專利名稱：一種USB Key及其與終端進行通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息安全領(lǐng)域，特別涉及一種USB Key及其與終端進行通信的方法。
背景技術(shù)：
目前，USB Key已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于網(wǎng)上銀行、電子商務(wù)等需要進行身份認證的場合。普通USB Key是單一 USB接口通信或USB接口復(fù)合通信，不能支持串口協(xié)議的終端。針對現(xiàn)有技術(shù)中普通USB Key在通信過程中存在的缺陷，至今還未提出解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種USB Key及其與終端進行通信的方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。本發(fā)明提出了一種通用串行總線USB Key，包括接口模塊、輸電模塊和微控制單元 MCU模塊，其中，所述接口模塊，用于與終端連接；所述輸電模塊，用于在所述接口模塊與所述終端連接時，為所述MCU模塊輸電；所述MCU模塊，用于在上電后，進行初始化配置，并檢測所述MCU模塊中的模式引腳的電位狀態(tài)，在所述電位狀態(tài)滿足第一預(yù)設(shè)條件時，將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收與所述接口模塊連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行USB通信；在所述電位狀態(tài)滿足第二預(yù)設(shè)條件時，將所述MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向與所述接口模塊連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行串口通信，所述模式引腳用于通過自身的電位狀態(tài)指示所述USB Key與終端之間的通信模式。本發(fā)明還提供了一種通用串行總線USB Key與終端進行通信的方法，包括以下步驟USB Key上電，并進行初始化配置；所述USB Key檢測自身的微控制單元MCU模塊中的模式引腳的電位狀態(tài)，所述模式引腳用于通過自身的電位狀態(tài)指示所述USB Key與終端之間的通信模式；如果所述模式引腳的電位狀態(tài)滿足第一預(yù)設(shè)條件，所述USB Key將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收與所述USB Key連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行USB通信；如果所述模式引腳的電位狀態(tài)滿足第二預(yù)設(shè)條件，所述USB Key將所述MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向與所述USB Key連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行串口通信。本發(fā)明達到的有益效果實現(xiàn)兼容USB接口和串口的USB Key，該USB Key在具有USB接口的終端和具有串口的終端上都可使用。


圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種USB Key的內(nèi)部功能模塊圖；圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種USB Key與終端進行通信的方法流程圖；圖3為本發(fā)明實施例二提供的一種USB Key的一種內(nèi)部電路圖；圖4為本發(fā)明實施例二提供的一種USB Key的另一種內(nèi)部電路圖；圖5為本發(fā)明實施例三提供的另一種USB Key的內(nèi)部功能模塊圖；圖6為本發(fā)明實施例四提供的另一種USB Key與終端進行通信的方法流程圖；圖7為本發(fā)明實施例四提供的另一種USB Key的內(nèi)部電路圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一本發(fā)明實施例一提供了一種USB Key，該Key上實現(xiàn)了串口和USB接口的復(fù)合。參見圖1，所述USB Key的內(nèi)部模塊包括接口模塊11，標志產(chǎn)生模塊12，輸電模塊13，USB上拉模塊14，串口上拉模塊15，MCU模塊16，認證處理器芯片17。上述各模塊的功能如下所述接口模塊11，提供USB接口功能和串口功能；所述標志產(chǎn)生模塊12，連接了所述接口模塊11和模式選定單元161，用于產(chǎn)生MCU 內(nèi)mode引腳的電平標志；所述輸電模塊13，連接了所述接口模塊11和MCU模塊16，用于當(dāng)所述接口模塊11 連接有終端時，所述輸電模塊13將所述接口模塊11產(chǎn)生的電源信號傳輸給MCU模塊16 ；
所述USB上拉模塊14，連接了所述接口模塊11和MCU模塊16，所述接口模塊11處產(chǎn)生的電源信號或所述MCU模塊16的輸出信號控制所述USB上拉模塊14是否上拉有效；所述串口上拉模塊15，連接了所述接口模塊11和所述MCU模塊16，所述接口模塊 11處產(chǎn)生的電源信號或所述MCU模塊16的輸出信號控制所述串口上拉模塊15是否上拉有效；所述MCU模塊16，用于控制各模塊的工作，包括模式選定單元161、USB功能單元 162和串口功能單元163 ；所述模式選定單元161，用于選定MCU的工作模式；所述USB功能單元162，與所述接口模塊11連接，用于當(dāng)所述模式選定單元161選定的工作模式為USB工作模式時，配置USB功能，并啟用；還用于當(dāng)所述USB上拉模塊14上拉有效時，對RXD、TXD引腳進行配置；具體地，在本實施例中，當(dāng)所述USB上拉模塊14上拉有效時，將RXD、T)(D引腳設(shè)成高阻態(tài)；
還用于Key接收連接在Key上的USB終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后 Key與USB終端進行USB通信；所述串口功能單元163，與所述接口模塊11連接，用于當(dāng)所述模式選定單元161 選定的工作模式為串口工作模式時，配置串口功能，并啟用；還用于當(dāng)所述串口上拉模塊15上拉有效時，對D+、D_、RXD、T)(D引腳進行配置；具體地，在本實施例中，當(dāng)所述串口上拉模塊15上拉有效時，將D+、D_引腳設(shè)成高阻態(tài)；同時，將T)(D端口設(shè)置成輸出端口，將R)(D端口設(shè)置成輸入端口；還用于Key向連接在Key上的串口終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后Key 與串口終端進行串口通信；所述認證處理器芯片17，與所述串口功能單元163連接，用于當(dāng)所述模式選定單元161選定串口工作模式時，與所述MCU模塊16內(nèi)的串口功能單元163之間進行數(shù)據(jù)的交互及處理，完成枚舉過程。實施例二基于實施例一提供的一種USB Key，本發(fā)明實施例二提供了一種USB Key與終端進行通信的方法。該方法中，Key的接口處設(shè)置了 MINI-USB接口，該MINI-USB接口結(jié)合了 USB接口和串口的功能。參見圖2，Key上電后，內(nèi)部MCU執(zhí)行以下操作步驟201 :MCU初始化配置后，檢測mode引腳的電位狀態(tài)是否為預(yù)設(shè)電平，是則執(zhí)行步驟202，否則執(zhí)行步驟208 ；具體地，在本實施例中，所述mode引腳的電位狀態(tài)是由實施例一中的所述標志產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的，優(yōu)選地，在本實施例中，參見圖3所示的電路圖，所述mode引腳與MINI-USB接口上的VCC-PC引腳連接，相應(yīng)地，所述預(yù)設(shè)電平為高電平，若所述mode引腳與MINI-USB接口上的VCC-IP引腳連接，相應(yīng)地，所述預(yù)設(shè)電平為低電平；相應(yīng)地，所述標志產(chǎn)生模塊具體由MCU上的mode引腳與MINI-USB接口上的 VCC-PC連接實現(xiàn)，即當(dāng)VCC-PC有效時，所述mode引腳處的電位狀態(tài)為高電平；當(dāng)VCC-PC無效時，mode 引腳保持低電平；所述標志產(chǎn)生模塊也可以由MCU上的mode引腳與MINI-USB接口上的VCC-IP連接實現(xiàn)，即當(dāng)VCC-IP有效時，所述mode引腳處的電位狀態(tài)為高電平；當(dāng)VCC-IP無效時，mode 引腳保持低電平；同時，MCU是由實施例一中的所述輸電模塊為其傳輸電源信號的，優(yōu)選地，參見圖 3所示的電路圖，所述輸電模塊具體由二極管D1、下拉電阻R8和二極管D2、下拉電阻R7實現(xiàn)，即當(dāng)mode引腳為高電平時，即MINI-USB接口處VCC-PC引腳的電位為高電平，貝丨J連接VCC-PC引腳的二極管Dl導(dǎo)通，開始給MCU供電；當(dāng)mode引腳為低電平時，即MINI-USB接口處VCC-IP引腳的電位為高電平，則
連接VCC-IP引腳的二極管D2導(dǎo)通，開始給MCU供電；同時，在本實施例中，D+信號線上拉為高電平是由實施例一中的所述USB上拉模塊實現(xiàn)的，優(yōu)選地，參見圖3所示的電路圖，所述USB上拉模塊具體由三極管Tl、上拉電阻R3 和所述標志產(chǎn)生模塊的VCC-PC實現(xiàn)，即當(dāng)mode引腳為高電平時，即MINI-USB接口處VCC-PC引腳的電位為高電平，貝丨J三極管Tl的發(fā)射極電壓為VCC-PC，基極由電阻R5下拉為低電平，三極管Tl導(dǎo)通， D+信號線的上拉電阻R3有效，使D+信號線上為高電平信號；同時，在本實施例中，防止T)(D引腳處發(fā)生開漏是由實施例一中的所述串口上拉模塊實現(xiàn)的，優(yōu)選地，參見圖3所示的電路圖，所述串口上拉模塊具體由三極管T2、上拉電阻R4 和VCC-IP實現(xiàn)，即當(dāng)mode引腳為低電平時，即MINI-USB接口處VCC-IP引腳的電位為高電平，則三極管T2的發(fā)射極電壓為VCC-IP，基極由電阻R6下拉為低電平，三極管T2導(dǎo)通， Τ )信號線的上拉電阻有效，避免了 T)(D引腳處發(fā)生開漏；步驟202 :M⑶將RXD、TXD引腳設(shè)成高阻態(tài)，停用MCU內(nèi)串口功能；在本實施例中，如果有T)(D上拉控制的端口，也將其設(shè)成高阻態(tài)；步驟203 =MCU配置USB模塊電源；優(yōu)選地，在本實施例中，MCU使用內(nèi)部穩(wěn)壓源為USB模塊供電，其中，所述內(nèi)部穩(wěn)壓源為3. 3伏；步驟204 :MCU配置USB時鐘；步驟205 =MCU清空USB中斷標志，并將各種狀態(tài)寄存器復(fù)位；步驟206 配置完成后，MCU啟用USB功能；步驟207 =Key接收到終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后進行USB通信；具體地，在本實施例中，Key與終端之間進行的枚舉過程具體如下步驟207-1 當(dāng)Key接收到重啟信號后，開始枚舉過程；在本實施例中，當(dāng)Key接收到重啟信號后，Key準備好通過Endpoint 0的默認流程響應(yīng)控制傳輸，即Key現(xiàn)在使用默認地址0x0與終端通信；步驟207-2 當(dāng)Key接收到終端發(fā)送的Get_Device_Descriptor命令時，向終端發(fā)送設(shè)備描述符；在本實施例中，所述設(shè)備描述符的bMaxPacketSizeO字段中包含了最大數(shù)據(jù)包長度，所述最大數(shù)據(jù)包長度的地址偏移量為7，從而終端通過讀取所述設(shè)備描述符的前8個字節(jié)來獲取所述最大數(shù)據(jù)包長度；步驟207-3 當(dāng)Key接收到終端發(fā)送的kt_AddreSS請求時，返回一個確認命令；在本實施例中，終端通過發(fā)送一個kt_AddreSS請求來分配一個唯一的新地址給 Key ；當(dāng)Key讀取這個請求時，返回一個確認命令，并保存所述新地址，作為接下來進行的所有通信中使用的地址；步驟207-4 當(dāng)Key再次接收到終端發(fā)送的Get_Device_Descriptor命令時，向終端發(fā)送設(shè)備描述符；在本實施例中，此次終端需讀取所述設(shè)備描述符的全部字段，以了解Key的總體信息，例如VID、PID ；步驟207-5 當(dāng)Key接收到終端發(fā)送的Get_Device_Conf iguration命令，向終端發(fā)送配置信息；在本實施例中，當(dāng)Key循環(huán)接收到終端發(fā)送的Get_Device_Configuration命令時，返回相應(yīng)的應(yīng)答指令；所述應(yīng)答指令包含了 Key的全部配置信息；步驟207-6 當(dāng)Key接收到終端發(fā)送的Get_DeViCe_Mring命令時，向終端發(fā)送字符集描述；優(yōu)選地，在本實施例中，所述字符集描述包括廠商、產(chǎn)品描述、型號等；步驟207-7 當(dāng)Key接收到Set_C0nf iguration (χ)命令后，將配置值χ寫入寄存器中，返回一個確認指令；在本實施例中，當(dāng)終端加載了 Key的驅(qū)動后，終端向Key發(fā)送 Configuration (χ)命令，即終端為Key選擇一個合適的配置(χ代表非零的配置值)；此時Key完成了其必須進行的配置和連接工作，當(dāng)查看注冊表時，能夠發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的項目已經(jīng)添加完畢，至此Key可以和終端進行應(yīng)用通信；步驟208 =MCU將D+、D-引腳設(shè)成高阻態(tài)，停用MCU內(nèi)USB功能；在本實施例中，如果有D+上拉控制的端口，也將其設(shè)成高阻態(tài)；步驟209 =MCU將T)(D端口設(shè)置成輸出端口，將RXD端口設(shè)置成輸入端口 ；具體地，在本實施例中，TXD信號線上的上拉電阻是可選的，當(dāng)MCU內(nèi)部有上拉電阻時，只要配置T)(D端口為內(nèi)部上拉即可；步驟210 :M⑶配置串口時鐘源；步驟211 :M⑶配置串口波特率；步驟212 :MCU清空串口中斷標志，并將各種狀態(tài)寄存器復(fù)位；步驟213 配置完成后，MCU啟用串口功能；步驟214 =Key向終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后與所述終端進行串口通具體地，在本實施例中，在進行串口通信之前，Key與終端之間進行相互認證，即 Key接受終端對其進行的第一簽名認證和Key對終端進行第二簽名認證，具體如下步驟214-1 =Key向終端上報Key的設(shè)備屬性信息，用以發(fā)起在終端中注冊Key的過程；步驟214-2 在注冊過程中，Key接收到終端索要簽名證書的請求后，從內(nèi)部的認證處理器芯片中讀取第一簽名證書；步驟214-3 =Key向終端發(fā)送所述第一簽名證書；步驟214-4 =Key接收終端返回的第一挑戰(zhàn)碼；優(yōu)選地，所述第一挑戰(zhàn)碼是終端生成的隨機數(shù)；步驟214-5 =Key將所述第一挑戰(zhàn)碼寫入所述認證處理器芯片，并置位運算標識；步驟214-6 :Key檢索到置位的簽名已生成標識，從所述認證處理器芯片中讀取第一簽名值；具體地，在本實施例中，當(dāng)所述認證處理器芯片檢索到Key置位的所述運算標識時，所述認證處理器芯片計算出第一簽名值，并置位簽名已生成標識；步驟214-7 =Key將所述第一簽名值發(fā)送給終端，以使終端根據(jù)所述第一簽名證書對所述第一簽名值進行第一簽名認證，并將認證結(jié)果返回給Key ；步驟214-8 :Key通過第一簽名認證后，Key完成在終端上的注冊；步驟214-9 當(dāng)Key完成在終端上的注冊后，Key向終端發(fā)送索要簽名證書的請求， 等待接收終端發(fā)送的第二簽名證書；步驟214-10 :Key接收到終端發(fā)送的所述第二簽名證書，將所述第二簽名證書寫入所述認證處理器芯片；步驟214-11 :Key從所述認證處理器芯片讀取第二挑戰(zhàn)碼，并將所述第二挑戰(zhàn)碼發(fā)送給終端；優(yōu)選地，所述第二挑戰(zhàn)碼是所述認證處理器芯片生成的隨機數(shù)；步驟214-12 :Key接收終端發(fā)送的第二簽名值；步驟214-13 :Key將所述第二簽名值寫入所述認證處理器芯片，并置位認證標識；步驟214-14 =Key檢索到所述認證處理器芯片置位的認證成功標識，將認證成功的結(jié)果發(fā)送給終端，完成對終端的第二簽名認證；在本實施例中，所述認證處理器芯片檢索到Key置位的認證標識，通過終端發(fā)送的所述第二簽名證書對所述第二簽名值進行第二簽名認證，認證成功，則置位認證成功標識，認證失敗，則返回步驟214-9，重新請求認證；兩次認證成功后，Key和終端開始進行串口通信。在本實施例中，Key內(nèi)部的所述USB上拉模塊和串口上拉模塊還有另一種電路實現(xiàn)方式，優(yōu)選地，參見圖4所示的電路圖所述mode引腳與MINI-USB接口上的VCC-PC引腳連接；MCU上引腳PlO和Pll為輸出引腳，PlO與上拉電阻R3連接，Pll與上拉電阻R4 連接，所述USB上拉模塊則通過PlO上的輸出信號USB-UP-CTL和上拉電阻R3控制D+信號線是否上拉為高電平，所述串口上拉模塊則通過Pll上的輸出信號T)(D-UP-CTL和上拉電阻 R4控制T)(D信號線是否上拉為高電平；在本實施例中，T)(D信號線上的上拉電阻是可選的，當(dāng)MCU內(nèi)部有上拉電阻時，只要配置T)(D端口為內(nèi)部上拉即可；該方式中，預(yù)先設(shè)置當(dāng)mode引腳為高電平時，PlO上的輸出信號USB_UP_CTL為高電平，Pll上的輸出信號T)(D-UP-CTL為高阻態(tài)，從而上拉電阻R3有效，使得D+信號線上為高電平信號；當(dāng)mode引腳為低電平時，Pll上的輸出信號Tffl-UP-CTL為高電平，PlO上的輸出信號USB-UP-CTL為高阻態(tài)，從而上拉電阻R4有效。實施例三本發(fā)明實施例三提供了另一種USB Key，該Key上分別設(shè)置了串口和USB接口，提供串口和USB接口的功能。參見圖5，所述USB Key的內(nèi)部功能模塊包括USB接口模塊51-1，第一標志產(chǎn)生模塊52-1，第一輸電模塊53-1，USB上拉模塊M_l，串口模塊51_2，第二標志產(chǎn)生模塊52_2， 第二輸電模塊53-2，串口上拉模塊M-2，MCU模塊55，認證處理器芯片56。上述各模塊的功能如下所述USB接口模塊51-1，提供了 USB接口功能；所述第一標志產(chǎn)生模塊52-1，連接了所述USB接口模塊51-1和模式選定單元 561，用于產(chǎn)生MCU內(nèi)modeO引腳的電平標志；所述第一輸電模塊53-1，連接了所述USB接口模塊51-1和MCU模塊55，用于當(dāng) USB接口處連接有終端時，將所述USB接口模塊51-1產(chǎn)生的電源信號傳輸給MCU模塊55 ；所述USB上拉模塊M-I，連接了所述USB接口模塊51_1和MCU模塊55，所述USB 接口模塊51-1處產(chǎn)生的電源信號或所述MCU模塊55的輸出信號控制所述USB上拉模塊 54-1是否上拉有效；所述串口模塊51-2，提供了串口功能；所述第二標志產(chǎn)生模塊52-2，連接了所述串口模塊51-2和模式選定單元551，用于產(chǎn)生MCU內(nèi)model引腳的電平標志；所述第二輸電模塊53-2，連接了所述串口模塊51 -2和MCU模塊55，用于當(dāng)串口處連接有終端時，將所述串口模塊51-2產(chǎn)生的電源信號傳輸給MCU模塊55 ；所述串口上拉模塊M-2，連接了所述串口模塊51-2和所述MCU模塊55，所述串口模塊51-2處產(chǎn)生的電源信號或所述MCU模塊55的輸出信號控制所述串口上拉模塊M-2 是否上拉有效；所述MCU模塊55，包括模式選定單元551、USB功能單元552、串口功能單元553、 優(yōu)先控制單元5M和處理單元555，用于控制各模塊的工作；所述模式選定單元551，用于選定MCU的工作模式；所述USB功能單元552，用于當(dāng)所述模式選定單元551選定的工作模式為USB工作模式時，配置USB功能，并啟用；還用于當(dāng)所述USB上拉模塊M-I上拉有效時，對RXD、TXD引腳進行配置；具體地，在本實施例中，當(dāng)所述USB上拉模塊M-I上拉有效時，將RXD、T)(D引腳設(shè)成高阻態(tài)；還用于Key與通過所述USB接口模塊51_1連接在Key上的終端進行枚舉，并在枚舉結(jié)束后Key與終端進行USB通信；還用于在接收到與所述USB接口模塊51-1連接的終端發(fā)送的數(shù)據(jù)之后，設(shè)置狀態(tài)標志位為第一預(yù)設(shè)值；所述串口功能單元553，用于當(dāng)所述模式選定單元551選定的工作模式為串口工作模式時，配置串口功能，并啟用；還用于當(dāng)所述串口上拉模塊M-2上拉有效時，對D+、D_、RXD、T)(D引腳進行配置；具體地，在本實施例中，當(dāng)所述串口上拉模塊M-2上拉有效時，將D+、D_引腳設(shè)成高阻態(tài)；同時，將T)(D端口設(shè)置成輸出端口，將R)(D端口設(shè)置成輸入端口；還用于Key與通過所述串口模塊51_2連接在Key上的終端進行枚舉，并在枚舉結(jié)束后Key與終端進行串口通信；還用于在接收到與所述串口模塊51-2連接的終端發(fā)送的數(shù)據(jù)之后，設(shè)置狀態(tài)標志位為第二預(yù)設(shè)值；
所述優(yōu)先控制單元554，用于當(dāng)所述USB接口模塊51_1和所述串口模塊51_2處同時連接有終端時，確定與Key連接的各個終端的通信優(yōu)先級；
所述處理單元555，用于檢查狀態(tài)標志位；其中，所述狀態(tài)標志位的取值是所述 USB功能單元552或所述串口功能單元552設(shè)置的；
還用于根據(jù)所述檢查到的狀態(tài)標志位，執(zhí)行相應(yīng)的操作；即，若檢查到所述狀態(tài)標志位為所述第一預(yù)設(shè)值，則MCU進行USB通信，若檢查到所述狀態(tài)標志位為所述第二預(yù)設(shè)值，則MCU進行串口通信；
所述認證處理器芯片56，與所述MCU模塊55連接，用于當(dāng)所述模式選定單元551 選定串口工作模式時，與所述MCU模塊55內(nèi)的串口功能單元553之間進行數(shù)據(jù)的交互及處理，完成枚舉過程。
實施例四
基于實施例三提供的另一種USB Key，本發(fā)明實施例四提供了另一種USBKey與終端進行通信的方法。該方法中，Key上設(shè)置了 MINI-USB接口和串口。
參見圖6，Key上電后，內(nèi)部MCU執(zhí)行以下操作
步驟601 =MCU初始化配置后，檢測modeO和model引腳的電位狀態(tài)是否為預(yù)設(shè)電平，
若modeO引腳的電位狀態(tài)為預(yù)設(shè)電平、model引腳的電位狀態(tài)非預(yù)設(shè)電平，則執(zhí)行步驟602，
若modeO引腳的電位狀態(tài)非預(yù)設(shè)電平、model引腳的電位狀態(tài)為預(yù)設(shè)電平，則執(zhí)行步驟605，
若modeO和model引腳的電位狀態(tài)均為預(yù)設(shè)電平，且為高電平，則執(zhí)行步驟609 ；
具體地，在本實施例中，所述modeO引腳的電位狀態(tài)是由實施例一中的所述第一標志產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的，所述model引腳的電位狀態(tài)是由實施例一中的所述第二標志產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的，
優(yōu)選地，在本實施例中，參見圖7所示的電路圖，所述modeO引腳與MINI-USB接口上的VCC-PC引腳連接，所述model引腳與DOCK接口 (實現(xiàn)串口的功能)上的VCC-IP引腳連接，相應(yīng)地，所述預(yù)設(shè)電平為高電平，
若所述modeO引腳與DOCK接口 (實現(xiàn)串口的功能)上的VCC-IP引腳連接，所述 mode 1引腳與MINI-USB接口上的VCC-PC弓丨腳連接，相應(yīng)地，所述預(yù)設(shè)電平為低電平，
相應(yīng)地，所述第一標志產(chǎn)生模塊具體由MCU上的modeO引腳與MINI-USB接口上的VCC-PC連接實現(xiàn)，所述第二標志產(chǎn)生模塊具體由MCU上的model引腳與DOCK接口上的 VCC-IP連接實現(xiàn)，即
當(dāng)VCC-PC有效時，所述modeO引腳處的電位狀態(tài)為高電平；當(dāng)VCC-PC無效時， modeO引腳保持低電平；
當(dāng)VCC-IP有效時，所述model引腳處的電位狀態(tài)為高電平；當(dāng)VCC-IP無效時， model引腳保持低電平；
同時，MCU是由實施例一中的所述輸電模塊為其傳輸電源信號，優(yōu)選地，參見圖7 所示的電路圖，所述輸電模塊具體由二極管D1、D2和下拉電阻R4實現(xiàn)，即
當(dāng)mode引腳為高電平時，即MINI-USB接口處VCC-PC引腳的電位為高電平，貝丨J
連接VCC-PC引腳的二極管Dl導(dǎo)通，開始給MCU供電；
當(dāng)mode引腳為低電平時，即DOCK接口處VCC-IP引腳的電位為高電平，則
連接VCC-IP引腳的二極管D2導(dǎo)通，開始給MCU供電；
同時，在本實施例中，D+信號線上拉為高電平是由實施例一中的所述USB上拉模塊實現(xiàn)，
優(yōu)選地，參見圖7所示的電路圖，所述USB上拉模塊具體由上拉電阻R3和所述標志產(chǎn)生模塊的VCC-PC實現(xiàn)，即
當(dāng)mode引腳為高電平時，即MINI-USB接口處VCC-PC引腳的電位為高電平，即連接上拉電阻R3的VCC-PC有效，從而上拉電阻R3有效，使D+信號線上為高電平信號；
同時，在本實施例中，防止T)(D、R)(D引腳處發(fā)生開漏是由實施例一中的所述串口上拉模塊實現(xiàn)，
優(yōu)選地，參見圖7所示的電路圖，所述串口上拉模塊具體由上拉電阻R5、R6和 VCC-IP實現(xiàn)，即
當(dāng)mode引腳為低電平時，即DOCK接口處VCC-IP引腳的電位為高電平，則連接上拉電阻R5、R6的VCC-IP有效，從而上拉電阻R5、R6有效，避免了 T)(D、R)(D引腳處發(fā)生開漏；
步驟602 :MCU將RXD、T)(D引腳設(shè)成高阻態(tài)，停用串口功能；
步驟603 =MCU配置USB功能并啟用；
在本實施例中，配置USB功能的過程與實施例二中步驟203-步驟206相同，在此不再贅述；
步驟604 =Key接收到終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后與所述終端進行 USB通信；
在本實施例中，Key與終端之間進行的枚舉過程與實施例二步驟207中Key與終端之間進行的枚舉過程相同，在此不再贅述；
步驟605 :MCU將D+、D-引腳設(shè)成高阻態(tài)，停用USB功能；
步驟606 =MCU將T)(D端口設(shè)置成輸出端口，將RXD端口設(shè)置成輸入端口 ；
在本實施例中，T)(D信號線上的上拉電阻是可選的，當(dāng)MCU內(nèi)部有上拉電阻時，只要配置T)(D端口為內(nèi)部上拉即可；
步驟607 =MCU配置串口功能并啟用；
在本實施例中，配置串口功能的過程與實施例二中步驟210-步驟213相同，在此不再贅述；
步驟608 =Key向終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后與所述終端進行串口通
在本實施例中，Key與終端之間進行的枚舉過程與實施例二步驟214中Key與終端之間進行的枚舉過程相同，在此不再贅述；
步驟609 =MCU確定與Key連接的各個終端的通信優(yōu)先級，若通過modeO引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級較高，則返回步驟602，若通過model引腳對應(yīng)的接口與 Key連接的終端的優(yōu)先級較高，則返回步驟605，若通過modeO引腳和model引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級相同，則執(zhí)行步驟610 ；
具體地，在本實施例中，MCU通過實施例三中所述優(yōu)先控制單元確定與Key連接的各個終端的通信優(yōu)先級，
優(yōu)選地，參見圖7，所述優(yōu)先控制單元具體由MCU內(nèi)的SETO引腳通過上拉電阻R8 連接電源VCC、SETl引腳通過下拉電阻R9連接地GND實現(xiàn)；
預(yù)先設(shè)置SETO引腳控制通過modeO引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級， SETl引腳控制通過model引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級，即
優(yōu)選地，參見圖7所示的電路圖，SETO引腳通過上拉電阻接電源、SET 1引腳通過下拉電阻接地，則通過modeO引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級較高，通過model引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級較低；
相應(yīng)地，若SETO引腳通過下拉電阻接地、SETl引腳通過上拉電阻接電源，則通過 model引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級較高，通過modeO引腳對應(yīng)的接口與Key 連接的終端的優(yōu)先級較低；
若SETO引腳和SET 1引腳均通過上拉電阻接電源，或均通過下拉電阻接地，則通過 modeO引腳和model引腳對應(yīng)的接口與Key連接的終端的優(yōu)先級相同；
步驟610 =MCU配置USB功能和串口功能，并接收與USB接口連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，向與串口連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求；
具體地，在本實施例中，MCU配置USB功能的過程與實施例二中203-步驟206相同，在此不再贅述；配置串口功能的過程與實施例二中210-步驟213相同，在此不再贅述；
同時，MCU接收與USB接口連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求的過程與實施例二中步驟207中Key與終端之間進行的枚舉過程相同，在此不再贅述；
MCU向與串口連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求的過程與實施例二步驟214中Key與終端之間進行的枚舉過程相同，在此不再贅述；
步驟611 =MCU接收數(shù)據(jù)；
具體地，在本實施例中，所述接收數(shù)據(jù)的過程是實施例三中MCU內(nèi)部的所述USB功能單元和所述串口功能單元實現(xiàn)的；
步驟612 =MCU設(shè)置狀態(tài)標志位；
具體地，在本實施例中，所述狀態(tài)標志位是實施例三中MCU內(nèi)部的所述USB功能單元在接收到與所述USB接口連接的終端發(fā)送的數(shù)據(jù)之后設(shè)置的，且設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值; 或者是所述串口功能單元在接收到與所述串口連接的終端發(fā)送的數(shù)據(jù)之后設(shè)置的，且設(shè)置為第二預(yù)設(shè)值；
優(yōu)選地，在本實施例中，所述第一預(yù)設(shè)值為0，所述第二預(yù)設(shè)值為1 ；
步驟613 =MCU檢查所述狀態(tài)標志位，若為第一預(yù)設(shè)值則執(zhí)行步驟614，若為第二預(yù)設(shè)值則執(zhí)行步驟615;
具體地，在本實施例中，所述檢查狀態(tài)標志位的操作是實施例三中MCU內(nèi)部的所述處理單元執(zhí)行的，且所述處理單元在檢查出狀態(tài)標志位之后執(zhí)行相應(yīng)的操作；
步驟614 :MCU進行USB通信，并在通信結(jié)束后返回步驟611 ；
步驟615 :MCU進行串口通信，并在通信結(jié)束后返回步驟611。
在本實施例中，也可以預(yù)先設(shè)置若通過modeO弓丨腳和mode 1引腳對應(yīng)的接口與Key 連接的終端的優(yōu)先級相同，則MCU報錯，不進行任何通信處理。15
結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法中的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM (EEPROM)、寄存器、硬盤、可移動磁盤、 CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。
以上所述，僅為本發(fā)明較優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種通用串行總線USB Key，其特征在于，包括接口模塊、輸電模塊和微控制單元 MCU模塊，其中，所述接口模塊，用于與終端連接；所述輸電模塊，用于在所述接口模塊與所述終端連接時，為所述MCU模塊輸電；所述MCU模塊，用于在上電后，進行初始化配置，并檢測所述MCU模塊中的模式引腳的電位狀態(tài)，在所述電位狀態(tài)滿足第一預(yù)設(shè)條件時，將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收與所述接口模塊連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行USB通信；在所述電位狀態(tài)滿足第二預(yù)設(shè)條件時，將所述 MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向與所述接口模塊連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行串口通信，所述模式引腳用于通過自身的電位狀態(tài)指示所述USB Key與終端之間的通信模式。
2.如權(quán)利要求1所述的USBKey，其特征在于，所述模式引腳的個數(shù)為1個；所述第一預(yù)設(shè)條件，具體為所述電位狀態(tài)為預(yù)設(shè)電平；所述第二預(yù)設(shè)條件，具體為所述電位狀態(tài)不是預(yù)設(shè)電平。
3.如權(quán)利要求2所述的USBKey，其特征在于，所述接口模塊包括第一引腳和第二引腳，當(dāng)所述USB Key連接到終端的USB接口時，所述第一引腳的電位狀態(tài)為高電平，所述第二引腳的電位狀態(tài)為低電平；當(dāng)所述USB Key連接到終端的串口時，所述第一引腳的電位狀態(tài)為低電平，所述第二引腳的電位狀態(tài)為高電平；所述模式引腳與所述第一引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為高電平；所述模式引腳與所述第二引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為低電平。
4.如權(quán)利要求1所述的USBKey，其特征在于，所述模式引腳包括第一模式引腳和第二模式引腳；所述第一預(yù)設(shè)條件，具體為所述第一模式引腳的電位狀態(tài)為所述預(yù)設(shè)電平，且所述第二模式引腳的電位狀態(tài)不是所述預(yù)設(shè)電平；所述第二預(yù)設(shè)條件，具體為所述第一模式引腳的電位狀態(tài)不是所述預(yù)設(shè)電平，且所述第二模式引腳的電位狀態(tài)為所述預(yù)設(shè)電平。
5.如權(quán)利要求4所述的USBKey，其特征在于，所述接口模塊包括第一接口模塊，用于通過USB接口與終端連接；第二接口模塊，用于通過串口與終端連接；所述第一接口模塊包括第一引腳，所述第二接口模塊包括第二引腳，當(dāng)所述第一接口模塊連接到終端的USB接口時，所述第一引腳的電位狀態(tài)為高電平；當(dāng)所述第二接口模塊連接到終端的串口時，所述第二引腳的電位狀態(tài)為高電平；所述第一模式引腳與所述第一引腳連接，且所述第二模式引腳與所述第二引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為高電平；所述第一模式引腳與所述第二引腳連接，且所述第二模式引腳與所述第一引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為低電平。
6.如權(quán)利要求5所述的USBKey，其特征在于，與所述第一接口模塊連接的終端為USB 終端，與所述第二接口模塊連接的終端為串口終端；所述MCU模塊，還用于在所述第一模式引腳的電位狀態(tài)和第二模式引腳的電位狀態(tài)均為高電平時，確定所述USB終端和所述串口終端的通信優(yōu)先級，在所述USB終端的通信優(yōu)先級高于所述串口終端的通信優(yōu)先級時，將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收所述USB終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述USB 終端進行USB通信；在所述USB終端的通信優(yōu)先級低于所述串口終端的通信優(yōu)先級時，將所述MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向所述串口終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述串口終端進行串口通信。
7.如權(quán)利要求6所述的USBKey，其特征在于，所述MCU模塊包括第一設(shè)置引腳和第二設(shè)置引腳；所述MCU模塊，具體用于根據(jù)所述第一設(shè)置引腳的電平狀態(tài)和所述第二設(shè)置引腳的電平狀態(tài)，確定所述USB終端和所述串口終端的通信優(yōu)先級。
8.如權(quán)利要求6所述的USBKey，其特征在于，所述MCU模塊，還用于在所述USB終端的通信優(yōu)先級等于所述串口終端的通信優(yōu)先級時，配置USB功能和串口功能，接收所述USB終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述USB終端進行USB通信，向所述串口終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述串口終端進行串口通信。
9.如權(quán)利要求8所述的USBKey,其特征在于，所述MCU模塊，包括USB功能單元，用于接收所述USB終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，將狀態(tài)標志位設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值； 串口功能單元，用于接收所述串口終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，將狀態(tài)標志位設(shè)置為第二預(yù)設(shè)值；處理單元，用于檢查所述狀態(tài)標志位，在所述狀態(tài)標志位為所述第一預(yù)設(shè)值時，與所述 USB終端進行USB通信；在所述狀態(tài)標志位為所述第二預(yù)設(shè)值時，與所述串口終端進行串口ififn。
10.一種通用串行總線USB Key與終端進行通信的方法，其特征在于，包括以下步驟 USB Key上電，并進行初始化配置；所述USB Key檢測自身的微控制單元MCU模塊中的模式引腳的電位狀態(tài)，所述模式引腳用于通過自身的電位狀態(tài)指示所述USB Key與終端之間的通信模式；如果所述模式引腳的電位狀態(tài)滿足第一預(yù)設(shè)條件，所述USB Key將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收與所述USB Key連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行USB通信；如果所述模式引腳的電位狀態(tài)滿足第二預(yù)設(shè)條件，所述USB Key將所述MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向與所述USB Key連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行串口通信。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模式引腳的個數(shù)為1個； 所述第一預(yù)設(shè)條件，具體為所述電位狀態(tài)為預(yù)設(shè)電平；所述第二預(yù)設(shè)條件，具體為所述電位狀態(tài)不是預(yù)設(shè)電平。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述USBKey的接口模塊包括第一引腳和第二引腳，當(dāng)所述USB Key連接到終端的USB接口時，所述第一引腳的電位狀態(tài)為高電平， 所述第二引腳的電位狀態(tài)為低電平；當(dāng)所述USB Key連接到終端的串口時，所述第一引腳的電位狀態(tài)為低電平，所述第二引腳的電位狀態(tài)為高電平；所述模式引腳與所述第一引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為高電平；所述模式引腳與所述第二引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為低電平。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述模式引腳包括第一模式引腳和第二模式引腳；所述第一預(yù)設(shè)條件，具體為所述第一模式引腳的電位狀態(tài)為所述預(yù)設(shè)電平，且所述第二模式引腳的電位狀態(tài)不是所述預(yù)設(shè)電平；所述第二預(yù)設(shè)條件，具體為所述第一模式引腳的電位狀態(tài)不是所述預(yù)設(shè)電平，且所述第二模式引腳的電位狀態(tài)為所述預(yù)設(shè)電平。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述USBKey的第一接口模塊通過USB接口與終端連接，包括第一引腳；所述USB Key的第二接口模塊通過串口與終端連接，包括第二引腳；當(dāng)所述第一接口模塊連接到終端的USB接口時，所述第一引腳的電位狀態(tài)為高電平； 當(dāng)所述第二接口模塊連接到終端的串口時，所述第二引腳的電位狀態(tài)為高電平；所述第一模式引腳與所述第一引腳連接，且所述第二模式引腳與所述第二引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為高電平；所述第一模式引腳與所述第二引腳連接，且所述第二模式引腳與所述第一引腳連接時，所述預(yù)設(shè)電平為低電平。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，與所述第一接口模塊連接的終端為USB終端，與所述第二接口模塊連接的終端為串口終端；所述USB Key檢測自身的微控制單元MCU模塊中的模式引腳的電位狀態(tài)之后，還包括 如果所述第一模式引腳的電位狀態(tài)和所述第二模式引腳的電位狀態(tài)均為高電平時，所述USB Key確定所述USB終端和所述串口終端的通信優(yōu)先級；當(dāng)所述USB終端的通信優(yōu)先級高于所述串口終端的通信優(yōu)先級時，所述USB Key將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收所述USB終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述USB終端進行USB通信；當(dāng)所述USB終端的通信優(yōu)先級低于所述串口終端的通信優(yōu)先級時，所述USB Key將所述MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向所述串口終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述串口終端進行串口通信。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述MCU模塊包括第一設(shè)置引腳和第二設(shè)置引腳；所述USB Key確定所述USB終端和所述串口終端的通信優(yōu)先級，具體為 所述USB Key根據(jù)所述第一設(shè)置引腳的電平狀態(tài)和所述第二設(shè)置引腳的電平狀態(tài)，確定與所述第一設(shè)置引腳和所述第二設(shè)置引腳對應(yīng)的終端的通信優(yōu)先級。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述USB Key確定所述USB終端和所述串口終端的通信優(yōu)先級之后，還包括 當(dāng)所述USB終端的通信優(yōu)先級等于所述串口終端的通信優(yōu)先級時，所述USB Key配置 USB功能和串口功能，接收所述USB終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述USB 終端進行USB通信，向所述串口終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述串口終端進行串口通信。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述USB Key與所述USB終端進行USB通信，與所述串口終端進行串口通信，具體為所述USB Key在接收到所述USB終端發(fā)送的數(shù)據(jù)后，將狀態(tài)標志位設(shè)置為第一預(yù)設(shè)值； 所述USB Key在接收到所述串口終端發(fā)送的數(shù)據(jù)后，將狀態(tài)標志位設(shè)置為第二預(yù)設(shè)值；USB Key檢查所述狀態(tài)標志位，在所述狀態(tài)標志位為所述第一預(yù)設(shè)值時，與所述USB終端進行 USB通信；在所述狀態(tài)標志位為所述第二預(yù)設(shè)值時，與所述串口終端進行串口通信。
全文摘要
本發(fā)明公開一種USB Key及其與終端進行通信的方法，該USB Key包括接口模塊、輸電模塊和MCU模塊；所述MCU模塊，用于在上電后，進行初始化配置，并檢測所述MCU模塊中的模式引腳的電位狀態(tài)，在所述電位狀態(tài)滿足第一預(yù)設(shè)條件時，將所述MCU模塊中用于進行串口通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置USB功能，接收與所述接口模塊連接的終端發(fā)起的枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行USB通信；在所述電位狀態(tài)滿足第二預(yù)設(shè)條件時，將所述MCU模塊中用于進行USB通信的引腳設(shè)為高阻態(tài)，配置串口功能，向與所述接口模塊連接的終端發(fā)起枚舉設(shè)備請求，并在枚舉結(jié)束后，與所述終端進行串口通信。本發(fā)明中的USB Key能夠兼容USB接口和串口。
文檔編號G06F13/40GK102521186SQ201110374579
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
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