專利名稱：在pda兩個usb輸入端口間感測并自動切換到單個端口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在兩個數(shù)據(jù)端口之間的切換，尤其涉及自動選擇兩個USB端口中的一 個來連接到第三個USB端口。
背景技術(shù)：
便攜式數(shù)據(jù)設(shè)備(PDT)是多種周期性地與例如計算機的主機設(shè)備通信的移動數(shù) 據(jù)終端(MDT)中的一種。通常，這些MDT使用有線連接，其中最常見的是USB連接和通過例 如以太局域網(wǎng)的局域網(wǎng)(LAN)的連接。移動數(shù)據(jù)終端的提供商通常提供支撐MDT的底座 (docking cradle)，并且具有用于插入有線數(shù)據(jù)連接的一個或更多數(shù)據(jù)插口，以及為MDT中 的電池充電的電源插口或帶有墻上插頭的電纜。為了適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)協(xié)議，底座具有兩個或更多數(shù)據(jù)輸入/輸出插口，并且按照 慣例，具有一個開關(guān)，以便用戶可以手動選擇使用哪個插口來連接到MDT。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在其一種形式下包括路由電路，用于自動將在以太網(wǎng)連接器處從以太局 域網(wǎng)(LAN)得到的第一組USB信號或在USB連接器處從USB主機得到的第二組USB信號路 由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的輸出連接器，包括USB電源電壓選擇電路，響應(yīng)于兩個或更 多第一輸入信號，傳遞來自第一組USB信號或第二組USB信號的USB電源電壓，或者將來自 第一組和第二組USB信號的USB電源電壓與輸出連接器隔離；USB數(shù)據(jù)選擇電路，響應(yīng)于一 個或更多第二輸入信號，將來自第一組USB信號或第二組USB信號的USB數(shù)據(jù)信號傳遞到 輸出連接器；以及USB電源電壓檢測電路，檢測是否存在來自第二組USB信號的USB電源 電壓，以及響應(yīng)于該檢測，生成兩個或更多第一輸入信號和一個或更多第二輸入信號，其中 USB電源電壓檢測電路生成第一組第一輸入信號，其在來自第二組USB信號的USB電源電壓 變化時，將來自第一組和第二組USB信號的USB電源電壓與輸出連接器隔離，且隨后生成第 二組第一輸入信號以將來自第一組USB信號或第二組USB信號的USB數(shù)據(jù)信號傳遞到輸出 連接器。在另一種形式下，本發(fā)明包括了一種用于自動將來源于以太局域網(wǎng)(LAN)的第一 組USB信號或來源于USB主機的第二組USB信號路由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的連接器的 方法，該方法包括步驟如果不存在來自USB主機的USB電源電壓，將來自第一組USB信號 的USB信號耦合到連接器；如果存在來自USB主機的USB電源電壓，將來自第二組USB信號 的USB信號耦合到連接器；如果來源于USB主機的USB電源電壓從不存在變化為存在，或者 從存在變化為不存在，在變化后，將至連接器的USB電源電壓中斷一段時間，然后將來自第 一組和第二組USB信號之一的USB電源電壓應(yīng)用到連接器。
前述的以及其他的特征、特性、優(yōu)點和發(fā)明總體上可以從以下結(jié)合附圖的更為詳 細的描述來更好的理解。其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的互連在一起的移動數(shù)據(jù)終端(MDT)、 底座、以太局域網(wǎng)(LAN)和個人計算機；圖2是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的底座中的電源部分的原理圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的具有用于以太網(wǎng)加密狗接口板的穩(wěn)壓器 的以太網(wǎng)加密狗接口板以及以太網(wǎng)插口的原理圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的USB插口的原理圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的與擱置于底座中的MDT配合的MDT連接器 的原理圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的用于手動地或自動地將底座中的連接器 連接到去往和來自USB插口或去往和來自以太網(wǎng)插口的信號的電路的原理圖；以及圖7A和圖7B是在圖6中顯示的電路中的三個節(jié)點處于改變狀態(tài)期間的節(jié)點的電 壓波形。應(yīng)當理解的是，為了清楚以及在被認為合適的情況下，圖中重復(fù)了參考數(shù)字以指 示相應(yīng)的特征。同時，圖中各種對象的相對尺寸在某些情況下已經(jīng)變形以便更清楚地顯示 本發(fā)明。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考在附圖中示出的本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以以多種形 式實現(xiàn)，并且不應(yīng)當被解釋為限于此處提出的實施例。相反，這些代表性的實施例被詳細描 述以使該公開充分和完整，并完整地向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達本發(fā)明的范圍、結(jié)構(gòu)、操作、功 能性和應(yīng)用潛力。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的互連在一起的移動數(shù)據(jù)終端 (MDT) 10、底座12、以太局域網(wǎng)(LAN) 14和個人計算機16。以太網(wǎng)電纜18將以太網(wǎng)LAN 14 連接到底座12中的以太網(wǎng)插口 20，USB電纜22將個人計算機16連接到底座12內(nèi)的USB 插口 24。個人計算機16是至MDT 10的USB主機終端。底座12上手動操作的開關(guān)26具有 三個位置用于手動選擇以太網(wǎng)連接的第一位置，用于手動選擇USB連接的第二位置。第三 自動選擇位置使得如果主機USB設(shè)備連接到底座12的話底座通過USB插口 24向MDT 10 來回傳遞數(shù)據(jù)信號，否則底座向及從MDT 10傳遞有出現(xiàn)在以太網(wǎng)插口 20的任何數(shù)據(jù)。底 座12連接往返USB插口 24的USB數(shù)據(jù)，或者由底座12和圖5顯示的以太網(wǎng)插口 20和MDT 插口 28的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)所生成的USB數(shù)據(jù)。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的用于MDT 10的底座的電源部分30的原 理圖，包括連接到兩個可復(fù)位保險絲34和36的一個端子的電源輸入插口 32。保險絲34的 第二端子提供圖2中標記為VCCOUT的電源電壓，保險絲36的第二端子提供圖2中標記為 DONGLE PffR的電源電壓，還通過二極管38耦合到穩(wěn)壓器40。標記為VBUSEXT的USB電源 電壓通過另一個二極管42耦合到電源40，電源40進而提供了調(diào)整過的輸出電源VCC。從 而，輸出電源VCC可以由輸入插口 32或USB電源電壓VBUSEXT提供。通常外部電源插入到
5電源輸入插口 32，不僅僅為圖中示出的電路供電，還為MDT 10中的電池充電。然而，在本發(fā) 明的一個實施例中，底座12可以僅僅使用連接到USB插口 24的USB主機設(shè)備提供的USB 電源電壓USGEXT來向及從MDT 10傳遞信號。圖3是以太網(wǎng)到可以用在底座中的USB加密狗50的連接圖。加密狗50可以是 Boise, ID的CradlePoint公司制造的型號為PS6U1UHE的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)USB適配器。圖3中所 示的是連接器52、54、56、58、60、62、64和66，它們連接到加密狗50上的配對連接器(未示 出)。圖3示出的還有穩(wěn)壓器68，其接收圖2中示出的電壓供應(yīng)DONGLE VOLTAGE，并向配對 的加密狗連接器60、62和64提供電源電壓。以太網(wǎng)插口 20連接到加密狗配對連接器58。 加密狗50為傳遞通過以太網(wǎng)插口 20的信號提供以太網(wǎng)終端，包括與以太網(wǎng)連接的同步，并 且將太網(wǎng)格式信號轉(zhuǎn)換為USB格式信號及將USB格式信號轉(zhuǎn)換為太網(wǎng)格式信號。加密狗50 還提供USB電源電壓，使得加密狗可作為USB主機。連接器54、56和66可提供指示加密狗 50的狀態(tài)的信號，例如加密狗50是否與外部以太網(wǎng)信號同步和數(shù)據(jù)是否傳遞通過加密狗 50。來往加密狗50的USB信號被提供在加密狗配對連接器52處，其被示作線72上的USB 電源電壓VBUSD0N，和線74上的USB數(shù)據(jù)信號-USBDON和線76上的USB數(shù)據(jù)信號+USBD0N。圖4是USB插口 24的連接圖，其用于從例如圖1示出的個人計算機16的USB主機 接收外部USB信號。正USB電源電壓VBUS形成線82上的電源電壓VBUSEXT，DM和DP USB 信號分別形成線84上的-USBEXT以及線86上的+USBEXT。USB插口 24中的USB地GND以 及USB屏蔽被連接到地。圖5是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的與擱置于底座12中的MDT 10配合的 MDT連接器28的原理圖。MDT連接器28接收圖1所示的VCCOUT電源電壓以及USB信號 VBUS0UT, -USBOUT和+USB0UT。另外，串行總線信號88，如果由外部設(shè)備提供給底座12的話， 連接到MDT連接器28以供MDT 10或可使用串行總線協(xié)議通信的其他數(shù)據(jù)處理設(shè)備使用。圖6是底座的切換部分90的電路圖，其將來自以太網(wǎng)加密狗50或USB插口 24的 USB信號傳遞到MTD連接器28，如圖5所示，以用于與例如MDT 10的數(shù)據(jù)處理裝置連接。手 動開關(guān)92，對應(yīng)于圖1中示出的手動開關(guān)26，是一個三刀單擲開關(guān)，其具有連接到對應(yīng)于至 MDT 10的以太網(wǎng)唯一連接的VCC的第一觸點94，未被連接并且對應(yīng)于開關(guān)26的自動選擇 位置的第二觸點96，以及連接到對應(yīng)于至MDT 10的USB插口 24的USB唯一連接的地的第 三觸點98。銜鐵觸點100連接到節(jié)點102，該節(jié)點連接到電阻器104的一端，而電阻器的另 一端連接到二極管106的陰極。二極管106的陽極連接到四選一選擇器IC 108的標記為 N02的的輸入端，其還連接到來自圖4中示出的USB插口 24的信號VBUSEXT。節(jié)點102還 通過第二電阻器110耦合到地，并通過第三電阻器112耦合到節(jié)點114。節(jié)點114連接到異或門116的第一輸入端，在圖6中標記為B，連接到四選一選擇 器IC 108的輸入端IN2，還連接到二選一 USB選擇器IC 118的輸入端Sl和S2。節(jié)點14 還通過電阻器120耦合到異或門116的第二輸入端，在圖6中標記為A，其進而通過電容器 121耦合到地。異或門116的第二輸入端、電阻器120和電容器121的公共連接形成了節(jié)點 122。另外，節(jié)點114通過另一個電容器124耦合到地。在本發(fā)明的一個實施例中，四選一 選擇器 IC 108 是 TS5A3359，二選一 USB 選擇器 IC 118 是 FSUSBl 1。異或門116的輸出端，標記為Y，連接到開路漏極反相器123的輸入端，標記為A。 開路漏極反相器123的輸出端，標記為Y，連接到四選一選擇器IC 108的輸入端IN1，并且
6通過電阻器126耦合到VCC，并且通過電容器128耦合到地。開路漏極反相器123的輸出 端、四選一選擇器IC 108的輸入端IN1、電阻器126和電容器128的共同連接形成了節(jié)點 129。四選一選擇器IC 108具有兩個額外的輸入端，通過電阻器130連接到圖3所示加 密狗50生成的VBUSD0N的N00，以及通過電阻器132連接到地的NOl。輸出，標記為COM，形 成了連接到圖5中所示的MDT插口 28的、標記為VBUS0UT的USB電源電壓。二選一 USB選擇器IC 118具有一組USB數(shù)據(jù)線，其連接到輸入端Sl和S2確定的 兩組可選USB數(shù)據(jù)線中的一組。第一組可選USB數(shù)據(jù)線，在圖6中標記為ID+和1D-，分別 連接到圖3所示的加密狗50生成的標記為+USBDON和-USBDON的信號。第二組可選USB 數(shù)據(jù)線，在圖6中標記為2D+和2D-，分別連接到標記為+USBEXT和-USBEXT的信號，它們是 圖4中示出的USB插口 24的USB數(shù)據(jù)連接。標記為D+和D-的一組數(shù)據(jù)線分別連接到與 MDT連接器28相連的標記為+USBOUT和-USBOUT的USB數(shù)據(jù)線。四選一選擇器IC 108的COM輸出端根據(jù)以下表格與三個輸入端N00、NOl和N02 中的任何一個都不耦合，或者耦合到其中之一，在表中H指示高電壓(等于邏輯1電壓)，而 L指示低電壓(等于邏輯0電壓)
權(quán)利要求
一種用于自動地將來源于以太局域網(wǎng)(LAN)的第一組USB信號或來源于USB主機的第二組USB信號路由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的連接器的方法，包括步驟a)如果不存在來自USB主機的USB電源電壓，將來自第一組USB信號的USB信號耦合到連接器；b)如果存在來自USB主機的USB電源電壓，將來自第二組USB信號的USB信號耦合到連接器；c)如果來源于USB主機的USB電源電壓從不存在變化為存在，或者從存在變化為不存在，在變化后，將至連接器的USB電源電壓中斷一段時間，然后將來自第一組和第二組USB信號之一的USB電源電壓應(yīng)用到連接器。
2.一種用于將來源于以太局域網(wǎng)(LAN)的第一組USB信號或來源于USB主機的第二組 USB信號路由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的連接器的方法，包括步驟a)如果不存在來自USB主機的USB電源電壓或者手動開關(guān)位于第一位置，將來自第一 組USB信號的USB信號耦合到連接器；b)如果存在來自USB主機的USB電源電壓或者手動開關(guān)位于第二位置，將來自第二組 USB信號的USB信號耦合到連接器；c)如果至連接器的USB電源電壓從來源于第一組或第二組USB信號一方變化到第一或 第二 USB信號中的另一方，在變化后，將至連接器的USB電源電壓中斷一段時間，然后將來 自第一組和第二組USB信號之一的USB電源電壓應(yīng)用到連接器。
3.用于自動地將在以太網(wǎng)連接器處從以太局域網(wǎng)(LAN)得到的第一組USB信號或在 USB連接器處從USB主機得到的第二組USB信號路由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的輸出連接 器的路由電路，包括a)USB電源電壓選擇電路，響應(yīng)于兩個或更多第一輸入信號，傳遞來自第一組USB信號 或者是第二組USB信號的USB電源電壓，或者將來自第一組和第二組USB信號的USB電源 電壓與輸出連接器隔離；b)USB數(shù)據(jù)選擇電路，響應(yīng)于一個或更多第二輸入信號，將來自第一組USB信號或者第 二組USB信號的USB數(shù)據(jù)信號傳遞到輸出連接器；以及c)USB電源電壓檢測電路，檢測來自第二組USB信號的USB電源電壓是否存在，并響應(yīng) 于該檢測，生成兩個或更多第一輸入信號以及一個或更多第二輸入信號；d)其中USB電源電壓檢測電路生成第一組第一輸入信號，其在來自第二組USB信號的 USB電源電壓存在變化時將來自第一組和第二組USB信號的USB電源電壓與輸出連接器隔 離，并且隨后生成第二組第一輸入信號以將來自第一組USB信號或第二組USB信號的USB 數(shù)據(jù)信號傳遞到輸出連接器。
4.如權(quán)利要求3中的路由電路，其中USB電源電壓檢測電路包括第一節(jié)點，在USB連接 器上存在的USB電源電壓存在變化時，該第一節(jié)點從高電壓狀態(tài)或低電壓狀態(tài)之一變化到 高電壓狀態(tài)或低電壓狀態(tài)中的另一狀態(tài)，所述第一節(jié)點耦合到所述第一組和第二組輸入信 號。
5.如權(quán)利要求4中的路由電路，其中USB電源電壓檢測電路包括時延電路，其具有耦合 到第一節(jié)點的輸入和耦合到所述第一輸入信號中的第一個的輸出。
6.如權(quán)利要求5中的路由電路，其中時延電路包括兩個或更多時延級，其中第一時延級的輸出是一個或更多第二輸入信號和第一輸入信號中的第二個，最后一個時延級的輸出 是所述第一輸入信號中的第一個。
7.如權(quán)利要求6中的路由電路，其中，如果最后一個時延級的輸出是在一個或高或低 電壓電平，輸出連接器處的USB電源電壓與第一和第二 USB信號的USB電源電壓兩者隔離。
8.如權(quán)利要求6中的路由電路，其中時延電路的第一級濾除手動開關(guān)從一個位置變化 到另一個位置時發(fā)生的觸點彈跳。
9.如權(quán)利要求5中的路由電路，其中時延電路包括多個RC時延級。
10.用于將在以太網(wǎng)連接器處從以太局域網(wǎng)(LAN)得到的第一組USB信號或在USB連 接器處從USB主機得到的第二組USB信號路由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的輸出連接器的路 由電路，包括a)USB電源電壓選擇電路，響應(yīng)于兩個或更多第一輸入信號，傳遞來自第一組USB信號 或第二組USB信號的USB電源電壓，或者將來自第一組和第二組USB信號的USB電源電壓 與輸出連接器隔離；b)USB數(shù)據(jù)選擇電路，響應(yīng)于一個或更多第二輸入信號，將來自第一組USB信號或第二 組USB信號的USB數(shù)據(jù)信號傳遞到輸出連接器；以及c)USB電源電壓檢測電路，檢測至輸出連接器的USB電源電壓是否來自第一組或第二 組USB信號之一，以及響應(yīng)于該檢測，生成兩個或更多第一輸入信號和一個或更多第二輸 入信號；d)其中USB電源電壓檢測電路生成第一組第一輸入信號，其在USB電源電壓從第一組 和第二組USB信號之一變化到第一組和第二組USB信號中的另一個時，將來自第一組和第 二組USB信號的USB電源電壓與輸出連接器隔離，并且隨后生成第二組第一輸入信號以將 來自第一組USB信號或第二組USB信號中另一個的USB數(shù)據(jù)信號傳遞到輸出連接器。
11.如權(quán)利要求10中的路由電路，其中USB電源電壓檢測電路包括第一節(jié)點，如果手動 開關(guān)處于第一位置以及如果USB連接器上存在的USB電源電壓存在變化時，第一節(jié)點從高 電壓狀態(tài)或低電壓狀態(tài)之一變化到高電壓狀態(tài)或低電壓狀態(tài)中的另一個狀態(tài)，所述第一節(jié) 點耦合到所述第一組和第二組輸入信號，并且如果手動開關(guān)不處于第一位置，不管USB連 接器上是否存在的USB電源電壓，第一節(jié)點不會改變電壓狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求11中的路由電路，其中USB電源電壓檢測電路包括時延電路，其具有耦 合到第一節(jié)點的輸入和耦合到所述第一輸入信號中的第一個的輸出。
13.如權(quán)利要求12中的路由電路，其中時延電路包括兩個或更多時延級，其中第一時 延級的輸出是一個或更多第二輸入信號和第一輸入信號中的第二個，最后一個時延級的輸 出是所述第一輸入信號中的第一個。
14.如權(quán)利要求13中的路由電路，其中如果最后一個時延級的輸出是在一個或高或低 電壓電平，輸出連接器處的USB電源電壓與第一和第二 USB信號的USB電源電壓兩者隔離。
15.如權(quán)利要求13中的路由電路，其中時延電路的第一級濾除手動開關(guān)從一個位置變 化到另一個位置時發(fā)生的觸點彈跳。
16.如權(quán)利要求12中的路由電路，其中時延電路包括多個RC時延級。
全文摘要
本發(fā)明涉及在PDA兩個USB輸入端口間感測并自動切換到單個端口的方法。用于自動將在以太網(wǎng)連接器處從以太局域網(wǎng)(LAN)得到的第一組USB信號或在USB連接器處從USB主機得到的第二組USB信號路由到能與數(shù)據(jù)處理設(shè)備接口的輸出連接器的路由電路包括USB電源電壓選擇電路、USB數(shù)據(jù)選擇電路以及USB電源電壓檢測電路，其中USB電源電壓檢測電路生成第一組第一輸入信號，第一組第一輸入信號在來自第二組USB信號的USB電源電壓變化時，將來自第一組和第二組USB信號的USB電源電壓與輸出連接器隔離，且隨后生成第二組第一輸入信號以將來自第一組USB信號或第二組USB信號的USB數(shù)據(jù)信號傳遞到輸出連接器。
文檔編號H01R13/66GK101938077SQ201010241838
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者T·楊 申請人:手持產(chǎn)品公司