CN202394228U - Usb设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种USB设备，用以实现USB设备***主机后自动采用本地保存的多种USB通信协议与主机进行通信匹配。该USB设备主要包括：通信单元和至少两个协议执行单元，所述至少两个协议执行单元分别与所述通信单元相连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信协议自适应的USB设备。
背景技术
通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)的出现简化主机(如个人电脑PC)和***设备的连接。USB接口具有传输速度快、支持热插拔以及连接多个设备的优点。
随着大量支持USB接口的个人电脑的普及，USB逐渐成为PC的标准接口，但是由于PC的操作***之间存在差异性，当***中没有相应的USB驱动程序或者不支持USB设备当前所使用的USB通信协议，USB设备就无法使用，从而给用户带来不便。
实用新型内容
本实用新型提供一种USB设备，用以避免因主机没有安装相应的USB通信协议而使得USB设备无法正常使用，实现USB设备***主机后自动采用本地保存的多种USB通信协议与主机进行通信匹配，直至USB设备能够正常使用。
本实用新型实施例提供的具体技术方案如下：
一种USB设备，包括通信单元和至少两个协议执行单元：
所述至少两个协议执行单元分别与所述通信单元相连接；
所述通信单元用于通过USB接口向连接的主机发送握手请求消息，所述握手请求消息中包含有任一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，若确定未收到所述主机发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新所述握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并发送至所述主机；
至少两个协议执行单元分别用于按照不同的USB通信协议实现与所述主机的通信。
基于上述技术方案，本实施例中，在USB设备中包含至少两个协议执行单元，在各协议执行单元中执行不同的USB通信协议，USB设备的通信单元通过USB接口向连接的主机发送握手请求消息，在该握手请求消息中包含有任一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，若确定未收到主机发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并通过USB接口发送至主机，从而能够依次采用各个USB通信协议与主机端进行通信匹配，直至USB设备能够正常使用，避免了因主机没有安装相应的USB通信协议而使得USB设备无法正常使用的问题，提高USB接口设备的兼容性。
附图说明
图1为本实用新型实施例中USB设备基本结构示意图；
图2为本实用新型实施例中USB设备重新识别的控制电路图；
图3为本实用新型实施例中按键控制电路图；
图4为本实用新型实施例中USB设备通信单元的具体结构示意图。
具体实施方式
为了避免因主机没有安装相应的USB通信协议而使得USB设备无法正常使用，实现USB设备***主机后自动采用本地保存的多种USB通信协议与主机进行通信匹配，直至USB设备能够正常使用，本实用新型提供了一种USB设备。
下面结合附图对本实用新型优选的实施方式进行详细说明。
如附图1所示，本实用新型实施例中，USB设备10包括通信单元101和至少两个协议执行单元102，该至少两个协议执行单元102分别与通信单元101相连接；
通信单元101用于通过USB接口向连接的主机11(如PC)发送握手请求消息，该握手请求消息中包含有任一协议执行单元102执行的USB通信协议的标识，若确定未收到主机11发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并发送至主机11；
至少两个协议执行单元102分别用于按照不同的USB通信协议实现与主机11通信。
其中，USB设备10中还包括与USB接口相连接的模拟插拔单元103，该模拟插拔单元103用于控制USB接口掉电并重新上电。较佳地，通信单元101在确定USB接口掉电并重新上电后，再根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新握手请求消息中包含的USB通信协议的标识。
较佳地，模拟插拔单元103为与USB接口相连接的开关电路。通过开关电路控制USB接口掉电并重新上电。实际应用中开关电路可以有多种实现方式。
在一个具体的实施方式中，开关电路包括按键触控元件和开关元件，按键触控元件的输出端连接开关元件的控制端，开关元件的输出端连接USB接口，通过按键触控元件控制开关元件的截止或导通状态，由开关元件的截止或导通状态控制USB接口掉电或上电。较佳地，开关元件的输出端连接USB接口的数据传输线。
在另一具体实施方式中，开关电路包括处理芯片和开关元件，处理芯片的预定输出管脚连接开关元件的控制端，开关元件的输出端连接USB接口，该处理芯片控制开关元件的截止或导通状态，由开关元件的截止或导通状态控制USB接口掉电或上电。较佳地，开关元件的输出端连接USB接口的数据传输线。例如，处理芯片在确定未收到PC端发送的握手请求响应消息时，控制GPIO1管脚输出控制信号，控制开关元件先截止再导通，从而使得USB设备的数据传输线掉电并重新上电。
该具体实现方式中，较佳地，设置有按键触控元件，该按键触控元件连接处理芯片的预定输入管脚，通过按键触控元件向处理芯片发送触发信号，处理芯片根据该触发信号控制开关元件的截止或导通状态，从而可以通过用户操作按键触控元件实现USB接口掉电并重新上电。
较佳地，开关元件为晶体管。实际应用中，开关元件并不仅限于晶体管，此处仅为举例。
本实用新型实施例中，以PNP型晶体管或PMOS管为例，确定USB接口掉电并重新上电的具体过程如下：在晶体管控制端电压为高电平时，晶体管关断，并使USB接口掉电；在晶体管控制端电压为低电平，晶体管导通，并使USB接口重新上电。其中，在连接有按键触控元件时，在按键触控元件被按下时，晶体管控制端电压为高电平，晶体管关断；在按键触控元件弹起时，晶体管控制端电压为低电平，晶体管导通。其中，晶体管的控制端为栅极或基极。
例如，如附图2所示，设备的USB接口包含4根连接线，其中，连接线1和4分别连接电源VCC_5和地，连接线2和3分别为数据传输线DM和DP，PNP型晶体管Q3经电阻R13连接处理芯片的通用输入输出管脚GPIO1，该GPIO1输出的信号控制Q3关断或导通，Q3的集电极和发射极分别连接电源VCC_33、DP线。
又例如，按键触控元件的具体电路如附图3所示，按键触控元件SW2与电阻R14串联后与电容C19并联，该并联电路在连接一电阻R15后分别连接电源VCC_33和地，SW2与地连接的一端作为处理芯片的通用输入输出管脚GPIO0的输入信号，从而在按键SW2按下时，处理芯片检测GPIO0管脚为高电平，则通过GPIO1管脚输出高电平使Q3关断，使得DP无信号，在SW2弹起时，处理芯片检测GPIO0管脚为低电平，处理芯片通过GPIO1管脚输出低电平使Q3导通，使DP线重新上电，重新开始识别USB设备。
又例如，将附图3所示电路中与处理芯片GPIO0管脚连接的一端，连接至附图2所示电路中电阻R13与处理芯片GPIO1管脚连接的一端，即由按键触控元件输出的触发信号直接输出至晶体管的控制端，在按键触控元件被按下时，输出高电平控制晶体管关断，使DP无信号，在按键触控元件弹起时，输出低电平信号控制晶体管导通，使DP重新上电。
具体地，如附图4所示，通信单元101具体包括标准指令响应子单元401，该标准指令响应子单元401与主机11相连接，该标准指令响应子单元401通过USB接口向连接的主机发送握手请求消息，握手请求消息中包含有任一协议执行单元102执行的USB通信协议的标识，若确定未收到主机11发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元102执行的USB通信协议的标识，更新握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并发送至主机11。
通信单元101还包括依次串接的中断端点检测子单元402、数据接收子单元403、协议传输子单元404和数据发送子单元405。
标准指令响应子单元401还与协议传输子单元404相连接，标准指令响应子单元401还用于在接收到主机11发送的握手请求响应消息后，将该握手请求响应消息对应的握手请求消息中包含的USB通信协议的标识与协议传输子单元404共享。
中断端点检测子单元402与主机11相连接，用于接收主机11发送的数据包，并在产生中断后将该数据包发送至数据接收子单元403；数据接收子单元403用于接收中断端点检测子单元402发送的数据包，并发送至协议传输子单元404；协议传输子单元404用于接收数据接收子单元403发送的数据包，并按照与标准指令响应子单元401共享的USB通信协议的标识，将数据包发送至共享的USB通信协议标识对应的协议执行单元102，并接收该协议执行单元102对数据包解析后返回的数据，并发送至数据发送子单元405；数据发送子单元405与主机11相连接，用于将返回的数据发送至主机11。
其中，至少两个协议执行单元102为：按照通用串行总线芯片智能卡接口设备(USB Chip/Smart Card Interface Devices，CCID)通信协议进行通信的协议执行单元、按照海量存储设备(Mass Storage Class)通信协议进行通信的协议执行单元、按照人机接口设备(Human Interface Devices，HID)通信协议进行通信的协议执行单元中的任意两种或两种以上。实际应用中，若存在其他USB通信协议，本实用新型也将其包括在内。
例如，在USB设备底层集成常用的USB通信协议CCID、Mass Storage Class和HID，即分别为CCID协议执行单元、Mass Storage Class协议执行单元和HID协议执行单元，且设定其先后顺序依次为CCID、Mass Storage Class、HID，在USB设备***移动终端时，首先采用CCID通信协议向PC端发送握手请求消息，即在握手请求消息中携带CCID协议执行单元执行的CCID通信协议的标识，若PC端未安装CCID通信协议的驱动程序，则无法识别该握手请求消息，则不进行响应，USB设备无法收到握手请求响应消息，在确定USB接口掉电并重新上电后，获取下一个Mass Storage Class协议执行单元执行的通信协议Mass Storage Class的标识，生成携带Mass Storage Class标识的新的握手请求消息，即采用Mass Storage Class通信协议与PC端进行握手，若握手成功，则基于Mass Storage Class通信协议与PC端进行数据交互。
本实用新型的具体实现思路如下：通过在USB设备中集成多种USB通信协议(即包含多个协议执行单元)，在与主机建立连接时，USB设备按照当前的USB通信协议通过USB接口发送握手请求消息，该握手请求消息中包含有当前的USB通信协议的标识，当前USB设备未收到发送的握手请求响应消息，在确定USB接口掉电并重新上电后，获取另一USB通信协议的标识，生成携带该另一USB通信协议的标识的新的握手请求消息，并发送给主机端，从而能够按照预定的顺序依次采用各个USB通信协议与主机端进行通信匹配，直至USB设备能够正常使用，避免了因主机没有安装相应的USB通信协议而使得USB设备无法正常使用的问题，提高USB接口设备的兼容性。
基于上述技术方案，本实施例中，在USB设备中包含至少两个协议执行单元，各协议执行单元执行不同的USB通信协议，USB设备的通信单元通过USB接口向连接的主机发送握手请求消息，在该握手请求消息中包含有任一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，若确定未收到主机发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并发送至主机，从而能够依次采用各个USB通信协议与主机端进行通信匹配，直至USB设备能够正常使用，避免了因主机没有安装相应的USB通信协议而使得USB设备无法正常使用的问题，提高USB接口设备的兼容性。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种USB设备，其特征在于，包括通信单元和至少两个协议执行单元；
所述至少两个协议执行单元分别与所述通信单元相连接；
所述通信单元用于通过USB接口向连接的主机发送握手请求消息，所述握手请求消息中包含有任一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，若确定未收到所述主机发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新所述握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并发送至所述主机；
至少两个协议执行单元分别用于按照不同的USB通信协议实现与所述主机的通信。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括与所述USB接口相连接的模拟插拔单元，用于控制所述USB接口掉电并重新上电。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述模拟插拔单元为与所述USB接口相连接的开关电路。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述开关电路包括按键触控元件和开关元件，所述按键触控元件的输出端连接所述开关元件的控制端，所述开关元件的输出端连接所述USB接口；
通过按键触控元件控制所述开关元件的截止或导通状态，由所述开关元件的截止或导通状态控制所述USB接口掉电或上电。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述开关电路包括处理芯片和开关元件，所述处理芯片的预定输出管脚连接所述开关元件的控制端，所述开关元件的输出端连接所述USB接口；
通过处理芯片控制所述开关元件的截止或导通状态，由所述开关元件的截止或导通状态控制所述USB接口掉电或上电。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述开关电路还包括按键触控元件，所述按键触控元件连接所述处理芯片的预定输入管脚；
通过所述按键触控元件向所述处理芯片发送触发信号，所述处理芯片根据所述触发信号控制所述开关元件的截止或导通状态。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通信单元具体包括标准指令响应子单元，所述标准指令响应子单元与所述主机相连接；
所述标准指令响应子单元通过USB接口向连接的主机发送握手请求消息，所述握手请求消息中包含有任一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，若确定未收到所述主机发送的握手请求响应消息，根据另一协议执行单元执行的USB通信协议的标识，更新所述握手请求消息中包含的USB通信协议的标识，并发送至所述主机。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述通信单元还包括依次串接的中断端点检测子单元、数据接收子单元、协议传输子单元和数据发送子单元；
所述标准指令响应子单元还与所述协议传输子单元相连接，所述标准指令响应子单元还用于在接收到所述主机发送的握手请求响应消息后，将所述握手请求响应消息对应的握手请求消息中包含的USB通信协议的标识与所述协议传输子单元共享；
所述中断端点检测子单元与所述主机相连接，用于接收所述主机发送的数据包，并在产生中断后将所述数据包发送至所述数据接收子单元；
所述数据接收子单元用于接收所述中断端点检测子单元发送的所述数据包，并发送至所述协议传输子单元；
所述协议传输子单元用于接收所述数据接收子单元发送的所述数据包，并按照与所述标准指令响应子单元共享的USB通信协议的标识，将所述数据包发送至共享的USB通信协议标识对应的协议执行单元，并接收该协议执行单元对所述数据包解析后返回的数据，并发送至数据发送子单元；
所述数据发送子单元与所述主机相连接，用于将所述返回的数据发送至所述主机。
9.如权利要求4、5或6所述的设备，其特征在于，所述开关元件为晶体管；
在所述晶体管控制端电压为高电平时，所述晶体管关断，使所述USB接口掉电；
在所述晶体管控制端电压为低电平时，所述晶体管导通，使所述USB接口重新上电；
所述模拟插拔单元根据所述晶体管控制端电压由高电平变成低电平，确定所述USB接口掉电并重新上电。
10.如权利要求1-8任一项所述的设备，其特征在于，所述至少两个协议执行单元包括：
按照通用串行总线芯片智能卡接口设备CCID通信协议进行通信的协议执行单元、按照海量存储设备Mass Storage Class通信协议进行通信的协议执行单元、按照人机接口设备HID通信协议进行通信的协议执行单元中的任意两种或两种以上。
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