇切換模塊204選擇連通的第一 USB接口 201和第二 USB接口 202之間的GND 信號線上的電流值，并將該電流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的光信號，發(fā)送至光接收器件；光 接收器件用于檢測接收到的光信號的強(qiáng)度，并依據(jù)光信號的強(qiáng)度處理該光信號，得到與其相 對應(yīng)的數(shù)字量，發(fā)送至控制芯片；控制芯片用于將接收到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為輸出模塊205能夠 輸出的信號量格式，發(fā)送至輸出模塊205;其中光發(fā)射器件可以通過但不限于光發(fā)射二極管、 紅外發(fā)射管或可見光發(fā)射管等來實(shí)現(xiàn)，光接收器件可以通過但不限于光敏二極管、光敏三極 管、紅外接收管、光傳感器或硅光電池等來實(shí)現(xiàn)，控制芯片可以通過但不限于AT89S52芯片 來實(shí)現(xiàn)。
4、 電流檢測模塊203還可以由電流檢測元件和控制芯片組成，其中電流檢測元件用于利 用電磁感應(yīng)器件檢測選擇切換模塊204選擇連通的第一 USB接口 201和第二 USB接口 202 之間的GND信號線上的電流值，并將該電流值轉(zhuǎn)換為與電流值成正比的電壓值，發(fā)送至控 制芯片；控制芯片用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為輸出模塊205能夠輸出的信號量格式，發(fā)送 至輸出模塊205;其中電流檢測元件還可以由放置在選擇切換模塊204選擇連通的第一 USB 接口 201和第二USB接口之間的GND信號線上不同位置的多個電磁感應(yīng)器件組成，用于將 多個電磁感應(yīng)器件檢測到的信號的強(qiáng)度差轉(zhuǎn)換為與其相對應(yīng)的數(shù)字量；電磁感應(yīng)器件可以是 霍爾傳感器，優(yōu)選的可以采用穿孔型霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型實(shí)施例中的第一 USB接口 201和/或第二 USB接口 202可以是單獨(dú)的USB 接口芯片，也可以是集成在電流檢測模塊203中使用的控制芯片中的USB接口。
本實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置200中的輸出模塊205有多種實(shí)現(xiàn)方式，例如 可以采用顯示輸出，即輸出模塊205是顯示裝置，例如段碼顯示器、點(diǎn)陣顯示器、字符顯示 器、圖像顯示器或指針盤等，此時的USB總線電流檢測裝置200的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示； 輸出模塊205還可以由存儲芯片2051、控制芯片2052和接口芯片2053組成，存儲芯片2051用于存儲電流檢測模塊203檢測到的電流值，比如存儲芯片2051可以按照預(yù)先設(shè)置的存儲時 間間隔來存儲電流值，例如可以預(yù)先設(shè)置每間隔1分鐘存儲一次電流值，那么存儲芯片2051 每隔1分鐘存儲一個電流值，再比如，存儲芯片2051還可以僅存儲當(dāng)前電流值；控制芯片 2052從存儲芯片2051中將對應(yīng)的電流值讀取出來，并發(fā)送至接口芯片2053，例如可以是當(dāng) 控制芯片接收到上游USB設(shè)備或其它主機(jī)、外設(shè)等詢問電流值的命令后，假如詢問電流值的 命令是需要讀取第5分鐘的電流值，則控制芯片2052將存儲芯片2051中存儲的第5分鐘的 電流值讀取出來，發(fā)送至接口芯片2053;接口芯片2053輸出該電流值。其中，存儲芯片2051 和控制芯片2052可以集成在一顆控制芯片中實(shí)現(xiàn)，接口芯片2053可以是單獨(dú)的UART、 RS-232、RS-485、ATA或USB接口芯片等，也可以是集成在控制芯片2052中的UART、RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口，還可以是與第二 USB接口 202共用一個USB接口，其中控制芯 片2052可以是和上述電流檢測模塊203中使用的控制芯片共用一顆控制芯片實(shí)現(xiàn)，此時的 USB總線電流檢測裝置200的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。
本實(shí)施例中的選擇切換模塊204可以由選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)，也可以由控制芯片和選擇開關(guān)共 同組成實(shí)現(xiàn)，用于選擇連通兩個第一 USB接口中的一個USB接口和第二 USB接口之間的通 路。作為優(yōu)選的，本實(shí)施例中的選擇切換模塊204由選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)選擇開關(guān)連通某一 通路時，其它通路中的D+信號線、D-信號線、GND信號線和Vbus信號線被同時切斷，以免 影響連通的USB設(shè)備1與上游USB接口 2之間的通信。
由于實(shí)用新型提供的USB總線電流檢測裝置200用于檢測USB總線上的電流值，所以 根據(jù)USB接口的特性，本實(shí)用新型所提供的USB總線電流檢測裝置200適用的電壓值為5V, 電流為直流，最大為500mA。
本實(shí)施例提供的USB總線電流檢測裝置200中電流檢測模塊203串聯(lián)在第一 USB接口 和第二 USB接口 202的GND信號線之間來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以將電流檢測模塊203 串聯(lián)在第一 USB接口和第二 USB接口 202的Vbus信號線之間來實(shí)現(xiàn)，此時電流檢測模塊 203用于檢測第一 USB接口和第二 USB接口 202之間的Vbus信號線上的電流值，第一 USB 接口的GND信號線、D+信號線及D-信號線分別與第二 USB接口 202的GND信號線、D+ 信號線及D-信號線連接，實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備1與上游USB接口 2之間的通信。
本實(shí)用新型提供了一種簡單方便的檢測和輸出USB設(shè)備的電流損耗值的USB總線電流 檢測裝置，該裝置克服了目前生產(chǎn)、測試或調(diào)試中，需要測量其它參數(shù)才能計(jì)算得到USB設(shè) 備的工作電流，使得測量USB設(shè)備工作電流不夠直觀的問題，而且還克服了使用外搭電路進(jìn) 行檢測或使用電流表進(jìn)行檢測時需要破壞USB設(shè)備，露出電路板才能實(shí)現(xiàn)的不便，由于本實(shí)
14用新型提供的USB總線電流檢測裝置可以通過USB接口直接取電工作，因此不用像其它檢 測設(shè)備那樣需要使用額外電源，更重要的是避免了在檢測USB設(shè)備工作電流時影響USB設(shè) 備的工作狀態(tài)的問題。另外，本實(shí)用新型還提供了一種USB總線電流檢測裝置，該裝置提供 了多個可連接USB設(shè)備的USB接口，通過選擇切換，大大地提高了檢測USB設(shè)備工作電流 的效率，非常適合在生產(chǎn)測試等場合應(yīng)用。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的 精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括用于與USB設(shè)備連接的第一USB接口、與上游USB接口連接的第二USB接口、電流檢測模塊和輸出模塊；所述電流檢測模塊串聯(lián)在所述第一USB接口和所述第二USB接口之間的Vbus信號線或GND信號線上；所述電流檢測模塊的輸出端口與所述輸出模塊連接；所述第一USB接口的D+信號線和D-信號線分別與所述第二USB接口的D+信號線和D-信號線連接；所述電流檢測模塊和輸出模塊通過所述第二USB接口由上游USB接口為其提供電力。
2. 如權(quán)利要求1所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，當(dāng)所述第一USB接口為 多個時，所述裝置還包括選擇切換模塊，通過所述第二USB接口由上游USB接口為其提供 電力；所述選擇切換模塊，分別與每個第一USB接口和第二USB接口相連，用于選擇連通多 個第一 USB接口中的一個USB接口與第二 USB接口之間的通路；相應(yīng)地，所述電流檢測模塊串聯(lián)在所述第二 USB接口和所述選擇切換模塊之間的Vbus 信號線或GND信號線上；所述第二 USB接口的D+信號線和D-信號線通過所述選擇切換模 塊與所述第一 USB接口的D+信號線和D-信號線連通。
3. 如權(quán)利要求2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述選擇切換模塊為選 擇開關(guān)。
4. 如權(quán)利要求2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述選擇切換模塊由控 制芯片和選擇開關(guān)組成。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測模塊 具體包括電流檢測元件和控制芯片；所述電流檢測元件，用于檢測所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號 線或GND信號線上的電流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，發(fā)送至所述控制芯片；所述控制芯片用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發(fā)送至所 述輸出模塊。
6. 如權(quán)利要求5所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測模塊還包 括A/D轉(zhuǎn)換芯片；所述A/D轉(zhuǎn)換芯片，用于對所述電流檢測元件得到的電壓值進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的 電壓值數(shù)字量，并將所述電壓值數(shù)字量發(fā)送至所述控制芯片。
7. 如權(quán)利要求6所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片與所 述控制芯片集成在一顆A/D轉(zhuǎn)換芯片中。
8. 如權(quán)利要求5所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測元件為電阻。
9. 如權(quán)利要求5所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測元件為電 磁感應(yīng)器件。
10. 如權(quán)利要求9所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電磁感應(yīng)器件為霍 爾傳感器，具體為穿孔型霍爾傳感器。
11. 如權(quán)利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測模塊 具體包括電流檢測元件、壓/頻轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)數(shù)芯片和控制芯片；所述電流檢測元件，用于檢測所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號 線或GND信號線上的電流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，發(fā)送至所述壓/頻轉(zhuǎn)換芯片； 所述壓/頻轉(zhuǎn)換芯片，用于將接收到的電壓值轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送至所述計(jì)數(shù)芯片； 所述計(jì)數(shù)芯片，用于對接收到的頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)得到計(jì)數(shù)值，發(fā)送至所述控制芯片； 所述控制芯片，用于將接收到的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發(fā)送至 所述輸出模塊。
12. 如權(quán)利要求11所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測元件為 電阻。
13. 如權(quán)利要求11所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測元件為 電磁感應(yīng)器件。
14. 如權(quán)利要求13所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電磁感應(yīng)器件為 霍爾傳感器，具體為穿孔型霍爾傳感器。
15. 如權(quán)利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測模塊 具體包括光發(fā)射器件、光接收器件和控制芯片；所述光發(fā)射器件，用于檢測所述第一 USB接口和所述第二 USB接口之間的Vbus信號線 或GND信號線上的電流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換為光信號；所述光接收器件，用于檢測所述光發(fā)射器件的光信號的強(qiáng)度，并依據(jù)光信號的強(qiáng)度處理 所述光信號，得到與其相對應(yīng)的數(shù)字量，發(fā)送至所述控制芯片；所述控制芯片，用于將接收到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發(fā)送至 所述輸出模塊。
16. 如權(quán)利要求15所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述光發(fā)射器件為光 發(fā)射二極管、紅外發(fā)射管或可見光發(fā)射管。
17. 如權(quán)利要求15所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述光接收器件為光 敏二極管、光敏三極管、紅外接收管、光傳感器或硅光電池。
18. 如權(quán)利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述輸出模塊具體 為顯示裝置，所述顯示裝置為段碼顯示器、點(diǎn)陣顯示器、字符顯示器、圖像顯示器或指針盤。
19. 如權(quán)利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述輸出模塊具體 包括存儲芯片、控制芯片和接口芯片；所述存儲芯片，用于存儲所述電流檢測模塊檢測到的電流值；所述控制芯片，用于從所述存儲芯片中讀取出對應(yīng)的電流值，并發(fā)送至所述接口芯片； 所述接口芯片，用于輸出所述電流值。
20. 如權(quán)利要求19所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述存儲芯片和控制 芯片集成在一顆芯片中。
21. 如權(quán)利要求19所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述接口芯片為UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口芯片，或?yàn)榧稍谒隹刂菩酒械腢ART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口。
22. 如權(quán)利要求19所述的USB總線電流檢測裝置，其特征在于，所述接口芯片與所述 第一 USB接口共用 一個USB接口芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種USB總線電流檢測裝置，屬于電流檢測領(lǐng)域。所述裝置包括用于與USB設(shè)備連接的第一USB接口、與上游USB接口連接的第二USB接口、電流檢測模塊和輸出模塊；電流檢測模塊串聯(lián)在第一USB接口和第二USB接口之間的Vbus信號線或GND信號線上，電流檢測模塊的輸出端口與輸出模塊連接，第一USB接口的D+信號線和D-信號線分別與第二USB接口的D+信號線和D-信號線連接，USB總線電流檢測裝置通過第二USB接口由上游USB接口為其提供電力。本實(shí)用新型提供的裝置有效地解決了檢測USB設(shè)備工作電流不方便不直觀的問題。
文檔編號G06F11/267GK201111010SQ20072019047
公開日2008年9月3日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
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