多功能USB智能充电器的研发

现在市场上的手机充电器大多数都是针对某种品牌手机的电池来设计的，只能对一种或者某几种电池进行充电，并且其充电模式在设计充电器时已经固化，不能够满足不同用户的使用要求。市场上有同类的USB充电器出现，但是这类充电器只是利用到USB接口上提供的电源，没有利用计算机进行数据处理。因此其与一般的利用市电的充电器相比，功能上并没有多大的改进。
本人所研发的多功能USB智能充电器除了利用到PC机USB接口提供的供电电源外还利用到PC机内部的数据处理能力。充电所需得电源由USB接口提供（电压大概在5V左右），通过外部的USB接口电路，和内部的USB设备驱动程序以及win32驱动程序，实现外部充电电路和计算机之间的数据传输。
通过计算机内部win32应用程序可以使用户对充电模式进行自由设置，以满足不同用户的需求，并且可以实现一充电器对多种电池进行充电的要求。
因此，我们主要在硬件电路元器件的选择和如何建立外部硬件电路与PC机USB接口之间的数据传输方面进行研究。
 
要设计USB设备，就要对USB设备的工作原理有所了解，因此我们对USB设备功能的实现进行了解。一个USB设备能够正常工作应该包含以下三大部分：外部硬件电路、USB设备驱动程序和win32应用程序。其中外部硬件电路和USB设备驱动程序是每一个USB设备正常工作所必需的。对于本课题研究的装置来说，以上说到的三个部分都是功能实现所必需的。外部硬件电路包括充电控制电路和USB接口电路两部分电路；USB设备驱动程序负责USB设备初始化，建立起USB设备与应用程序间进行数据传输的配置环境；win32应用程序实现提供用户对外部硬件设备进行操作的界面，使用户能够通过鼠标和键盘对USB硬件设备进行控制，并且通过应用程序能够使用户对外部硬件电路进行监视。图1为USB设备正常工作所需功能模块结构图。用户利用应用程序对硬件电路发出的请求并不能够直接到达外部USB设备，而是先把这些请求发送到其驱动程序堆栈的顶部，通过驱动程序才能完成用户对外部硬件电路的操作。下面，我们对前期的研究成果进行简单的介绍。
一、各部分功能实现的研究结果：
（一）USB外部硬件电路的实现
外部硬件电路实现方框图如图2所示。电路由充电部分电路和USB接口部分电路两部分构成。充电部分电路要实现的功能如下：电池类型检测、放电控制电路、充电电流检测、充电电压检测、充电电流控制和充电电压控制。其中充电电流和电压检测和控制可以通过对电流和电压其中一个参数的检测和控制来实现另外一个参数的检测和控制。USB接口部分电路由USB接口芯片来实现，主要负责外部硬件电路和PC机之间的数据传输控制。传输是双向的，充电电流和电压参数通过AD转换后由接口电路送进PC机；控制信号由PC机win32应用程序发出，通过接口电路处理输出，经过DA转换之后对充电电流和电压进行控制。