專利名稱：一種對usb設備供電的方法與系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及終端技術領域，尤其涉及一種對USB設備供電的方法與系統。
背景技術：
隨著科學技術的不斷發展，集成電路工藝水平的不斷提升，現在的終端電子設備體積越來越小，功能越來越強，同時移動互聯網業務、移動通訊業務以及手機游戲等的飛速發展，也使得人們越來越多的使用小型終端電子設備來接入網絡或進行娛樂，從而對終端產品的電池續航能力有了更高的要求。USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)是連接計算機系統與外部設備的一個串口總線標準，也是一種輸入輸出接口技術規范，被廣泛應用于個人電腦和移動設備等信息通訊產品。USB支持熱插撥，主要用于主機與外接設備的數據通信，現在也逐漸成為小型終端電子設備充電功能的標準化接口。現在人們正越來越多的選用USB線纜通過計算機來對具有USB接口的終端電子設備進行供電，當前計算機對USB設備的供電方式有兩種，一種是固定地由計算機對USB設備供電，這種方式對于續航能力要求高的設備無法保證計算機自身的電力供應，如未外接電源的平板電腦和便攜計算機等；另一種是固定地由USB設備自己供電，這種方式在USB設備電量不足時，計算機無法給設備供電，導致USB設備電量耗盡無法繼續使用。綜上所述，在現有技術中，還沒有一種方法能夠實現在保證計算機自身續航能力的情況下實現對USB設備的電量供應。
發明內容
鑒于現有技術方法的不足，本發明提出了一種對USB設備供電的方法與系統，能夠動態的調整主機對USB設備的供電方式，在保證主機自身續航能力的情況下實現對USB 設備的電力供應。本發明實施例提供一種能夠動態調整主機對USB設備供電方式的系統，包括USB 設備和主機，USB設備和主機都分別包括信息收集單元、存儲單元、控制單元、通信單元、供電單元。其中信息收集單元用于收集供電狀態信息，存儲單元用于存儲供電狀態信息和監控程序代碼，控制單元用于決策供電方式以及控制供電方式的切換，通信單元用于通信，供電單元用于供應電力。本發明實施例還提供一種動態調整主機對USB設備供電方式的方法，包括USB設備啟動監控進程，收集USB設備供電狀態信息，主機啟動監控進程，收集主機供電狀態信息；USB設備與主機通過USB線纜通信，USB設備向主機上報USB設備的供電狀態信息；主機對USB設備與主機的供電狀態信息進行分析處理，決策對USB設備的供電方式并按需要動態切換供電方式。以上技術方案在不斷開USB設備與主機連接的情況下，依據USB設備與主機的供電狀態信息動態調整主機對USB設備的供電方式，在保證主機自身續航能力的情況下實現對USB設備的電力供應。
圖1為對USB設備供電的系統示意圖；圖2為USB設備與主機供電狀態信息通信的方法示意圖；圖3為主機判斷是否允許給USB設備供電的方法示意圖；圖4為主機判斷是否改變對USB設備供電方式的方法示意圖；圖5是如何判斷主機是否給USB設備供電的規則示意圖；圖6為對USB設備供電方式動態切換的方法示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。圖1是對USB設備供電的系統示意圖，該系統包括USB設備和主機，所述USB設備與所述主機通過USB線纜連接，USB線纜兩端通過USB接口分別與USB設備和主機連接。主機主板可以為USB接口提供5V電壓，限額供電流為500mA。所述USB設備包括信息收集單元101，用于收集USB設備的供電狀態信息，并上報給控制單元104。所述供電狀態信息包括USB設備電池電壓、USB設備電池總容量、USB設備電池當前容量、USB 設備正常運行所需最低電量等，當然所述USB設備供電狀態信息不限于此，還可能包括此處未列出的信息。信息收集單元可實時收集USB供電狀態信息，也可按固定時間間隔(如 5分鐘)收集供電狀態信息。存儲單元102，用于存儲所述USB設備的供電狀態信息，以及控制單元104所運行的監控進程所需代碼。在所述USB設備中存儲單元102表現為內存和外存，上述信息收集單元101所收集的USB設備供電狀態信息通常直接存儲在內存中，供控制單元104讀寫和運算使用。監控進程所需代碼存儲于外存中，當USB設備運行時，讀取USB設備監控進程程序代碼到內存中并在控制單元104的控制下運行該進程。通信單元103，用于在控制單元105的控制下與通信單元108協作，完成USB設備與主機之間的通信。本實施例中，USB設備與主機之間是通過USB線纜連接的，USB線纜兩端通過USB接口分別與USB設備和主機連接，標準USB接口有四個管腳，定義如下VBUS，提供正5V電源；Data-，數據發送/接收；Data+，數據發送/接收；GND，接地。其中管腳VBUS 用于通過USB線纜為USB設備供電，管腳Data-、Data+共同用于數據通信。供電單元104，用于在控制單元105的控制下為USB設備供電，在所述USB設備中表現為可充電電池(如鋰電池)，用于直接為USB設備供電；或表現為硬件，用于在USB設備自身電池電量不足時，主機通過所述硬件充電電路為USB設備供電。控制單元105，用于控制USB設備各單元的協同工作，接收主機下發的指令，控制USB設備供電方式的切換。本實施例中控制單元表現為處理器芯片，處理器運行USB設備監控進程，通過發布指令控制USB設備中其他四個單元協同工作。并接收主機下發的指令，完成主機所要求的任務。在供電方式需要改變時，控制供電方式的切換，所述控制供電方式切換的方法將在圖5所述實施例中詳細說明。所述主機包括信息收集單元106，用于收集主機的供電狀態信息，并上報給控制單元110。所述供電狀態信息包括主機是否使用外部電源供電，當不使用外部電源供電而使用主機自身電池供電時還需包括主機電池電壓、主機電池總容量、主機電池當前容量、主機正常運行所需最低電量等，當然所述主機供電狀態信息不限于此，還可能包括此處未列出的信息。信息收集單元106可實時收集主機供電狀態信息，也可按固定時間間隔(如5分鐘)收集主機供電狀態信息。存儲單元107，用于存儲所述主機的供電狀態信息，以及控制單元110所運行的監控進程所需代碼。在所述主機中存儲單元107表現為內存和外存，上述信息收集單元106 所收集的主機供電狀態信息通常直接存儲在內存中，供控制單元110讀寫和運算使用。監控進程所需代碼存儲于外存中，當主機運行時，讀取主機監控進程程序代碼到內存中并在控制單元108的控制下運行該進程。通信單元108，用于通過在控制單元110的控制下與通信單元103協作，完成主機與USB設備之間的通信。通信單元108與前述通信單元103的結構與功能相似，在此不再贅述。供電單元109，用于在控制單元110的控制下為主機供電，在所述主機中表現為可充電電池(如鋰電池)，用于直接為主機供電；或表現為外部電源(如外接電源適配器)，用于外接直流或交流電源為主機供電。控制單元110，用于控制主機各單元的協同工作，決策供電方式以及控制為USB設備供電方式的切換。本實施例中控制單元表現為CPU(Central Processing Unit，中央處理器)，CPU運行監控進程，通過發布指令控制其他三個單元協同工作，對所收集到的主機供電狀態信息和USB設備上報的USB設備供電狀態信息進行運算操作，決策為USB設備供電方式，并在為USB設備供電方式需要改變時，控制為USB設備供電方式的切換，所述決策是否允許對USB設備供電以及控制對USB設備供電方式的切換的方法將在圖3與圖4所述實施例中詳細說明。圖2是USB設備與主機供電狀態信息通信的方法示意圖，所述信息通信方法包括201、USB設備收集USB設備的供電狀態信息，此過程由前述信息收集單元101完成；202、USB設備對供電狀態信息進行分析處理，此過程由前述控制單元104完成，所述分析處理包括USB設備電池當前電量是否足以保證USB設備正常運行；203、USB設備向主機上報USB設備的供電狀態信息，此過程由前述通信單元104在前述控制單元105的控制下完成；204、主機監控程序收集主機的供電狀態信息，此過程由前述信息收集單元204完成；
205、主機對主機供電狀態信息和USB設備上報的USB設備供電狀態信息進行分析處理，此過程由前述控制單元110完成，此處的分析處理包括決策是否允許主機對USB設備供電以及控制對USB設備供電方式的切換，所述決策是否允許對USB設備供電以及控制對 USB設備供電方式的切換的方法將在圖3與圖4所述實施例中做詳細說明；206、主機向USB設備下達指令、通知主機對USB供電方式，此過程由前述通信單元 108在前述控制單元110的控制下完成。圖3是主機判斷是否允許給USB設備供電的方法示意圖，步驟包括301、主機開機，接通電源；302、主機上電，從硬盤中加載監控軟件程序，啟動監控進程，監控主機的供電狀態 fn息；303、根據前述步驟302收集的主機供電狀態信息判斷主機是否由外部電源供電， 若是即當主機由外部電源供電時，由主機為USB設備供電，所以轉步驟306 ；若否即主機由自身電池供電時，則需由主機與USB設備當前的供電狀態信息共同判斷是否滿足允許給 USB設備供電的條件，所以轉步驟304 ；304、根據監控程序所制定的規則，對主機和USB設備當前的供電狀態信息進行評估，判斷是否滿足允許給USB設備供電的條件，若是則轉步驟306，若否則轉步驟305 ；此處判斷是否滿足允許給USB設備供電的方法將在圖4所述實施例中詳細說明；305、主機向USB設備發送命令，通知USB設備不允許主機為USB設備供電；306、主機向USB設備發送命令，通知USB設備允許主機為USB設備供電。307、當收到主機不允許為USB設備供電的通知后，USB設備用自身電池為USB設備供電；308、當收到主機允許為USB設備的通知后，由主機為USB設備供電。在此實施例中，為簡便起見，默認USB設備已啟動并通過USB線纜與主機連接，且 USB設備已啟動監控進程，并與主機進行供電狀態信息的通信。圖4是主機判斷是否改變對USB設備供電方式的方法示意圖，在圖3中已經說明了如何判斷主機是否允許給USB設備供電，為了更清楚的公開本發明提出的方法，在此圖中進一步的說明當主機供電狀態發生變化時如何判斷主機是否允許給USB設備供電，步驟包括401、主機與USB設備開機，接通電源，并通過USB線纜連接；402、主機與USB設備上電，并從存儲單元中加載監控軟件程序，啟動監控進程，監控主機與USB設備的供電狀態信息；403、根據實時監控的主機的供電狀態信息判斷主機的供電方式是否發生改變，若是轉步驟404，若否轉步驟405 ；404、判斷主機供電方式的改變方式，如果是由主機自身電池供電改變為外部電源供電，轉步驟408，如果是由外部電源供電改變為主機自身電池供電，則轉步驟405 ；405、繼續監控主機與USB設備的供電狀態信息；406、根據USB設備監控程序所制定的規則，判斷USB設備的電池是否到達低電量報警狀態，若是則轉步驟407，若否則轉步驟405 ；407、USB設備提示用戶是否需要由主機供電，并可由用戶進行選擇，若用戶選擇是則轉步驟408，若否則轉步驟405 ；408、USB設備的供電方式由USB設備自身電池供電切換為由主機為USB設備供電。在該實施例中，步驟401與402并非必需，只須保證主機與USB設備已啟動，二者通過USB線纜連接，且二者已分別啟動監控進程，并可進行供電狀態信息的通信。同時，需要說明的是，此方法示意圖中，當主機與USB設備處于405至408的任何一種狀態中時，若主機供電狀態發生改變，則轉至步驟403。圖5是如何判斷主機是否給USB設備供電的規則示意圖，在圖3與圖4所述實施例中給出了主機是否允許給USB設備供電以及是否需要改變對USB設備供電方式的判斷方法，該方法是根據監控程序中設定的規則來判斷的，該規則分為初始判斷和動態判斷兩步， 具體為初步判斷僅以主機的供電方式作為判斷依據，若主機是由外部電源供電，則由主機為USB設備供電；由否則需進一步動態判斷；動態判斷當主機由自身電池供電時，分以下情況當USB設備電池電力足夠保證自身正常運行時，由USB設備自身電池供電；當USB設備電池電力不能保證其正常運行時， 請求主機進行供電，主機判斷自身電池電力供應情況，若主機自身電池電力足以保證二者正常運行，則由主機為USB設備供電，若主機自身電池電力不足以保證二者正常運行，則在主機或USB設備上彈出提示，并由用戶選擇是否由主機對USB設備供電。對照圖5來具體說明判斷規則的流程，步驟為501、判斷主機是否由外部電源供電，若是轉步驟502，若否則轉步驟503 ；502、當主機由外部電源供電時，默認由主機為USB設備供電；503、當主機由自身電池供電時，則不默認由主機為USB設備供電，需要根據主機與USB設備的供電狀態信息共同決策供電方式；判斷USB設備電池的電量是否足夠保證自身的正常運行，若是則轉步驟506，若否則轉步驟504 ；504，當USB設備電池電量不足夠保證自身正常運行時，主機對主機電池電量進行判斷，判斷主機電池電量是否足夠保證USB設備與主機二者的正常運行，若是，則轉步驟 502，由主機為USB設備供電，若否則轉步驟505 ；505、當主機電量不足夠保證USB設備與主機二者的正常運行時，主機或者USB設備提示用戶，由用戶選擇是否由主機供電，若是，則轉502，由主機為USB設備供電，若否則轉步驟506 ；506、若用戶選擇不由主機為USB設備供電，只USB設備繼續使用自身電池供電。判斷主機和USB設備電池電力是否能保證自身正常運行的規則，可由用戶制定 如電池當前電量占總電量百分比高于某閾值(如20% )，才認為電力足夠保證自身正常運行；或者當前電量絕對值需高于某閾值(如USB設備為100mA，主機為500mA)，才認為電力足夠保證自身正常運行。其中各閾值在研發監控程序時即由研發人員設定，也可由用戶在監控程序中通過程序所提供的參數修改接口自主設定。需要說明的是，判斷是否需要改變供電方式的規則不僅限于此。圖6是對USB設備供電方式動態切換的方法示意圖，在圖3與圖4中已說明在何種情況下需要切換供電方式，為了更清楚的公開本發明所提出的方法，本圖進一步說明了在USB設備需要改變供電方式時，USB設備和主機是如何共同協作實現供電方式的動態切
8換的，在此假定當前狀態處于主機為USB設備供電。具體流程如下601、主機通過前述供電單元104的硬件充電電路給USB設備供電，此時USB設備保持在由主機為其供電的狀態；602、主機判斷USB設備供電方式是否需要從由主機對其供電改變為由其自身電池供電，若是轉步驟603，若否轉步驟601 ；所述判斷按圖4所述實施例的方法進行。603、切換對USB設備的供電方式，由主機為其供電電切換至其自身電池供電；604、USB設備關閉主機為其供電的硬件充電電路，此過程在前述USB設備控制單元105的控制下完成；606、USB設備供電方式保持在由其自身電池供電狀態，直到對其供電方式需要改變時；606、主機判斷對USB設備供電方式是否需要從由USB設備自身電池供電改變為由主機對USB設備供電，若是轉步驟607，若否則轉步驟605 ；607、切換對USB設備的供電方式，由USB設備自身電池供切換至主機為USB設備供電電； 608、USB設備打開主機為其供電的硬件充電電路，此過程在前述USB設備控制單元105的控制下完成；；此示意圖是一個循環狀態圖，左邊是對USB設備供電方式由主機供電切換到USB 設備自身電池供電，右邊是對USB設備供電方式由USB設備自身電池供電切換到主機供電。 USB設備的供電狀態可處于示意圖中任一階段，并可動態轉換，為了簡便起見，在示意圖和方法說明中，假定從步驟601開始。實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種對USB設備供電的方法，其特征在于，所述方法包括USB設備啟動監控進程，收集USB設備供電狀態信息，主機啟動監控進程，收集主機供電狀態信息；USB設備與主機通過USB線纜通信，USB設備向主機上報USB設備的供電狀態信息；主機對USB設備和主機的供電狀態信息進行分析處理，決策對USB設備的供電方式并按需要動態切換供電方式。
2.根據權利要求1所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，所述USB設備與主機的通信方法包括USB設備信息收集單元收集USB設備的供電狀態信息；USB設備控制單元對USB設備供電狀態信息分析處理；USB設備通信單元在USB設備控制單元的控制下向主機上報USB設備供電狀態信息；主機信息收集單元收集主機的供電狀態信息；主機控制單元對主機供電狀態信息和USB設備上報的USB設備供電狀態信息分析處理，決策是否允許主機對USB設備供電以及控制對USB設備供電方式的切換；主機通信單元在主機控制單元的控制下向USB設備下達指令，通知對USB設備供電方式。
3.根據權利要求2所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，所述USB設備與主機的通信過程中，主機信息收集單元收集主機的供電狀態信息并非必須要在權利要求2中所述方法的前三個步驟完成之后進行，也可與所述前三個步驟并行。
4.根據權利要求3所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，判斷是否允許主機對 USB設備供電的方法包括主機根據主機供電狀態信息判斷若主機是由外部電源供電，則允許主機為USB設備供電；若否，則根據主機供電狀態信息和USB設備供電狀態信息共同判斷是否允許主機給USB設備供電。
5.根據權利要求4所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，當主機供電狀態發生變化時，若供電狀態由自身電池供電改變為外部電源供電，則允許主機為USB設備供電；若供電狀態由外部電源供電改變為由自身電池供電，則根據主機供電狀態信息和USB設備供電狀態信息共同判斷是否允許主機給USB設備供電。
6.根據權利要求4或5所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，根據主機供電狀態信息和USB設備供電狀態信息共同判斷是否允許主機給USB設備供電的方法包括當USB設備電池電力足夠保證自身正常運行時，由USB設備自身電池供電；當USB設備電池電力不能保證其正常運行時，請求主機進行供電，主機判斷自身電池電力供應情況，若主機電池電力足以保證主機自身和USB設備二者正常運行，則由主機為 USB設備供電；若主機自身電池電力不足以保證二者正常運行，則在主機或USB設備上彈出提示，并由用戶選擇是否由主機對USB設備供電。
7.根據權利要求6所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，判斷USB設備和主機電池電力是否足夠保證自身正常運行的方法包括，判斷電池當前電量占總電量百分比或當前電量絕對值是否高于某閾值，若高于則能夠自身正常運行，若否則不能保證自身正常運行。
8.根據權利要求7所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，判斷USB設備和主機電池電力是否足夠保證自身正常運行的閾值在研發監控程序時由研發人員設定，也可由用戶在監控程序中通過程序所提供的參數修改接口自主設定。
9.根據權利要求8所述的對USB設備供電的方法，其特征在于，動態切換對USB設備供電方式的方法包括當USB設備處于由主機為其供電的狀態時，若USB設備供電方式需要從由主機對其供電改變為由其自身電池供電，則將USB設備的供電方式由主機為其供電切換到由其自身電池供電，并關閉主機為其供電的硬件充電電路，然后保持在USB設備自身電池供電狀態，直到對其供電方式需要改變；當USB設備處于由自身電池供電的狀態時，若USB設備供電方式需要從由其自身電池供電改變為由主機對其供電，則將USB設備的供電方式由其自身電池供電切換到由主機為其供電，并打開主機為USB設備供電的硬件充電電路，然后保持在主機為USB設備供電狀態，直到對其供電方式需要改變。
10.一種對USB設備供電的系統，其特征在于，包括USB設備和主機，所述USB設備和主機分別都分別包括信息收集單元、存儲單元、控制單元、通信單元、供電單元；其中信息收集單元用于收集供電狀態信息，存儲單元用于存儲供電狀態信息和監控程序代碼，控制單元用于決策供電方式以及控制供電方式的切換，通信單元用于通信，供電單元用于供應電力。
11.根據權利要求10所述的對USB設備供電的系統，其特征在于，所述USB設備和主機通過USB線纜連接，USB線纜兩端通過USB接口分別與USB設備和主機連接。
12.根據權利要求11所述的對USB設備供電的系統，其特征在于，所述USB設備和主機的通信單元為USB接口的數據發送/接收管腳，用于USB設備與主機之間的數據通信。
13.根據權利要求12所述的對USB設備供電的系統，其特征在于，所述USB設備的供電單元為可充電電池或者硬件充電電路，其中可充電電池直接為USB設備供電，主機經由USB 線纜通過硬件充電電路為USB設備供電。
14.根據權利要求13所述的對USB設備供電的系統，其特征在于，所述USB設備的控制單元為處理器芯片，用于運行USB設備監控進程；通過發布指令控制USB設備中其他四個單元協同工作；接收主機下發的指令完成主機所要求的任務；在供電方式需要改變時控制供電方式的切換。
15.根據權利要求14所述的對USB設備供電的系統，其特征在于，所述主機供電單元為可充電電池或外部電源，其中可充電電池直接為主機供電，外部電源外接直流或交流電源為主機供電。
16.根據權利要求10所述的對USB設備供電的系統，其特征在于，所述主機控制單元為中央處理器，用于運行主機監控進程；通過發布指令控制主機中其他四個單元協同工作； 對所收集到的主機供電狀態信息和USB設備上報的USB設備供電狀態信息進行運算操作， 決策為USB設備供電方式；在供電方式需要改變時控制供電方式的切換。
全文摘要
本發明涉及終端技術領域，公開了一種對USB設備供電的方法與系統。所述系統包括USB設備與主機，USB設備通過USB線纜與主機連接，主機可通過USB線纜為USB設備供電。所述供電方法包括，當主機供電狀態發生改變時，可自動切換USB設備供電方式；當USB設備電量低時，可根據監控程序所設定的規則對USB設備與主機的供電狀態信息綜合分析，選擇適當的供電方式并實現供電方式動態切換。本發明能夠在不斷開連接的情況下動態切換供電方式，在保證主機自身續航能力的情況下保證了對USB設備的電力供應。
文檔編號G06F1/26GK102301305SQ201180000581
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者顏志軍 申請人:華為終端有限公司