CN103268143B - 一种usb移动设备实现无电存储的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种USB移动设备实现无电存储的方法，所述USB移动设备具有USB插入检测信号发生电路、存储模块、存储电源模块和USB切换开关模块，当USB移动设备插入PC时，USB插入检测信号发生电路产生USB插入检测信号，该USB插入检测信号被反馈到所述存储电源模块和USB切换开关模块，使所述存储电源模块为所述存储模块和USB切换开关模块供电，所述USB切换开关模块将存储模块与USB移动设备自身CPU之间的通信切换为存储模块与所述PC的通信，从而实现USB移动设备的无电存储。本发明可以让现有的本身带电池的USB移动设备，在不带电池或电池供电不足且不接外部供电设备情况下，仍然能正常跟PC进行通信，进行数据的存储。

Description

一种USB移动设备实现无电存储的方法

技术领域

本发明涉及一种USB移动设备实现无电存储的方法。

背景技术

目前市面上出现越来越多的手持移动设备，它们都自带电池，一般都可以通过USB口和PC(电脑)通信，进行数据的拷贝、存储、备份！不过PC跟移动设备进行通信时，是通过USB设备的插入检测机制，对USB口的D+或D-的上下拉状态进行判断，确认是否有USB设备接入，正确识别到USB设备后才能进行通信，这就要求移动设备进行通信时，系统要开启，电池必须有电或者PCUSB口供电足够正常开启移动设备系统。

该技术存在以下缺点：

1、当(大电流)移动设备的电池完全没电或者电池损坏时，再通过USB口和PC通信，由于PC的USB口输出电流都限制在500MA或900MA，一般无法满足(大电流)移动设备的整机功耗，就无法正常识别到(大电流)移动设备，无法进行通信，例如现有市面上的无线移动硬盘、PAD等，当去掉电池，并且没接外部供电电源时，插入PC就无法正常识别到设备。

2、如果用户只是想在关机状态下进行数据的拷贝等操作，通过USB口接入PC后，系统需要完全开启(一种是默认插入PC就开机，一种需要手动开机才能进行存储)，此时如果某些移动设备系统较复杂，如安卓系统的移动设备，开机需要很长时间，PC认到移动设备就需要等待很久！拷贝结束后，还要手动进行关机等操作，增加不必要的麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种USB移动设备实现无电存储的方法，可以让现有的本身带电池的USB移动设备，在不带电池或电池供电不足且不接外部供电设备情况下，仍然能正常跟PC进行通信，进行数据的存储。

本发明是这样实现的：一种USB移动设备实现无电存储的方法，所述USB移动设备具有USB插入检测信号发生电路、存储模块、存储电源模块和USB切换开关模块，当USB移动设备插入PC时，USB插入检测信号发生电路产生USB插入检测信号，该USB插入检测信号被反馈到所述存储电源模块和USB切换开关模块，使所述存储电源模块为所述存储模块和USB切换开关模块供电，所述USB切换开关模块将存储模块与USB移动设备自身CPU之间的通信切换为存储模块与所述PC的通信，从而实现USB移动设备的无电存储。

进一步的，所述USB移动设备采用USB座JP4时，所述USB插入检测信号的产生方法具体是：将JP4的外壳地Pin11～16处于浮地状态，并用R34电阻上拉到高电平端IPSOUT，使USB插入检测信号端USB_SEL处于高电平，当USB移动设备接入PC时，通过PC端接地回路，把JP4的外壳地Pin11～16跟主板地Pin5～8短路，将USB插入检测信号端USB_SEL拉低，从而使USB插入检测信号端的电平状态发生变化，这种状态变化就是USB插入检测信号。

进一步的，所述存储电源模块是所述USB移动设备的存储模块的独立供电IC，并且有使能管脚，且该使能管脚在USB插入检测信号控制下打开所述存储电源模块，为所述存储模块供电；并且，所述存储电源模块还能用系统开启后产生的电压VCC进行控制开启，保证USB移动设备正常开机使用。

进一步的，所述存储电源模块可以具体是：采用独立供电ICU13给USB移动设备的硬盘部分系统即所述存储模块和USB切换开关模块供电，U13的输出为+5V，输入由IPSOUT提供，U13的使能引脚EN通过肖特基二极管D2分别连接PMOS管Q3和Q8的D极，Q3和Q8的S极连接IPSOUT，Q3的G极连接USB插入检测信号端USB_SEL并接地，Q8的G极通过三级管Q7连接开机电压V3.3；所述存储电源模块的供电方法包括以下两种情况：1)当USB移动设备系统在关机状态下插入PC，USB插入检测信号端USB_SEL被拉低到地，Q3导通，通过D2使U13的使能引脚EN拉高使能，U13输出USB移动设备的硬盘供电电压+5V_VCC；2)当USB移动设备系统开机时，不管是否插入PC，都会产生V_3.3电压，使Q7导通，打开Q8，通过D2拉高使能引脚EN，U13输出硬盘供电电压+5V_VCC。其中，所述Q3的G极是通过一由电阻R36和电容C64组成的RC滤波电路连接USB插入检测信号端USB_SEL。

进一步的，所述USB切换开关模块是独立的USB切换IC，且该独立的USB切换IC能在所述USB插入检测信号控制下工作。

进一步的，所述USB切换开关模块可以具体是：采用独立的USB切换ICU15，U15的Pin1是高使能引脚，该Pin1连接三级管Q1的C极，Q1的B极连接USB插入检测信号端USB_SEL，E极通过电阻R125连接+3.3V_SATA，U15的Pin2和Pin8分别连接系统CPU对应信号端7221_DP和7221_DN，Pin4和Pin6分别连接USB转SATA芯片信号端SATA_DP和SATA_DN，Pin3和Pin7分别连接USB座上的信号端UDP和UDN；所述USB切换开关模块的切换方法包括以下两种情况：1)当系统正常开机状态下，且没接入PC，此时USB_SEL默认被拉高到IPSOUT，IPSOUT最低电压＞3.3V，Q1不导通，U15不工作，默认信号SATA_DP接7221_DP、SATA_DN接7221_DN，使CPU能正常跟硬盘进行通信；2)当系统关机状态下接入PC，此时USB_SEL被下拉到地，Q1导通，U15工作，信号SATA_DP切换到跟UDP接，SATA_DN接UDN，此时系统跟PC开始正常通信，即使没有电池也能当无线硬盘使用。

进一步的，所述USB插入检测信号发生电路还通过一USB插入检测反馈电路把USB插入检测信号反馈到USB移动设备的CPU端，当USB移动设备的系统在开机情况下插入PC时，USB移动设备的系统也会给出相应的提示，实现USB移动设备跟PC的正常通信。

进一步的，所述USB插入检测反馈电路可以具体是：把USB_SEL信号连接PNP三极管Q2的B极，Q2的E极连接V3.3，C极连接CPU的GPIO1并接地；所述USB插入检测反馈电路的反馈方法是：当USB移动设备在系统开机状态下插入PC，系统会相应给出相关的提示。

本发明具有如下优点：

1、可以让现有的本身带电池的移动设备或者是工作时需要接外部供电器的设备在不带电池或电池供电不足，且不接外部供电设备情况下，仍然能正常跟PC进行通信，进行数据的存储；

2、在只需要用到数据存储功能时，不需要打开整个系统，省电，也省去存储完后再关机的动作。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一实施例的USB插入检测信号发生电路的结构示意图。

图2为本发明一实施例的存储电源模块的结构示意图。

图3为本发明一实施例的USB切换开关模块的结构示意图。

图4为本发明一实施例的USB插入检测反馈电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的USB移动设备实现无电存储的方法，所述USB移动设备具有USB插入检测信号发生电路、存储模块、存储电源模块和USB切换开关模块，当USB移动设备插入PC时，USB插入检测信号发生电路产生USB插入检测信号，该USB插入检测信号被反馈到所述存储电源模块和USB切换开关模块，使所述存储电源模块为所述存储模块和USB切换开关模块供电，所述USB切换开关模块将存储模块与USB移动设备自身CPU之间的通信切换为存储模块与所述PC的通信，从而实现USB移动设备的无电存储。

所述USB插入检测信号的产生方法可以采用如下两种：

1)利用USB移动设备的USB接口的外壳地进行识别

现有的USB主设备(即PC)的USB外壳地跟主板地是连接在一起的，当PC的USB外壳地跟主板地是连接在一起时，所述USB插入检测信号的识别方法是：把USB移动设备的USB口的外壳地做成浮地，并上拉到高电平，当USB移动设备插入到PC时，通过PC端的接地回路，把USB移动设备的USB口外壳地由拉高状态变成拉低状态，这种状态变化就是USB插入检测信号。

2)利用USB移动设备的USB接口的+5V_USB进行识别

当USB移动设备的充电口和USB数据口是独立分开的两个接口时，所述USB插入检测信号的产生方法是：利用USB口的+5V_USB电源来进行识别，+5V_USB默认拉低，当USB移动设备接入PC，+5V_USB被拉高，这种+5V_USB由拉低变成拉高的状态变化即为USB插入检测信号。

为便于USB插入检测信号，反馈到存储模块的供电IC上，控制其打开，提供存储模块的电源，可将存储电源模块采用一独立供电IC，并且该独立供电IC有使能管脚，且该使能管脚在USB插入检测信号控制下打开所述存储电源模块，为所述存储模块供电；并且，所述存储电源模块还能用系统开启后产生的电压VCC进行控制开启，保证USB移动设备正常开机使用。即该独立供电IC除了可用USB插入检测信号控制，还必须能用系统开启后产生的电压VCC进行控制，即USB插入检测信号与系统开启后产生的电压VCC形成“或”的关系，任何一个产生，都能使供电IC工作，这样就保证无电存储和正常开机使用。

为了保证在不开启系统的情况下实现存储模块数据线的切换，跟PC正常通信，所述USB切换开关模块必须是独立的USB切换IC，且该独立的USB切换IC能在所述USB插入检测信号控制下工作。

另外，本发明所述USB插入检测信号发生电路还通过一USB插入检测反馈电路把USB插入检测信号反馈到USB移动设备的CPU端，当USB移动设备的系统在开机情况下插入PC时，USB移动设备的系统也会给出相应的提示，实现USB移动设备跟PC的正常通信。

如图1至图4所示，是本发明一具体实施例的各关键电路的结构示意图。

如图1所示，所述USB移动设备采用USB座JP4时，所述USB插入检测信号的产生方法具体是：将JP4的外壳地Pin11～16处于浮地状态，并用R34电阻上拉到高电平端IPSOUT，使USB插入检测信号端USB_SEL处于高电平，当USB移动设备接入PC时，通过PC端接地回路，把JP4的外壳地Pin11～16跟主板地Pin5～8短路，将USB插入检测信号端USB_SEL拉低，从而使USB插入检测信号端的电平状态发生变化，这种状态变化就是USB插入检测信号。另外，图中USB插入检测信号端USB_SEL还通过一限流电阻R45连接Pin11～16，该Pin11～16通过一连接防静电用的ESD管D3，D3的两端并接一消除插拔USB设备时的抖动的电容C191，避免引起误触发。如图1所示的电路即形成所述USB插入检测信号发生电路。

如图2所示，所述存储电源模块采用独立供电ICU13给USB移动设备的硬盘部分系统即所述存储模块和USB切换开关模块供电，U13的输出为+5V，输入由IPSOUT提供，U13的使能引脚EN通过肖特基二极管D2分别连接PMOS管Q3和Q8的D极(D2是类似于或门的肖特基二极管，当Q3或者Q8任一导通时，D2就会输出高电平)，Q3和Q8的S极连接IPSOUT，Q3的G极连接USB插入检测信号端USB_SEL并接地，Q8的G极通过三级管Q7连接开机电压V3.3；所述存储电源模块的供电方法包括以下两种情况：

1)当USB移动设备系统在关机状态下插入PC，USB插入检测信号端USB_SEL被拉低到地，Q3导通，通过D2使U13的使能引脚EN拉高使能，U13输出USB移动设备的硬盘供电电压+5V_VCC；

2)当USB移动设备系统开机时，不管是否插入PC，都会产生V_3.3电压，使Q7导通，打开Q8，通过D2拉高使能引脚EN，U13输出硬盘供电电压+5V_VCC，即当Q3或者Q8任一导通时，D2就会输出高电平。

其中，所述Q3的G极是通过一由电阻R36和电容C64组成的RC滤波电路连接USB插入检测信号端USB_SEL，用于滤除PC的USB口外壳地上的抖动等干扰。

如图3所示，所述USB切换开关模块采用独立的USB切换ICU15，U15的Pin1是高使能引脚，该Pin1连接三级管Q1的C极，Q1的B极连接USB插入检测信号端USB_SEL，E极通过电阻R125连接+3.3V_SATA，U15的Pin2和Pin8分别连接系统CPU对应信号端7221_DP和7221_DN，Pin4和Pin6分别连接USB转SATA芯片信号端SATA_DP和SATA_DN，Pin3和Pin7分别连接USB座上的信号端UDP和UDN；所述USB切换开关模块的切换方法包括以下两种情况：

1)当系统正常开机状态下，且没接入PC，此时USB_SEL默认被拉高到IPSOUT，IPSOUT最低电压＞3.3V，Q1不导通，U15不工作，默认信号SATA_DP接7221_DP、SATA_DN接7221_DN，使CPU能正常跟硬盘进行通信；

2)当系统关机状态下接入PC，此时USB_SEL被下拉到地，Q1导通，U15工作，信号SATA_DP切换到跟UDP接，SATA_DN接UDN，此时系统跟PC开始正常通信，即使没有电池也能当无线硬盘使用。

注：此时系统开机，也仍然保持跟外部PC通信状态，系统的CPU无法与硬盘通信。另外，+3.3V_SATA可以是硬盘供电电压+5V_VCC通过LDO降压产生的。

如图4所示，所述USB插入检测反馈电路是把USB_SEL信号连接PNP三极管Q2的B极，Q2的E极连接V3.3，C极连接CPU的GPIO1并接地；所述USB插入检测反馈电路的反馈方法是：当USB移动设备在系统开机状态下插入PC，系统会相应给出相关的提示，如在液晶屏上显示USB移动设备插入PC的相关信息。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、可以让现有的本身带电池的移动设备或者是工作时需要接外部供电器的设备在不带电池或电池供电不足，且不接外部供电设备情况下，仍然能正常跟PC进行通信，进行数据的存储；

2、在只需要用到数据存储功能时，不需要打开整个系统，省电，也省去存储完后再关机的动作。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB移动设备具有USB插入检测信号发生电路、存储模块、存储电源模块和USB切换开关模块，当USB移动设备插入PC时，USB插入检测信号发生电路产生USB插入检测信号，该USB插入检测信号被反馈到所述存储电源模块和USB切换开关模块，使所述存储电源模块为所述存储模块和USB切换开关模块供电，所述USB切换开关模块将存储模块与USB移动设备自身CPU之间的通信切换为存储模块与所述PC的通信，从而实现USB移动设备的无电存储；

所述USB移动设备采用USB座JP4时，所述USB插入检测信号的产生方法具体是：将JP4的外壳地Pin11～16处于浮地状态，并用电阻R34上拉到高电平端IPSOUT，使USB插入检测信号端USB_SEL处于高电平，当USB移动设备接入PC时，所述外壳地Pin11～16通过PC端接地回路，把JP4的外壳地Pin11～16跟主板地Pin5～8短路，将USB插入检测信号端USB_SEL拉低，从而使USB插入检测信号端USB_SEL的电平状态发生变化，这种状态变化就是USB插入检测信号。

2.根据权利要求1所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB插入检测信号端USB_SEL还通过一限流电阻R45连接Pin11～16，该Pin11～16通过一连接防静电用的ESD管D3，D3的两端并接一消除插拔USB设备时的抖动的电容C191。

3.根据权利要求1或2所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述存储电源模块是所述USB移动设备的存储模块的独立供电IC，并且有使能管脚，且该使能管脚在USB插入检测信号控制下打开所述存储电源模块，为所述存储模块供电；

并且，所述存储电源模块还能用系统开启后产生的电压VCC进行控制开启，保证USB移动设备正常开机使用。

4.根据权利要求3所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述存储电源模块是：采用独立供电ICU13给USB移动设备的存储模块供电，U13的输出为+5V，输入由所述高电平端IPSOUT提供，U13的使能引脚EN通过肖特基二极管D2分别连接PMOS管Q3和Q8的D极，Q3和Q8的S极连接所述高电平端IPSOUT，Q3的G极连接USB插入检测信号端USB_SEL并接地，Q8的G极通过三级管Q7连接开机电压V3.3；

所述存储电源模块的供电方法包括以下两种情况：

1)当USB移动设备系统在关机状态下插入PC，USB插入检测信号端USB_SEL被拉低到地，Q3导通，通过D2使U13的使能引脚EN拉高使能，U13输出USB移动设备的硬盘供电电压+5V_VCC；

2)当USB移动设备系统开机时，不管是否插入PC，都会产生V_3.3电压，使Q7导通，打开Q8，通过D2拉高使能引脚EN，U13输出硬盘供电电压+5V_VCC。

5.根据权利要求4所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述Q3的G极是通过一由电阻R36和电容C64组成的RC滤波电路连接USB插入检测信号端USB_SEL。

6.根据权利要求1或2所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB切换开关模块是独立的USB切换IC，且该独立的USB切换IC能在所述USB插入检测信号控制下工作。

7.根据权利要求4所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB切换开关模块是独立的USB切换IC，且该独立的USB切换IC能在所述USB插入检测信号控制下工作；

所述USB切换开关模块具体是：采用独立的USB切换ICU15，U15的Pin1是高使能引脚，该Pin1连接三级管Q1的C极，Q1的B极连接USB插入检测信号端USB_SEL，E极通过电阻R125连接+3.3V_SATA，U15的Pin2和Pin8分别连接系统CPU对应信号端7221_DP和7221_DN，Pin4和Pin6分别连接USB转SATA芯片信号端SATA_DP和SATA_DN，Pin3和Pin7分别连接USB座上的信号端UDP和UDN；

所述USB切换开关模块的切换方法包括以下两种情况：

1)当系统正常开机状态下，且没接入PC，此时USB_SEL默认被拉高到IPSOUT，IPSOUT最低电压＞3.3V，Q1不导通，U15不工作，默认信号SATA_DP接7221_DP、SATA_DN接7221_DN，使CPU能正常跟硬盘进行通信；

2)当系统关机状态下接入PC，此时USB_SEL被下拉到地，Q1导通，U15工作，信号SATA_DP切换到跟UDP接，SATA_DN接UDN，此时系统跟PC开始正常通信，即使没有电池也能当无线硬盘使用。

8.根据权利要求1或2所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB插入检测信号发生电路还通过一USB插入检测反馈电路把USB插入检测信号反馈到USB移动设备的CPU端，当USB移动设备的系统在开机情况下插入PC时，USB移动设备的系统也会给出相应的提示，实现USB移动设备跟PC的正常通信。

9.根据权利要求8所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB插入检测信号发生电路还通过一USB插入检测反馈电路把USB插入检测信号反馈到USB移动设备的CPU端，当USB移动设备的系统在开机情况下插入PC时，USB移动设备的系统也会给出相应的提示，实现USB移动设备跟PC的正常通信。

10.根据权利要求9所述的一种USB移动设备实现无电存储的方法，其特征在于：所述USB插入检测反馈电路具体是：把USB_SEL信号连接PNP三极管Q2的B极，Q2的E极连接V3.3，C极连接CPU的GPIO1并接地；所述USB插入检测反馈电路的反馈方法是：当USB移动设备在系统开机状态下插入PC，系统会相应给出相关的提示。