智能手機USB 2.0端口共享實(shí)現方案

要通過(guò)USB開(kāi)關(guān)從一個(gè)處理器切換到另一個(gè)處理器，首先需要斷開(kāi)所有路徑，然后留有足夠的時(shí)間，以確保USB主設備端口控制器能夠識別出某個(gè)斷開(kāi)，并切換到其它路徑；這樣，可以允許主設備復位，并對新的USB設備進(jìn)行重新設置。這一切都是采用軟件在手機上完成，并需要軟件工程師參與，根據所選硬件的限制條件編寫(xiě)軟件。不過(guò)，目前較先進(jìn)的USB開(kāi)關(guān)允許更多地使用便攜式設備軟件，故前面提到的方式正逐漸被淘汰。這是因為這些USB開(kāi)關(guān)的選擇控制信號發(fā)生任何變化，都會(huì )在一段預定的時(shí)間內自動(dòng)啟動(dòng)斷開(kāi)連接。該時(shí)間由USB 2.0高速規范決定，以便于USB主設備識別斷開(kāi)，然后內部產(chǎn)生新的連接。

如上所述，對大多數便攜式設備來(lái)說(shuō)，節能是至關(guān)重要的，故處理器的電源電壓常常降至1.2V或更低。因此，在與直接依賴(lài)電池供電的較高電壓設備連接時(shí)，即使輸入端電壓較低，電池的耗電量也相當可觀(guān)。減小耗電量的方法之一是采用電壓轉換器。由于USB開(kāi)關(guān)本身是一個(gè)很慢的過(guò)程，通過(guò)基于最低供電電壓來(lái)設置輸入閾值，這些USB開(kāi)關(guān)在這類(lèi)環(huán)境下的耗電量小得可忽略不計。此外，還設計有輸入緩沖器，以便在最壞的電壓差情況下實(shí)現節能，以大大減輕系統設計人員的工作強度。

圖4：采用單個(gè)USB端口的音頻耳機。

對于更小的便攜式設備，印制電路板(PCB)上的占位空間和成本始終是重要考慮因素。目前USB開(kāi)關(guān)可在微型封裝中設計實(shí)現，引腳間距僅0.4mm，其在PCB上的占位面積非常小，故而遠遠勝過(guò)那些帶有專(zhuān)用于USB連接的適配器(Dongle)的大尺寸專(zhuān)有連接器。此外，這種開(kāi)關(guān)的成本也遠低于USB集線(xiàn)器。

有時(shí)候，需要把USB開(kāi)關(guān)級聯(lián)起來(lái)，在這種應用中，側負載(side loading controller)控制器使用媒體傳輸協(xié)議(Media Transfer Protocol)，可以從主PC下載電影到SD存儲卡里，而不會(huì )給智能手機中的應用處理器造成負擔。這時(shí)，要確保高速USB流量對最快下載速度可行，USB開(kāi)關(guān)關(guān)斷(OFF)狀態(tài)下的電容至為關(guān)鍵。最先進(jìn)的USB開(kāi)關(guān)OFF電容相當低(一般為2pF)，這就允許在手機設計的最后階段添加多個(gè)開(kāi)關(guān)，從而為智能手機增加新的功能。

為了盡量減少智能手機上連接器的數量，除了高速和/或全速USB之外，USB端口有時(shí)被設計為附著(zhù)在模擬音頻耳機上。特殊的USB開(kāi)關(guān)利用通過(guò)USB連接器的VBUS信號發(fā)送的耳機麥克風(fēng)信號來(lái)滿(mǎn)足這種需求，同時(shí)D+和D-信號被分別發(fā)送給耳機的左右揚聲器信號。以USB開(kāi)關(guān)FSA800為例，在插入之后，它會(huì )判斷該USB端口是否為一個(gè)采用USB電池充電規范算法的USB充電器。這就允許處理器根據USB連接器的ID引腳信號狀態(tài)來(lái)控制開(kāi)關(guān)路徑選擇。其它USB開(kāi)關(guān)利用ID引腳來(lái)檢測和自動(dòng)切換配置，并能夠幫助實(shí)現大量各種各樣的復雜附件功能，包括：范圍廣泛的配件，比如非常特殊的工廠(chǎng)測試線(xiàn)纜，其可利用現有工廠(chǎng)測試裝置來(lái)獲得最大的測試成本效益；非常具有特色的音樂(lè )播放耳機，配備有MP3播放所需的全部遙控按鍵；以及FM無(wú)線(xiàn)電收音機、或無(wú)雜音(click-and-pop free)撥打/接聽(tīng)電話(huà)，在不同功能之間可無(wú)縫切換。

當今的智能手機利用高速USB開(kāi)關(guān)實(shí)現了巨大的功能，同時(shí)還使手機減小到一個(gè)很小的micro-USB高速端口連接器的厚度。如果需要USB同時(shí)與多種設備通訊，這種USB端口可被連接到應用處理器、通信處理器、USB集線(xiàn)器、音頻驅動(dòng)器和眾多其它速率較低的必需功能。這種功能性的實(shí)現得益于最新USB開(kāi)關(guān)中內置有先進(jìn)電路，同時(shí)又不會(huì )對功耗、PCB芯片面積和成本有不良影響。此外，它同時(shí)還提供USB充電器檢測功能，從而有利于全球推動(dòng)向適用于所有便攜式設備的通用USB充電器的發(fā)展。