基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG接口進(jìn)行其他接口擴(kuò)展的方法和系統(tǒng)。所述方法/系統(tǒng)利用嵌入式IC和USB-HUB擴(kuò)展芯片，通過電路調(diào)試和軟件編程，在不對平板電腦本身的系統(tǒng)和接口進(jìn)行任何改動(dòng)的情況下，開發(fā)出了一套利用USB接口擴(kuò)展平板電腦外部接口的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的方案，采用標(biāo)準(zhǔn)的平板電腦上標(biāo)準(zhǔn)的USB-OTG協(xié)議，擴(kuò)展接口以USB-HID設(shè)備的形式與平板電腦進(jìn)行通訊；大大降低了平板電腦二次開發(fā)的難度，加快二次開發(fā)的速度；節(jié)省平板電腦的定制費(fèi)用，降低產(chǎn)品成本。
【專利說明】基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及Android系統(tǒng)的USB-OTG擴(kuò)展方法和系統(tǒng)，尤其是利用IC電路設(shè)計(jì)和軟件編程使用USB接口擴(kuò)展其他接口例如UART接口，SPI接口和I2C接口等的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]USB OTG是USB On-The-Go的縮寫，是近年發(fā)展起來的技術(shù)，2001年12月18日由USB Implementers Forum公布,主要應(yīng)用于各種不同的設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備間的聯(lián)接,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。特別是PDA、移動(dòng)電話、消費(fèi)類設(shè)備。改變?nèi)鐢?shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備間多種不同制式連接器，多達(dá)7種制式的存儲(chǔ)卡間數(shù)據(jù)交換的不便。USB技術(shù)的發(fā)展，使得PC和周邊設(shè)備能夠通過簡單方式、適度的制造成本將各種設(shè)備連接在一起，都可以通過USB總線，作為PC的周邊，在PC的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但這種方便的交換方式，一旦離開了 PC，各設(shè)備間無法利用USB 口進(jìn)行操作，因?yàn)闆]有一個(gè)設(shè)備能夠充當(dāng)PC —樣的Host。On-The-Go,即OTG技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)在沒有Host的情況下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送。
[0003]目前Android系統(tǒng)的平板電腦上的接口已經(jīng)采用了這種USB-0TG技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多種設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，但是在上述平板電腦上一般都只有一個(gè)USB或者SDIO (SecureDigital Input and Output Card安全數(shù)字輸入輸出卡)等少數(shù)接口，接口數(shù)量和接口類型都無法滿足二次開發(fā)的需要。
[0004]傳統(tǒng)上，解決這類問題的方法為改變硬件電路設(shè)計(jì)重新布板引出其他所需的接口，如 UART (UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter,通用異步接收 / 發(fā)送裝置),SPI (Serial PeripheralInterface—串行外設(shè)接 口), I2C(Inter — IntegratedCircuit)等,或者在不改變外部接口的情況下，需要對Android系統(tǒng)進(jìn)行更新,編入新的驅(qū)動(dòng)以支持需求。傳統(tǒng)的兩種方法，都需要對平板電腦的硬件或者軟件進(jìn)行改動(dòng)或者升級，給二次開發(fā)帶來了極大的不便利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在這種背景上本發(fā)明利用嵌入式IC和USB-HUB擴(kuò)展芯片，通過電路調(diào)試和軟件編程，在不對平板電腦本身的系統(tǒng)和接口進(jìn)行任何改動(dòng)的情況下，開發(fā)出了一套利用USB接口擴(kuò)展平板電腦外部接口的方法和系統(tǒng)。
[0006]所述利用USB接口擴(kuò)展平板電腦外部接口的方法采用嵌入式IC控制電路和USB-HUB擴(kuò)展芯片，具體步驟包括:
[0007]將基于Android系統(tǒng)的平板電腦的USB-0TG接口設(shè)置成USB-H0ST模式；
[0008]利用USB-HUB擴(kuò)展芯片將USB-OTG擴(kuò)展成多個(gè)USB-HOST接口，一個(gè)連接嵌入式IC控制電路，其他接口連接其他USB設(shè)備；
[0009]從嵌入式IC控制電路上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口；
[0010]所述嵌入式IC控制電路執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將UART協(xié)議，SPI協(xié)議和I2C協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID協(xié)議以及Android系統(tǒng)上位機(jī)的USB-HID協(xié)議轉(zhuǎn)換為不同類型的協(xié)議，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換包括:嵌入式IC控制電路將平板電腦通過USB-HID協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)解析成UART串口、SPI接口、或者I2C接口數(shù)據(jù)的形式，發(fā)送給與UART串口、SPI接口、或者I2C接口連接的設(shè)備，以及把通過UART串口、SPI接口、或者I2C接口從外部接收的數(shù)據(jù)打包成標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID數(shù)據(jù)格式，通過與平板電腦連接的USB接口，以標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID的形式與平板電腦進(jìn)行通訊。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述USB-HUB擴(kuò)展芯片采用CY7C65632芯片。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述嵌入式IC控制電路采用CY8C3246LT1-128芯片。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，UART接口設(shè)定為動(dòng)態(tài)速率，設(shè)置范圍在9600-115200BPS 之間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，不同類型的協(xié)議之間以不同的數(shù)據(jù)包頭區(qū)分，各個(gè)不同包頭之間的數(shù)據(jù)可以以分時(shí)復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸。
[0015]所述利用USB接口擴(kuò)展平板電腦外部接口的系統(tǒng)包括:
[0016]基于Android系統(tǒng)的平板電腦，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被設(shè)置成USB-HOST 模式；
[0017]USB-HUB擴(kuò)展芯片，將USB-OTG接口擴(kuò)展成多個(gè)USB-HOST接口，一個(gè)連接嵌入式IC控制電路，其他接口連接其他USB設(shè)備；
[0018]嵌入式IC控制電路，在其上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口，所述嵌入式IC控制電路執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將UART協(xié)議，SPI協(xié)議和I2C協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID協(xié)議以及Android系統(tǒng)上位機(jī)的USB-HID協(xié)議轉(zhuǎn)換為不同類型的協(xié)議，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換包括:嵌入式IC控制電路將平板電腦通過USB-HID協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)解析成UART串口、SPI接口、或者I2C接口數(shù)據(jù)的形式，發(fā)送給與UART串口、SPI接口、或者I2C接口連接的設(shè)備，以及把通過UART串口、SPI接口、或者I2C接口從外部接收的數(shù)據(jù)打包成標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID數(shù)據(jù)格式，通過與平板電腦連接的USB接口，以標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID的形式與平板電腦進(jìn)行通訊。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，所述USB-HUB擴(kuò)展芯片采用CY7C65632芯片。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，所述嵌入式IC控制電路采用CY8C3246LT1-128芯片。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，UART接口設(shè)定為動(dòng)態(tài)速率，設(shè)置范圍在9600-115200BPS 之間。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，不同類型的協(xié)議之間以不同的數(shù)據(jù)包頭區(qū)分，各個(gè)不同包頭之間的數(shù)據(jù)可以以分時(shí)復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸
[0023]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的方案，較好的克服了傳統(tǒng)方案的缺點(diǎn):
[0024]?完全利用市場上現(xiàn)有平板電腦，無需對平板電腦的任何硬件或者系統(tǒng)軟件進(jìn)行改動(dòng)；
[0025]?完全脫離了平板電腦生產(chǎn)廠家的支持，無需平板電腦生產(chǎn)廠家提供任何技術(shù)支持;
[0026]?采用標(biāo)準(zhǔn)的平板電腦上標(biāo)準(zhǔn)的USB-OTG協(xié)議，擴(kuò)展接口以USB-HID設(shè)備的形式與平板電腦進(jìn)行通訊；[0027]?大大降低了平板電腦二次開發(fā)的難度，加快二次開發(fā)的速度；
[0028]?節(jié)省平板電腦的定制費(fèi)用，降低產(chǎn)品成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的連接示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)展芯片電路圖(一);
[0031]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的控制電路芯片電路圖(二)；
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明已在平板電腦的二次開發(fā)中實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)方式是利用CYPRESS公司的USB擴(kuò)展芯片 CY7C65632 和一顆 CYPRESS 的 PS0C3 系列 MCU CY8C3246LT1-128 擴(kuò)展 UART, SPI 和I2C 接口。[0033]如圖1所示，將Andro i d平板電腦的USB-0TG接口設(shè)置成USB-H0ST模式，利用USB-HUB擴(kuò)展芯片擴(kuò)展成四個(gè)USB-HOST接口，一個(gè)用來連接CY8C3246LT1-128，其他三個(gè)可以用來連接其他USB設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述USB-HUB擴(kuò)展芯片選用CY7C65632 (如附圖2所示)。將USB擴(kuò)展來的一個(gè)USB-HOST接口連接到嵌入式IC控制電路，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述嵌入式IC控制電路選用CY8C3246LT1-128芯片(如圖3所示)，利用芯片上的電路設(shè)計(jì)，從CY8C3246LT1-128 (以下簡稱MCU)上引出一個(gè)UART串口接口，一個(gè)SPI接口，一個(gè)I2C接口。下面以UART串口為例進(jìn)行說明:UART可以設(shè)定為動(dòng)態(tài)速率，設(shè)置范圍在9600-115200BPS之間。UART從外部接收的數(shù)據(jù)進(jìn)入MCU后，打包成標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID數(shù)據(jù)格式，通過與平板電腦連接的USB接口，以標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID的形式與平板電腦進(jìn)行通訊，平板電腦在接收到這些數(shù)據(jù)之后會(huì)將其視為USB-HID標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，用戶只需要調(diào)用Android系統(tǒng)層標(biāo)準(zhǔn)USB-HID的API程序就可以在Android應(yīng)用層軟件上調(diào)用這些數(shù)據(jù)。平板電腦通過USB-HID協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)到MCU，MCU將這些數(shù)據(jù)解析成UART串口數(shù)據(jù)的形式，發(fā)送給與UART接口連接的設(shè)備。SPI接口與I2C接口的原理與UART接口基本相同。
[0034]本方法的軟件核心是利用CY8C3246LT1-128芯片進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將UART協(xié)議，SPI協(xié)議和I2C協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID協(xié)議。再將Android系統(tǒng)上位機(jī)的USB-HID協(xié)議轉(zhuǎn)換為不同類型的協(xié)議，不同類型的協(xié)議之間以不同的數(shù)據(jù)包頭區(qū)分，各個(gè)不同包頭之間的數(shù)據(jù)可以以分時(shí)復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸，以防止數(shù)據(jù)沖突。
[0035]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了利用單一 USB接口外接多種不同接口設(shè)備的功能，把外圍設(shè)備的不同接口都轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID協(xié)議包，并標(biāo)注不同的包頭加以區(qū)分，采用分時(shí)復(fù)用的方法以防止數(shù)據(jù)沖突。
[0036]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法，所述方法采用嵌入式IC控制電路和USB-HUB擴(kuò)展芯片，其特征在于，包括如下步驟: 將基于Android系統(tǒng)的平板電腦的USB-OTG接口設(shè)置成USB-HOST模式； 利用USB-HUB擴(kuò)展芯片將USB-OTG擴(kuò)展成多個(gè)USB-HOST接口，一個(gè)連接嵌入式IC控制電路，其他接口連接其他USB設(shè)備； 從嵌入式IC控制電路上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口 ； 所述嵌入式IC控制電路執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將UART協(xié)議，SPI協(xié)議和I2C協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID協(xié)議以及Android系統(tǒng)上位機(jī)的USB-HID協(xié)議轉(zhuǎn)換為不同類型的協(xié)議，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換包括:嵌入式IC控制電路將平板電腦通過USB-HID協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)解析成UART串口、SPI接口、或者I2C接口數(shù)據(jù)的形式，發(fā)送給與UART串口、SPI接口、或者I2C接口連接的設(shè)備，以及把通過UART串口、SPI接口、或者I2C接口從外部接收的數(shù)據(jù)打包成標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID數(shù)據(jù)格式，通過與平板電腦連接的USB接口，以標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID的形式與平板電腦進(jìn)行通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法，其特征在于，所述USB-HUB擴(kuò)展芯片采用CY7C65632芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法，其特征在于，所述嵌入式IC控制電路采用CY8C3246LT1-128芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法，其特征在于，UART接口設(shè)定為動(dòng)態(tài)速率，設(shè)置范圍在9600-115200BPS之間。
5.如權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的方法，其特征在于不同類型的協(xié)議之間以不同的數(shù)據(jù)包頭區(qū)分，各個(gè)不同包頭之間的數(shù)據(jù)可以以分時(shí)復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸。
6.一種基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 基于Android系統(tǒng)的平板電腦，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被設(shè)置成USB-HOST 模式； USB-HUB擴(kuò)展芯片，將USB-OTG接口擴(kuò)展成多個(gè)USB-HOST接口，一個(gè)連接嵌入式IC控制電路，其他接口連接其他USB設(shè)備； 嵌入式IC控制電路，在其上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口，所述嵌入式IC控制電路執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將UART協(xié)議，SPI協(xié)議和I2C協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID協(xié)議以及Android系統(tǒng)上位機(jī)的USB-HID協(xié)議轉(zhuǎn)換為不同類型的協(xié)議，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換包括:嵌入式IC控制電路將平板電腦通過USB-HID協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)解析成UART串口、SPI接口、或者12C接口數(shù)據(jù)的形式，發(fā)送給與UART串口、SPI接口、或者I2C接口連接的設(shè)備，以及把通過UART串口、SPI接口、或者I2C接口從外部接收的數(shù)據(jù)打包成標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID數(shù)據(jù)格式，通過與平板電腦連接的USB接口，以標(biāo)準(zhǔn)的USB-HID的形式與平板電腦進(jìn)行通訊。
7.如權(quán)利要求6所述的基于Android系統(tǒng)的利用USB-OTG擴(kuò)展其他接口的系統(tǒng)，其特征在于，所述USB-HUB擴(kuò)展芯片采用CY7C65632芯片。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式IC控制電路采用CY8C3246LT1-128 芯片。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，UART接口設(shè)定為動(dòng)態(tài)速率，設(shè)置范圍在9600-115200BPS 之間。
10.如權(quán)利要求6所述的系 統(tǒng)，其特征在于，不同類型的協(xié)議之間以不同的數(shù)據(jù)包頭區(qū)分，各個(gè)不同包頭之間的數(shù)據(jù)可以以分時(shí)復(fù)用的方式進(jìn)行傳輸。
【文檔編號(hào)】G06F13/42GK103902488SQ201210587645
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月30日
【發(fā)明者】陳懿, 陳皓, 郭東明, 李寧, 付立庫, 王堃, 劉冬娜 申請人:航天信息股份有限公司