CN201126572Y - 带电流检测及报警功能的usb集线器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带电流检测及报警功能的USB集线器，属于USB集线器领域。所述USB集线器包括第二USB接口、第一USB接口、电流检测模块、预置模块、比较模块、报警模块和集线器模块。电流检测模块串联在第二USB接口与集线器模块之间，或串联在集线器模块与第一USB接口之间。第二USB接口通过集线器模块与第一USB接口相连，比较模块的输入端口分别与电流检测模块和预置模块相连，比较模块的输出端口与报警模块相连。本实用新型提供的USB集线器克服了目前生产、测试、调试或使用中对USB设备及整个工作环境的保护不够，工作人员不能及时了解到USB设备工作电流异常的问题。

Description

带电流检测及报警功能的USB集线器

技术领域

本实用新型涉及USB集线器领域，特别涉及一种带电流检测及报警功能的USB集线器。

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(full speed，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。

集线器(HUB)的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。

目前，由于周边装置种类越来越多、应用普及加上价格便宜，彩色扫瞄器、数字相机、调制解调器、PC Camera、PC Phone、Speaker等慢慢变成标准设备，而主机所提供的USB接口数量已经越来越不够使用，所以USB HUB的延伸功用就发挥出来了，可以依需要选择10个、20个或更多USB插座的HUB，目前市面上比较多的USB HUB主要是一扩二、一扩四、一扩八等规格。

在USB设备的生产或测试中，一般都需要批量处理USB设备，所以USB HUB在USB设备的生产和测试中应用非常广泛，不管是生产、测试还是调试中，工作人员一般都需要通过测试USB的四根信号线上的信号来检测USB产品的状态，判断好坏等，然而，可以直接检测电流的方法目前很少，一般都是通过测量其它参数来计算得到，或外搭电路来间接实现，或将USB设备外壳拆开，将电流表串联到USB的Vbus信号线或GND信号线上进行检测，不仅很麻烦，而且需要将USB设备的外壳拆开，露出电路板才能实现，所以给工程人员带来很多不便，有时还可能存在需要额外电源等问题；而且，将电流表串联到USB设备的信号线上或外接外搭电路到USB设备的信号线上时，也很容易影响USB设备的工作状态，同时也大大降低了生产效率；另外，在USB设备的生产、测试或调试以及使用的过程中，经常会有USB设备由于生产环节出现的虚焊、短路等情况，或设备中器件老化、电磁干扰等情况，引起USB总线上的电流超载，烧坏USB设备中的一些芯片，导致USB设备无法正常使用等问题，严重时还会造成USB设备彻底报废，从而造成了生产、测试或调试环节中的成本浪费，也在很大程度上降低了工作效率，甚至还会出现起明火等严重后果，破坏整个工作环境，造成严重的损失。

实用新型内容

为了解决检测USB设备工作电流不方便及USB总线电流超载，烧坏USB设备中的芯片，导致USB设备无法正常使用等问题，本实用新型提供了一种带电流检测及报警功能的USB集线器，所述USB集线器包括用于连接上游USB接口的第二USB接口、用于连接USB设备的第一USB接口、电流检测模块、预置模块、比较模块、报警模块和集线器模块；

所述第二USB接口通过所述集线器模块与所述第一USB接口相连，所述电流检测模块串联在所述第二USB接口与所述集线器模块之间的Vbus信号线或GND信号线上，或串联在所述集线器模块与所述第一USB接口之间的Vbus信号线或GND信号线上；所述比较模块的输入端口分别与所述电流检测模块和预置模块相连，所述比较模块的输出端口与所述报警模块相连；

所述电流检测模块、预置模块、比较模块、报警模块和集线器模块通过所述第二USB接口由所述上游USB接口为其提供电力。

所述USB集线器还包括选择切换模块，相应地，所述电流检测模块通过所述选择切换模块与所述比较模块相连；所述选择切换模块通过所述第二USB接口为其提供电力。

所述选择切换模块为选择开关。

所述选择切换模块由控制芯片和选择开关组成。

所述集线器模块为集线器芯片。

所述预置模块为按键组、选择开关或线性调节器。

所述报警模块为蜂鸣器。

所述报警模块为发光二极管。

所述报警模块为显示装置，所述显示装置为段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器或指针盘。

所述报警模块为向所述第二USB接口连接的上游USB接口上传报警信息进行报警。

所述USB集线器还包括保护模块，所述保护模块与所述比较模块相连，并串联在所述第二USB接口与所述集线器模块之间，或串联在所述集线器模块与所述第一USB接口之间，用于切断USB设备与上游USB接口之间的通信回路，实现保护；所述保护模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

所述保护模块为可控的具有开关功能的装置，所述可控的具有开关功能的装置为开关、继电器或接触器。

所述USB集线器还包括确认模块，所述确认模块与所述预置模块相连，用于确认所述预置模块预置的电流门限值是否正确；所述确认模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

所述确认模块由显示装置和按键组成。

所述确认模块为向所述第二USB接口连接的上游USB接口上传确认信息进行确认。

所述USB集线器还包括上电恢复模块，所述上电恢复模块与所述保护模块相连，用于将USB设备与上游USB接口之间的通信回路设置为连通状态；所述上电恢复模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

所述USB集线器还包括输出模块，所述输出模块与所述电流检测模块相连；所述输出模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

所述输出模块具体为显示装置，所述显示装置包括段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器或指针盘。

所述输出模块包括存储芯片、控制芯片和接口芯片；

所述存储芯片，用于存储所述电流检测模块检测到的电流值；

所述控制芯片，用于从所述存储芯片中读取出对应的电流值，并发送至所述接口芯片；

所述接口芯片，用于输出所述电流值。

所述存储芯片和控制芯片集成在一颗芯片中。

所述接口芯片为UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口芯片，或为集成在所述控制芯片中的UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口。

所述接口芯片与所述第一USB接口共用一个USB接口芯片。

有益效果：本实用新型提供了一种简单方便的对USB设备的运行电流值进行检测及监控报警的USB集线器，该设备克服了目前生产、测试、调试或使用中对USB设备及整个工作环境的保护不够，工作人员不能及时了解到USB设备工作电流异常的问题；另外，本实用新型提供的带电流检测及报警功能的USB集线器还可以在其工作电流异常时，及时地将整个USB电流回路切断，达到及时避免当USB设备工作电流异常时将设备烧毁及破坏整个工作环境等问题，同时也有效地减少了工程生产中不必要的浪费，提高了生产效率，尤其对于需要24小时工作的情况，本实用新型提供的USB集线器对其工作环境的安全性保障更为重要，非常适合在生产测试等场合应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的第一种带电流检测及报警功能的USB集线器结构图；

图2是本实用新型实施例1提供的第二种带电流检测及报警功能的USB集线器结构图；

图3是本实用新型实施例2提供的带电流检测及报警功能的USB集线器结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例1：

参见图1，本实施例提供了一种带电流检测及报警功能的USB集线器100，具体包括两个第一USB接口101、一个第二USB接口102、一个预置模块103、一个比较模块105、一个电流检测模块104、一个报警模块106和集线器模块107，其中第一USB接口101用于连接USB设备1，第二USB接口102用于连接上游USB接口2，第二USB接口102通过集线器模块107分别与两个第一USB接口101相连，用于实现一个第二USB接口102带两个第一USB接口101的集线器的功能；电流检测模块104串联在第二USB接口102和集线器模块107之间的GND信号线上，用于检测第二USB接口102的USB总线上的电流值，即两个第一USB接口101信号线上电流的和；电流检测模块104和预置模块103分别与比较模块105的两个输入端口相连，比较模块105的输出端口与报警模块106相连，用于比较电流检测模块104检测的电流值和预置模块103预置的电流门限值的大小，如果电流检测模块104检测到的电流值超出预置模块103预置的电流门限值，则比较模块105向报警模块106发送报警信号，报警模块106接收到报警信号后报警，此处的报警可以是当检测到的电流值高于预置的电流门限值时报警，另外还可以是当检测到的电流值低于预置的电流门限值时报警，还可以是预置的电流门限值是一个区间，当检测到的电流值超出预置的电流门限值区间时报警，等等，用户可以自行选择；第二USB接口102的D+信号线及D-信号线通过集线器模块107分别与两个第一USB接口101的D+信号线及D-信号线相连，实现USB设备1与上游USB接口2之间的通信；电流检测模块104、预置模块103、比较模块105、报警模块106和集线器模块107通过第二USB接口102由上游USB接口2为其提供电力。由于本实施例提供的带电流检测及报警功能的USB集线器100用于检测USB总线上的电流值，所以根据USB接口的特性，本实施例所提供的集线器100适用的电压值为5V，电流为直流，最大为500mA。

上游USB接口2的形式包括但不限于台式电脑、笔记本电脑、服务器、专用机、读卡器、通讯设备、数码相机、集线器或PDA等。

第二USB接口102通过集线器模块107分别与两个第一USB接口101相连，集线器模块107一般采用集线器芯片来实现，例如AU9254A21就是通常用的一扩四的集线器芯片。

在具体生产实践中，电流检测模块104的具体实现有很多种方式，例如可以由电阻和MAX471芯片组成的电流检测部分(电流检测部分也可以是仅由电阻组成)，及A/D转换芯片TLC1549实现，或者由电阻和MAX471芯片组成的电流检测部分(电流检测部分也可以是仅由电阻组成)，及专用的电压/频率转换芯片(电压/频率转换电路)和计数芯片实现，也可以将电流转换为光信号，再通过检测光信号的强度来实现，再或者可以将电流转换成磁场信号，再通过检测磁场信号强度来实现，等等，本领域技术人员可以根据本实施例做简单变型、同等替换以及改进等方法均可实现。

预置模块103可以是按键组、选择开关或线性调节器，例如在集线器100上设置一个0～9的按键组(键盘)，用户可以将电流门限值利用0～9的按键组输入进行设置，也可以是在集线器100上设置几个常用的电流门限值等级，用户可以利用选择开关按照自己的需要选择不同的电流门限值等级，还可以在集线器100上设置线性调节器，线性调节器包括变阻和变容等几种，可以是类似老款收音机调频使用的旋转型的，也可以是滑槽中设置调节按钮的拨动型等多种形式，用户通过调节该线性调节器选择合适的电流门限值；另外，预置模块103还可以将电流门限值通过第二USB接口102连接的上游USB接口2下载的方法实现，例如，用户可以预先将电流门限值输入在主机中，通过第二USB接口102连接的上游USB接口2将电流门限值下载到集线器100中；同理，预置模块103还可以由其它方式输入设置。

报警模块106可以是蜂鸣器，当比较模块105的比较结果是第二USB接口102和集线器模块107之间的GND信号线上的电流值超出预置模块103预置的电流门限值时，比较模块105向报警模块106发送报警信号，报警模块106接收到报警信号后发出蜂鸣声。

报警模块106也可以是发光二极管，当比较模块105的比较结果是第二USB接口102和集线器模块107之间的GND信号线上的电流值超出预置模块103预置的电流门限值时，比较模块105向报警模块106发送报警信号，报警模块106接收到报警信号后被点亮或闪烁。

报警模块106还可以是显示装置，例如段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器等，同理，当比较模块105的比较结果是第二USB接口102和集线器模块107之间的GND信号线上的电流值超出预置模块103预置的电流门限值时，比较模块105向报警模块106发送报警信号，报警模块106接收到报警信号后显示警告字和/或警告图案。

另外，报警模块106还可以是将比较模块105发送的报警信号上传至第二USB接口102连接的上游USB接口2进行报警输出。

优选的，为了更好地增强本实施例提供的集线器100的保护功能，更适用于实际工业生产，本实施例提供的集线器100还包括串联在第二USB接口102与集线器模块107之间与比较模块105相连的保护模块110，其中保护模块110可以串联在其Vbus信号线、GND信号线、D+信号线和D-信号线中至少一根信号线之间，用于当比较模块105发出报警信号后，切断USB设备1与上游USB接口2之间的通信回路，实现保护；保护模块110通过第二USB接口102为其提供电力。

保护模块110可以由可控的具有开关功能的装置实现，例如开关、继电器或接触器等。

更进一步地，集线器100还可以进一步包括上电恢复模块111，与保护模块110相连，用于当集线器100上电后，将USB设备1与上游USB接口2之间的通信回路设置为连通状态，同样，上电恢复模块111由第二USB接口102为其提供电力。

为使本实施例提供的集线器100使用更直观和更适用于实际应用场景，本实施例提供的集线器100还可以增加确认模块108，确认模块108与预置模块103相连，用于确认预置模块103预置的电流门限值是否正确。确认模块108可以由显示装置和确认按键组成，由第二USB接口102为其提供电力。确认模块108还可以将预置模块103预置的电流门限值上传至与第二USB接口102相连的上游USB接口2所连接的主机中进行确认。

本实施例提供的集线器100还可以进一步包括输出模块109，输出模块109与电流检测模块104的输出端口相连，用于输出电流检测模块104检测的电流值，由第二USB接口102为其提供电力。输出模块109可以是显示装置，例如段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器或指针盘等。输出模块109可以与报警模块106和/或确认模块108共用一个显示装置。输出模块109还可以由存储芯片、控制芯片和接口芯片组成，存储芯片用于存储电流检测模块104检测到的电流值，存储方式有很多，例如存储芯片可以按照预先设置的存储时间间隔来存储电流值，例如可以预先设置每间隔1分钟存储一次电流值，那么存储芯片每间隔1分钟存储一个电流值，再例如，存储芯片还可以仅存储当前电流值；控制芯片从存储芯片中将对应的电流值读取出来，并发送至接口芯片，例如可以是当控制芯片接收到上游USB设备或其它主机、外设等询问电流值的命令后，假如询问电流值的命令是需要读取第5分钟的电流值，则控制芯片将存储芯片中存储的第5分钟的电流值读取出来，发送至接口芯片；接口芯片输出该电流值。其中，存储芯片和控制芯片可以集成在一颗控制芯片中实现，接口芯片可以是单独的UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口芯片等，也可以是集成在控制芯片中的UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口，还可以是与第二USB接口102共用一个USB接口。

本实施例提供的带电流检测及报警功能的USB集线器100是将电流检测模块104串联在第二USB接口102和集线器模块107之间的GND信号线上实现的，在实际应用中，也可以将电流检测模块104串联在第二USB接口102和集线器模块107之间的Vbus信号线之间实现，此时电流检测模块104检测第二USB接口102和集线器模块107之间的Vbus信号线上的电流值，即两个第一USB接口101和集线器模块107之间Vbus信号线上的电流值的和，串联在Vbus信号线上的情况可以同理得到，此处不再赘述。

由分别与比较模块105的输入端口相连的电流检测模块104和预置模块103，及与比较模块105的输出端口相连的报警模块106组成的电流检测及报警部分可以串联在第二USB接口102与集线器模块107之间的GND信号线上(如图1)，也可以串联在两个第一USB接口101中的一个或全部和集线器模块107之间的Vbus信号线或GND信号线上，用于检测第一USB接口101和集线器模块107之间分路上的电流值；此时预置模块103可以分别设置第二USB接口102和集线器模块107之间USB总线上的电流门限值和第一USB接口101和集线器模块107之间各USB分路上的电流门限值，集线器100便可以实现对USB总线及各分路电流值的监控及报警功能了，如图2所示，图2示出了USB总线及各分路上均串联分别与比较模块105的输入端口相连的电流检测模块104和预置模块103，及与比较模块105的输出端口相连的报警模块106组成的电流检测及报警部分，实际应用中可以自由选择仅串联在USB总线上，或仅串联在某一条分路上实现均可；相应地，保护模块110串联在集线器模块107和第一USB接口101之间来实现对相应分路的断开，以实现保护。

本实施例中第一USB接口101是两个，在实际应用中，第一USB接口101还可以是三个、四个、八个、十六个等等，依据所选用的集线器芯片的类型而定，本实施例所选用的是一扩二集线器芯片，即以一个第二USB接口102带两个第一USB接口101的集线器为例进行说明，而一个第二USB接口102带两个以上的第一USB接口101的原理与本实施例是一致的，可以同理得到。

本实施例提供的集线器100还可以带有指示多种状态的LED指示灯，常见的两种指示灯是电源和端口状态指示灯，有的集线器还有监视端口通信状态和冲突的指示灯等等，本领域的技术人员可以根据需要自行设计。

实施例2：

参见图3，本实施例提供了一种带电流检测及报警功能的USB集线器200，具体包括一个第二USB接口202、两个第一USB接口201、三个电流检测模块204、一个选择切换模块212、一个预置模块203、一个比较模块205、一个报警模块206和一个集线器模块207，其中第一USB接口201用于连接USB设备1，第二USB接口202用于连接上游USB接口2，第二USB接口202通过集线器模块207分别与两个第一USB接口201相连，用于实现一个第二USB接口202带两个第一USB接口201的集线器的功能；其中一个电流检测模块204串联在第二USB接口202和集线器模块207之间的GND信号线上，用于检测第二USB接口202的USB总线上的电流值，即两个第一USB接口201信号线上电流的和；另两个电流检测模块204分别串联在第一USB接口201和集线器模块207之间的Vbus信号线或GND信号线上，用于分别检测两个第一USB接口201上的分路电流值；三个电流检测模块204分别与选择切换模块212相连，选择切换模块212的输出端口与比较模块205相连，用于选择将三个电流检测模块204中的某一个电流检测模块检测到的电流值传至比较模块205中；预置模块203与比较模块205的另一个输入端口相连，比较模块205的输出端口与报警模块206相连，用于比较选择切换模块212选择连通的电流检测模块204检测的电流值和预置模块203预置的电流门限值的大小，如果电流检测模块204检测到的电流值超出预置模块203预置的电流门限值，则比较模块205向报警模块206发送报警信号，报警模块206接收到报警信号后报警，此处的报警可以是当检测到的电流值高于预置的电流门限值时报警，另外还可以是当检测到的电流值低于预置的电流门限值时报警，还可以是预置的电流门限值是一个区间，当检测到的电流值超出预置的电流门限值区间时报警，等等，用户可以自行选择；第二USB接口202的D+信号线及D-信号线通过集线器模块207分别与两个第一USB接口201的D+信号线及D-信号线相连，实现USB设备1与上游USB接口2之间的通信；电流检测模块204、预置模块203、比较模块205、报警模块206、选择切换模块212和集线器模块207通过第二USB接口202由上游USB接口2为其提供电力。由于本实施例提供的带电流检测及报警功能的USB集线器200用于检测USB总线上的电流值，所以根据USB接口的特性，本实施例所提供的集线器200适用的电压值为5V，电流为直流，最大为500mA。

上游USB接口2的形式包括但不限于台式电脑、笔记本电脑、服务器、专用机、读卡器、通讯设备、数码相机、集线器或PDA等。

第二USB接口202通过集线器模块207分别与两个第一USB接口201相连，集线器模块207一般采用集线器芯片来实现，例如AU9254A21就是通常用的一扩四的集线器芯片。

本实施例提供的带电流检测及报警功能的USB集线器200中的电流检测模块204串联在第二USB接口202和集线器模块207之间的GND信号线上实现，此时电流检测模块204检测USB接口的GND信号线上的电流值，在实际应用中，电流检测模块204也可以串联在第二USB接口202和集线器模块207之间的Vbus信号线上实现，此时电流检测模块204检测USB接口Vbus信号线上的电流值，此时电流检测模块检测的是两个第一USB接口201和集线器模块207之间电流值的和；电流检测模块204串联在第一USB接口201和集线器模块207之间Vbus信号线上时，此时电流检测模块204检测的是该第一USB接口201分路Vbus信号线上的电流值，电流检测模块204串联在第一USB接口201和集线器模块207之间的GND信号线上实现时，此时电流检测模块204检测该第一USB接口201分路GND信号线上的电流值。

在具体生产实践中，电流检测模块204的具体实现有很多种方式，例如可以由电阻和MAX471芯片组成的电流检测部分(电流检测部分也可以是仅由电阻组成)，及A/D转换芯片TLC1549实现，或者由电阻和MAX471芯片组成的电流检测部分(电流检测部分也可以是仅由电阻组成)，及专用的电压/频率转换芯片(电压/频率转换电路)和计数芯片实现，也可以将电流转换为光信号，再通过检测光信号的强度来实现，再或者可以将电流转换成磁场信号，再通过检测磁场信号强度来实现，等等，本领域技术人员可以根据本实施例做简单变型、同等替换以及改进等方法均可实现。

预置模块203可以是按键组、选择开关或线性调节器，例如在集线器200上设置一个0～9的按键组(键盘)，用户可以将电流门限值利用0～9的按键组输入进行设置，也可以是在集线器200上设置几个常用的电流门限值等级，用户可以利用选择开关按照自己的需要选择不同的电流门限值等级，还可以在集线器200上设置线性调节器，线性调节器包括变阻和变容等几种，可以是类似老款收音机调频使用的旋转型的，也可以是滑槽中设置调节按钮的拨动型等多种形式，用户通过调节该线性调节器选择合适的电流门限值；另外，预置模块203还可以将电流门限值通过第二USB接口202连接的上游USB接口2下载的方法实现，例如，用户可以预先将电流门限值输入在主机中，通过第二USB接口202连接的上游USB接口2将电流门限值下载到集线器200中；同理，预置模块203还可以由其它方式输入设置。

三个电流检测模块204的输出端口与选择切换模块212相连，选择切换模块212用于从三个电流检测模块204中选择出一个电流检测模块的电流值送到比较模块205进行比较；选择切换模块212可以选用选择开关，例如本实施例中的电流检测模块204有3个，此时可以在集线器200上设置3个选择开关，当希望选择检测比较哪个电流检测模块204检测到的电流值时，则利用选择开关选择相应的电流检测模块204进行输出即可；选择切换模块212还可以由控制芯片和选择开关组成。

报警模块206可以是蜂鸣器，当比较模块205的比较结果是第二USB接口202和集线器模块207之间的GND信号线上的电流值超出预置模块203预置的电流门限值时，比较模块205向报警模块206发送报警信号，报警模块206接收到报警信号后发出蜂鸣声。

报警模块206也可以是发光二极管，当比较模块205的比较结果是第二USB接口202和集线器模块207之间的GND信号线上的电流值超出预置模块203预置的电流门限值时，比较模块205向报警模块206发送报警信号，报警模块206接收到报警信号后被点亮或闪烁。

报警模块206还可以是显示装置，例如段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器等，同理，当比较模块205的比较结果是第二USB接口202和集线器模块207之间的GND信号线上的电流值超出预置模块203预置的电流门限值时，比较模块205向报警模块206发送报警信号，报警模块206接收到报警信号后显示警告字和/或警告图案。

另外，报警模块206还可以是将比较模块205发送的报警信号上传至第二USB接口202连接的上游USB接口2进行报警输出。

优选的，为了更好地增强本实施例提供的集线器200的保护功能，更适用于实际工业生产，本实施例提供的集线器200还包括串联在第二USB接口202与集线器模块207之间或集线器模块207与第一USB接口201之间的与比较模块205相连的保护模块210，其中保护模块210可以串联在其Vbus信号线、GND信号线、D+信号线和D-信号线中至少一根信号线之间，用于当比较模块205发出报警信号后，切断USB设备1与上游USB接口2之间的通信回路，实现保护；保护模块210通过第二USB接口202为其提供电力。

保护模块210可以由可控的具有开关功能的装置实现，例如开关、继电器或接触器等。

更进一步地，集线器200还可以进一步包括上电恢复模块211，与保护模块210相连，用于当集线器200上电后，将USB设备1与上游USB接口2之间的通信回路设置为连通状态，同样，上电恢复模块211由第二USB接口202为其提供电力。

为使本实施例提供的集线器200使用更直观和更适用于实际应用场景，本实施例提供的集线器200还可以增加确认模块208，确认模块208与预置模块203相连，用于确认预置模块203预置的电流门限值是否正确。确认模块208可以由显示装置和确认按键组成，由第二USB接口202为其提供电力。确认模块208还可以将预置模块203预置的电流门限值上传至与第二USB接口202相连的上游USB接口2所连接的主机中进行确认。

本实施例提供的集线器200还可以进一步包括输出模块209，输出模块209与选择切换模块212的输出端口相连，用于输出选择切换模块212选择连通的电流检测模块204检测到的电流值，由第二USB接口202为输出模块209提供电力。输出模块209可以是显示装置，例如段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器或指针盘等。输出模块209可以与报警模块206和/或确认模块208共用一个显示装置。输出模块209还可以由存储芯片、控制芯片和接口芯片组成，存储芯片用于存储电流检测模块204检测到的电流值，存储方式有很多，例如存储芯片可以按照预先设置的存储时间间隔来存储电流值，例如可以预先设置每间隔1分钟存储一次电流值，那么存储芯片每间隔1分钟存储一个电流值，再例如，存储芯片还可以仅存储当前电流值；控制芯片从存储芯片中将对应的电流值读取出来，并发送至接口芯片，例如可以是当控制芯片接收到上游USB设备或其它主机、外设等询问电流值的命令后，假如询问电流值的命令是需要读取第5分钟的电流值，则控制芯片将存储芯片中存储的第5分钟的电流值读取出来，发送至接口芯片；接口芯片输出该电流值。其中，存储芯片和控制芯片可以集成在一颗控制芯片中实现，接口芯片可以是单独的UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口芯片等，也可以是集成在控制芯片中的UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口，还可以是与第二USB接口202共用一个USB接口。当然，实际应用中，还可以将输出模块209与电流检测模块204的输出端口直接相连，用以具体输出某一个电流检测模块204上检测到的电流值，如本实施例中可以选用3个输出模块209分别输出3个电流检测模块204上的电流值，其中3个输出模块209可以共用一个显示装置(同时在一个显示装置的不同位置显示，或循环显示等)，或一个接口芯片(串行或并行输出等)实现。

本实施例中第一USB接口201是两个，在实际应用中，第一USB接口201还可以是三个、四个、八个、十六个等等，依据所选用的集线器芯片的类型而定，本实施例所选用的是一扩二集线器芯片，即以一个第二USB接口202带两个第一USB接口201的集线器为例进行说明，而一个第二USB接口202带两个以上的第一USB接口201的原理与本实施例是一致的，可以同理得到。

电流检测模块204的个数可以是第二USB接口202个数和第一USB接口201个数的和，此时集线器200的每个USB接口信号线上都串联一个电流检测模块204，从而实现USB总线和各USB分路上电流值的检测；电流检测模块204的个数也可以小于第二USB接口202个数和第一USB接口201个数的和，此时电流检测模块204可以选择串联在其中几个USB接口的Vbus信号线或GND信号线上，用于检测对应的USB接口电流值。优选的，本实施例是以电流检测模块204的个数为第二USB接口202个数和第一USB接口201个数和的情况为例进行说明，电流检测模块204的个数小于第二USB接口202个数和第一USB接口201个数和的情况用户可以根据本实施例变型得到，此处不再赘述。

本实施例提供的集线器200还可以带有指示多种状态的LED指示灯，常见的两种指示灯是电源和端口状态指示灯，有的集线器还有监视端口通信状态和冲突的指示灯等等，本领域的技术人员可以根据需要自行设计。

本实用新型实施例提供了一种简单方便的对USB设备的运行电流值进行检测及监控报警的USB集线器，该设备克服了目前生产、测试、调试或使用中对USB设备及整个工作环境的保护不够，工作人员不能及时了解到USB设备工作电流异常的问题；另外，本实用新型实施例提供的带电流检测及报警功能的USB集线器还可以在其工作电流异常时，及时地将整个USB电流回路切断，达到及时避免当USB设备工作电流异常时将设备烧毁及破坏整个工作环境等问题，同时也有效地减少了工程生产中不必要的浪费，提高了生产效率，尤其对于需要24小时工作的情况，本实用新型实施例提供的USB集线器对其工作环境的安全性保障更为重要，非常适合在生产测试等场合应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述USB集线器包括用于连接上游USB接口的第二USB接口、用于连接USB设备的第一USB接口、电流检测模块、预置模块、比较模块、报警模块和集线器模块；

所述第二USB接口通过所述集线器模块与所述第一USB接口相连，所述电流检测模块串联在所述第二USB接口与所述集线器模块之间的Vbus信号线或GND信号线上，或串联在所述集线器模块与所述第一USB接口之间的Vbus信号线或GND信号线上；所述比较模块的输入端口分别与所述电流检测模块和预置模块相连，所述比较模块的输出端口与所述报警模块相连；

所述电流检测模块、预置模块、比较模块、报警模块和集线器模块通过所述第二USB接口由所述上游USB接口为其提供电力。

2.如权利要求1所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述USB集线器还包括选择切换模块，相应地，所述电流检测模块通过所述选择切换模块与所述比较模块相连；所述选择切换模块通过所述第二USB接口为其提供电力。

3.如权利要求2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述选择切换模块为选择开关。

4.如权利要求2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述选择切换模块由控制芯片和选择开关组成。

5.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述集线器模块为集线器芯片。

6.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述预置模块为按键组、选择开关或线性调节器。

7.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述报警模块为蜂鸣器。

8.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述报警模块为发光二极管。

9.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述报警模块为显示装置，所述显示装置为段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器或指针盘。

10.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述报警模块为向所述第二USB接口连接的上游USB接口上传报警信息进行报警。

11.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述USB集线器还包括保护模块，所述保护模块与所述比较模块相连，并串联在所述第二USB接口与所述集线器模块之间，或串联在所述集线器模块与所述第一USB接口之间，用于切断USB设备与上游USB接口之间的通信回路，实现保护；所述保护模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

12.如权利要求11所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述保护模块为可控的具有开关功能的装置，所述可控的具有开关功能的装置为开关、继电器或接触器。

13.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述USB集线器还包括确认模块，所述确认模块与所述预置模块相连，用于确认所述预置模块预置的电流门限值是否正确；所述确认模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

14.如权利要求13所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述确认模块由显示装置和按键组成。

15.如权利要求13所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述确认模块为向所述第二USB接口连接的上游USB接口上传确认信息进行确认。

16.如权利要求11所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述USB集线器还包括上电恢复模块，所述上电恢复模块与所述保护模块相连，用于将USB设备与上游USB接口之间的通信回路设置为连通状态；所述上电恢复模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

17.如权利要求1或2所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述USB集线器还包括输出模块，所述输出模块与所述电流检测模块相连；所述输出模块通过所述第二USB接口由上游USB接口为其提供电力。

18.如权利要求17所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述输出模块具体为显示装置，所述显示装置包括段码显示器、点阵显示器、字符显示器、图像显示器或指针盘。

19.如权利要求17所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述输出模块包括存储芯片、控制芯片和接口芯片；

所述存储芯片，用于存储所述电流检测模块检测到的电流值；

所述控制芯片，用于从所述存储芯片中读取出对应的电流值，并发送至所述接口芯片；

所述接口芯片，用于输出所述电流值。

20.如权利要求19所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述存储芯片和控制芯片集成在一颗芯片中。

21.如权利要求19所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述接口芯片为UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口芯片，或为集成在所述控制芯片中的UART、RS-232、RS-485、ATA或USB接口。

22.如权利要求19所述的带电流检测及报警功能的USB集线器，其特征在于，所述接口芯片与所述第一USB接口共用一个USB接口芯片。

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