Usb總線電流檢測裝置的製作方法

2023-11-05 07:48:42 2

專利名稱：Usb總線電流檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電流檢測領域，特別涉及一種USB總線電流檢測裝置。
技術背景USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)協議允許外設在主機和其它外設工作時進行 連接配置，使用及移除即所謂的即插即用，同時USB總線的應用可以清除PC上過多的1/0 埠，而以一個串行通道取代，使PC與外設之間的連接更容易。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，它可以給一些設備(包括USBHub)供電。USB提供了兩 種數據傳輸率 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於一個USB系統中，而引入低速模式主要是 為了降低要求不高的設備的成本，比如滑鼠鍵盤等等。在USB設備的生產、測試或調試中，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產品的狀態，進而判斷USB產品的好壞，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，然後依據這些參數計算 得到USB信號線上的電流，或者通過外搭電路來間接實現，或者將USB設備外殼拆開，將 電流表串接到USB的Vbus信號線或GND信號線上進行檢測，這樣做不僅很麻煩，而且還 需要將USB設備的外殼拆開，露出電路板才能實現，這就給工程人員帶來了很多不便，外接 設備或電路等來進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 備的信號線上或外接外搭電路到USB設備的信號線上時，也很容易影響USB設備的工作狀 態。實用新型內容為了解決檢測USB設備工作電流不方便的問題，本實用新型提供了一種USB總線電流檢 測裝置，該裝置包括用於與USB設備連接的第一USB接口、與上遊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埠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接口由上遊USB接口為其提供電力。當所述第一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 口由上遊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，用於選擇連通多 個第一 USB接口中的一個USB接口與第二 USB接口之間的通路；相應地，所述電流檢測模塊串聯在所述第二 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。所述選擇切換模塊由控制晶片和選擇開關組成。所述電流檢測模塊具體包括電流檢測元件和控制晶片；所述電流檢測元件，用於檢測所述第一 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，並將所述電流值轉換為電壓值，發送至所述控制晶片；所述控制晶片用於將接收到的電壓值轉換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發送至所 述輸出模塊。所述電流檢測模塊還包括A/D轉換晶片；所述A/D轉換晶片，用於對所述電流檢測元件得到的電壓值進行模/數轉換，得到對應的 電壓值數字量，並將所述電壓值數字量發送至所述控制晶片。所述A/D轉換晶片與所述控制晶片集成在一顆A/D轉換晶片中。所述電流檢測元件為電阻。所述電流檢測元件為電磁感應器件。所述電磁感應器件為霍爾傳感器，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/頻轉換晶片、計數晶片和控制晶片； 所述電流檢測元件，用於檢測所述第一 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，並將所述電流值轉換為電壓值，發送至所述壓/頻轉換晶片； 所述壓/頻轉換晶片，用於將接收到的電壓值轉換為頻率信號，發送至所述計數晶片； 所述計數晶片，用於對接收到的頻率信號進行計數得到計數值，發送至所述控制晶片； 所述控制晶片，用於將接收到的計數值轉換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發送至所述輸出模塊。所述電流檢測元件為電阻。所述電流檢測元件為電磁感應器件。所述電磁感應器件為霍爾傳感器，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射器件、光接收器件和控制晶片；所述光發射器件，用於檢測所述第一 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，並將所述電流值轉換為光信號；所述光接收器件，用於檢測所述光發射器件的光信號的強度，並依據光信號的強度處理 所述光信號，得到與其相對應的數字量，發送至所述控制晶片；所述控制晶片，用於將接收到的數字量轉換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發送至 所述輸出模塊。所述光發射器件為光發射二極體、紅外發射管或可見光發射管。 所述光接收器件為光敏二極體、光敏三極體、紅外接收管、光傳感器或矽光電池。 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晶片、控制晶片和接口晶片； 所述存儲晶片，用於存儲所述電流檢測模塊檢測到的電流值；所述控制晶片，用於從所述存儲晶片中讀取出對應的電流值，並發送至所述接口晶片； 所述接口晶片，用於輸出所述電流值。 所述存儲晶片和控制晶片集成在一顆晶片中。所述接口晶片為UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口晶片，或為集成在所述控制 晶片中的UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口。所述接口晶片與所述第一USB接口共用 一個USB接口晶片。有益效果本實用新型提供的USB總線電流檢測裝置克服了目前生產、測試或調試中， 需要測量其它參數才能計算得到USB設備的工作電流，使得測量USB設備工作電流不夠直 觀的問題，而且還克服了使用外搭電路進行檢測或使用電流表進fi^檢測時需要破壞USB設7備，露出電路板才能實現的不便，由於本實用新型提供的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備那樣需要使用額外電源，更重要的是避免 了在檢測USB設備工作電流時影響USB設備的工作狀態的問題。另外，本實用新型還提供 了一種USB總線電流檢測裝置，該裝置提供了多個可連接USB設備的USB接口 ，通過選擇 切換，大大地提高了檢測USB設備工作電流的效率，非常適合在生產測試等場合應用。


圖1是本實用新型實施例1提供的USB總線電流檢測裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例1提供的USB總線電流檢測裝置的一種結構示意圖；圖3是本實用新型實施例1提供的USB總線電流檢測裝置的另一種結構示意圖；圖4是本實用新型實施例1提供的一種優選USB總線電流檢測裝置的電路原理圖；圖5是本實用新型實施例2提供的USB總線電流檢測裝置的結構示意圖；圖6是本實用新型實施例2提供的USB總線電流檢測裝置的一種結構示意圖；圖7是本實用新型實施例2提供的USB總線電流檢測裝置的另一種結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施 方式作進一步地詳細描述。 實施例1參見圖l，本實用新型提供了一種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用於與USB設備1連接，第二USB接口 102用於與上遊USB接口 2 連接；電流檢測模塊103串聯在第一 USB接口 101與第二 USB接口 102的Vbus信號線之間， 用於檢測第一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的輸出埠連接，用於輸出電流檢測模塊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，實現USB設備1與上遊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由上遊USB接口 2為其提供電力，即通過第二 USB接口 102的Vbus信號線由上遊USB埠 2為電流檢測模塊103和輸出模塊 104供電。上遊USB接口 2—般指主機中的USB接口，主機的形式包括但不限於桌上型電腦、筆記 本電腦、伺服器、專用機、讀卡器、通訊設備、數位相機、集線器或PDA等。由於上遊USB 接口 2 —般為母頭的形式，所以一般與上遊USB接口 2連接的第二 USB接口 102 —般為公 頭的形式，相應地，USB設備1 一般為公頭形式，故與USB設備1連接的第一 USB接口 101 一般為母頭的形式。實際應用中，USB接口的連接方式還有很多種，本領域的技術人員可以 對本實施例提供的USB總線電流檢測裝置100做適當的變型及改進，例如使用A型USB接 口與B型USB接口或其它接口形式來實現。在具體生產實踐中，電流檢測模塊103有很多種實現方式，本領域技術人員可以對下面 給出的幾個具體實例進行改進、簡單變型或同等替換來實現電流檢測模塊103。下面具體給 出4個實現電流檢測模塊103的實例1、 電流檢測模塊103可以由電流檢測元件和控制晶片組成，其中電流檢測元件用於檢測 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，並將該電流值轉換 為與電流值成正比的電壓值，發送至控制晶片；控制晶片用於將接收到的電壓值轉換為輸出 模塊104能夠輸出的信號量格式，發送至輸出模塊104;電流檢測模塊103還可以進一步包 括A/D轉換晶片，用於對電流檢測元件得到的電壓值進行模/數轉換，得到對應的電壓值數字 量。其中電流檢測元件可以通過但不限於電阻實現，為獲得更好的效果還可以將電阻與放大 器晶片例如MAX471晶片一起來實現；A/D轉換晶片可以通過但不限於TLC1549晶片來實 現，或A/D轉換晶片與控制晶片集成在一顆A/D轉換晶片中；控制晶片還可以通過但不限於 AT89S52晶片來實現。2、 電流檢測模塊103可以由電流檢測元件、壓/頻轉換晶片、計數晶片和控制晶片組成， 其中電流檢測元件用於檢測第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的Vbus信號線上的 電流值，並將該電流值轉換為與電流值成正比的電壓值，發送至壓/頻轉換晶片；壓/頻轉換芯 片用於將接收到的電壓值轉換為頻率信號，發送至計數晶片；計數晶片用於對接收到的頻率 信號進行計數得到計數值，發送至控制晶片；控制晶片用於將接收到的計數值轉換為輸出模 塊104能夠輸出的信號量格式，發送至輸出模塊104;其中電流檢測元件可以通過但不限於 電阻實現，為獲得更好的效果還可以將電阻與放大器晶片例如MAX471晶片一起來實現；控 制晶片可以通過但不限於AT89S52晶片來實現；計數晶片還可以與控制晶片一起由控制晶片 實現，例如AT89S52晶片。93、 電流檢測模塊103可以由光發射器件、光接收器件和控制晶片組成，其中光發射器件 用於檢測第一 USB接口 101和第二 USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值，並將該電 流值轉換為與電流值成正比的光信號，發送至光接收器件；光接收器件用於檢測接收到的光 信號的強度，並依據光信號的強度處理該光信號，得到與其相對應的數字量，發送至控制芯 片；控制晶片用於將接收到的數字量轉換為輸出模塊104能夠輸出的信號量格式，發送至輸 出模塊104;其中光發射器件可以通過但不限於光發射二極體、紅外發射管或可見光發射管 等來實現，光接收器件可以通過但不限於光敏二極體、光敏三極體、紅外接收管、光傳感器 或矽光電池等來實現，控制晶片可以通過但不限於AT89S52晶片來實現。4、 電流檢測模塊103還可以由電流檢測元件和控制晶片組成，其中電流檢測元件用於利 用電磁感應器件檢測第一USB接口 IOI和第二USB接口 102之間的Vbus信號線上的電流值， 並將該電流值轉換為與電流值成正比的電壓值，發送至控制晶片；控制晶片用於將接收到的 電壓值轉換為輸出模塊104能夠輸出的信號量格式，發送至輸出模塊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 多個電磁感應器件組成，用於將多個電磁感應器件檢測到的信號的強度差轉換為與其相對應 的數字量；電磁感應器件可以是霍爾傳感器，優選的可以採用穿孔型霍爾傳感器實現。本實用新型實施例中的第一 USB接口 101和/或第二 USB接口 102可以是單獨的USB 接口晶片，也可以是集成在電流檢測模塊103中使用的控制晶片中的USB接口。本實用新型提供的USB總線電流檢測裝置100中的輸出模塊104有多種實現方式，例如 可以採用顯示輸出，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的結構示意圖如圖2所 示；輸出模塊104還可以是由存儲晶片1041、控制晶片1042和接口晶片1043組成，存儲芯 片1041用於存儲電流檢測模塊103檢測到的電流值，比如存儲晶片1041可以按照預先設置 的存儲時間間隔來存儲電流值，例如可以預先設置每間隔1分鐘存儲一次電流值，那麼存儲 晶片1041每間隔1分鐘存儲一個電流值，再比如，存儲晶片1041還可以僅存儲當前電流值； 控制晶片1042從存儲晶片1041中將對應的電流值讀取出來，並發送至接口晶片1043，例如 可以是當控制晶片接收到上遊USB設備或其它主機、外設等詢問電流值的命令後，假如詢問 電流值的命令是需要讀取第5分鐘的電流值，則控制晶片1042將存儲晶片1041中存儲的第 5分鐘的電流值讀取出來，發送至接口晶片1043;接口晶片1043輸出該電流值。其中，存儲 晶片1041和控制晶片1042可以集成在一顆控制晶片中實現，接口晶片1043可以是單獨的 UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口晶片等，也可以是集成在控制晶片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 中控制晶片1042可以是和上述電流檢測模塊103中使用的控制晶片共用一顆控制晶片實現， 此時的USB總線電流檢測裝置100的結構示意圖如圖3所示。圖4示出了本實用新型提供的USB總線電流檢測裝置100的一種優選電路圖，其中電阻 R12串聯在USB總線的VCC信號線上即Vbus信號線上，放大器晶片MAX471A的兩個輸入 端分別連接在電阻R12的兩端，晶片MAX471A的輸出端與晶片TLC1549的AnalogIN相連， 電阻R12和晶片MAX471A用於將USB總線Vbus信號線上的電流值轉換成相應的電壓值， 並由MAX471A的輸出埠輸出，由AnalogIN埠輸入晶片TLC1549中，晶片TLC1549用 於將由AnalogIN埠輸入的模擬量轉換成相應的數字量後，由埠 DATA OUT輸出至單片 機89C52的Pll/T埠，在單片機89C52的控制下，由89C52的P00-P07埠將上述數字量 輸出至液晶晶片JMG59063的D0-D7埠，由液晶晶片JMG59063將上述數字量顯示輸出。由於本實用新型提供的USB總線電流檢測裝置100用於檢測USB總線上的電流值，所 以根據USB接口的特性，本實用新型所提供的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串聯在第一 USB接口 101和第二 USB接口 102的Vbus信號線之間來實現，在實際應用中，還可以將電流檢測模 塊103串聯在第一 USB接口 101和第二 USB接口 102的GND信號線之間來實現，此時電流 檢測模塊103用於檢測第一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，實現USB設備1與上遊USB接口2之間的通信。實施例2參見圖5，本實用新型提供了一種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分別用於連接兩個USB設備1，第二 USB接口 202用於與上遊 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，用於選擇 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，用於檢測第一 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的輸出埠連接，用於輸出電流檢測模塊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，實現USB設備1與 上遊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由上遊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。上遊USB接口 2 —般指主機中的USB接口，主機的形式包括但不限於桌上型電腦、筆記 本電腦、伺服器、專用機、讀卡器、通訊設備、數位相機、集線器或PDA等。由於上遊USB 接口 2 —般為母頭的形式，所以一般與上遊USB接口 2連接的第二 USB接口一般為公頭的 形式，相應地，USB設備1 一般為公頭形式，故與USB設備1連接的第一 USB接口一般為 母頭的形式。實際應用中，USB接口的連接方式還有很多種，本領域的技術人員可以對本實 施例提供的USB總線電流檢測裝置200做適當的變型及改進，例如使用A型USB接口與B 型USB接口或其它接口形式來實現。在具體生產實踐中，電流檢測模塊203有很多種實現方式，本領域技術人員可以對下面 給出的幾個具體實例進行改進、簡單變型或同等替換來實現電流檢測模塊203，下面具體給 出4個實現電流檢測模塊203的實例1、 電流檢測模塊203可以由電流檢測元件和控制晶片組成，其中電流檢測元件用於檢測 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，並將該電流值轉換為與電流值成正比的電壓值，發送至控制晶片；控制晶片用於 將接收到的電壓值轉換為輸出模塊205能夠輸出的信號量格式，發送至輸出模塊205;電流 檢測模塊203還可以進一步包括A/D轉換晶片，用於對電流檢測元件得到的電壓值進行模/ 數轉換，得到對應的電壓值數字量。其中電流檢測元件可以通過但不限於電阻實現，為獲得 更好的效果還可以將電阻與放大器晶片例如MAX471晶片一起來實現，A/D轉換晶片可以通 過但不限於TLC1549晶片來實現，或A/D轉換晶片與控制晶片一起通過A/D轉換晶片實現； 控制晶片可以通過但不限於AT89S52晶片來實現。2、 電流檢測模塊203可以由電流檢測元件、壓/頻轉換晶片、計數晶片和控制晶片組成， 其中電流檢測元件用於檢測選擇切換模塊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，並將該電流值轉換為與電流值成正比的電壓值，發 送至壓/頻轉換晶片；壓/頻轉換晶片用於將接收到的電壓值轉換為頻率信號，發送至計數晶片； 計數晶片用於對接收到的頻率信號進行計數得到計數值，發送至控制晶片；控制晶片用於將 接收到的計數值轉換為輸出模塊205能夠輸出的信號量格式，發送至輸出模塊205;其中電 流檢測元件可以通過但不限於電阻實現，為獲得更好的效果還可以將電阻與放大器晶片例如 MAX471晶片一起來實現；控制晶片可以通過但不限於AT89S52晶片來實現；計數晶片可以 與控制晶片一起由控制晶片實現，例如AT89S52晶片。
3、 電流檢測模塊203可以由光發射器件、光接收器件和控制晶片組成，其中光發射器件 用於檢測選擇切換模塊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，並將該電流值轉換為與電流值成正比的光信號，發送至光接收器件；光 接收器件用於檢測接收到的光信號的強度，並依據光信號的強度處理該光信號，得到與其相 對應的數字量，發送至控制晶片；控制晶片用於將接收到的數字量轉換為輸出模塊205能夠 輸出的信號量格式，發送至輸出模塊205;其中光發射器件可以通過但不限於光發射二極體、 紅外發射管或可見光發射管等來實現，光接收器件可以通過但不限於光敏二極體、光敏三極 管、紅外接收管、光傳感器或矽光電池等來實現，控制晶片可以通過但不限於AT89S52晶片 來實現。
4、 電流檢測模塊203還可以由電流檢測元件和控制晶片組成，其中電流檢測元件用於利 用電磁感應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，並將該電流值轉換為與電流值成正比的電壓值，發送至控 制晶片；控制晶片用於將接收到的電壓值轉換為輸出模塊205能夠輸出的信號量格式，發送 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器件組成，用於將 多個電磁感應器件檢測到的信號的強度差轉換為與其相對應的數字量；電磁感應器件可以是 霍爾傳感器，優選的可以採用穿孔型霍爾傳感器實現。
本實用新型實施例中的第一 USB接口 201和/或第二 USB接口 202可以是單獨的USB 接口晶片，也可以是集成在電流檢測模塊203中使用的控制晶片中的USB接口。
本實用新型提供的USB總線電流檢測裝置200中的輸出模塊205有多種實現方式，例如 可以採用顯示輸出，即輸出模塊205是顯示裝置，例如段碼顯示器、點陣顯示器、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的結構示意圖如圖6所示； 輸出模塊205還可以由存儲晶片2051、控制晶片2052和接口晶片2053組成，存儲晶片2051用於存儲電流檢測模塊203檢測到的電流值，比如存儲晶片2051可以按照預先設置的存儲時 間間隔來存儲電流值，例如可以預先設置每間隔1分鐘存儲一次電流值，那麼存儲晶片2051 每隔1分鐘存儲一個電流值，再比如，存儲晶片2051還可以僅存儲當前電流值；控制晶片 2052從存儲晶片2051中將對應的電流值讀取出來，並發送至接口晶片2053，例如可以是當 控制晶片接收到上遊USB設備或其它主機、外設等詢問電流值的命令後，假如詢問電流值的 命令是需要讀取第5分鐘的電流值，則控制晶片2052將存儲晶片2051中存儲的第5分鐘的 電流值讀取出來，發送至接口晶片2053;接口晶片2053輸出該電流值。其中，存儲晶片2051 和控制晶片2052可以集成在一顆控制晶片中實現，接口晶片2053可以是單獨的UART、 RS-232、RS-485、ATA或USB接口晶片等，也可以是集成在控制晶片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中使用的控制晶片共用一顆控制晶片實現，此時的 USB總線電流檢測裝置200的結構示意圖如圖7所示。
本實施例中的選擇切換模塊204可以由選擇開關實現，也可以由控制晶片和選擇開關共 同組成實現，用於選擇連通兩個第一 USB接口中的一個USB接口和第二 USB接口之間的通 路。作為優選的，本實施例中的選擇切換模塊204由選擇開關來實現，當選擇開關連通某一 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設備1與上遊USB接口 2之間的通信。
由於實用新型提供的USB總線電流檢測裝置200用於檢測USB總線上的電流值，所以 根據USB接口的特性，本實用新型所提供的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串聯在第一 USB接口 和第二 USB接口 202的GND信號線之間來實現，在實際應用中，還可以將電流檢測模塊203 串聯在第一 USB接口和第二 USB接口 202的Vbus信號線之間來實現，此時電流檢測模塊 203用於檢測第一 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，實現USB設備1與上遊USB接口 2之間的通信。
本實用新型提供了一種簡單方便的檢測和輸出USB設備的電流損耗值的USB總線電流 檢測裝置，該裝置克服了目前生產、測試或調試中，需要測量其它參數才能計算得到USB設 備的工作電流，使得測量USB設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 行檢測或使用電流表進行檢測時需要破壞USB設備，露出電路板才能實現的不便，由於本實
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 測設備那樣需要使用額外電源，更重要的是避免了在檢測USB設備工作電流時影響USB設 備的工作狀態的問題。另外，本實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設備的USB接口，通過選擇切換，大大地提高了檢測USB設備工作電流 的效率，非常適合在生產測試等場合應用。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的 精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍 之內。
權利要求1.一種USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括用於與USB設備連接的第一USB接口、與上遊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埠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接口由上遊USB接口為其提供電力。
2. 如權利要求1所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，當所述第一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接口由上遊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，用於選擇連通多 個第一 USB接口中的一個USB接口與第二 USB接口之間的通路；相應地，所述電流檢測模塊串聯在所述第二 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. 如權利要求2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述選擇切換模塊為選 擇開關。
4. 如權利要求2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述選擇切換模塊由控 制晶片和選擇開關組成。
5. 如權利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測模塊 具體包括電流檢測元件和控制晶片；所述電流檢測元件，用於檢測所述第一 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，並將所述電流值轉換為電壓值，發送至所述控制晶片；所述控制晶片用於將接收到的電壓值轉換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發送至所 述輸出模塊。
6. 如權利要求5所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測模塊還包 括A/D轉換晶片；所述A/D轉換晶片，用於對所述電流檢測元件得到的電壓值進行模/數轉換，得到對應的 電壓值數字量，並將所述電壓值數字量發送至所述控制晶片。
7. 如權利要求6所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述A/D轉換晶片與所 述控制晶片集成在一顆A/D轉換晶片中。
8. 如權利要求5所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測元件為電阻。
9. 如權利要求5所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測元件為電 磁感應器件。
10. 如權利要求9所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電磁感應器件為霍 爾傳感器，具體為穿孔型霍爾傳感器。
11. 如權利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測模塊 具體包括電流檢測元件、壓/頻轉換晶片、計數晶片和控制晶片；所述電流檢測元件，用於檢測所述第一 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，並將所述電流值轉換為電壓值，發送至所述壓/頻轉換晶片； 所述壓/頻轉換晶片，用於將接收到的電壓值轉換為頻率信號，發送至所述計數晶片； 所述計數晶片，用於對接收到的頻率信號進行計數得到計數值，發送至所述控制晶片； 所述控制晶片，用於將接收到的計數值轉換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發送至 所述輸出模塊。
12. 如權利要求11所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測元件為 電阻。
13. 如權利要求11所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測元件為 電磁感應器件。
14. 如權利要求13所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電磁感應器件為 霍爾傳感器，具體為穿孔型霍爾傳感器。
15. 如權利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述電流檢測模塊 具體包括光發射器件、光接收器件和控制晶片；所述光發射器件，用於檢測所述第一 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，並將所述電流值轉換為光信號；所述光接收器件，用於檢測所述光發射器件的光信號的強度，並依據光信號的強度處理 所述光信號，得到與其相對應的數字量，發送至所述控制晶片；所述控制晶片，用於將接收到的數字量轉換為所述輸出模塊輸出的信號量格式，發送至 所述輸出模塊。
16. 如權利要求15所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述光發射器件為光 發射二極體、紅外發射管或可見光發射管。
17. 如權利要求15所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述光接收器件為光 敏二極體、光敏三極體、紅外接收管、光傳感器或矽光電池。
18. 如權利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，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、點陣顯示器、字符顯示器、圖像顯示器或指針盤。
19. 如權利要求1或2所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述輸出模塊具體 包括存儲晶片、控制晶片和接口晶片；所述存儲晶片，用於存儲所述電流檢測模塊檢測到的電流值；所述控制晶片，用於從所述存儲晶片中讀取出對應的電流值，並發送至所述接口晶片； 所述接口晶片，用於輸出所述電流值。
20. 如權利要求19所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述存儲晶片和控制 晶片集成在一顆晶片中。
21. 如權利要求19所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述接口晶片為UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口晶片，或為集成在所述控制晶片中的UART、 RS-232、 RS-485、 ATA或USB接口。
22. 如權利要求19所述的USB總線電流檢測裝置，其特徵在於，所述接口晶片與所述 第一 USB接口共用 一個USB接口晶片。
專利摘要本實用新型公開了一種USB總線電流檢測裝置，屬於電流檢測領域。所述裝置包括用於與USB設備連接的第一USB接口、與上遊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埠與輸出模塊連接，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接口由上遊USB接口為其提供電力。本實用新型提供的裝置有效地解決了檢測USB設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 優先權日2007年11月29日
發明者於華章, 舟 陸 申請人:北京飛天誠信科技有限公司