手持式終端的usb充電方法和裝置的製作方法
2023-05-27 04:37:21 2
專利名稱：手持式終端的usb充電方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及基於USB埠的設備充電，尤其涉及一種個人計算機沒有安裝相應驅 動的情況下，手持式終端經由USB埠的充電方法和裝置。
背景技術：
根據USB 2. 0協議9. 2. 5. 1小節規定USB設備應將電源需求量限制在一個單元 以下，直到被配置。中止(掛起)的設備，不管是否已經配置過了，應將總線耗電降到USB 2. 0協議第7章定義的標準以下。視接到設備的埠電源負載能力而定，USB設備在配置了 以後可從VBUS汲取達5個單元的電量。其中一個供電單元電流為100mA。國標YD/T 1591-2006規定中國市場上手機充電器變壓器端接口推薦採用USB A 接口。由於以上兩個協議和標準的作用，有USB數據傳輸需求的終端廠商在其產品上通 常會採用USB埠作為充電接口，支持從個人計算機(後簡稱PC)的USB埠獲取充電電 流。在數據傳輸的時候，廠商會定義自己的USB設備類，如果PC的作業系統沒有支持該USB 類的驅動，根據USB協議的規定，PC會對USB總線電流進行限制。這樣各類手持式終端設 備(例如手機)在充電的時候就會面臨充電電流不足，甚至消耗電流超過充電電流的情況。 針對這種情況，當前主要有以下兩種處理方式1)直接從USB埠獲取自己所需要的電流；2)充電的時候將USB設備枚舉(enumerate)成一個不能進行操作的U盤，在U盤 枚舉完成之後可以從PC的USB埠取得自己所需要的電流。USB協議規定，在USB枚舉不能完成的情況下，PC需要對USB埠的輸出限流。但 是由於設計能力等原因，部分PC廠商在枚舉不成功時僅將USB設備掛起，而不對USB埠 限流，在此情況下，對USB埠輸出電流進行保護的責任就落到終端身上，終端需要在枚舉 不成功的情況下對USB輸入的電流限流。不經過枚舉直接從PC埠獲取超過100mA電流 面臨諸多風險，其中風險最大的有以下兩點1、可能造成對USB埠輸出限流的PC的USB埠過流，嚴重的時候可能會燒毀沒 有保護的USB埠 ；2、保護比較嚴格的PC在檢測到埠過流的情況下也有可能將所有的USB埠掛 起，影響其他USB設備的使用。而且，如果採用小於100mA充電電流進行充電，可能會導致充電電流小於消耗電 流的問題。即使終端能完成設備枚舉流程，直接從PC的USB埠取電，但協議規定的時間之 後，PC也可能關閉對設備的供電，可能造成往終端復充電，從而降低電池的使用壽命。此外，直接將設備充電時候的狀態枚舉成U盤的方案還會給用戶造成不良的感 觀。
發明內容
為此，本發明的目的是提供一種手持式終端的USB充電方法，它能夠在PC沒有安 裝相應驅動的情況下，使手持式終端安全地從諸如PC的USB主機的USB埠獲取充電電流。本發明的另一目的是提供一種手持式終端的USB充電裝置，它能夠在PC沒有安裝 相應驅動的情況下，使手持式終端安全地從諸如PC的USB主機的USB埠獲取充電電流。本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是提出一種手持式終端的USB充 電方法，用以使連接到一 USB主機的手持式終端從該USB主機獲得充電電流，該方法包括以 下步驟a.在該手持式終端定義一 USB設備類，並利用該USB設備類進行該手持式終端的 枚舉；b.若枚舉成功，進入步驟c，若枚舉失敗，則進入步驟d;c.使該手持式終端進入充電 流程以獲得一標準充電電流，其中於該充電流程中，該手持式終端周期性地向該USB主機 發起喚醒請求以避免被掛起；以及d.使該手持式終端進行一低電流充電。根據本發明的一實施例，於上述的充電流程中，上述手持式終端忽略上述USB主 機的發送信息請求。根據本發明的一實施例，上述手持式終端處於關機狀態。根據本發明的一實施例，上述的持式終端處於開機狀態。且在一實施例中，在上述 步驟a之前還包括aO:按照用戶選定的設備進行枚舉，若枚舉失敗，則進入步驟a，若枚舉成 功，則進入步驟c。其中在步驟aO中，所述手持式終端於預定時間內未收到SetConfig信息 即判斷為枚舉失敗。根據本發明的一實施例，上述的USB設備類包括中斷類設備、同步類設備、或者存 儲類設備。根據本發明的一實施例，上述的標準充電電流不大於500毫安。根據本發明的一實施例，上述的低電流充電進行電流不大於100毫安的充電。本發明另提出一種手持式終端的USB充電裝置，包括設備定義模塊、設備枚舉模 塊和充電模塊。該設備定義模塊於該手持式終端內定義一 USB設備類。該設備枚舉模塊利 用該USB設備類進行該手持式終端的枚舉，並判斷枚舉是否成功。該充電模塊於枚舉成功 時使該手持式終端進行一標準電流充電，且於充電期間周期性地向該USB主機發起喚醒請 求以避免手持式終端被掛起，以及於枚舉失敗時使該手持式終端進行一低電流充電。根據本發明的一實施例，上述的設備枚舉模塊於上述充電流程中，忽略USB主機 的發送信息請求。根據本發明的一實施例，上述的手持式終端處於關機狀態。根據本發明的一實施例，若上述的手持式終端處於開機狀態，則所述設備枚舉模 塊按照利用所述USB設備類進行枚舉之前還包括，利用用戶選定的設備進行枚舉，其中以 手持式終端於預定時間內收到SetConfig信息作為判斷枚舉成功的標準。根據本發明的一實施例，上述USB設備類為中斷類設備、同步類設備、或者存儲類 設備。本發明由於採用以上技術方案，使之與現有技術相比，具有如下顯著優點1、不改變現有手持式設備軟體架構的情況下，通過新增一個充電專用設備類可以 方便的實現產品在符合USB協議規定的條件下從PC機USB埠獲得所需的電流；
2、消除終端直接從PC機獲取電流可能燒壞PC機USB埠的風險，以及直接從PC 機獲取電流引起PC機掛起所有USB埠的風險；3、USB設備通過周期性喚醒請求來要求USB主機不掛起自身，從而達到在充電完 成之前能夠一直從PC機的USB 口採到自己所需的不大於500mA的電流的目的。
為讓本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具 體實施方式作詳細說明，其中圖1示出根據本發明一實施例的從USB設備角度看的手持式終端的USB充電裝置 圖。圖2示出本發明一實施例的關機狀態下手持式終端充電流程圖。圖3示出本發明一實施例的開機狀態下手持式終端充電流程圖。圖4示出本發明一實施例的大電流充電模式下的充電流程。
具體實施例方式本發明的手持式終端USB充電方法的基本思想是定義一個專用於USB充電的USB 設備類，該設備能夠為當前主流PC(Pers0nal Computer，個人計算機)作業系統所支持，在 使用PC的USB埠進行充電的時候，使用此設備的描述信息來達到合法完成USB設備的枚 舉過程的目的，並在枚舉成功之後從PC合法的獲取自己所需要的不大於500mA(基於USB 2.0協議規定)的充電電流。考慮到目前的PC上一般都有USB Mass Storage設備類(存儲類設備，即通常意義 上的U盤)的驅動。出於驗證方便的理由，可以在手持式終端(如手機)上定義一個Mass Storage設備類，據此來完成終端利用PC的USB埠充電時的USB枚舉過程。較佳地，當 使用Mass Storage設備類時，出於對用戶數據保密及用戶感觀的理由，可令PC上不出現U 盤的盤符。USB設備枚舉完成之後，PC會請求存儲設備的文件系統信息，終端可以採取忽略 此請求的策略。根據USB協議的規定，如果PC在1分鐘內沒有收到終端的文件系統信息， 會嘗試將此設備掛起。因此，在充電過程中，終端有必要在PC掛起自身之前給PC發喚醒請 求，要求PC不要掛起總線及不限制對設備的供電。由於本發明所定義的USB設備類能普遍為PC所支持，因此枚舉容易獲得成功。另 外，為了避免出現枚舉失敗的情況(如由於總線的問題導致枚舉不成功)，本發明將按照不 大於100mA的低電流模式進行充電。需要說明的是，本發明的方法支持帶存儲卡的手持式終端。終端選擇只使用USB 埠作為充電接口時，從保護用戶信息安全及用戶觀感的角度來說，較佳地是完成枚舉之 後，和PC不進行數據交互，最好在PC上不出現任何提示信息。如果用戶需要終端作為存儲 類設備，可以自行選定設備類型，由終端發起一次新的設備枚舉過程。另外，當終端僅採用USB接口作為充電接口時，類似於U盤的設備類只是一個比較 方便實現的選項，但不僅限於此設備類。作為舉例，本發明還可以在終端內定義中斷類設 備，例如滑鼠、鍵盤，或者同步類設備，例如話筒。總之，選擇USB設備類的中心要求是構造 一個能夠為USB主機識別的設備，在遵守USB協議規定的前提之下完成USB設備的枚舉，達到合法從USB主機獲得足夠電流的目的。圖1示出根據本發明一實施例的從USB設備角度看的手持式終端的USB充電裝置 圖。從USB設備的角度看終端架構，終端100包括上層應用層110及USB驅動層120。USB 驅動層120進一步包括功能層122、設備層124和接口層126。本發明的USB充電裝置是配 置於USB驅動層120中。接口層126主要定義USB協議物理接口的實現，包括物理連接、數 據包的組裝等，接口層126中配置一喚醒模塊131，提供喚醒USB主機的寄存器接口給功能 層122。設備層124中配置了用於設備類的定義的設備定義模塊132、用於設備枚舉的實現 的設備枚舉模塊133，根據功能層122的配置，設備層124決定枚舉的種類。設備定義模塊 132定義USB設備類，舉例來說，此USB設備類可以是存儲設備類，如U盤，還可以是中斷類 設備，例如滑鼠、鍵盤，或者同步類設備，例如話筒。功能層122配置有一充電模塊134，主 要在上層應用層110的要求下，通過控制設備層124來確定當前USB設備的實際功能，比如 充當數據傳輸設備、充電設備等。在本發明所描述的實施例中，功能層122還通過直接調用 位於接口層126的喚醒模塊131，來實現對USB主機的周期性喚醒，從而使USB主機不掛起 USB總線，達到持續從USB主機端獲得所需充電電流的要求。下面，本發明的實施例給出上述手持式終端的USB充電方法的實現。由於存在終 端關機充電和開機充電兩種狀態，下面分別舉例加以說明。圖2示出本發明一實施例的關機狀態下手持式終端充電流程圖。在終端處於關機 狀態時插入USB線連接到主機(如PC)，由於USB總線Vbus上有5V的電壓，此時終端內芯 片一般的實現是會進入上電開機的流程(步驟SO)。於步驟S1，當主機檢查為USB插入時， 會進入步驟S2，按照充電設備對USB進行配置。否則，會進入步驟S6，進行正常開機流程或 者關機，這依賴於終端的具體實現。在步驟S3之後進入到步驟S3，設備枚舉模塊133採用 按照前述要求定義的USB設備類(下文稱之為USB充電設備)來進行USB設備的枚舉，並於 步驟S4判斷枚舉是否成功。當判定枚舉成功，USB設備進入USB協議規定的地址態之後，充 電模塊134可使手持式終端進入充電流程，通過USB Vbus獲取不大於500mA的標準充電電 流(步驟S5)，充電流程A的過程請參見後文參照圖4的描述。而如果由於總線的問題存在 枚舉不成功的問題，則充電模塊134可使手持式終端進行低電流充電，即按照不大於100mA 的要求從USB總線上獲取電流(步驟S7)。圖3示出本發明一實施例的開機狀態下手持式終端充電流程圖。參照圖1和圖3 所示，當手持式終端100開機狀態下通過USB線連上主機(如PC)之後(步驟S 10)，由上 層應用層110確認當前有USB連接(步驟S 11)。此時，終端允許用戶選擇設備類(如U 盤)來進行枚舉。於步驟S 12，設備枚舉模塊133按照用戶自定義設備進行枚舉。根據本 實施例，不同於常規的枚舉判斷的是，於步驟S 13，如果手持式終端在預定時間(如500ms) 之內收到主機發送的Set Config消息則認為枚舉成功，設備枚舉模塊133會上報枚舉成功 的消息給上層應用層110 (步驟S17)，上層應用層在終端的操作界面上設置手持式終端為 前述的用戶自定義設備。之後充電模塊134使終端進入充電流程，可以通過USB Vbus獲取 不大於500mA的標準充電電流(步驟S18)。反之，手持式終端在預定時間(如500ms)之內收不到主機發送的Set Config消 息則認為枚舉失敗，設備枚舉模塊133會上報枚舉失敗的消息給上層應用層110 (步驟S14) 上層應用層110在收到枚舉失敗消息之後調用驅動接口設置此手持式終端為USB充電設備，然後發起新的枚舉過程(步驟S 15)；如果於步驟S16設備枚舉模塊133判定枚舉成功， 則通過成功消息上報枚舉成功的消息給上層應用層(步驟S17)，之後充電模塊134使手持 式終端進入充電流程(步驟S 18)，通過USB Vbus獲取不大於500mA的標準充電電流，充電 流程A的過程請參見後文參照圖4的描述。如果由於總線的問題存在枚舉不成功的問題， 則終端於步驟S19進行低電流充電，按照不大於100mA的要求從USB總線上獲取電流。圖4示出本發明一實施例的大電流充電模式下的充電流程。參照圖4所示，於步驟 S20,當USB設備進入USB協議規定的地址態之後，手持式終端即可以通過USB Vbus獲取不 大於500mA的充電電流。於步驟S21判定充電是否完成，若未完成，即終端繼續處於充電過 程中。在充電過程中，手持式終端(具體為設備枚舉模塊133)不理會USB主機(如PC)的 發送信息請求。典型地是，當採用USB Mass Storage設備類作為USB充電設備時，終端對主 機發出的請求存儲設備的文件系統信息不予理會，以避免在主機上出現U盤的盤符。由於 USB協議規定，如果一定時間沒有數據傳輸，那麼主機要在一定的時間之後將設備掛起以降 低設備的功耗。因此，手持式終端100周期性的給USB主機發起喚醒請求，要求USB主機不 掛起USB設備。在本發明的實施例中，定義一個不大於1分鐘的定時器，比如採用定時器延 時一定時間T (如90ms)，如步驟S22。然後，於步驟S23，由終端位於功能層的充電模塊134 調用位於接口層的喚醒模塊131，發送喚醒請求給USB主機，通知USB主機不能掛起設備。 之後返回步驟S21。如此周期性的喚醒，可以達到長時間持續充電的目的。於步驟S24，若 充電完成，則關閉充電模塊。上面給出的流程只是作為示範性實施例。當然，根據具體產品的需求不同，上述的 流程可以按照需求進行更改。綜上所述，本發明通過定義一個專用於手持式終端充電的USB設備，在不改變現 有手持式設備軟體架構的情況下就可以方便的實現產品在符合USB協議規定的條件下從 PC機USB埠獲得所需的電流。這一方案可以消除終端直接從PC機獲取電流可能燒壞PC 機USB埠的風險，以及消除直接從PC機獲取電流引起PC機掛起所有USB埠的風險。此 外，本方法可以避免在主機與終端之間的數據傳輸以提高安全性，且當採用U盤模式作為 USB充電設備時，在主機上不會出現U盤盤符以避免影響用戶觀感。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技 術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範 圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
一種手持式終端的USB充電方法，用以使連接到一USB主機的手持式終端從該USB主機獲得充電電流，該方法包括以下步驟a.在該手持式終端定義一USB設備類，並利用該USB設備類進行該手持式終端的枚舉；b.若枚舉成功，進入步驟c，若枚舉失敗，則進入步驟d；c.使該手持式終端進入充電流程以獲得一標準充電電流，其中於該充電流程中，該手持式終端周期性地向該USB主機發起喚醒請求以避免被掛起；以及d.使該手持式終端進行一低電流充電。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，於該充電流程中，所述手持式終端忽略所述 USB主機的發送信息請求。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟a之前還包括aO按照用戶選定的 設備進行枚舉，若枚舉失敗，則進入步驟a，若枚舉成功，則進入步驟c，其中手持式終端於 預定時間內未收到SetConfig信息即判斷為枚舉失敗。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述USB設備類為中斷類設備、同步類設備、 或者存儲類設備。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述標準充電電流不大於500毫安。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述低電流充電進行電流不大於100毫安的 充電。
7.一種手持式終端的USB充電裝置，包括設備定義模塊，於該手持式終端內定義一 USB設備類；設備枚舉模塊，利用該USB設備類進行該手持式終端的枚舉，並判斷枚舉是否成功；充電模塊，於枚舉成功時使該手持式終端進行一標準電流充電，且於充電期間周期性 地向該USB主機發起喚醒請求以避免手持式終端被掛起，以及於枚舉失敗時使該手持式終 端進行一低電流充電。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，該設備枚舉模塊於該充電流程中，忽略所述 USB主機的發送信息請求。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述 手持式終端處於關機狀態。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，若所述手持式終端處於開機狀態，則所述 設備枚舉模塊按照利用所述USB設備類進行枚舉之前還包括，利用用戶選定的設備進行枚 舉，其中以手持式終端於預定時間內收到SetConfig信息作為判斷枚舉成功的標準。
全文摘要
本發明涉及一種手持式終端的USB充電方法和裝置，用以使連接到一USB主機的手持式終端從該USB主機獲得充電電流，該方法包括以下步驟在該手持式終端定義一USB設備類，並利用該USB設備類進行該手持式終端的枚舉。若枚舉成功，進入充電流程以獲得一標準充電電流，其中於該充電流程中，該手持式終端周期性地向該USB主機發起喚醒請求以避免被掛起；若枚舉失敗，則進行一低電流充電。本方法可以方便的實現產品在符合USB協議規定的條件下從PC機USB埠獲得所需的電流，且消除終端不經枚舉直接從PC機獲取電流可能引起PC機USB埠由於過流而導致的硬體損壞，以及直接從PC機獲取電流引起PC機掛起所有USB埠的風險。
文檔編號H02J7/00GK101853966SQ20091004859
公開日2010年10月6日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者宋德修, 趙皓, 鄭國榮 申請人:聯芯科技有限公司