CN106201929A - 一种usb接口复用电路及使用方法 - Google Patents

一种usb接口复用电路及使用方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种USB接口复用电路及使用方法，涉及小型电子终端设备领域，解决了接口太多占用大量空间的技术问题。本申请提出的USB接口复用电路可将USB接口复用作UART接口、I2C接口、GPIO接口，其中，复用电路包括USB接口、控制界面、MCU和模拟开关；控制界面与MCU连接，用于控制MCU进行不同接口类型的选择；MCU与模拟开关连接，用于控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；模拟开关与USB接口连接，用于实现对USB接口的复用。本申请应用于接口通信。

Description

一种USB接口复用电路及使用方法
技术领域
本申请涉及小型电子终端设备领域，具体涉及一种USB接口复用电路及使用方法。
背景技术
USB接口是目前使用最普遍的连接接口之一，包括一个VBUS引脚，一个D+引脚，一个D-引脚和一个GND引脚，VBUS引脚为电压引脚，D+引脚和D-引脚为数据引脚，GND引脚为接地引脚，现有的USB接口使用时，只能作为USB接口使用，功能非常单一，当在小型电子设备上使用时，电子设备本身体积非常小，若在上面设置多个种类的接口，进行通信，占用的空间大，与电子终端设备的小型化相背离。
发明内容
本申请的目的在于提供一种USB接口复用电路及使用方法，用于实现USB接口的复用。
为达到上述目的，本申请一种USB接口复用电路及使用方法，采用如下技术方案：
一种USB接口复用电路，复用电路可将USB接口复用作UART接口、I2C接口或者GPIO接口，其中，复用电路包括USB接口、控制界面、MCU和模拟开关；控制界面与MCU连接，用于控制MCU进行不同接口类型的选择；MCU与模拟开关连接，用于控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；模拟开关与USB接口连接，用于实现USB接口的复用。
模拟开关上设置有X通道和Y通道两条数据通道，X通道和Y通道分别与USB接口和MCU连接，X通道与USB接口的D-引脚连接，Y通道与USB接口的D+引脚连接，模拟开关上设置有控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3，与MCU连接，模拟开关上还设置有COM引脚，其中，COM引脚与USB接口的GND引脚均接地连接。
USB接口与模拟开关的控制引脚S1之间设置有电压比较器，用于检测控制引脚S1的电压。
X通道上设置有X1通道、X2通道、X3通道和X4通道，Y通道上设置有Y1通道、Y2通道、Y3通道和Y4通道。
MCU上设置有控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2、和控制引脚GPIO3，控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3分别与模拟开关上的控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3连接；MCU上设置有COM引脚，COM引脚接地连接，MCU上还设置有D-引脚、RX引脚、SCL引脚、GPIOX引脚、D+引脚、TX引脚、SDA引脚和GPIOY引脚，其中，D—-引脚、RX引脚、SCL引脚和GPIOX引脚与模拟芯片的X通道连接，D+引脚、TX引脚、SDA引脚和GPIOY引脚与模拟芯片的Y通道连接。
控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为高电平、低电平、低电平时，模拟开关选择X通道的X1通道，与MCU的D-引脚连接，选择Y通道的Y1通道，与MCU的D+引脚连接，实现USB接口的功能。
控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为低电平、低电平、高电平时，模拟开关选择X通道的X2通道，与MCU的RX引脚连接，选择Y通道的Y2通道，与MCU的TX引脚连接，实现UART接口的功能。
控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为低电平、高电平、低电平时，模拟开关选择X通道的X3通道，与MCU的SCL引脚连接，选择Y通道的Y3通道，与MCU的SDA引脚连接，实现I2C接口的功能。
控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为低电平、高电平、高电平时，模拟开关选择X通道的X4通道，与MCU的GPIOX引脚连接，选择Y通道的Y4通道，与MCU的GPIOY引脚连接，实现GPIO接口的功能。
本申请提出的USB接口复用电路，使用控制界面控制MCU，MCU通过对模拟开关的控制，实现不同接口种类的选择，实现USB接口的复用，进而达到小型电子终端设备体积小型化的技术目的，方便客户使用。
本申请还提出一种USB接口复用电路的使用方法，包括如下步骤：
步骤S1、通过控制界面向MCU发送命令；
步骤S2、MCU根据命令选择接口的类型；
步骤S3、MCU控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；
步骤S4、通过模拟开关对不同接口的切换，实现USB接口的复用。
本申请提出的USB接口复用电路的使用方法，与上述USB接口复用电路的有益效果类似，在此就不一一详述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提出的复用电路的内部连接示意图；
图2是本申请提出的复用电路的使用方法流程图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请提出一种USB接口复用电路，如图1所示，复用电路可将USB接口复用作UART接口、I2C接口或者GPIO接口，复用电路包括USB接口、控制界面、MCU、和模拟开关和USB接口，复用电路可用作USB接口、UART接口、I2C接口、GPIO接口，其中，控制界面与MCU连接，用于控制MCU进行不同接口类型的选择；MCU与模拟开关连接，用于控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；模拟开关与USB接口连接，用于实现USB接口的复用。
示例性地，控制界面可通过按键或蓝牙对MCU发送命令。
下面为了便于本领域技术人员进行理解和实施，本发明实施例举例对模拟开关和MCU的具体结构进行详细描述：
可选地，模拟开关上设置有X通道和Y通道两条数据通道，X通道和Y通道分别与USB接口和MCU连接，X通道与USB接口的D-引脚连接，Y通道与USB接口的D+引脚连接，进行数据传输，模拟开关上设置有控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3，与MCU连接，模拟开关上还设置有COM引脚与USB接口的GND引脚均接地连接。
优选地，USB接口与模拟开关的控制引脚S1之间设置有电压比较器，用于检测控制引脚S1的电压。当电压比较器检测到模拟开关的控制引脚S1处的电平为高电平时，即可确定为USB接口通信，若为低电平，则为非USB通信类型。即当接口电路检测到控制引脚S1处为高电平时，可自动切换为USB通信，无需通过控制界面向MCU发送命令。在本发明实施例中，高电平用数字1表示；低电平用数字0表示。
具体地，X通道上设置有X1通道、X2通道、X3通道和X4通道，Y通道上设置有Y1通道、Y2通道、Y3通道和Y4通道，以达到将USB接口复用作四种接口的目的。
与之对应地，MCU上设置有控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3分别与模拟开关上的控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3连接，控制控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平；MCU上设置有COM引脚接地连接，MCU上还设置有D-引脚、RX引脚、SCL引脚、GPIOX引脚、D+引脚、TX引脚、SDA引脚和GPIOY引脚，其中，D-引脚、RX引脚、SCL引脚和GPIOX引脚与模拟芯片的X通道连接，D+引脚、TX引脚、SDA引脚和GPIOY引脚与模拟芯片的Y通道连接。
基于以上所述的模拟开关和MCU的具体结构，本发明实施例提供四种可供选择的复用方式，具体如下：
第一种，控制界面控制MCU选择USB接口通信，此时MCU通过控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3控制控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平为高电平、低电平、低电平，模拟开关选择X通道的X1通道，与MCU的D-引脚连接，选择Y通道的Y1通道，与MCU的D+引脚连接，实现USB接口的功能。即控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平状态为1、0、0时，USB接口复用电路为USB连接。
第二种，控制界面控制MCU选择UART接口通信，此时MCU通过控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3控制控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平为低电平、低电平、高电平，模拟开关选择X通道的X2通道，与MCU的RX引脚连接，选择Y通道的Y2通道，与MCU的TX引脚连接，实现UART接口的功能。即控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平状态为0、0、1时，USB接口复用电路为UART连接。
第三种，控制界面控制MCU选择I2C接口通信，此时MCU通过控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3控制控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平为低电平、高电平、低电平，模拟开关选择X通道的X3通道，与MCU的SCL引脚连接，选择Y通道的Y3通道，与MCU的SDA引脚连接，实现I2C接口的功能。即控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平状态为0、1、0时，USB接口复用电路为I2C连接。
第四种，控制界面控制MCU选择GPIO接口通信，此时MCU通过控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3控制控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平为低电平、高电平、高电平，模拟开关选择X通道的X4通道，与MCU的GPIOX引脚连接，选择Y通道的Y4通道，与MCU的GPIOY引脚连接，实现接口的功能。即控制引脚S1、控制引脚S2、控制引脚S3的电平状态为0、1、1时，USB接口复用电路为GPIO连接。
本申请提出的USB接口复用电路，使用控制界面控制MCU，MCU通过对模拟开关电平的控制，实现不同接口种类的选择，实现USB接口的复用，进而达到小型电子终端设备体积小型化的技术目的，方便客户使用。
本申请还提出一种USB接口电路的使用方法，包括如下步骤：
步骤S1、通过控制界面向MCU发送命令；
具体地，控制界面可通过按键或蓝牙向MCU发送命令。
步骤S2、MCU根据命令选择接口的类型；
步骤S3、MCU控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；
例如，MCU通过控制模拟开关的控制引脚的电平状态，使模拟开关实现不同接口的切换；具体地，当电压比较器检测到模拟开关的控制引脚S1处的电平为高电平时，即可确定为USB接口通信。即当接口电路检测到控制引脚S1处为高电平时，可自动切换为USB通信，无需通过控制界面向MCU发送命令。
步骤S4、通过模拟开关对不同接口的切换，实现USB接口的复用。
本申请提出的USB接口复用电路的使用方法，与上述USB接口复用电路的有益效果类似，在此就不一一详述。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种USB接口复用电路，其特征在于，复用电路可将USB接口复用作UART接口、I2C接口或者GPIO接口，其中，
复用电路包括USB接口、控制界面、MCU和模拟开关；
控制界面与MCU连接，用于控制MCU进行不同接口类型的选择；
MCU与模拟开关连接，用于控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；
模拟开关与USB接口连接，用于实现USB接口的复用。
2.如权利要求1所述的USB接口复用电路，其特征在于，模拟开关上设置有X通道和Y通道两条数据通道，X通道和Y通道分别与USB接口和MCU连接，X通道与USB接口的D-引脚连接，Y通道与USB接口的D+引脚连接，模拟开关上设置有控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3，与MCU连接，模拟开关上还设置有COM引脚，其中，COM引脚与USB接口的GND引脚均接地连接。
3.如权利要求2所述的USB接口复用电路，其特征在于，USB接口与模拟开关的控制引脚S1之间设置有电压比较器，用于检测控制引脚S1的电压。
4.如权利要求2所述的USB接口复用电路，其特征在于，X通道上设置有X1通道、X2通道、X3通道和X4通道，Y通道上设置有Y1通道、Y2通道、Y3通道和Y4通道。
5.如权利要求2所述的USB接口复用电路，其特征在于，MCU上设置有控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2、和控制引脚GPIO3，控制引脚GPIO1、控制引脚GPIO2和控制引脚GPIO3分别与模拟开关上的控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3连接；MCU上设置有COM引脚，COM引脚接地连接，MCU上还设置有D-引脚、RX引脚、SCL引脚、GPIOX引脚、D+引脚、TX引脚、SDA引脚和GPIOY引脚，其中，D—-引脚、RX引脚、SCL引脚和GPIOX引脚与模拟芯片的X通道连接，D+引脚、TX引脚、SDA引脚和GPIOY引脚与模拟芯片的Y通道连接。
6.如权利要求5所述的USB接口的复用电路，其特征在于，控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为高电平、低电平、低电平时，模拟开关选择X通道的X1通道，与MCU的D-引脚连接，选择Y通道的Y1通道，与MCU的D+引脚连接，实现USB接口的功能。
7.如权利要求5所述的USB接口复用电路，其特征在于，控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为低电平、低电平、高电平时，模拟开关选择X通道的X2通道，与MCU的RX引脚连接，选择Y通道的Y2通道，与MCU的TX引脚连接，实现UART接口的功能。
8.如权利要求5所述的USB接口复用电路，其特征在于，控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为低电平、高电平、低电平时，模拟开关选择X通道的X3通道，与MCU的SCL引脚连接，选择Y通道的Y3通道，与MCU的SDA引脚连接，实现I2C接口的功能。
9.如权利要求5所述的USB接口复用电路，其特征在于，控制引脚S1、控制引脚S2和控制引脚S3的电平分别为低电平、高电平、高电平时，模拟开关选择X通道的X4通道，与MCU的GPIOX引脚连接，选择Y通道的Y4通道，与MCU的GPIOY引脚连接，实现GPIO接口的功能。
10.一种USB接口复用电路的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、通过控制界面向MCU发送命令；
步骤S2、MCU根据命令选择接口的类型；
步骤S3、MCU控制模拟开关使模拟开关实现不同接口的切换；
步骤S4、通过模拟开关对不同接口的切换，实现USB接口的复用。
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