基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于Android系统的利用USB-OTG接口进行其他接口扩展的方法和系统。所述方法/系统利用嵌入式IC和USB-HUB扩展芯片，通过电路调试和软件编程，在不对平板电脑本身的系统和接口进行任何改动的情况下，开发出了一套利用USB接口扩展平板电脑外部接口的方法和系统。本发明所设计的方案，采用标准的平板电脑上标准的USB-OTG协议，扩展接口以USB-HID设备的形式与平板电脑进行通讯；大大降低了平板电脑二次开发的难度，加快二次开发的速度；节省平板电脑的定制费用，降低产品成本。
【专利说明】基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及Android系统的USB-OTG扩展方法和系统，尤其是利用IC电路设计和软件编程使用USB接口扩展其他接口例如UART接口，SPI接口和I2C接口等的方法和系统。
【背景技术】
[0002]USB OTG是USB On-The-Go的缩写，是近年发展起来的技术，2001年12月18日由USB Implementers Forum公布,主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接,进行数据交换。特别是PDA、移动电话、消费类设备。改变如数码照相机、摄像机、打印机等设备间多种不同制式连接器，多达7种制式的存储卡间数据交换的不便。USB技术的发展，使得PC和周边设备能够通过简单方式、适度的制造成本将各种设备连接在一起，都可以通过USB总线，作为PC的周边，在PC的控制下进行数据交换。但这种方便的交换方式，一旦离开了 PC，各设备间无法利用USB 口进行操作，因为没有一个设备能够充当PC —样的Host。On-The-Go,即OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现设备间的数据传送。
[0003]目前Android系统的平板电脑上的接口已经采用了这种USB-0TG技术，实现了多种设备之间的数据交互，但是在上述平板电脑上一般都只有一个USB或者SDIO (SecureDigital Input and Output Card安全数字输入输出卡)等少数接口，接口数量和接口类型都无法满足二次开发的需要。
[0004]传统上，解决这类问题的方法为改变硬件电路设计重新布板引出其他所需的接口，如 UART (UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收 / 发送装置),SPI (Serial PeripheralInterface—串行外设接 口), I2C(Inter — IntegratedCircuit)等,或者在不改变外部接口的情况下，需要对Android系统进行更新,编入新的驱动以支持需求。传统的两种方法，都需要对平板电脑的硬件或者软件进行改动或者升级，给二次开发带来了极大的不便利。
【发明内容】
[0005]在这种背景上本发明利用嵌入式IC和USB-HUB扩展芯片，通过电路调试和软件编程，在不对平板电脑本身的系统和接口进行任何改动的情况下，开发出了一套利用USB接口扩展平板电脑外部接口的方法和系统。
[0006]所述利用USB接口扩展平板电脑外部接口的方法采用嵌入式IC控制电路和USB-HUB扩展芯片，具体步骤包括:
[0007]将基于Android系统的平板电脑的USB-0TG接口设置成USB-H0ST模式；
[0008]利用USB-HUB扩展芯片将USB-OTG扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式IC控制电路，其他接口连接其他USB设备；
[0009]从嵌入式IC控制电路上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口；
[0010]所述嵌入式IC控制电路执行协议转换，将UART协议，SPI协议和I2C协议转换为标准的USB-HID协议以及Android系统上位机的USB-HID协议转换为不同类型的协议，所述协议转换包括:嵌入式IC控制电路将平板电脑通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、或者I2C接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、或者I2C接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、或者I2C接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与平板电脑连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与平板电脑进行通讯。
[0011]根据本发明的一个实施方式，所述USB-HUB扩展芯片采用CY7C65632芯片。
[0012]根据本发明的一个实施方式，所述嵌入式IC控制电路采用CY8C3246LT1-128芯片。
[0013] 根据本发明的一个实施方式，UART接口设定为动态速率，设置范围在9600-115200BPS 之间。
[0014]根据本发明的一个实施方式，不同类型的协议之间以不同的数据包头区分，各个不同包头之间的数据可以以分时复用的方式进行传输。
[0015]所述利用USB接口扩展平板电脑外部接口的系统包括:
[0016]基于Android系统的平板电脑，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被设置成USB-HOST 模式；
[0017]USB-HUB扩展芯片，将USB-OTG接口扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式IC控制电路，其他接口连接其他USB设备；
[0018]嵌入式IC控制电路，在其上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口，所述嵌入式IC控制电路执行协议转换，将UART协议，SPI协议和I2C协议转换为标准的USB-HID协议以及Android系统上位机的USB-HID协议转换为不同类型的协议，所述协议转换包括:嵌入式IC控制电路将平板电脑通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、或者I2C接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、或者I2C接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、或者I2C接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与平板电脑连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与平板电脑进行通讯。
[0019]根据本发明的另一个实施方式，所述USB-HUB扩展芯片采用CY7C65632芯片。
[0020]根据本发明的另一个实施方式，所述嵌入式IC控制电路采用CY8C3246LT1-128芯片。
[0021]根据本发明的另一个实施方式，UART接口设定为动态速率，设置范围在9600-115200BPS 之间。
[0022]根据本发明的另一个实施方式，不同类型的协议之间以不同的数据包头区分，各个不同包头之间的数据可以以分时复用的方式进行传输
[0023]本发明所设计的方案，较好的克服了传统方案的缺点:
[0024]?完全利用市场上现有平板电脑，无需对平板电脑的任何硬件或者系统软件进行改动；
[0025]?完全脱离了平板电脑生产厂家的支持，无需平板电脑生产厂家提供任何技术支持;
[0026]?采用标准的平板电脑上标准的USB-OTG协议，扩展接口以USB-HID设备的形式与平板电脑进行通讯；[0027]?大大降低了平板电脑二次开发的难度，加快二次开发的速度；
[0028]?节省平板电脑的定制费用，降低产品成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例提供的连接示意图；
[0030]图2是本发明实施例提供的扩展芯片电路图(一);
[0031]图3是本发明实施例提供的控制电路芯片电路图(二)；
【具体实施方式】
[0032]本发明已在平板电脑的二次开发中实现。实现方式是利用CYPRESS公司的USB扩展芯片 CY7C65632 和一颗 CYPRESS 的 PS0C3 系列 MCU CY8C3246LT1-128 扩展 UART, SPI 和I2C 接口。[0033]如图1所示，将Andro i d平板电脑的USB-0TG接口设置成USB-H0ST模式，利用USB-HUB扩展芯片扩展成四个USB-HOST接口，一个用来连接CY8C3246LT1-128，其他三个可以用来连接其他USB设备，根据本发明的一个实施方式，所述USB-HUB扩展芯片选用CY7C65632 (如附图2所示)。将USB扩展来的一个USB-HOST接口连接到嵌入式IC控制电路，根据本发明的一个实施方式，所述嵌入式IC控制电路选用CY8C3246LT1-128芯片(如图3所示)，利用芯片上的电路设计，从CY8C3246LT1-128 (以下简称MCU)上引出一个UART串口接口，一个SPI接口，一个I2C接口。下面以UART串口为例进行说明:UART可以设定为动态速率，设置范围在9600-115200BPS之间。UART从外部接收的数据进入MCU后，打包成标准的USB-HID数据格式，通过与平板电脑连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与平板电脑进行通讯，平板电脑在接收到这些数据之后会将其视为USB-HID标准数据，用户只需要调用Android系统层标准USB-HID的API程序就可以在Android应用层软件上调用这些数据。平板电脑通过USB-HID协议发送数据到MCU，MCU将这些数据解析成UART串口数据的形式，发送给与UART接口连接的设备。SPI接口与I2C接口的原理与UART接口基本相同。
[0034]本方法的软件核心是利用CY8C3246LT1-128芯片进行协议转换，将UART协议，SPI协议和I2C协议转换为标准的USB-HID协议。再将Android系统上位机的USB-HID协议转换为不同类型的协议，不同类型的协议之间以不同的数据包头区分，各个不同包头之间的数据可以以分时复用的方式进行传输，以防止数据冲突。
[0035]本发明实现了利用单一 USB接口外接多种不同接口设备的功能，把外围设备的不同接口都转化为标准的USB-HID协议包，并标注不同的包头加以区分，采用分时复用的方法以防止数据冲突。
[0036]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【权利要求】
1.一种基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法，所述方法采用嵌入式IC控制电路和USB-HUB扩展芯片，其特征在于，包括如下步骤: 将基于Android系统的平板电脑的USB-OTG接口设置成USB-HOST模式； 利用USB-HUB扩展芯片将USB-OTG扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式IC控制电路，其他接口连接其他USB设备； 从嵌入式IC控制电路上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口 ； 所述嵌入式IC控制电路执行协议转换，将UART协议，SPI协议和I2C协议转换为标准的USB-HID协议以及Android系统上位机的USB-HID协议转换为不同类型的协议，所述协议转换包括:嵌入式IC控制电路将平板电脑通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、或者I2C接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、或者I2C接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、或者I2C接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与平板电脑连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与平板电脑进行通讯。
2.如权利要求1所述的基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法，其特征在于，所述USB-HUB扩展芯片采用CY7C65632芯片。
3.如权利要求1所述的基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法，其特征在于，所述嵌入式IC控制电路采用CY8C3246LT1-128芯片。
4.如权利要求1所述的基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法，其特征在于，UART接口设定为动态速率，设置范围在9600-115200BPS之间。
5.如权利要求1所述的基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的方法，其特征在于不同类型的协议之间以不同的数据包头区分，各个不同包头之间的数据可以以分时复用的方式进行传输。
6.一种基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的系统，其特征在于，所述系统包括: 基于Android系统的平板电脑，其具有USB-OTG接口，所述USB-OTG接口被设置成USB-HOST 模式； USB-HUB扩展芯片，将USB-OTG接口扩展成多个USB-HOST接口，一个连接嵌入式IC控制电路，其他接口连接其他USB设备； 嵌入式IC控制电路，在其上引出UART串口接口，SPI接口，I2C接口，所述嵌入式IC控制电路执行协议转换，将UART协议，SPI协议和I2C协议转换为标准的USB-HID协议以及Android系统上位机的USB-HID协议转换为不同类型的协议，所述协议转换包括:嵌入式IC控制电路将平板电脑通过USB-HID协议发送的数据解析成UART串口、SPI接口、或者12C接口数据的形式，发送给与UART串口、SPI接口、或者I2C接口连接的设备，以及把通过UART串口、SPI接口、或者I2C接口从外部接收的数据打包成标准的USB-HID数据格式，通过与平板电脑连接的USB接口，以标准的USB-HID的形式与平板电脑进行通讯。
7.如权利要求6所述的基于Android系统的利用USB-OTG扩展其他接口的系统，其特征在于，所述USB-HUB扩展芯片采用CY7C65632芯片。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述嵌入式IC控制电路采用CY8C3246LT1-128 芯片。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，UART接口设定为动态速率，设置范围在9600-115200BPS 之间。
10.如权利要求6所述的系 统，其特征在于，不同类型的协议之间以不同的数据包头区分，各个不同包头之间的数据可以以分时复用的方式进行传输。
【文档编号】G06F13/42GK103902488SQ201210587645
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月30日 优先权日:2012年12月30日
【发明者】陈懿, 陈皓, 郭东明, 李宁, 付立库, 王堃, 刘冬娜 申请人:航天信息股份有限公司