[发明专利]一种将USB接口分时应用为标准I/O接口的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将USB接口分时应用为标准I/O接口的设备及方法，属于信息安全领域。

背景技术

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)协议允许外设在主机和其它外设工作时进行连接配置，使用及移除即所谓的即插即用，同时USB总线的应用可以清除PC上过多的I/O端口，而以一个串行通道取代，使PC与外设之间的连接更容易。

USB接口通过一个四线电缆来传输信号与电源：D+信号线，D-信号线，GND信号线和Vbus信号线。其中D+信号线和D-信号线是一对差模的信号线，而Vbus(高电平)信号线和GND(地)信号线则提供了电源，它可以给一些设备(包括USB Hub)供电。USB提供了两种数据传输率：一种是12Mbps的高速(fullspeed，全速)模式，另一种是1.5Mbps的(slow speed，低速)模式。这两种模式可以同时存在于一个USB系统中，而引入低速模式主要是为了降低要求不高的设备的成本，比如鼠标键盘等等。

在现有技术中，某些USB设备仅仅用USB协议进行通讯往往是不够的，比如USB设备需要通过标准I/O接口协议进行升级或数据提取时，需要将USB设备的外壳打开，这样使用起来很不方便。

发明内容

为了解决由于USB设备为封闭设备在不打开外壳无法通过标准I/O接口进行数据传输的限制和使用上的不便，本发明提出了一种将USB接口分时应用为标准I/O接口的设备及方法，USB设备在原有USB协议进行通信基础上，增加了通过标准I/O接口协议进行数据通信的方式。

一种将USB接口分时应用为标准I/O接口的设备，包括USB接口模块，所述设备还包括状态检测模块、电源提取模块和切换开关模块，所述电源提取模块与USB接口模块相连，所述切换开关模块与USB接口模块相连，所述状态检测模块分别与切换开关模块和USB接口模块连接，

其中，状态检测模块，用于检测所述USB接口信号线上的电压，以确定进入USB接口信号线上的信号电压排列顺序是否为标准USB协议顺序；

电源提取模块，用于将所述USB接口任意顺序排列的输入信号电压转换成按标准USB协议顺序排列的电压；

切换开关模块，用于根据状态检测模块检测出的所述信号电压排列顺序是否为标准USB协议顺序，如果信号电压排列顺序是非标准USB协议顺序，将标准USB协议顺序排列的D+信号线和/或D-信号线切换到I/O接口，所述设备可以通过所述I/O接口进行数据交换，否则所述设备通过标准USB协议即D+、D-接口与所述上游接口进行数据交换。

所述切换开关模块为切换开关芯片或可控开关或继电器。

所述切换开关芯片为CD4052芯片。

所述状态检测模块为状态检测电路。

所述电源提取模块为硅堆二极管电源转换电路、继电器电源转换电路或可控开关电源转换电路。

所述继电器电源转换电路由反向连接的两个继电器组成，每个继电器分别设置有两个触点，所述触点组成两个反向连接的串联回路，电源输出接口分别连接到串联回路的两个触点之间。

所述的硅堆二极管电源转换电路由四个桥式连接的二极管组成，相对边输出点与USB接口模块连接。

一种将USB接口分时应用为标准I/O接口的方法，包括下列步骤：

----将所述设备连接到上游接口；

----所述设备对所述上游接口进行电源提取和状态检测，当状态检测结果为信号线上电压排列顺序为USB协议顺序时，则所述设备通过USB协议进行数据交换；否则所述设备通过切换开关将D+信号线和D-信号线切换到标准I/O接口，进行数据交换。

所述上游接口为通过USB接口进行数据交换的上游接口或通过I/O接口进行数据交换的上游接口。

所述通过I/O接口进行数据交换的上游接口中信号线上电压的状态可以任意排列。

所述设备对所述上游接口进行电源提取的具体步骤为通过电源提取模块将Vbus信号线和Gnd信号线上电压排列顺序调整为按USB协议顺序排列并向所述设备提供正常的电压。

所述设备通过USB协议进行数据交换步骤具体为信号线上电压排列顺序为正常时，所述设备的D+信号线和D-信号线通过切换开关后和D+接口和D-接口连接，通过标准USB协议与所述上游接口进行数据交换。