基於USB接口的智能通用充電識別及控制裝置的製作方法

2023-09-18 00:01:20 1

本發明涉及設備充電識別領域，具體涉及一種基於USB的智能通用充電識別方法。
背景技術：
：充電識別是一種在充電設備與被充電設備之間通過通訊及檢測的方法互相識別對方的技術，其基本目的是為了保障充電的安全可靠和充電參數的匹配，以便於被識別的充電與被充電埠之間建立安全、高效的充電。尤其是現在逐漸流行的各類行動裝置的快充方案，由於需要通過大電流、高電壓等方式來實現快速充電，其對充電的安全可靠性提出了更高的要求，所有快充方案均帶有相應的充電識別協議以保障充電的安全和充電參數的匹配，必須相互識別的充電埠之間才能建立起協議規定的安全可靠、參數匹配的快速充電連接；否則，充電將以傳統的慢速方式進行。然而，現有的設備類型很多，不同的廠商採用不同的識別方式和充電技術，造成了設備充電的兼容性問題，即負責為設備充電的充電設備，尤其是第三方廠商的充電設備，由於無法與特定廠商的被充電設備間互相識別而無法為該設備安全高效的充電，甚至可能造成無法充電。或者，不同廠商生產的充電設備與被充電設備之間亦不兼容。由於設備只能使用該廠商的原裝充電設備才能安全高效充電，致使設備的使用者無形之中亦被該設備製造廠商「綁架」消費。現有的充電設備增多，其大多採用USB接口進行充電，在設備接入充電後，怎樣識別設備並按其充電協議所規定的電流電壓大小進行充電是值得研究的事情。技術實現要素：本發明為了解決上述技術問題提供一種基於USB的智能通用充電識別方法。本發明通過下述技術方案實現：基於USB的智能通用充電識別方法，該方法在微處理器中運行，包括以下步驟：A、根據充電識別協議調整並設置用於識別的電壓、電流的參數和閥值以及通訊信號規則以進行正確的充電識別；B、檢測設備的接入，判斷設備與充電設備的通訊方式；C、根據通訊方式與設備通訊，進行電壓、電流檢測，並依據所獲得的電壓、電流或脈衝通訊信號信息對設備進行充電識別。D、根據充電識別的結果相應調整輸出電壓和輸出電流對設備進行充電。本方案的方法在微處理器中運行，使得本方案的具體識別方法可根據協議更新而同步升級，相比於現有直接將軟體方法固化到晶片內的方式，其更靈活，經濟效益更好。根據其通訊方式並依據電壓、電流或脈衝信號對設備進行識別並調節充電設備的輸出電壓到設備要求的電壓從而實現設備的高效安全充電。在步驟B中，若設備與充電設備之間在Vbus上通訊，其對設備的識別方法為：B-1-1、捕獲Vbus上電流信號；B-1-2、解析電流信號，判斷接入設備的充電識別是否為Vbus電流通訊模式，若充電識別為Vbus電流通訊模式，進入C-1，反之，進入B-1-1；C-1、根據電流信號的解析結果選擇相應充電識別協議進行通訊，獲取設備充電所需參數信息，進入D和C-8。D、根據充電識別的結果相應調整輸出電壓和輸出電流對設備進行充電。若設備與充電設備之間在DP和DM上通訊，其對設備的識別方法為：B-2-1、連接DP和DM、設置DP和DM上的電壓；B-2-2、檢測DP、DM上的電壓和Vbus電流；B-2-3、若電流大於設定的識別閾值，且DP和DM之間的電壓不滿足高通QC協議或FCP協議要求，進入B-3；反之，進入B-2-4；B-2-4、若滿足高通QC協議或FCP協議要求，斷開DP和DM，進入B-2-5，反之，進入B-2-1；B-2-5、若DP、DM上的電壓符合高通QC2.0的電壓規律，判斷其為支持高通QC2.0的設備，進入C-2；反之，進入B-2-6；C-2、讀取DP、DM上的電壓值，獲取充電參數，進入D和C-10；B-2-6、捕獲信號，並檢測DP、DM上的電壓，並判斷其是否為支持其他充電協議的設備；所述B-3具體為：B-3-1、若電流大於VOOC閾值，則進入B-3-2；反之，進入B-3-3；B-3-2、斷開DP和DM，在DP和DM上發送信號，若收到正確回復，進入C-3；若沒有收到正確回復，進入B-3-3；C-3、解析在DP和DM上收到的回覆信號，進入D和C-8；B-3-3、斷開充電輸出，將DP和DM上電壓設置為蘋果2.4A模式，進入C-4；C-4、打開充電輸出，檢測電流，若電流大於設定的識別閾值，進入D和C-8；反之，進入C-5；C-5、連接DP和DM，進入D和C-8。步驟B-2-6具體的步驟為：B-2-6-1、檢測DP或/和DM上第一個脈衝信號；B-2-6-2、若檢測到DP上有脈衝信號，進入B-2-6-4；反之，則進入B-2-6-3；B-2-6-3、若DM上第一個脈衝信號滿足FCP協議第一個脈衝要求，進入C-6-1，反之，進入B-2-6-4；C-6-1、設備發起信號並收到反饋信號；C-6-2、循環C-6-1步驟12次，若每次收到的反饋信號正確且相同，進入D和C-8；反之，進入B-3。B-2-6-4、若DP或DM上的脈衝信號滿足高通QC3.0協議要求，進入C-7；反之，進入B-3；C-7、解析DP或DM上接收到的脈衝信號，進入D和C-10。若設備與充電設備之間在專用信號線上通訊，其對設備的識別方法為：B-4-1、捕獲專用信號線上的脈衝信號；B-4-2、若有信號則解析該脈衝信號，進入C-9，反之，進入B-4-1；C-9、根據B-4的判斷進行通訊並解析信號，若脈衝信號為正確信號，進入D和C-8；反之，進入B。C-10、讀取DP、DM電壓值，若符合高通QC2.0的電壓規律，判斷其為支持高通QC2.0的設備，進入C-2；若符合高通QC3.0的電壓規律，判斷其為支持高通QC3.0的設備，進入C-7；若均不符合，則進入B-2-1。所述步驟C-8為在執行步驟D的同時進行持續通訊及電壓、電流檢測的過程，其結果將反饋回微處理器，並作為回到B或執行調整D的依據。所述步驟D還包括：不是恆流充電時，根據實際充電電流調整輸出電壓實現線損補償。本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：1、本發明的方法根據通訊方式並依據電壓、電流或脈衝信號對設備進行識別，以調節充電設備的輸出電壓到設備要求的電壓從而實現設備的高效安全充電。2、本發明的方法在微處理器中運行，可根據協議更新而同步升級，更適應現代科技更新的需求。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。實施例1基於USB的智能通用充電識別方法，該方法在微處理器中運行，包括以下步驟：A、根據充電識別協議調整並設置用於識別的電壓、電流的參數和閥值以及通訊信號規則以進行正確的充電識別；B、檢測設備的接入，判斷設備與充電設備的通訊方式；具體的，基於上述識別方法，可實現設備的安全高效充電，即上述步驟B之後還可獲取充電參數步驟C和充電執行D步驟，步驟C：根據通訊方式與設備通訊，進行電壓、電流檢測，並依據所獲得的電壓、電流或脈衝通訊信號信息對設備進行充電識別。步驟D：根據識別出的結果相應調整輸出電壓和輸出電流對智能設備進行充電。現有基於USB充電接口充電的設備，其與充電設備之間通訊時在通訊方式相同的情況下，其電壓、電流或脈衝信號總是有類似的規律，本發明即根據不同的通訊方式對支持不同充電協議的設備進行分類後再根據通訊所獲得的電壓、電流或脈衝信號規律等信息進行識別，進而根據識別結果將充電設備的輸出電壓、電流調整至對應充電協議的指定電壓、電流實現設備的充電。通過研究，基於USB的設備與充電設備之間的通訊可分為在DP和DM上通訊、在Vbus上通訊或在其他信號線上通訊，其中，在DP和DM上通訊可分為由設備在DP和DM上主動發起的通訊和由充電設備在在DP和DM上主動發起的通訊。其充電識別原理根據其通訊方式的不同，其具體方法不同。基於上述方法，本方案僅對現有市面上的設備識別方法進行研究，需要說明的是，隨著技術更新進步，出現的支持充電協議的設備識別方法，若其識別原理也是基於通訊方式、電流或電壓進行識別，也在本方案的保護範圍內。實施例2本實施例針對市面的支持聯發科協議的設備識別進行闡述。其在Vbus上通訊，其識別方法為：B-1-1、捕獲Vbus上電流信號；B-1-2、解析電流信號；若電流信號為正確信號，判斷接入設備的充電識別是否為Vbus電流通訊模式，若充電識別為Vbus電流通訊模式，進入C-1，反之，進入B-1-1；C-1、根據電流信號的解析結果選擇相應充電識別協議進行通訊，獲取設備充電所需參數信息，進入D和C-8；D、根據充電識別的結果相應調整輸出電壓和輸出電流對設備進行充電，譬如：根據MTK協議調整電壓至5V、7V、9V，根據輸出電流升高輸出電壓0V、0.15V、0.2V、0.25V。步驟C-8為在執行步驟D的同時進行持續通訊及電壓、電流檢測的過程，其結果將反饋回微處理器，並作為回到B或執行調整D的依據。實施例3設備與充電設備之間的通訊除了在Vbus上通訊之外，大多都是採用在DP和DM上通訊，其具體的識別方法如下：B-2-1、連接DP和DM、設置DP和DM上的電壓；B-2-2、檢測DP、DM上的電壓和Vbus電流；B-2-3、若電流大於(A)設定的識別閾值，譬如700mA，且DP和DM之間的電壓不滿足高通協議或FCP協議要求，即小於0.3V或者大於0.65V，可初步判斷其為VOOC,則進入B-3；反之，進入B-2-4；B-2-4、若DP和DM之間的電壓滿足高通協議或FCP協議要求，斷開DP和DM，進入B-2-5，反之，進入B-2-1；B-2-5、若DP、DM上的電壓符合QC2.0的電壓規律，該規律見表1，判斷其為支持高通QC2.0的設備，則調整輸出電壓到5V、9V、12V、20V；反之，進入B-2-6；C-2、捕獲信號，並檢測DP、DM上的電壓，並判斷其是否為支持其他充電協議的設備，譬如：QC3.0、FCP，並調整輸出電壓到對應充電協議的指定電壓，進入D和C-10；經過C-2的步驟，可實現為小米4C、小米NOTE等主流手機識別充電。DP(V)DM(V)Vbus(V)0.4～0.70.4～0.712>＝30.4～0.79>＝3>＝3200.4～0.705表1所述B-3具體為：B-3-1、若電流大於VOOC閾值，即1A，則進入B-3-2；反之，進入B-3-3；B-3-2、斷開DP和DM，在DP和DM上發送信號，若收到正確回復，則可判斷其為VOOC，進入C-3；若沒有收到正確回復，進入B-3-3；B-3、解析在DP和DM上收到的回覆信號，進入D和C-8；B-3-3、斷開充電輸出，將DP和DM上電壓設置在蘋果閾值，即2.6V至2.7V，將其設置為蘋果的充電方式，進入C-4；C-4、打開充電輸出，檢測電流，若電流小於(A)設定的識別閾值，即700mA，進入D和C-8；反之，進入C-5。C-5、連接DP和DM，進入D和C-8。步驟B-2-6具體的步驟為：B-2-6-1、檢測DP或/和DM上第一個脈衝信號；B-2-6-2、若檢測到DP上有脈衝信號，進入B-2-6-4；反之，則進入B-2-6-3；B-2-6-3、若DM上第一個脈衝信號滿足FCP協議第一個脈衝要求，即不小於2.55ms且不大於2.65ms，進入C-6-1，反之，進入B-2-6-4；C-6-1、設備發起信號並收到反饋信號；C-6-2、循環B-6-1步驟12次，若每次收到的反饋信號正確且相同，進入D和C-8；反之，進入B-3。C-2-6-4、若DP或DM上的脈衝信號滿足高通QC3.0協議要求，進入C-7；反之，進入B-3；C-7、解析DP或DM上接收到的脈衝信號，進入D和C-10。C-10、讀取DP、DM電壓值，若符合高通QC2.0的電壓規律，判斷其為支持高通QC2.0的設備，進入C-2；若符合高通QC3.0的電壓規律，判斷其為支持高通QC3.0的設備，進入C-7；若均不符合，則進入B-2-1。步驟B-8為在執行步驟D的同時進行持續通訊及電壓、電流檢測的過程，其結果將反饋回微處理器，並作為回到B或執行調整D的依據。由於各種充電協議內容隨著技術的更新可能會發生改變，譬如參數，上述實施例中出現的具體參數僅是針對現有協議的具體識別方法，不對本方案的保護做具體限定。實施例4本實施例針對市面的支持USBPD協議的設備識別進行闡述。其在USBTYPE-CCC信號線上通訊，其識別方法為：B-4-1、捕獲專用信號線CC上的脈衝信號；B-4-2、解析該脈衝信號，若該信號為充電識別信號，進入C-9，反之，進入B-4-1；C-9、根據B-4的判斷進行通訊並解析信號，獲取充電參數，譬如：充電電流1A、2A、3A，充電電壓5V、9V、12V。進入D和C-8。步驟C-8為在執行步驟D的同時進行持續通訊及電壓、電流檢測的過程，其結果將反饋回微處理器，並作為回到B或執行調整D的依據。實施例5數據線在對設備充電過程中，存在線損現象，即電流越大導體兩端的壓差越大。本方案的方法在上述實施例的基礎上做優化，即步驟D還包括：不是恆流充電時，根據實際充電電流調整輸出電壓實現輸出補償。具體的，當電流小於1A時，補償為0；小於1.5且大於1A時，補償為0.15V；小於2A且大於1.5A時，補償為0.2V；大於2A，補償為0.25V。以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp