CN106445863A - 接口电路 - Google Patents

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CN106445863A CN201610864273.XA CN201610864273A CN106445863A CN 106445863 A CN106445863 A CN 106445863A CN 201610864273 A CN201610864273 A CN 201610864273A CN 106445863 A CN106445863 A CN 106445863A
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Abstract

本发明公开了一种接口电路，设置在主体设备中，包括：所述第一通用串行总线接口，用于与外部设备的第二通用串行总线接口连接；所述检测插入模块，用于在检测到所述第一通用串行总线接口与外部设备连接时生成插入信号，并将所述插入信号发送给控制模块；所述控制模块，用于接收所述插入信号，并判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口连接；检测所述第一通用串行总线接口的供电端的电压值，并根据检测到的电压值生成链路切换信号发送给所述链路切换开关；所述链路切换开关，用于接收所述链路切换信号，并根据所述链路切换信号选择相应的连接链路。采用本发明实施例，能使用一个通用串行总线接口实现上下行端口复用。

Description

接口电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及基于通用串行总线通信的接口电路。
背景技术
通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)，是一个外部总线标准，用于规范电脑或微处理器与外部设备的连接和通讯，是应用在PC领域的接口技术。
目前市面上的产品的USB接口通常为下行端口，即产品作为USB通信的主设备(USB-Host)与外部设备的上行端口(外部设备作为USB通信的从设备(USB-Device))连接；一般产品内部都会存有系统的运行数据，在产品出故障时可利用该运行数据进行数据分析，但是由于故障检测装置的USB接口也是下行端口，无法直接通过故障产品的USB接口获取运行数据进行数据分析，只能拆开产品外壳，使得故障检测装置能从内产品部存储该运行数据的存储硬件中获取数据。
发明内容
本发明实施例提出的接口电路，能使用一个通用串行总线接口实现上下行端口复用。
本发明实施例提供一种接口电路，设置在主体设备中，包括：控制模块、第一通用串行总线接口、链路切换开关和检测插入模块；
所述第一通用串行总线接口，用于与外部设备的第二通用串行总线接口连接；
所述检测插入模块，用于在检测到所述第一通用串行总线接口与外部设备的第二通用串行总线接口连接时生成插入信号，并将所述插入信号发送给控制模块；
所述控制模块，用于接收所述插入信号，并判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口连接；还用于在判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口连接时，检测所述第一通用串行总线接口的供电端的电压值，并根据检测到的电压值生成链路切换信号发送给所述链路切换开关；
所述链路切换开关，用于接收所述链路切换信号，并根据所述链路切换信号选择连接链路；所述连接链路包括所述第一通用串行总线接口的数据传输端与所述主体设备的下行端口连接的第一连接链路和所述第一通用串行总线接口与所述主体设备的上行端口连接的第二连接链路。
进一步地，所述接口电路还包括开关电源模块；
所述控制模块还用于，根据所述检测到的电压值生成开关控制信号，并发送所述开关控制信号给所述开关电源模块；
所述开关电源模块，用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制是否输出电源至所述第一通用串行总线接口的供电端。
进一步地，在所述电压值大于零时，所选择的连接链路为所述第二连接链路；在所述电压值不大于零时，所选择的连接链路为所述第一连接链路。
进一步地，所述检测插入模块包括第一三极管；
所述第一三极管在所述第一通用串行总线接口与外部设备的第二通用串行总线接口连接时检测到所述第一通用串行总线接口的接地端接地的低电平信号，由导通转为截止；
所述第一三极管的集电极与直流电压连接，在所述第一三极管截止后，输出高电平信号作为所述插入信号。
进一步地，所述检测插入模块包括第一三极管；
所述第一三极管的基极与所述第一通用串行总线接口的接地端连接，且与所述直流电压连接；所述第一三极管的集电极与所述直流电压连接，且所述第一三极管的集电极作为用于输出所述插入信号的端口；所述第一三极管的发射极与地连接。
进一步地，所述检测插入模块还包括第一电阻和第二电阻；
所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述直流电压连接，所述第一三极写的集电极通过所述第二电阻与所述直流电压连接。
进一步地，所述开关电源模块包括第二三极管和场效应管；
在所述开关控制信号为高电平信号时，所述第二三极管工作于导通状态；在所述开关控制信号为低电平信号时，所述第二三极管工作于截止状态；
所述场效应管与所述第二三极管连接，在所述第二三极管工作于导通状态时，工作于导通状态，并输出电源至所述第一通用串行总线接口的供电端；以及，在所述第二三极管工作于截止状态时，所述场效应管工作于截止状态，并停止输出电源至所述第一通用串行总线接口的供电端。
进一步地，所述开关电源模块包括第二三极管和场效应管；
所述第二三管的基极与所述控制模块连接，用于接收所述控制模块发送的所述开关控制信号；所述第二三极管的集电极与供电电源连接，且所述第二三极管的集电极与所述场效应管的栅极连接；所述第二三极管的发射极与地连接；
所述场效应管的源极与所述供电电源连接，所述场效应管的漏极与所述第一通用串行总线接口的供电端连接。
进一步地，所述开关电源模块还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻；
所述第二三极管基极通过所述第三电阻与所述控制模块连接，所述第二三极管的集电集通过所述第四电阻与所述供电电源连接，所述第二三极管的集电极通过所述第五电阻与所述场效应管的栅极连接。
进一步地，所述接口电路还包括第六电阻和第七电阻；
所述控制模块的用于检测所述第一通用串行总线接口的供电端的电压的检测端口通过所述第六电阻与所述第一通用串行总线接口的供电端连接；
所述第七电阻的一端与所述控制模块的检测端口连接，另一端与地连接。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的接口电路，提供控制模块，控制模块通过检测插入模块检测到有外部设备插入主体设备的通用串行总线接口时，检测通用串行总线接口的供电端的电压，并根据所检测到的电压生成链路切换信号发送给链路切换开关，以选择所述第一通用串行总线接口的数据传输端与所述主体设备的下行端口连接的第一连接链路还是选择所述第一通用串行总线接口与所述主体设备的上行端口连接的第二连接链路，使得能根据检测到供电端的电压判断接入的外部设备是上行端口还是下行端口来选择相应的链路，从而实现使用一个通用串行总线接口实现上下行端口复用。
附图说明
图1是本发明提供的接口电路的一个实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的检测插入模块的一个实施例的结构示意图；
图3是本发明提供的开关电源模块的一个实施例的结构示意图；
图4是本发明提供的接口电路的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于主体设备内部的用于存储的系统的运行数据的硬件装置，设置有通用串行总线上行端口(USB上行端口，)和通用串行总线下行端口(USB下行端口USB-Device)，但一般主体设备外部所设置的通用串行总线接口(USB接口)仅与该硬件装置的USB上行端口连接，以主体设备为主设备，以及以外部设备为从设备，进行通用串行通信(USB通信)。另外，通用的USB接口包括接地端Signal-gnd、数据传输端Data和5V的供电端USB-5V。
参见图1，是本发明提供的接口电路的一个实施例的结构示意图；
本发明实施例提供一种接口电路，设置在主体设备中，包括：控制模块30、第一通用串行总线接口10、链路切换开关40和检测插入模块20；
所述第一通用串行总线接口10，用于与外部设备的第二通用串行总线接口连接；
所述检测插入模块20，用于在检测到所述第一通用串行总线接口10与外部设备的第二通用串行总线接口连接时生成插入信号Signal-det，并将所述插入信号Signal-det发送给控制模块30；
所述控制模块30，用于接收所述插入信号Signal-det，并判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口10连接；还用于在判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口10连接时，检测所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V的电压值，并根据检测到的电压值生成链路切换信号Switch发送给所述链路切换开关40；
所述链路切换开关40，用于接收所述链路切换信号Switch，并根据所述链路切换信号Switch选择连接链路；所述连接链路包括所述第一通用串行总线接口10的数据传输端Data与所述主体设备的下行端口50连接的第一连接链路和所述第一通用串行总线接口10与所述主体设备的上行端口60连接的第二连接链路。
需要说明的是，对于常规的USB接口，当其作为USB下行端口时，USB接口的供电端USB-5V提供5V电压；当其作为USB上行端口时，USB接口的供电端USB-5V无电压提供，因而，当控制通过检测插入模块20，获取到外部设备插入到主体设备的USB接口(即第一通用串行总线接口10)的插入信号Signal-det时，获知外部设备与所述第一通用串行总线接口10连接，进而对第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V的电压进行检测，通过检测到的电压来识别该USB接口是哪一种端口，进而主体设备选择相应的端口进行对接通信，实现使用一个通用串行总线接口复用为上下行端口。
进一步地，在所述电压值大于零时，所选择的连接链路为所述第二连接链路；在所述电压值不大于零时，所选择的连接链路为所述第一连接链路。
需要说明的是，当检测到电压值大于零，即第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V存在有5V电压的提供，则说明外接的外接设备的USB接口为USB下行端口，则所述链路切换开关40选择的连接链路为第一通用串行总线接口10的数据传输端Data与主体设备的上行端口连接的第二连接链路，使得第一通用串行总线接口10作为USB上行端口，与外部设备实现USB通信传输。另一方面，当检测到的电压值不大于零时，即第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V无电压输入，则说明外接的外接设备的USB接口为USB上行端口，则所述链路切换开关40选择的连接链路为第一通用串行总线接口10的数据传输端Data与主体设备的下行端口连接的第一连接链路，使得第一通用串行总线接口10作为USB下行端口，与外部设备实现USB通信传输。
另外，由于外接设备从第一通用串行总线接口10中拔出，即断开两者的连接时，第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V也是无电压输入的，所述本发明实施例应当先由检测插入模块20检测是否有外部设备与所述第一通用串行总线接口10连接，当有时，控制模块30才对第一通用串行总接口的供电端USB-5V的电压进行检测，当无时，控制模块30无需进行检测操作以及后续的操作。
进一步地，如图1所示，所述接口电路还包括开关电源模块70；
所述控制模块30还用于，根据所述检测到的电压值生成开关控制信号ON/OFF-CTL，并发送所述开关控制信号ON/OFF-CTL给所述开关电源模块70；
所述开关电源模块70，用于接收所述开关控制信号ON/OFF-CTL，并根据所述开关控制信号ON/OFF-CTL控制是否输出电源至所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V。
需要说明的是，当第一通用串行总线接口10外接的外部设备为USB上行端口，则所述第一通用串行总线接口10的数据传输端Data连接主体设备的下行端口，作为USB下行端口，由于其作为USB下行端口时，所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V提供5V电压给外部设备，因而控制模块30需要发送开关控制信号ON/OFF-CTL给开关电源模块70输出电源System-5v至所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V。另一方面，当第一通用串行总线接口10外接的外部设备为USB下行端口，则所述第一通用串行总线接口10的数据传输端Data连接主体设备的上行端口，作为USB上行端口，由于其作为USB上行端口，所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V不提供电压给外部设备，因而控制模块30需要发送开关控制信号ON/OFF-CTL给开关电源模块70停止输出电源System-5v至所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V。
参见图2，是本发明提供的检测插入模块20的一个实施例的结构示意图；
进一步地，所述检测插入模块20包括第一三极管Q1；
所述第一三极管Q1在所述第一通用串行总线接口10与外部设备的第二通用串行总线接口连接时检测到所述第一通用串行总线接口10的接地端Signal-gnd接地的低电平信号，由导通转为截止；
所述第一三极管Q1的集电极与直流电压VCC连接，在所述第一三极管Q1截止后，输出高电平信号作为所述插入信号Signal-det。
需要说明的是，由于第一通用串行总线接口10在无外接设备插入时，第一通用串行总线接口10的接地端Signal-gnd是悬空的，由直流电压提供驱动电压给第一三极管Q1，此时第一三极管Q1是导通的，优选地，第一三极管Q1为NPN型三极管，只有当其接入外接设备后，由于外接设备的USB接口对应的接地端Signal-gnd是接地，则此时与外接设备的USB接口连接的第一通用串行总线接口10的接地端Signal-gnd接地，则第一三极管Q1由导通转为截止，进而由于第一三极管Q1的集电极与直流电压VCC连接，其集电极所输出的高电平信号即可作为插入信号Signal-det，通知控制模块30当前有外接设备接入第一通用串行总线接口10。另外，当上述第一三极管Q1导通时，其集电极相当于接地，输出低电平信号，即可作为拔出信号，通知控制当前无外接设备接入第一通用串行总线接口10。
进一步地，所述检测插入模块20包括第一三极管Q1；
所述第一三极管Q1的基极与所述第一通用串行总线接口10的接地端Signal-gnd连接，且与所述直流电压连接；所述第一三极管Q1的集电极与所述直流电压连接，且所述第一三极管Q1的集电极作为用于输出所述插入信号Signal-det的端口；所述第一三极管Q1的发射极与地连接。
进一步地，如图2所示，所述检测插入模块20还包括第一电阻R1和第二电阻R2；
所述第一三极管Q1的基极通过所述第一电阻R1与所述直流电压连接，所述第一三极写的集电极通过所述第二电阻R2与所述直流电压连接。
需要说明的是，当所述第一通用串行总线接口10与外部设备连接时，所述第一通用串行总线接口10的接地端Signal-gnd接地，第一三极管Q1的基极接地，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1集电极管输出高电平信号作为插入信号Signal-det，输出给控制模块30；当所述第一通用串总线接口断开与外部设备连接时，所述第一通用串行总线接口10的接地端Signal-gnd悬空，第一三极管Q1的基极得直流电压的驱动，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1集电极管输出低电平信号，输出给控制模块30。
参见图3，是本发明提供的开关电源模块70的一个实施例的结构示意图；
进一步地，所述开关电源模块70包括第二三极管Q2和场效应管Q3；优选地，第二三极管Q2为NPN型三极管，场效应管Q3为P型MOS管；
在所述开关控制信号ON/OFF-CTL为高电平信号时，所述第二三极管Q2工作于导通状态；在所述开关控制信号ON/OFF-CTL为低电平信号时，所述第二三极管Q2工作于截止状态；
所述场效应管Q3与所述第二三极管Q2连接，在所述第二三极管Q2工作于导通状态时，工作于导通状态，并输出电源至所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V；以及，在所述第二三极管Q2工作于截止状态时，所述场效应管Q3工作于截止状态，并停止输出电源至所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V。
需要说明的是，当外接设备为USB上行端口时，主体设备为USB下行端口，则控制模块30提供高电平的开关控制信号ON/OFF-CTL，使得第二三极管Q2和场效应管Q3导通，输出电源给第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V，当外接设备为USB下行端口时，主体设备为USB上行端口，则控制模块30提供低电平均的开关控制信号ON/OFF-CTL，使得第二三极管Q2和场效应管Q3截止，停止输出电源给第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V，而外接设备会提供电源给第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V。
进一步地，所述开关电源模块70包括第二三极管Q2和场效应管Q3；
所述第二三管的基极与所述控制模块30连接，用于接收所述控制模块30发送的所述开关控制信号ON/OFF-CTL；所述第二三极管Q2的集电极与供电电源System-5v连接，且所述第二三极管Q2的集电极与所述场效应管Q3的栅极连接；所述第二三极管Q2的发射极与地连接；
所述场效应管Q3的源极与所述供电电源System-5v连接，所述场效应管Q3的漏极与所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V连接。
进一步地，如图3所示，所述开关电源模块70还包括第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；
所述第二三极管Q2基极通过所述第三电阻R3与所述控制模块30连接，所述第二三极管Q2的集电集通过所述第四电阻R4与所述供电电源System-5v连接，所述第二三极管Q2的集电极通过所述第五电阻R5与所述场效应管Q3的栅极连接。
需要说明的是，当第二三极管Q2的基极接收到高电平的开关控制信号ON/OFF-CTL时，第二三极管Q2导通，其集电极相应于接地，由于其集电极与场效应管Q3的栅极连接，场效应管Q3的栅极接地，由于其为P型MOS管，因而导通，则场效应管Q3的源极的供电电源System-5v能输出到其漏极，进而输出到所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V；当第二三极管Q2的基极接收到低电平的开关控制信号ON/OFF-CTL时，第二三极管Q2截止，其集电极上拉到供电电源System-5v，由供电电源System-5v提供一高电平，则场效应管Q3的栅管为高电平，变为截止状态，则场效应管Q3的源极供电电源System-5v无法输出电流到其漏极管，进而无法输出电源至第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V。
参见图4，是本发明提供的接口电路的另一个实施例的结构示意图；
进一步地，所述接口电路还包括第六电阻R6和第七电阻R7；
所述控制模块30的用于检测所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V的电压的检测端口通过所述第六电阻R6与所述第一通用串行总线接口10的供电端USB-5V连接；
所述第七电阻R7的一端与所述控制模块30的检测端口连接，另一端与地连接。
需要说明的是，第六电阻R6起到限流的作用，第七电阻R7提供分压为控制模块30进行检测。
本发明实施例提供的接口电路，提供控制器，控制器通过检测插入模块检测到有外部设备插入主体设备的通用串行总线接口时，检测通用串行总线接口的供电端的电压，并根据所检测到的电压生成链路切换信号发送给链路切换开关，以选择所述第一通用串行总线接口的数据传输端与所述主体设备的下行端口连接的第一连接链路还是选择所述第一通用串行总线接口与所述主体设备的上行端口连接的第二连接链路，使得能根据检测到供电端的电压判断接入的外部设备是上行端口还是下行端口来选择相应的链路，从而实现使用一个通用串行总线接口实现上下行端口复用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种接口电路，其特征在于，设置在主体设备中，包括：控制模块、第一通用串行总线接口、链路切换开关和检测插入模块；
所述第一通用串行总线接口，用于与外部设备的第二通用串行总线接口连接；
所述检测插入模块，用于在检测到所述第一通用串行总线接口与外部设备的第二通用串行总线接口连接时生成插入信号，并将所述插入信号发送给控制模块；
所述控制模块，用于接收所述插入信号，并判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口连接；还用于在判定有外部设备与所述第一通用串行总线接口连接时，检测所述第一通用串行总线接口的供电端的电压值，并根据检测到的电压值生成链路切换信号发送给所述链路切换开关；
所述链路切换开关，用于接收所述链路切换信号，并根据所述链路切换信号选择连接链路；所述连接链路包括所述第一通用串行总线接口的数据传输端与所述主体设备的下行端口连接的第一连接链路和所述第一通用串行总线接口与所述主体设备的上行端口连接的第二连接链路。
2.如权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括开关电源模块；
所述控制模块还用于，根据所述检测到的电压值生成开关控制信号，并发送所述开关控制信号给所述开关电源模块；
所述开关电源模块，用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制是否输出电源至所述第一通用串行总线接口的供电端。
3.如权利要求1所述的接口电路，其特征在于，在所述电压值大于零时，所选择的连接链路为所述第二连接链路；在所述电压值不大于零时，所选择的连接链路为所述第一连接链路。
4.如权利要求1或2所述的接口电路，其特征在于，所述检测插入模块包括第一三极管；
所述第一三极管在所述第一通用串行总线接口与外部设备的第二通用串行总线接口连接时检测到所述第一通用串行总线接口的接地端接地的低电平信号，由导通转为截止；
所述第一三极管的集电极与直流电压连接，在所述第一三极管截止后，输出高电平信号作为所述插入信号。
5.如权利要求4所述的接口电路，其特征在于，所述检测插入模块包括第一三极管；
所述第一三极管的基极与所述第一通用串行总线接口的接地端连接，且与所述直流电压连接；所述第一三极管的集电极与所述直流电压连接，且所述第一三极管的集电极作为用于输出所述插入信号的端口；所述第一三极管的发射极与地连接。
6.如权利要求5所述的接口电路，其特征在于，所述检测插入模块还包括第一电阻和第二电阻；
所述第一三极管的基极通过所述第一电阻与所述直流电压连接，所述第一三极写的集电极通过所述第二电阻与所述直流电压连接。
7.如权利要求2所述的接口电路，其特征在于，所述开关电源模块包括第二三极管和场效应管；
在所述开关控制信号为高电平信号时，所述第二三极管工作于导通状态；在所述开关控制信号为低电平信号时，所述第二三极管工作于截止状态；
所述场效应管与所述第二三极管连接，在所述第二三极管工作于导通状态时，工作于导通状态，并输出电源至所述第一通用串行总线接口的供电端；以及，在所述第二三极管工作于截止状态时，所述场效应管工作于截止状态，并停止输出电源至所述第一通用串行总线接口的供电端。
8.如权利要求7所述的接口电路，其特征在于，所述开关电源模块包括第二三极管和场效应管；
所述第二三管的基极与所述控制模块连接，用于接收所述控制模块发送的所述开关控制信号；所述第二三极管的集电极与供电电源连接，且所述第二三极管的集电极与所述场效应管的栅极连接；所述第二三极管的发射极与地连接；
所述场效应管的源极与所述供电电源连接，所述场效应管的漏极与所述第一通用串行总线接口的供电端连接。
9.如权利要求8所述的接口电路，其特征在于，所述开关电源模块还包括第三电阻、第四电阻和第五电阻；
所述第二三极管基极通过所述第三电阻与所述控制模块连接，所述第二三极管的集电集通过所述第四电阻与所述供电电源连接，所述第二三极管的集电极通过所述第五电阻与所述场效应管的栅极连接。
10.如权利要求1或2所述的接口电路，其特征在于，所述接口电路还包括第六电阻和第七电阻；
所述控制模块的用于检测所述第一通用串行总线接口的供电端的电压的检测端口通过所述第六电阻与所述第一通用串行总线接口的供电端连接；
所述第七电阻的一端与所述控制模块的检测端口连接，另一端与地连接。
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