通用串行總線連接檢測電路系統及其操作方法

專利名稱：通用串行總線連接檢測電路系統及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種電路系統及其操作方法，特別是有關一種通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)系統所使用的一連接檢測電路系統及其操作方法。
背景技術：
通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)是由數家生產計算機的主要廠商，針對現有計算機系統與接口設備在安裝與擴充上所面臨的繁復問題，所提出的一種新的總線接口。在此系統下，所有周邊裝置皆可通過同一接口，亦即一USB總線與計算機主機溝通，且其特色在于，所有USB周邊裝置皆具有即插即用的功能，亦即，在安裝或移除此類裝置時，既不需事先關閉計算機主機，也不需再另行安裝驅動程序。
依據USB規格，每一USB系統主要由三個組件，亦即USB主機(Host)、USB聯絡線(Inter-connection)及USB裝置(Device)構成。在每一USB系統中，只有一個USB主機，且通常制作于一計算機主機內部。USB裝置的種類則包含了USB功能裝置及USB集線器(Hub)。USB功能裝置即前述的計算機接口設備，例如鍵盤、鼠標及打印機等等，每一USB功能裝置通過一USB聯絡線連接至一USB主機；而USB集線器則可將單一個連接點擴充為多個，使多個USB功能裝置得以通過此集線器，連接上USB總線。
請參見圖1，圖中所示為USB系統的連接方式示意圖。由圖中可知，一USB系統由一USB主機10開始向下延伸的連結方式，具有一星狀層次結構。位于USB主機10底部的根集線器11(Root Hub)具有兩個連接點12，13，用以連接一USB功能裝置15或USB集線器14。每一USB集線器14可提供多個連接點，以連接多個USB功能裝置15，亦或，此USB集線器14亦可再連接一個或以上的USB集線器16，以使更多個USB功能裝置17得以連接上此總線。依此方式，一USB主機最多可連接至127個功能裝置。
每當一USB裝置連接至一USB集線器裝置時，此一USB集線器裝置可自動檢測到有一新的裝置出現，并將此事件通知其所連接的USB主機裝置，經過一連串的數據傳輸動作之后，此USB裝置便可連接上此USB總線，并且開始響應計算機主機或使用者的需求，行使其裝置內建的功能。在這一連串的動作當中，一USB集線器裝置用以檢測是否有一USB裝置連接或移除的方式，是利用一組分別內建于USB集線器裝置及USB裝置內的連接檢測電路系統。
請參見圖2，圖中顯示一現有USB集線器裝置及USB裝置內的一組連接檢測電路系統。此組連接檢測電路系統包含配置于USB集線器裝置20內的一上位檢測電路系統(Up Stream Detection Circuitry)200與配置于USB裝置30內的一下位檢測電路系統(Down StreamDetection Circuitry)300。
圖中的USB集線器裝置20與USB裝置30是利用一USB傳輸線40(Cable)相連接，此一USB傳輸線40包含四條導線，分別為二條電源線401，402(VCC及GND)以及二條差動信號線403，404(注403代表D+差動信號線，404代表D-差動信號線)。此USB傳輸線40的一端連接至USB集線器裝置20，另一端則連接至USB裝置30。USB集線器裝置20內有一組差動信號線203，204與USB傳輸線40所包含的二條差動信號線403，404(D+及D-)相連接，此組差動信號線203，204皆連接至此USB集線器裝置內的一傳輸/接收器205。此外，此USB集線器裝置20內，亦具有一組接地電阻206，207(pull-down resistor)，其中，接地電阻206連接至差動信號線203，而接地電阻207則連接至差動信號線204。此USB集線器裝置20內的上位檢測電路系統(UpStream Detection Circuitry)200，亦即由差動信號線203，204以及接地電阻206，207以及電位檢測器220所構成。
另一方面，USB裝置30內亦有一組差動信號線303，304與USB傳輸線40的二條差動信號線403，404(D+及D-)相連接，此組差動信號線303，304皆連接至此USB裝置內的傳輸/接收器305。
此外，若此USB裝置為一高速裝置(Full/High Speed Device)，亦即數據傳送速率為每秒12/480Mb的裝置，例如，打印機或麥克風等，則此高速USB裝置內，會配置一電位電阻308(pull-up resistor)，用以連接至此USB裝置內的差動信號線303，而此差動信號線303連接至USB傳輸線40的D+差動信號線403。
若此USB裝置為一低速裝置(Low Speed Device)，亦即數據傳送速率為每秒1.5Mb的裝置，例如，鼠標及鍵盤等，則此低速USB裝置內，會配置一電位電阻309(pull-up resistor)，用以連接至此USB裝置內的差動信號線304，而此差動信號線304連接至USB傳輸線40的D-差動信號線404。
不論是高速裝置或低速裝置，此USB裝置30內的一組差動信號線303，304與一電位電阻308或309將可構成下位檢測電路系統(DownStream Detection Circuitry)300。此下位檢測電路系統300通過USB傳輸線40與上位檢測電路系統200連接，即可完成USB裝置的新增或移除的檢測動作。
以下，將就此組連接檢測電路系統的運作方式做一說明。
首先，當USB裝置30尚未接至USB集線器裝置20之前，此USB集線器裝置20內用以連接至D+及D-的差動信號線403，404的一組差動信號線203，204，皆通過接地電阻206，207連接至一接地電位。
而當USB裝置30通過USB傳輸線40連接至USB集線器裝置20時，USB集線器裝置20則會通過USB傳輸線40內的VCC電源線401，傳送一5V的電壓至USB裝置30內。接著，USB裝置30內的電路系統，將利用USB集線器裝置20所提供的電源，使其電位電阻308或309連接至一3.3V的電位。若是此USB裝置為一高速裝置，則此USB裝置30將會使電位電阻308連接至一3.3V的電位，并使得USB傳輸線的D+差動信號線403產生電位變化，而USB集線器裝置20內連接至此D+差動信號線403的差動信號線203的電位檢測器220將會檢測到此電位的變化，所以，USB集線器裝置20便會檢測到有一高速裝置連接至此總線。此外，若是此USB裝置為一低速裝置，則此USB裝置30將會使電位電阻309連接至一3.3V的電位，并使得USB傳輸線的D-差動信號線404產生電位變化，而USB集線器裝置20內連接至此D-差動信號線404的差動信號線204的電位檢測器220將會檢測到此電位的變化，所以，USB集線器裝置20便會檢測到有一低速裝置連接至此總線。
反之，若是原本連接至此USB集線器裝置20的一USB裝置30，自此總線移除時，USB集線器裝置20亦可利用此連接檢測電路系統檢測到電位的變化，進而得知此裝置的移除動作。
以上所述，為一現有USB集線器裝置(或一USB主機)，與USB裝置內的連接檢測電路系統。此現有連接檢測電路系統的缺點在于，此一電路系統是根據標準USB規格而設計，亦即，位于此連接檢測電路系統兩端的裝置，必須維持一主從關系，以符合USB總線的星狀層次結構。所以，在此電路系統下，一USB功能裝置只能與一USB集線器裝置或一USB主機裝置連接，而無法徑行連接至另一USB功能裝置。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種通用串行總線連接檢測電路系統，使一USB裝置得以連接至任一USB裝置或一USB主機。
本發明的另一目的是提供一種通用串行總線連接檢測電路系統的操作方法，使包含此電路系統的一USB裝置得以自動檢測其所連接的裝置為一USB主機或另一USB裝置。
根據本發明，此通用串行總線連接檢測電路系統包含一傳送電路及一檢測電路，其中，此傳送電路是用以自一電源供應系統接收一第一電源相關信號，而檢測電路則用以檢測此第一電源相關信號的變化。傳送電路包含一第一差動信號線、一第一接地電阻組件及一第一開關組件，其中，第一電源相關信號流經第一差動信號線，并通過第一接地電阻組件而接地，而第一開關組件，則配置于第一差動信號線與接地電阻組件之間，用以切換第一差動信號線與第一接地電阻組件間的切換開關。
此傳送電路還包含一第一電源線及一第二開關組件，以及一第一電位電阻組件及一第三開關組件，其中，第一電源線是用以將此傳送電路自一電源供應系統所接收的一第二電源相關信號傳送至USB傳輸線的一電源線，并通過第二開關組件連接至此電源供應系統；而第一電位電阻組件通過第三開關組件連接至第一差動信號線。
此電路系統的檢測電路包含一定時器，此一定時器將可用以計算一時間區段。
此外，此電路系統還可包含一第一電源供應系統以作為提供多個電源相關信號的電源供應系統。
根據本發明，本發明亦提供了一種通用串行總線連接檢測電路系統的操作方法，包含下列步驟自一電源供應系統接收一第一電源相關信號；使此第一電源相關信號通過一接地電阻組件而接地；以及當一裝置連接至此第一電源相關信號流經的一導線上時，檢測此第一電源相關信號的變化，其中，此裝置以一USB傳輸線連接至此電路系統，并以此USB傳輸線的一差動信號線連接至此導線。
此外，此操作方法還包含自一電源供應系統接收一第二電源相關信號，并提供此第二電源相關信號至USB傳輸線所包含的一電源線，其中，此步驟是在USB傳輸線的一差動信號線連接至此電路系統之前；以及依據檢測到的第一電源相關信號的變化，決定是否停止自電源供應系統接收第一相關信號及第二電源相關信號。其中，當停止自電源供應系統接收第一電源相關信號及第二電源相關信號后，若在一時間區段內，此電路系統自所連接的USB傳輸線所包含的電源線上接收到一第三電源相關信號時，則利用此第三電源相關信號通過一電位電阻組件提供一第四電源相關信號至USB傳輸線的一差動信號線。反之，若是在一時間區段后，仍未自所連接的USB傳輸線的電源線上接收到一第三電源相關信號，則此電路系統將重新自電源供應系統接收第一電源相關信號及二電源相關信號，以及重新使第一電源相關信號通過第一接地電阻組件而接地，并提供第二電源相關信號至USB傳輸線的電源線。
由上述的運作方式，本發明的裝置主機(devicehost)裝置將可以明確地辨識出其所連接的裝置型態，并自行切換至一裝置模式或一主機模式以響應其所連接的裝置，以順利進行彼此間的數據傳輸工作。


下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明圖1為USB系統的連接方式示意圖；圖2為一現有USB連接檢測電路系統示意圖；圖3為本發明第1實施例的一連接檢測電路系統示意圖；圖4a為包含本發明第2實施例的連接檢測電路系統的一裝置與一USB主機/集線器裝置的連接示意圖；圖4b為包含本發明第2實施例的連接檢測電路系統的一裝置與一USB裝置的連接示意圖；圖5a為包含本發明第3實施例的連接檢測電路系統的一裝置與一USB主機/集線器裝置的連接示意圖；圖5b為包含本發明第3實施例的連接檢測電路系統的一裝置與一USB主機/集線器裝置的連接示意圖；圖6為本發明第2實施例的連接檢測電路系統的檢測步驟流程圖。
圖中符號說明10 USB主機11 根集線器12 連接點13 連接點14 USB集線器15 USB功能裝置16 USB集線器17 USB功能裝置20 USB主機/集線器裝置200上位檢測電路系統203差動信號線204差動信號線205USB傳輸/接收器206接地電阻207接地電阻30 USB裝置300下位檢測電路系統303差動信號線304差動信號線305USB傳輸/接收器308電位電阻309電位電阻40 USB傳輸線401VCC電源線402GND電源線403D+差動信號線404D-差動信號線50 USB裝置主機503差動信號線504差動信號線506接地電阻507接地電阻508電位電阻509電位電阻509電位電阻510電源供應系統511手動開關組件組60 USB裝置主機600連接檢測電路系統603差動信號線604差動信號線605USB傳輸接收器606接地電阻607接地電阻608電位電阻609電位電阻610電源供應系統611電源線
612接地線620電流檢測電路系統70 USB裝置主機700連接檢測電路系統701上位電阻702上位電阻703差動信號線704差動信號線705USB傳輸接收器706接地電阻707接地電阻710電源供應系統711電源線712接地線720電壓檢測電路系統具體實施方式
以下，就本發明所提出的數種用以達成前述目的的方法及其實施例做一詳細的說明。
『手動切換模式(Manual Switch Mode)』參見圖3，圖中所示為本發明第1實施例的一連接檢測電路系統。此一連接檢測電路系統500具有一組差動信號線503，504、一組電位電阻508，509、一組接地電阻506，507、一電源供應系統510，以及一手動開關組件組511。其中，差動信號線503用以連接至USB傳輸線40的D+差動信號線403，而差動信號線504則用以連接至USB傳輸線40的D-差動信號線404。此實施例的連接檢測電路系統為一手動切換模式(Manual Switch Mode)的電路系統。
當包含此一連接檢測電路系統500的一USB裝置主機(devicehost)50欲連接至一USB主機或USB集線器裝置時，使用者可利用一手動開關組件組511將此USB裝置50切換至一“裝置模式(Device-Mode)”。在此裝置模式下，若此一USB裝置主機(devicehost)50為一高速裝置，則配置于此連接檢測電路統500內的一電位電阻508將會連接至差動信號線503，而另一電位電阻509、一組接地電阻503，504及電源供應系統510則皆處于斷路的狀態；若此USB裝置主機(devicehost)50為一低速裝置，則配置于此連接檢測電路統500內的一電位電阻509將會連接至差動信號線504，而另一電位電阻508、一組接地電阻503，504及電源供應系統510則皆處于斷路的狀態。
當此USB裝置主機(devicehost)50連接上一USB主機或USB集線器裝置時，其所連接的USB主機或USB集線器裝置將通過USB傳輸線40，供給此USB裝置主機(devicehost)50-5V的電壓，而其后續的檢測動作則皆與前述的USB裝置30相同。
若此USB裝置主機(devicehost)50欲連接至另一USB功能裝置時，使用者同樣可利用手動開關組件組511，將此USB裝置主機(devicehost)50切換至一“主機模式(Host-Mode)”。在此一主機模式下，配置于此一連接檢測電路系統500內的一組接地電阻506，507將會分別連接至差動信號線503，504，一電源供應系統510亦將連接至此USB裝置主機(devicehost)內的一電源線，而另一組電位電阻508，509則將處于斷路的狀態。利用此一連接檢測電路系統500，當此USB裝置主機(devicehost)50連接上另一USB功能裝置時，此連接檢測電路系統內的電源供應系統510將可通過一USB傳輸線40供給另一USB功能裝置5V的電壓，而此一USB功能裝置則會依照一般USB裝置的檢測方式，視其裝置的種類(高速或低速)，將連接至D+或D-差動信號線403，404的電位電阻連接至一3.3V的電壓，使D+或D-差動信號線403，404產生電位變化。此時，此裝置主機(devicehost)便可根據此一電位差判別此一功能裝置的種類，并完成兩者間的連接檢測動作。在上述的情況中，此USB裝置主機(devicehost)利用此連接檢測電路系統500，以仿真一USB主機或USB集線器裝置的方式與另一USB功能裝置連接。所以，利用此一連接檢測電路系統，此USB裝置主機(devicehost)即可與另一USB功能裝置以USB標準的“主從關系”原則進行連接，并進而利用其內建的軟件或韌體，進行二者間的數據傳輸動作。此舉將可解決在標準USB規格下，USB裝置之間彼此無法直接進行連接及數據傳輸的問題。
『電流檢測模式(Current-Detection Mode)』此一電流檢測模式與前述手動切換模式的不同點在于，此一電流檢測模式的連接檢測電路系統，將可利用一電流值的變化，自行檢測其所連接的裝置為一USB主機(或一USB集線器裝置)或是一USB功能裝置。使用者將不需再利用前述的手動方式，調整包含此一電流檢測模式的電流檢測電路系統的裝置主機(devicehost)的狀態。
請參見圖4a及圖4b，圖中顯示本發明第2實施例的一連接檢測電路系統600。此一連接檢測電路系統600包含一組差動信號線603，604、一電源線611、一接地線612、一組接地電阻606，607、一組電位電阻608，609、一電源供應系統610以及一電流檢測電路系統620(Current-Detection Circuitry)。其中，差動信號線603，604用以連接至USB傳輸線的D+，D-差動信號線403，404，而一組接地電阻606，607及一組電位電阻608，609則各自通過一開關組件連接至差動信號線603，604。此外，在電流檢測電路統620中，尚包含一定時器621(timer)的設計，此定時器621的用途將在后面再加以說明；而此電路系統600亦可以一外接電源的方式取代電源供應系統610。
此電流檢測模式的方法為，利用一電源供應系統610分別供給一電流源至差動信號線603，604，當包含此一連接檢測電路系統600的裝置主機(devicehost)60未與任何裝置連接時，電流Ip，Im將分別流經接地電阻606，607而接地。
請參見圖4a，圖中所示為包含此一連接檢測電路系統600的一裝置主機(devicehost)60與一USB主機/集線器裝置20的連接示意圖。當此一裝置主機(devicehost)60連接至一USB主機20(或一USB集線器裝置)時，原本流經接地電阻606而接地的電流Ip，將分別流經此一裝置主機(devicehost)內的接地電阻606以及位于USB主機20內的接地電阻206；同樣地，原本流經接地電阻607而接地的電流Im，亦將分別流經此一裝置主機(devicehost)內的接地電阻607以及位于USB主機20內的接地電阻207。所以，假設原本流經接地電阻606，607的電流Ip，Im皆為I，接地電阻606，607的阻值皆為Rp，而位于USB主機內的接地電阻206，207的阻值為Rpd。則當此一裝置主機(devicehost)連接上一USB主機時，流經此二接地電阻的電流Ip，Im的電流值，將可以式(1)表示Ip＝Im＝I*Rpd/(Rpd+Rp)----------式(1)通過測量流經接地電阻606，607的電流值，此裝置主機(devicehost)即可辨識出其所連接的裝置為一USB主機，并自行切換至一裝置模式。此時，接地電阻607，608與差動信號線603，604的連接將被切斷，而原本為斷路狀態的電位電阻608，609將會連接至差動信號線603，604。
參見圖4b，圖中所示為此裝置主機(devicehost)60與一USB裝置80的連接示意圖。如前所述，若此一USB裝置30為一高速裝置，則此裝置內將具有一電位電阻308連接至D+差動信號線403；若此一USB裝置30為一低速裝置，則此裝置內將具有一電位電阻309連接至D-差動信號線404。當此一裝置主機60(devicehost)連接至一高速USB裝置時，假設此裝置內的電位電阻308的阻值為RH，施加于此電位電阻的電壓為VH，則此時流經接地電阻606的電流值Ip將可以式(2)表示Ip＝(VH+I*RH)/(RH+Rp)--------(2)而當此一裝置主機60(devicehost)連接至一低速USB裝置時，假設此裝置內的電位電阻309的阻值為RL，施加于此電位電阻的電壓為VL，則此時流經接地電阻607的電流值Im將可以式(3)表示Im＝(VL+I*RL)/(RL+Rp)--------(3)通過測量流經接地電阻606，607的電流值，此裝置主機(devicehost)即可辨識出其所連接的裝置為一高速USB裝置或一低速USB裝置，并自行切換至一主機模式。此時，此電路系統內的電位電阻608，609將維持其原先的斷路狀態。
所以，由此一電流檢測模式的連接檢測電路系統，此一裝置主機(devicehost)將可自行檢測其所連接的裝置為一USB主機，或者是另一USB裝置。
『電壓檢測模式(Voltage Detection Mode)』此一電壓檢測模式與前述的電流檢測模式相同，使用者皆不需以手動切換的方式，事先調整此一裝置主機(devicehost)的狀態，而其不同點在于，此電壓檢測模式是利用一電壓檢測系統，檢測電壓值的變化來辨識其所連接的裝置型態。
參見圖5a及圖5b，圖中顯示本發明的第3實施例的一連接檢測電路系統。此一電壓檢測模式的連接檢測電路系統700包含一組差動信號線703，704、一電源線711、一接地線712、一組接地電阻706，707、一組電位電阻708，709、一組上位電阻701，702(Up Stream Resistor)、一電源供應系統710以及一電壓檢測電路系統720(Voltage-DetectionCircuitry)。其中，差動信號線703，704用以連接至USB傳輸線40的D+，D-差動信號線403，404。接地電阻706、電位電阻708及上位電阻701系各自通過一開關組件連接至差動信號線703；而接地電阻707、電位電阻709及上位電阻702亦各自通過一開關組件連接至差動信號線704。此外，在電壓檢測電路系統中，尚有一定時器721的設計，此一定時器721的用途將會在后面再加以說明。
與前述的電流檢測模式不同的是，此電源供應系統710將會對連接至差動信號線的上位電阻701，702，分別施加一電壓V。因此，當此裝置主機(devicehost)尚未連接至任何裝置時，假設上位電阻701，702的阻值為Rs，而接地電阻706，707的阻值為Rp，此連接檢測系統內的電壓檢測系統720，于差動信號線703，704所檢測到的電壓值Vs將可以式(4)表示Vs＝V*Rp/(Rp+Rs)------------(4)參見圖5a，圖中顯示此裝置主機70(devicehost)與一USB主機20(或一USB集線器裝置)的連接示意圖。如前所述，此一USB主機20內具有一組接地電阻206，207分別通過差動信號線203，204連接至D+差動信號線403及D-差動信號線404。若此USB主機20內的接地電阻206，207的阻值皆為Rpd，則當此裝置主機70(devicehost)連接上此一USB主機20時，電壓檢測系統720于差動信號線703，704所檢測到的電壓值Vh將可以式(5)表示Vh＝V*(Rpd*Rp)/(Rpd*Rp+Rpd*Rs+Rp*Rs)------(5)通過比較電壓值Vs與Vh間的差異，此一裝置主機70(devicehost)即可辨識出其所連接的裝置為一USB主機(或一USB集線器裝置)，并自行切換為一裝置模式。此時，接地電阻707，708與差動信號線703，704的連接將被切斷，而原本為斷路狀態的電位電阻708，709將會連接至差動信號線703，704。
參見圖5b，圖中顯示此裝置主機70(devicehost)與一USB裝置30的連接示意圖。當此一裝置主機70(devicehost)連接至一高速USB裝置時，假設此裝置內的電位電阻308的阻值為RH，施加于此電位電阻的電流源的電壓為VH，則電壓檢測系統720于差動信號線703所檢測到的電壓值Vd將可以式(6)表示Vd＝(V*(Rp*RH)/(Rp*RH+Rp*Rs+RH*Rs))+(VH*(Rp*Rs)/(Rp*Rs+Rp*RH+Rs*RH))------(6)若此一裝置主機70(devicehost)連接至一低速USB裝置時，假設此裝置內的電位電阻309的阻值為RL，施加于此電位電阻的電流源的電壓為VL，則電壓檢測系統720于差動信號線704所檢測到的電壓值Ve將可以式(7)表示Ve＝(V*(Rp*RL)/(Rp*RL+Rp*Rs+RL*Rs))+(VL*(Rp*Rs)/(Rp*Rs+Rp*RL+Rs*RL))------(7)通過比較電壓值Vs與Vd或Ve間的差異，此一裝置主機70(devicehost)即可辨識出其所連接的裝置為一高速USB裝置或一低速USB裝置，并自行切換至一主機模式。此時，電位電阻708，709將維持其原先的斷路狀態。
以上所提及的三種電路設計的方法，是為了解決現有USB裝置之間，彼此無法直接進行連接及信號傳輸的問題。已提出一種包含上述連接檢測電路系統的裝置主機(devicehost)裝置，此裝置可以通過前述的『手動切換模式』、『電流檢測模式』以及『電壓檢測模式』等方法，來檢測其所連接的裝置型態，并選擇以一裝置模式或一主機模式響應所連接的USB主機或USB裝置。在手動切換模式中，由于此裝置主機(devicehost)裝置是由手動方式調整為一裝置模式或一主機模式，所以當二個裝置主機(devicehost)裝置相連接時，將可以手動切換的方式來決定彼此間的主從關系。而在電流檢測模式及電壓檢測模式中，此裝置主機(devicehost)裝置內，可再配置一組邏輯電路，用以解決二個裝置主機(devicehost)裝置互相連接時，如何決定彼此間的主從關系的問題。以下，將以電流檢測模式的裝置主機(devicehost)裝置為例，配合圖6做一詳細的說明。
參見圖6，此圖為一裝置主機(devicehost)裝置用以檢測其所連接的裝置為一USB主機、一USB裝置或一裝置主機(devicehost)裝置的檢測步驟流程圖。
首先，當此一裝置主機(devicehost)裝置連接上任一裝置時(步驟601)，如前所述，其內部的電流檢測電路系統將可檢測到連接至D+或D-差動信號線上的電流值的變化(步驟602)。若此時所檢測到的電流由原本的“I”值變化為式(2)或式(3)所示的電流值，則此裝置主機(devicehost)裝置將可辨識出所連接的裝置為一高速USB裝置或低速USB裝置，并自行切換至一主機模式(步驟603)。
然而，若是此裝置主機(devicehost)裝置所連接的裝置為一USB主機或另一裝置主機(devicehost)裝置，由于二者皆具有供應5V的電源供應系統以及一組接地電阻，因此，此裝置內部的電流檢測電路系統所檢測到的電流值變化，都將與式(1)相同。所以，當電流檢測電路系統檢測到此一現象時，此裝置主機(devicehost)裝置將先行切斷其裝置內用以供應5V電壓的電源供應系統，以及切斷接地電阻與差動信號線的連接(步驟604)。
之后，此裝置主機(devicehost)裝置將激活一定時器621(Timer)(步驟605)。此一定時器621內將隨機設定一時間區段(time period)，每當此裝置主機(devicehost)裝置激活此定時器621時，此定時器621將會以此一時間區段開始進行倒數計時的工作。若是此一裝置主機(devicehost)裝置在此時間區段內接收到另一端所傳送過來的5V電壓(步驟606)，則此裝置主機(devicehost)裝置將可辨識出其所連接的裝置為一USB主機，并自行切換至一裝置模式(步驟607)。
反之，若是當定時器621倒數計時結束，亦即超過所設定的時間區段后，此一裝置主機(devicehost)裝置還未檢測到5V的電壓時(步驟608)，則此裝置主機(devicehost)裝置將再次激活其電源供應系統，并使接地電阻再次連接至差動信號線上(步驟609)。之后，由圖中可見，此一裝置主機(devicehost)裝置的連接檢測電路系統將再一次從檢測步驟602開始，重復上述的動作。
其間，當二個裝置主機(devicehost)裝置皆在進行上述的檢測動作時，用以決定彼此間的主從關系的關鍵在于，此二裝置由定時器621隨機決定的、各自重新激活其電源供應系統以及重新連接其接地電阻的『時間差』，亦即，當其中一裝置主機(devicehost)裝置已重新激活其電源供應系統及重新連接其接地電阻，而另一裝置主機(devicehost)裝置尚未進行此一動作時，先行重新激活電源供應系統及連接接地電阻的裝置將在檢測過程中被視為一USB主機裝置而切換至主機模式(步驟602至步驟603)，而另一個則將被視為一USB裝置而切換至一裝置模式(步驟606至步驟607)。
所以，由上述的運作方式，本發明的裝置主機(devicehost)裝置將可以明確地辨識出其所連接的裝置型態，并自行切換至一裝置模式或一主機模式以響應其所連接的裝置，以順利進行彼此間的數據傳輸工作。
雖然本發明較佳的實施例已使用特殊方式描述如前，但此處必須明白的是，前述例子僅是為了方便說明之用，而其仍可在不背離本發明的精神與范圍內，作多樣的修改與變化。
權利要求
1.一種通用串行總線連接檢測電路系統的操作方法，包含下列步驟自一電源供應系統接收一第一電源相關信號；使該第一電源相關信號通過一接地電阻組件而接地；以及當一裝置連接至該第一電源相關信號流經的一導線上時，檢測該第一電源相關信號的變化，其中，該裝置是以一USB傳輸線連接至此電路系統，并以該USB傳輸線的一差動信號線連接至該導線。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包含下列步驟自該電源供應系統接收一第二電源相關信號，并提供該第二電源相關信號至該USB傳輸線的一電源線，其中，此步驟是在該USB傳輸線的該差動信號線連接至該導線之前；以及依據檢測到的該第一電源相關信號的變化，決定是否停止自該電源供應系統接收該第一電源相關信號及該第二電源相關信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于當停止自該電源供應系統接收該第一電源相關信號及該第二電源相關信號后，若在一時間區段內，該電路系統自該USB傳輸線的該電源線上接收到一第三電源相關信號時，則利用該第三電源相關信號通過一電位電阻提供一第四電源相關信號至該USB傳輸線的該差動信號線。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于若在該時間區段后，該電路系統未自該USB傳輸線的該電源線上接收到該第三電源相關信號時，則重新自該電源供應系統接收該第一電源相關信號及該第二電源相關信號，以及重新使該第一電源相關信號通過該接地電阻組件而接地，并提供該第二電源相關信號至該USB傳輸線的該電源線。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于該第一電源相關信號為一電流或一電壓。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于該第二電源相關信號為一電流或一電壓。
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于該第三電源相關信號為一電流或一電壓。
8.一種通用串行總線連接檢測電路系統，用以連接至一USB接口，包含一傳送電路，用以自一電源供應系統接收包含一第一電源相關信號在內的多個電源相關信號，其中，此傳送電路包含一第一差動信號線，用以連接至一USB傳輸線的一差動信號線；一第一接地電阻組件，用以連接至該第一差動信號線，其中，該第一電源相關信號系流經該第一差動信號線并通過該第一接地電阻組件而接地；及一第一開關組件，用以切換該第一差動信號線與該第一接地電阻組件的連接；以及一檢測電路，用以檢測該第一電源相關信號的變化。
9.根據權利要求8所述的電路系統，其特征在于該傳送電路還包含一第一電源線，用以將該傳送電路接收自該電源供應系統的一第二電源相關信號傳送至該USB傳輸線的一電源線；一第二開關組件，用以切換該第一電源線與該電源供應系統的連接；一第一電位電阻組件，用以連接至該第一差動信號線；以及一第三開關組件，用以切換該第一電位電阻組件與該第一差動信號線的連接。
10.根據權利要求9所述的電路系統，其特征在于該檢測電路包含一定時器，用以計算一時間區段。
11.根據權利要求10所述的電路系統，其特征在于該電路系統包含一第一電源供應系統，用以作為供應該多種電源相關信號的該電源供應系統。
12.根據權利要求9或10所述的電路系統，其特征在于該第二電源相關信號為一電壓。
13.根據權利要求8、9或10所述的電路系統，其特征在于該第一電源相關信號為一電流。
14.根據權利要求13所述的電路系統，其特征在于該傳送電路還包含一第二差動信號線，用以連接至該USB傳輸線的另一差動信號線；一第二接地電阻組件，用以連接至該第二差動信號線，其中，該傳送電路自該電源供應系統接收的另一電流通過該第二接地電阻而接地；一第四開關組件，用以切換該第二差動信號線與該第二接地電阻元線的連接；一第二電位電阻組件，用以連接至該第二差動信號線；以及一第五開關組件，用以切換該第二電位電阻與該第二差動信號線的連接。
15.根據權利要求8、9或10所述的電路系統，其特征在于該第一電源相關信號為一電壓。
16.根據權利要求15所述的電路系統，其特征在于該傳送電路還包含一第一電阻組件，配置于該電源供應系統與該第一差動信號線之間，使該第一電源相關信號施加于該第一電阻組件上。
17.根據權利要求16所述的電路系統，其特征在于該傳送電路還包含一第二差動信號線，用以連接至該USB傳輸線的另一差動信號線；一第二電阻組件，配置于該電源供應系統與該第二差動信號線之間，其中，該傳送電路自該電源供應系統接收的另一電壓施加于該第二電阻組件上；一第三開關組件，用以切換該第二電阻組件與該第二差動信號線的連接；一第二接地電阻組件，連接至該第二差動信號線，其中，該另一電壓系通過該第二接地電阻組件而接地；一第四開關組件，用以切換該第二接地電阻組件與該第二差動信號線的連接；一第二電位電阻組件，連接至該第二差動信號線；以及一第五開關組件，用以切換該第二電位電阻組件與該第二差動信號線的連接。
18.一種電路系統，是包含一第一差動信號線，用以連接至一USB傳輸線的一差動信號線；一第一電阻組件，其一端連接至一電源電位，而另一端則連接至該第一差動信號線；一第二電阻組件，其一端連接至該第一差動信號線，而另一端則連接至接地電位；一第一電源線，用以連接該USB傳輸線的一電源線；以及一開關組件組，用以在該第一電阻組件及該第二電阻組件與該第一差動信號線之間進行切換的動作，此外，還用以切換該第一電源線與一電源供應系統的連接。
19.根據權利要求18所述的電路系統，其特征在于此電路系統還包含一第一電源供應系統，用以作為與該第一電源線連接的該電源供應系統。
20.一種USB外圍裝置，此裝置包含一傳送電路，用以自一電源供應系統接收包含一第一電源相關信號在內的多種電源相關信號，其中，此傳送電路包含一第一差動信號線；一第一接地電阻組件，用以連接至該第一差動信號線，其中，該第一電源相關信號通過該第一差動信號線及該第一接地電阻組件而接地；及一第一開關組件，用以切換該第一差動信號線與該第一接地電阻組件的連接；以及一檢測電路，用以檢測該第一電源相關信號的變化。
21.根據權利要求20所述的USB外圍裝置，其特征在于該傳送電路還包含一第一電源線，用以將該傳送電路接收自該電源供應系統的一第二電源相關信號傳送至該USB傳輸線的一電源線；一第二開關組件，用以切換該第一電源線與該電源供應系統的連接；一第一電位電阻組件，用以連接至該第一差動信號線；以及一第三開關組件，用以切換該第一電位電阻組件與該第一差動信號線的連接。
22.根據權利要求20或21所述的外圍裝置，其特征在于該檢測電路還包含一定時器，用以計算一時間區段。
23.根據權利要求22所述的外圍裝置，其特征在于該裝置還包含一第一電源供應系統，用以作為供應該多種電源相關信號的該電源供應系統。
全文摘要
一種USB連接檢測電路系統及其操作方法。此電路系統包含一傳送電路及一檢測電路。此傳送電路包含一組差動信號線、一組接地電阻組件及一組電位電阻組件，其中，一接地電阻組件及一電位電阻組件各自通過一開關組件連接至同一差動信號線。此傳送電路是用以自一電源供應系統分別接收一電流相關信號至此組差動信號線，而每一電流相關信號通過接地電阻而接地；檢測電路是用以檢測流經每一差動信號線的電源相關信號的變化。當一裝置通過一USB傳輸線連接上此電路系統時，此USB傳輸線的一差動信號線將連接至此電路系統的差動信號線，并使原本流經接地電阻組件的電源相關信號產生變化。所以，由比較連接前后的電源相關信號的差異，此一電路系統即可自行辨識其所連接的裝置型態。
文檔編號G06F13/38GK1417681SQ01136149
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月7日 優先權日2001年11月7日
發明者吳文珍 申請人:旺玖科技股份有限公司