CN101853966A

CN101853966A - 手持式终端的usb充电方法和装置

Info

Publication number: CN101853966A
Application number: CN200910048591A
Authority: CN
Inventors: 赵皓; 郑国荣; 宋德修
Original assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Current assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: CN101853966B

Abstract

本发明涉及一种手持式终端的USB充电方法和装置，用以使连接到一USB主机的手持式终端从该USB主机获得充电电流，该方法包括以下步骤：在该手持式终端定义一USB设备类，并利用该USB设备类进行该手持式终端的枚举。若枚举成功，进入充电流程以获得一标准充电电流，其中于该充电流程中，该手持式终端周期性地向该USB主机发起唤醒请求以避免被挂起；若枚举失败，则进行一低电流充电。本方法可以方便的实现产品在符合USB协议规定的条件下从PC机USB端口获得所需的电流，且消除终端不经枚举直接从PC机获取电流可能引起PC机USB端口由于过流而导致的硬件损坏，以及直接从PC机获取电流引起PC机挂起所有USB端口的风险。

Description

手持式终端的USB充电方法和装置

技术领域

本发明涉及基于USB端口的设备充电，尤其涉及一种个人计算机没有安装相应驱动的情况下，手持式终端经由USB端口的充电方法和装置。

背景技术

根据USB 2.0协议9.2.5.1小节规定：USB设备应将电源需求量限制在一个单元以下，直到被配置。中止(挂起)的设备，不管是否已经配置过了，应将总线耗电降到USB 2.0协议第7章定义的标准以下。视接到设备的端口电源负载能力而定，USB设备在配置了以后可从VBUS汲取达5个单元的电量。其中一个供电单元电流为100mA。

国标YD/T 1591-2006规定：中国市场上手机充电器变压器端接口推荐采用USB A接口。

由于以上两个协议和标准的作用，有USB数据传输需求的终端厂商在其产品上通常会采用USB端口作为充电接口，支持从个人计算机(后简称PC)的USB端口获取充电电流。在数据传输的时候，厂商会定义自己的USB设备类，如果PC的操作***没有支持该USB类的驱动，根据USB协议的规定，PC会对USB总线电流进行限制。这样各类手持式终端设备(例如手机)在充电的时候就会面临充电电流不足，甚至消耗电流超过充电电流的情况。针对这种情况，当前主要有以下两种处理方式：

1)直接从USB端口获取自己所需要的电流；

2)充电的时候将USB设备枚举(enumerate)成一个不能进行操作的U盘，在U盘枚举完成之后可以从PC的USB端口取得自己所需要的电流。

USB协议规定，在USB枚举不能完成的情况下，PC需要对USB端口的输出限流。但是由于设计能力等原因，部分PC厂商在枚举不成功时仅将USB设备挂起，而不对USB端口限流，在此情况下，对USB端口输出电流进行保护的责任就落到终端身上，终端需要在枚举不成功的情况下对USB输入的电流限流。不经过枚举直接从PC端口获取超过100mA电流面临诸多风险，其中风险最大的有以下两点：

1、可能造成对USB端口输出限流的PC的USB端口过流，严重的时候可能会烧毁没有保护的USB端口；

2、保护比较严格的PC在检测到端口过流的情况下也有可能将所有的USB端口挂起，影响其他USB设备的使用。

而且，如果采用小于100mA充电电流进行充电，可能会导致充电电流小于消耗电流的问题。

即使终端能完成设备枚举流程，直接从PC的USB端口取电，但协议规定的时间之后，PC也可能关闭对设备的供电，可能造成往终端复充电，从而降低电池的使用寿命。

此外，直接将设备充电时候的状态枚举成U盘的方案还会给用户造成不良的感观。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种手持式终端的USB充电方法，它能够在PC没有安装相应驱动的情况下，使手持式终端安全地从诸如PC的USB主机的USB端口获取充电电流。

本发明的另一目的是提供一种手持式终端的USB充电装置，它能够在PC没有安装相应驱动的情况下，使手持式终端安全地从诸如PC的USB主机的USB端口获取充电电流。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种手持式终端的USB充电方法，用以使连接到一USB主机的手持式终端从该USB主机获得充电电流，该方法包括以下步骤：a.在该手持式终端定义一USB设备类，并利用该USB设备类进行该手持式终端的枚举；b.若枚举成功，进入步骤c，若枚举失败，则进入步骤d；c.使该手持式终端进入充电流程以获得一标准充电电流，其中于该充电流程中，该手持式终端周期性地向该USB主机发起唤醒请求以避免被挂起；以及d.使该手持式终端进行一低电流充电。

根据本发明的一实施例，于上述的充电流程中，上述手持式终端忽略上述USB主机的发送信息请求。

根据本发明的一实施例，上述手持式终端处于关机状态。

根据本发明的一实施例，上述的持式终端处于开机状态。且在一实施例中，在上述步骤a之前还包括a0：按照用户选定的设备进行枚举，若枚举失败，则进入步骤a，若枚举成功，则进入步骤c。其中在步骤a0中，所述手持式终端于预定时间内未收到SetConfig信息即判断为枚举失败。

根据本发明的一实施例，上述的USB设备类包括中断类设备、同步类设备、或者存储类设备。

根据本发明的一实施例，上述的标准充电电流不大于500毫安。

根据本发明的一实施例，上述的低电流充电进行电流不大于100毫安的充电。

本发明另提出一种手持式终端的USB充电装置，包括：设备定义模块、设备枚举模块和充电模块。该设备定义模块于该手持式终端内定义一USB设备类。该设备枚举模块利用该USB设备类进行该手持式终端的枚举，并判断枚举是否成功。该充电模块于枚举成功时使该手持式终端进行一标准电流充电，且于充电期间周期性地向该USB主机发起唤醒请求以避免手持式终端被挂起，以及于枚举失败时使该手持式终端进行一低电流充电。

根据本发明的一实施例，上述的设备枚举模块于上述充电流程中，忽略USB主机的发送信息请求。

根据本发明的一实施例，上述的手持式终端处于关机状态。

根据本发明的一实施例，若上述的手持式终端处于开机状态，则所述设备枚举模块按照利用所述USB设备类进行枚举之前还包括，利用用户选定的设备进行枚举，其中以手持式终端于预定时间内收到SetConfig信息作为判断枚举成功的标准。

根据本发明的一实施例，上述USB设备类为中断类设备、同步类设备、或者存储类设备。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点：

1、不改变现有手持式设备软件架构的情况下，通过新增一个充电专用设备类可以方便的实现产品在符合USB协议规定的条件下从PC机USB端口获得所需的电流；

2、消除终端直接从PC机获取电流可能烧坏PC机USB端口的风险，以及直接从PC机获取电流引起PC机挂起所有USB端口的风险；

3、USB设备通过周期性唤醒请求来要求USB主机不挂起自身，从而达到在充电完成之前能够一直从PC机的USB口采到自己所需的不大于500mA的电流的目的。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出根据本发明一实施例的从USB设备角度看的手持式终端的USB充电装置图。

图2示出本发明一实施例的关机状态下手持式终端充电流程图。

图3示出本发明一实施例的开机状态下手持式终端充电流程图。

图4示出本发明一实施例的大电流充电模式下的充电流程。

具体实施方式

本发明的手持式终端USB充电方法的基本思想是定义一个专用于USB充电的USB设备类，该设备能够为当前主流PC(Personal Computer，个人计算机)操作***所支持，在使用PC的USB端口进行充电的时候，使用此设备的描述信息来达到合法完成USB设备的枚举过程的目的，并在枚举成功之后从PC合法的获取自己所需要的不大于500mA(基于USB 2.0协议规定)的充电电流。

考虑到目前的PC上一般都有USB Mass Storage设备类(存储类设备，即通常意义上的U盘)的驱动。出于验证方便的理由，可以在手持式终端(如手机)上定义一个Mass Storage设备类，据此来完成终端利用PC的USB端口充电时的USB枚举过程。较佳地，当使用Mass Storage设备类时，出于对用户数据保密及用户感观的理由，可令PC上不出现U盘的盘符。USB设备枚举完成之后，PC会请求存储设备的文件***信息，终端可以采取忽略此请求的策略。根据USB协议的规定，如果PC在1分钟内没有收到终端的文件***信息，会尝试将此设备挂起。因此，在充电过程中，终端有必要在PC挂起自身之前给PC发唤醒请求，要求PC不要挂起总线及不限制对设备的供电。

由于本发明所定义的USB设备类能普遍为PC所支持，因此枚举容易获得成功。另外，为了避免出现枚举失败的情况(如由于总线的问题导致枚举不成功)，本发明将按照不大于100mA的低电流模式进行充电。

需要说明的是，本发明的方法支持带存储卡的手持式终端。终端选择只使用USB端口作为充电接口时，从保护用户信息安全及用户观感的角度来说，较佳地是完成枚举之后，和PC不进行数据交互，最好在PC上不出现任何提示信息。如果用户需要终端作为存储类设备，可以自行选定设备类型，由终端发起一次新的设备枚举过程。

另外，当终端仅采用USB接口作为充电接口时，类似于U盘的设备类只是一个比较方便实现的选项，但不仅限于此设备类。作为举例，本发明还可以在终端内定义中断类设备，例如鼠标、键盘，或者同步类设备，例如话筒。总之，选择USB设备类的中心要求是构造一个能够为USB主机识别的设备，在遵守USB协议规定的前提之下完成USB设备的枚举，达到合法从USB主机获得足够电流的目的。

图1示出根据本发明一实施例的从USB设备角度看的手持式终端的USB充电装置图。从USB设备的角度看终端架构，终端100包括上层应用层110及USB驱动层120。USB驱动层120进一步包括功能层122、设备层124和接口层126。本发明的USB充电装置是配置于USB驱动层120中。接口层126主要定义USB协议物理接口的实现，包括物理连接、数据包的组装等，接口层126中配置一唤醒模块131，提供唤醒USB主机的寄存器接口给功能层122。设备层124中配置了用于设备类的定义的设备定义模块132、用于设备枚举的实现的设备枚举模块133，根据功能层122的配置，设备层124决定枚举的种类。设备定义模块132定义USB设备类，举例来说，此USB设备类可以是存储设备类，如U盘，还可以是中断类设备，例如鼠标、键盘，或者同步类设备，例如话筒。功能层122配置有一充电模块134，主要在上层应用层110的要求下，通过控制设备层124来确定当前USB设备的实际功能，比如充当数据传输设备、充电设备等。在本发明所描述的实施例中，功能层122还通过直接调用位于接口层126的唤醒模块131，来实现对USB主机的周期性唤醒，从而使USB主机不挂起USB总线，达到持续从USB主机端获得所需充电电流的要求。

下面，本发明的实施例给出上述手持式终端的USB充电方法的实现。由于存在终端关机充电和开机充电两种状态，下面分别举例加以说明。

图2示出本发明一实施例的关机状态下手持式终端充电流程图。在终端处于关机状态时***USB线连接到主机(如PC)，由于USB总线Vbus上有5V的电压，此时终端内芯片一般的实现是会进入上电开机的流程(步骤S0)。于步骤S1，当主机检查为USB***时，会进入步骤S2，按照充电设备对USB进行配置。否则，会进入步骤S6，进行正常开机流程或者关机，这依赖于终端的具体实现。在步骤S3之后进入到步骤S3，设备枚举模块133采用按照前述要求定义的USB设备类(下文称之为USB充电设备)来进行USB设备的枚举，并于步骤S4判断枚举是否成功。当判定枚举成功，USB设备进入USB协议规定的地址态之后，充电模块134可使手持式终端进入充电流程，通过USB Vbus获取不大于500mA的标准充电电流(步骤S5)，充电流程A的过程请参见后文参照图4的描述。而如果由于总线的问题存在枚举不成功的问题，则充电模块134可使手持式终端进行低电流充电，即按照不大于100mA的要求从USB总线上获取电流(步骤S7)。

图3示出本发明一实施例的开机状态下手持式终端充电流程图。参照图1和图3所示，当手持式终端100开机状态下通过USB线连上主机(如PC)之后(步骤S 10)，由上层应用层110确认当前有USB连接(步骤S 11)。此时，终端允许用户选择设备类(如U盘)来进行枚举。于步骤S 12，设备枚举模块133按照用户自定义设备进行枚举。根据本实施例，不同于常规的枚举判断的是，于步骤S 13，如果手持式终端在预定时间(如500ms)之内收到主机发送的Set Config消息则认为枚举成功，设备枚举模块133会上报枚举成功的消息给上层应用层110(步骤S17)，上层应用层在终端的操作界面上设置手持式终端为前述的用户自定义设备。之后充电模块134使终端进入充电流程，可以通过USB Vbus获取不大于500mA的标准充电电流(步骤S18)。

反之，手持式终端在预定时间(如500ms)之内收不到主机发送的Set Config消息则认为枚举失败，设备枚举模块133会上报枚举失败的消息给上层应用层110(步骤S14)上层应用层110在收到枚举失败消息之后调用驱动接口设置此手持式终端为USB充电设备，然后发起新的枚举过程(步骤S 15)；如果于步骤S16设备枚举模块133判定枚举成功，则通过成功消息上报枚举成功的消息给上层应用层(步骤S17)，之后充电模块134使手持式终端进入充电流程(步骤S 18)，通过USB Vbus获取不大于500mA的标准充电电流，充电流程A的过程请参见后文参照图4的描述。如果由于总线的问题存在枚举不成功的问题，则终端于步骤S19进行低电流充电，按照不大于100mA的要求从USB总线上获取电流。

图4示出本发明一实施例的大电流充电模式下的充电流程。参照图4所示，于步骤S20，当USB设备进入USB协议规定的地址态之后，手持式终端即可以通过USB Vbus获取不大于500mA的充电电流。于步骤S21判定充电是否完成，若未完成，即终端继续处于充电过程中。在充电过程中，手持式终端(具体为设备枚举模块133)不理会USB主机(如PC)的发送信息请求。典型地是，当采用USB Mass Storage设备类作为USB充电设备时，终端对主机发出的请求存储设备的文件***信息不予理会，以避免在主机上出现U盘的盘符。由于USB协议规定，如果一定时间没有数据传输，那么主机要在一定的时间之后将设备挂起以降低设备的功耗。因此，手持式终端100周期性的给USB主机发起唤醒请求，要求USB主机不挂起USB设备。在本发明的实施例中，定义一个不大于1分钟的定时器，比如采用定时器延时一定时间T(如90ms)，如步骤S22。然后，于步骤S23，由终端位于功能层的充电模块134调用位于接口层的唤醒模块131，发送唤醒请求给USB主机，通知USB主机不能挂起设备。之后返回步骤S21。如此周期性的唤醒，可以达到长时间持续充电的目的。于步骤S24，若充电完成，则关闭充电模块。

上面给出的流程只是作为示范性实施例。当然，根据具体产品的需求不同，上述的流程可以按照需求进行更改。

综上所述，本发明通过定义一个专用于手持式终端充电的USB设备，在不改变现有手持式设备软件架构的情况下就可以方便的实现产品在符合USB协议规定的条件下从PC机USB端口获得所需的电流。这一方案可以消除终端直接从PC机获取电流可能烧坏PC机USB端口的风险，以及消除直接从PC机获取电流引起PC机挂起所有USB端口的风险。此外，本方法可以避免在主机与终端之间的数据传输以提高安全性，且当采用U盘模式作为USB充电设备时，在主机上不会出现U盘盘符以避免影响用户观感。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种手持式终端的USB充电方法，用以使连接到一USB主机的手持式终端从该USB主机获得充电电流，该方法包括以下步骤：

a.在该手持式终端定义一USB设备类，并利用该USB设备类进行该手持式终端的枚举；

b.若枚举成功，进入步骤c，若枚举失败，则进入步骤d；

c.使该手持式终端进入充电流程以获得一标准充电电流，其中于该充电流程中，该手持式终端周期性地向该USB主机发起唤醒请求以避免被挂起；以及

d.使该手持式终端进行一低电流充电。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，于该充电流程中，所述手持式终端忽略所述USB主机的发送信息请求。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a之前还包括a0：按照用户选定的设备进行枚举，若枚举失败，则进入步骤a，若枚举成功，则进入步骤c，其中手持式终端于预定时间内未收到SetConfig信息即判断为枚举失败。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述USB设备类为中断类设备、同步类设备、或者存储类设备。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准充电电流不大于500毫安。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低电流充电进行电流不大于100毫安的充电。

7.一种手持式终端的USB充电装置，包括：

设备定义模块，于该手持式终端内定义一USB设备类；

设备枚举模块，利用该USB设备类进行该手持式终端的枚举，并判断枚举是否成功；

充电模块，于枚举成功时使该手持式终端进行一标准电流充电，且于充电期间周期性地向该USB主机发起唤醒请求以避免手持式终端被挂起，以及于枚举失败时使该手持式终端进行一低电流充电。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该设备枚举模块于该充电流程中，忽略所述USB主机的发送信息请求。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手持式终端处于关机状态。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，若所述手持式终端处于开机状态，则所述设备枚举模块按照利用所述USB设备类进行枚举之前还包括，利用用户选定的设备进行枚举，其中以手持式终端于预定时间内收到SetConfig信息作为判断枚举成功的标准。