模拟通用串行总线设备连接和分离的方法技术

上拉电阻连接到ＵＳＢ设备的Ｖ↓［ＵＳＢ］针上和ＵＳＢ电缆的Ｄ＋线或者Ｄ－线上，其中ＵＳＢ电缆插入端口。在软件的控制下，Ｖ↓［ＵＳＢ］针从电压源上分离，使上拉电阻浮动在Ｄ＋线或者Ｄ－线上，没有电流流经上拉电阻、Ｄ＋线或者Ｄ－线。因为没有电流流经Ｄ＋线或者Ｄ－线，即使ＵＳＢ电缆保持物理地插入端口，主机也确定ＵＳＢ电缆已经从端口拔出，并且ＵＳＢ设备分离。在软件的控制下，电压源连接到Ｖ↓［ＵＳＢ］针上，随后主机确定设备已经连接，并且开始计数过程。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
通常地，本专利技术涉及通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)，更具体地，涉及模拟USB设备连接和分离的方法。1998年9月23日的《通用串行总线规定，修订版1.1》是各公司协议的产物。该规定定义了工业标准的通用串行总线，并描述了总线属性、协议定义、交换类型、总线管理和可编程接口，这些是设计并建立系统和外围设备所需的，其中系统和外围设备服从这个标准。USB是电缆总线，它支持主计算机与同步可访问外围设备之间的数据交换，同步可访问外围设备的范围广泛。连接的外围设备通过主机安排的基于令牌的协议共享USB带宽。当主机与其它周边设备操作时，总线允许周边设备被连接、构造、使用和分离。在任何USB系统中，只有一个主机。USB到主机计算机系统的接口称为主控制器(Host Controller)。主控制器可以采用硬件、固件(firmware)或软件的组合来实现。USB设备是下述之一(a)集线器(Hub)，用于提供附加连接点到USB；或(b)功能设备(Function)，用于对系统提供诸如综合服务数字网络(Integrated Service Digital Network,“ISDN”)连接、数字游戏杆或扬声器之类的性能。如附图说明图1所示，USB在四芯电缆上传输信号和功率。信号发生在每个点对点段的两条线上。现在有两种数据速率。USB全速信号位速率为12Mb/s。还有有限性能的低速信号模式上定义为1.5Mb/s。已经建议了更高的数据速率。在每段上，电缆还携带VBUS和地线，用来将功率传输到设备。在电源中VBUS通常为+5V。USB通过选择适当的导线规格而匹配特定的IR降低和其它属性，如设备功率预算和电缆的灵活性，而允许长达几米的可变长度的电缆段。为了提供有保证的输入电压电平和适当的终端阻抗，在电缆的每端使用了非对称的终端。终端还在每个端口允许进行连接和分离的检测，并区分全速和低速设备。USB在任何时间支持USB设备连接到USB上，并支持USB设备从USB上分离。所有的USB设备都通过特殊的USB设备上的端口连接到USB上，这种特殊的USB设备被称为集线器。集线器具有状态指示器，指示其端口之一上的USB设备的连接或分离。主机查询集线器来检索这些指示器。在连接的情况下，主机通过缺省地址的设备控制管道使端口打开，并确定USB设备的地址。主机对设备指定唯一的USB地址，然后再确定新连接的USB设备是集线器还是功能设备。主机通过使用分配的USB地址和终点号零，为USB设备建立控制管道的一端。如果连接的USB设备是集线器，并且USB设备连接到它的端口上，那么上述过程对连接的每个USB设备重复。如果连接的USB设备是功能设备，那么由负责此功能的主机软件处理连接通知。当USB设备从集线器的端口之一分离时，集线器使端口关闭，并对主机提供设备分离的指示。然后由适当的USB系统软件处理分离指示。如果分离的USB设备是集线器，USB系统软件必须处理集线器和所有USB设备的分离，其中USB设备预先通过集线器连接到系统上的。总线计数是对连接到总线上的设备，识别并指定唯一地址的行为。因为USB允许USB设备在任何时间连接到USB上，或从USB上分离，所以总线计数是USB系统软件持续进行的行为。这样USB的总线计数还包括分离的检测和处理。图2说明了典型的集线器。集线器是布线集中器，并且允许USB的多种连接特点。连接点被称为端口。每个集线器将单连接点转换成多连接点。这个结构支持有限数量的集线器连接在一起。集线器的上游端口使集线器连接到主机上。集线器的每个下游端口允许连接到另一个集线器或功能设备上。集线器可以检测每个下游端口的连接和分离，并能将功率分配到下游设备中。每个下游端口可以被独立地打开，并连接到全速或低速设备上。图3说明了在典型的计算机环境中，集线器如何提供连接。功能设备是能够在总线上传送或接收数据或控制信息的USB设备。功能设备典型地作为分离的外围设备，它具有的电缆插入集线器的端口中。但是，实际的组合上可以具有多个功能设备和带单一的USB电缆的内置集线器。这被称为复合设备。复合设备被主机认为是具有一个或多个固定USB设备的集线器。每个功能设备包括描述其性能和资源要求的构造信息。在功能设备可以使用以前，必须通过主机构造它。这个构造包括分配USB带宽，并选择特定功能的构造选项。功能设备的例子包括如下(a)诸如鼠标、图形输入板或光笔之类的定位设备；(b)诸如键盘之类的输入设备；(c)诸如打印机之类的输出设备；和(d)诸如ISDN之类的电话适配器。USB主机通过主控制器与USB设备交流。主机功能如下(a)检测USB设备的连接和分离；(b)管理主机与USB设备之间的控制流；(c)管理主机与USB设备之间的数据流；(d)收集状态和行为的统计；和(e)对连接的USB设备提供功率。主机上的USB系统软件，管理USB设备与基于主机的设备软件之间的交流。USB系统软件与设备软件之间有五种领域的交流(a)设备计数和构造；(b)同步数据传输；(c)非同步数据传输；(d)功率管理；和(e)设备和总线管理信息。USB采用NRZI(Non-Return Zero,Inverted，倒转不归零)编码和差动信号，在USB电缆上传输信息。USB串行数据在USB电缆上使用差动信号传输以前，进行NRZI编码。图4说明了在USB电缆段上传输信息的过程。首先，发送信息的USB介质执行NRZI编码。然后，编码的数据通过差动驱动器被送到USB电缆上。接收器翻译到达的差动数据，并将NRZI数据传输给解码器。在将数据传输到给定的USB设备，或从给定的USB设备传输数据以前，主机软件必须首先检测给定的USB设备的存在。当设备连接到USB端口上时，USB被指定自动检测设备的存在，当设备分离时也是如此。检测设备连接所采用的机制，还提供一种方法来确定设备是全速设备还是低速设备。在电缆功率提供给端口上之后，USB集线器通过监视差动数据线，检测设备已被连接到它的一个端口上。图5A中说明的结构包括集线器8和全速设备10。图5B中说明的结构包括集线器9和低速设备11。参考图5A和5B，当没有设备连接到USB端口上时，D+和D-线上的15kΩ下拉电阻，保证两条数据线接近于地线水平。USB设备必须在D+或者D-(分别根据设备是高速设备还是低速设备)上包括上拉电阻。当设备连接时，电流流经分压器，其中分压器由集线器的下拉电阻和设备的上拉电阻建立，其中下拉电阻和上拉电阻或者在D+线上或者在D-线上。由于下拉电阻值为15kΩ，并且设备上拉电阻值为1.5kΩ，数据线将上升到VUSB的大约90％的水平上。当集线器(例如，图5A中的集线器8和图5B中的集线器9)检测到一条数据线接近VUSB，而另一条数据线保持为接近于地线水平时，它识别出设备(例如，图5A中的全速设备10和图5B中的低速设备11)已经连接。D+和D-是差动信号。D+线和D-线是实际总线，其上发生数据通讯。参考图5A，在全速设备10中，1.5kΩ的上拉电阻连接到VUSB(3.0-3.6V DC)与D+线之间。参考图5B，在低速设备11中，1.5kΩ的电阻连接到VUSB(3.0-3.6VDC)与D-线之间。当替换适当的电路时，主机识本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：可以连接到网络上的设备，当连接时，设备在第一状态与第二状态之间转换，其中在第一状态，所述设备被认为连接到所述网络上，而在第二状态，所述设备被认为从所述网络上分离。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西奥多J迪佩纳尔，皮特希克，迈克尔S派斯卡，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]