CN101403998A - 电子宿主设备的扩展方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子宿主设备的扩展方法。本发明在需要加入用户板卡的设备主板上，其设备主板包括核心电路和执行电路，以及用于与用户板卡通讯的接口电路，当所述执行电路需要与核心电路进行通讯时，需设备主板与所述用户板卡进行电性插接，核心电路的信号经由用户板卡的回绕与执行电路通讯。本发明提供了一种整体设计灵活，资源利用率高，扩展方便的外围设备的扩展方法。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种电子宿主设备的扩展方法，具体地，涉及一种通过改进智能设备核心电路与外设接口电路的连接方式，以提高智能设备可扩展性的方法，其中核心电路在这里指智能设备的主逻辑控制器件或主逻辑控制电路。
(二)背景技术
目前，各种智能化设备一般采用预留接口电路来扩展其功能，以便于用户进行二次开发，比如微型计算机上的各种扩展卡的插槽、串行通讯接口和并行通讯接口。智能化设备的可扩展性，使配套客户或扩展板制造商可以根据自己的需要增加相应的专用电路，提高了智能化设备的使用灵活性和适用范围。但多数接口电路在设计上只考虑到设备电信号的输入输出，对设备自身电路资源的再利用，以及扩展板卡需求资源与自身资源的冲突问题不予考虑。这就造成了设备资源浪费、设备功能单一和用户设计空间狭窄等缺点，以至于使得产品的通用性和灵活性降低，不能满足智能设备的广域应用。
参照说明书附图1，现有智能化设备接口电路的设计方法是核心电路通过芯片和外部总线连接执行电路和接口电路，其中执行电路在这里指包括标准调整解调器接口、通用串行接口、通用并行接口、串行接口在内的集成在设备主板上的接口和包括功放电路、射频电路、驱动电路在内的集成在设备主板上的电路，以及包括喇叭、话筒、传感器在内的内置于主机中的电器功能模块；而扩展用的接口电路，则是为了方便特定用户自己设计板卡以扩展系统功能目的诸如PCI插槽的接口电路。基于这一原理的掌上电脑由于其自身体积、散热和价格等综合因素的制约，都采用专用的CPU，在这里CPU指上述核心电路。而这些种类型的CPU一般都采用SOC(System On Chip)设计策略来减少外围电路的复杂性，当然，绝大多数还都包含一个USB主接口(Host)控制器。
插卡式通用掌上电脑除了要求本身拥有USB主接口(用于连接U盘、外接键盘和鼠标等)外，还必须允许用户可以在板卡上使用CPU的USB主接口资源。如果采用USB_HUB的方法以扩充USB端口，势必存在如下缺点：
1.增加元件，必然会增加掌上电脑自身的成本。
2.增加电路复杂度，必然会降低整体设计的稳定性以及整体功耗。
3.掌上电脑本身的USB接口和用户板卡上的资源都会降低速度。在有些需要高速度的用户卡设计中，这是不能接受的。
尽管USB协议理论上允许多重HUB的接入，但就掌上电脑而言，因上述因素的限制，采用多重HUB是不现实的。这实际限制了用户卡继续扩展USB主接口的可能。
(三)发明内容
本发明为了克服现有电子宿主设备的扩展方法整体设计灵活性差，智能设备自身资源再利用性差，智能设备自身资源与扩展板卡需求资源的设计冲突的缺陷，提供了一种整体设计灵活，资源利用率高，扩展方便的外围设备的扩展方法。
本发明采用的一个技术方案为：
在需要加入用户板卡的设备主板上，其设备主板包括核心电路和执行电路，以及用于与用户板卡通讯的接口电路，当所述执行电路需要与核心电路进行通讯时，需设备主板与所述用户板卡进行电性插接，核心电路的信号经由用户板卡的回绕与执行电路通讯。
优选地，所述用户板卡包含所述核心电路与所述执行电路的电性转接电路。
优选地，所述用户板卡还包含用于连接所述核心电路与主板的扩展功能模块的电路。
为实现本发明的发明目的，本发明的另一个技术方案为：
其所用设备主板包括核心电路和执行电路，以及用于与用户板卡通讯的接口电路，在用户板卡上的接口电路具有嵌合用户板卡的金手指的插槽，每个金手指的两个短接导电金属片在用户板卡插入所述插槽，使得插槽处于短接状态，该两导电金属片其一与核心电路相接，另一与所述执行电路相接。
本发明实际应用中主要用于包括掌上电脑、各种嵌入式设备和工控机在内的小型智能设备上，这种小型智能设备外设接口少，且用于扩展其功能的用户板卡插槽也少。本发明优选回绕数据线的方式来扩展系统功能，原理是设备执行电路经主板扩展板卡插槽与核心电路相连。本发明两个方案其一是在现有板卡插槽的基础上，直接通过用户板卡来连接核心电路和执行电路；另一个方案则直接通过板卡插槽本身连接，两种方式都是实现数据线的回绕，即从核心电路到用户板卡插槽，再由该用户板卡插槽到执行电路；同时，因本发明采用的仅仅是数据线的连接，对于执行电路，数据线长度没有增加多少，电信号的强度基本上不会有衰减。这样做可充分利用宿主设备和嵌入式系统双方的电路资源、缓解设备资源匮乏和拓宽嵌入式板卡设计空间的接口电路设计方法。
本发明的原理是先将信号引至用户板卡，再使电信号在用户板卡上回绕到设备主板，也就是将电信号的转接权从设备端移植到用户端。这样，既可以使用户板卡得到来自设备端的输出电信号，又可以使用户板卡得到设备上执行电路的输入信号。
本发明增加了用户板卡设计的灵活性，充分利用用户板卡的电路资源以缓解设备资源匮乏的问题。其原理是电信号的转接权从设备端移植到用户端。这样，既可以使用户板卡得到来自系统端的输出电信号，又可以直接使用户板卡得到的设备上执行电路的输入信号，扩展电子宿主设备比较方便。
(四)附图说明
图1为现有电子宿主设备的扩展方法的原理图。
图2为本发明实施例1原理图。
图3为本发明实施例2板卡设计的一种原理图。
图4为本发明实施例2板卡设计的另一种原理图。
图5为本发明实施例3原理图。
图6为本发明实施例4原理图。
图中：1、设备主板，2、用户板卡。
(五)具体实施方式
实施例1：
参照说明书附图2，本实施例基于具有设备主板1和用于扩展设备功能的用户板卡2的设备，其中设备主板包括核心电路和执行电路，以及用于和用户板卡通讯的接口电路，当所述执行电路需要与核心电路进行通讯时，需设备主板与所述用户板卡电性插接，核心电路经由用户板卡与执行电路通讯。
所述用户板卡包含所述核心电路与所述执行电路的电性转接电路，直接电性转接即可满足核心电路和执行电路的连接要求，也能减少转接电路的信号衰减。用户板卡还包含用户为扩展系统功能而设计的用户扩展电路。
实施例2：
参照说明书附图3，该实施例基于一种掌上电脑，其设备主板1的核心电路为CPU，执行电路为一个位于设备主板1上的USB主接口，核心电路与用户板卡插槽的一侧金属片相连，执行电路与用户板卡插槽的另一侧金属片相连，为了使用执行电路，需要专门配置一个用户板卡，其金手指用于短接上述用户板卡插槽两侧金属片，实现数据线的回绕。该方式不增加额外的扩展功能，仅仅为系统提供一个较高速的USB接口。该方式为扩展插卡设计的一种方式，其实际为扩展卡的功能扩展提供基础性的原理和结构。另外一种基础方法，参照说明书附图4，其扩展板卡的金手指仅包含用于电性连接扩展的部分，执行电路处于游离于系统状态。这样用户扩展板卡上的用户扩展电路可获得较高速的接口通道。
实施例3：
参照说明书附图5，在这里核心电路指掌上电脑的音频电路。掌上电脑都有音频功能，即包含微型麦克风和微型扬声器以及相应的驱动电路，可以实现对声音的录制和播放等功能。由于用户卡可实现音频连接，于是出现了用户卡和掌上电脑自身系统的音频资源矛盾问题。掌上电脑由于体积原因，一般不带麦克风和扬声器的外接插座。说明书附图5种则是保留了主板麦克风和扬声器的情况下，扩展了用户外接麦克风和扬声器。若利用数据线回绕，采用实施例2中扩展板卡的第二种设计方案，则此时外部扩展接口可用于外接。利用数据线回绕方法，可以解决用户卡和掌上电脑自身系统的音频资源矛盾问题。
实施例4：
参照说明书附图6，基于实施例3，为进一步扩展系统功能。掌上电脑一般不带收音机功能，用户可以通过外扩收音电路来实现收音功能。这种情况下，CPU通过I2C总线控制用户板上的收音模块用于选台等操作外，还同时控制制用户板上的电子开关来决定连接内置喇叭和话筒的是内部音频电路还是外部收音模块。
实施例5：
为了在不需要用户板卡的情况下，也能实现执行电路与核心电路的通讯，所述用于与用户板卡通讯的接口电路包括具有嵌合用户板卡金手指的插槽，相应于每个金手指的两个导电金属片在用户板卡插入所述插槽前处于短接状态，该两导电金属片其一与核心电路相接，另一与所述执行电路相接。从而实现不需要用户板卡的情况下，执行电路和核心电路的通讯。如果还需要扩展功能，只需要设置用户板卡上与核心电路相连接的金手指、与执行电路相连接的金手指和用户扩展电路之间的电连接关系，即可实现用户所需求的扩展。
Claims (4)
1.一种电子宿主设备的扩展方法，在需要加入用户板卡(2)的设备主板(1)上，其设备主板包括核心电路和执行电路，以及用于与用户板卡通讯的接口电路，其特征在于：当所述执行电路需要与核心电路进行通讯时，需设备主板与所述用户板卡进行电性插接，核心电路的信号经由用户板卡的回绕与执行电路通讯。
2.根据权利要求1所述的电子宿主设备的扩展方法，其特征在于：所述用户板卡包含所述核心电路与所述执行电路的电性转接电路。
3.根据权利要求2所述的电子宿主设备的扩展方法，其特征在于：所述用户板卡还包含用于连接所述核心电路与主板的扩展功能模块的电路。
4.一种电子宿主设备的扩展方法，其所用设备主板包括核心电路和执行电路，以及用于与用户板卡通讯的接口电路，其特征在于：在用户板卡上的接口电路具有嵌合用户板卡金手指的插槽，每个金手指的两个短接导电金属片在用户板卡插入所述插槽，使得插槽处于短接状态，该两导电金属片其一与核心电路相接，另一与所述执行电路相接。
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