CN108021523A - 一种基于type-C接口的车载组网通信设备 - Google Patents

一种基于type-C接口的车载组网通信设备 Download PDF

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陈波
彭雄飞
李现朋
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Abstract

本发明公开了一种组网更灵活，可以方便不同车型之间的装配需求，通过主节点和子节点之间星型拓扑结构的搭配来实现特定功能的基于type‑C接口的车载组网通信设备；它包括主机host、HUB主电路模块、握手电路子模块1、握手电路子模块2、终端设备device1、终端设备device2；所述的主机host通过屏蔽线与HUB主电路模块连接；所述的HUB主电路模块通过屏蔽线分别和握手电路子模块1、握手电路子模块2连接；所述的握手电路子模块1通过线束和终端设备device1连接；所述的握手电路子模块2通过线束和终端设备device2连接。

Description

一种基于type-C接口的车载组网通信设备
技术领域
本发明涉及一种汽车电子产品，具体是指一种基于USBType-C接口的汽车中控主机与终端通信设备的组网互联设备。
背景技术
目前，使用Android操作系统的智能手机用户，能够在汽车行驶的过程中，通过采用Mirror Link标准进行手机和汽车中控主机(车机)车机互联时安全的接打电话，使用智能导航，欣赏音乐，阅读手机内容并了解最新的天气情况等，通信模式以车机为主设备、终端设备为从设备，实现手机和车机应用软件的互连互通和双向控制。假如你正在开车，你不用看着手机屏幕、触摸手机屏幕或操作手机按键，只需要用车机上的物理按键或语音命令来控制手机，包括接听/拨打电话、播放手机音乐、用手机导航等等。可以说，mirrorlink有效提高了车载系统的联网能力，促进了车联网系统的进步。车联应用软件app能够在保证行车安全的情况下，将智能手机的内容显示在车机的屏幕上，亦即具有手机映射功能。
另一方面，苹果公司使用自己的手机操作系统IOS，也发布了手机和汽车中控主机(车机)互联的CarPlay标准，同样能够实现iPhone手机和车载设备的互连互通和双向控制，如接打电话，使用智能导航，欣赏音乐，阅读手机内容并了解最新的天气情况等。不同于安卓系统的是，通信模式以车机为从设备、终端设备为主设备，也可以实现手机和车机应用软件的互连互通和双向控制。
因此，为了兼顾客户不同类型手机的互联互通需要(安卓系统/苹果系统)，开发了一种可以同时适配安卓系统终端/苹果系统终端的组网通信设备，以方便客户从车机接入互联网和电话网，实现手机、车机双向控制。
另外，目前大多数物理连接端口是基于USBtype-A接口方式的，随着USB接口不断更新换代，type-C接口的手机将会成为未来手机接口的主流。由于type-C接口本身的优越特性，如：支持正反插拔、优异的兼容性、更强的电流传输能力、以及更快的传输速度等，type-A向type-C接口过渡成为必要。所以，就需要一种可以支持基于type-C接口的组网通信设备，以支持具有type-C接口的手机和车机进行互联互通、双向控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种基于type-C接口的车载USB组网通信设备，可以同时适配安卓系统终端/苹果系统终端的组网通信设备，以方便客户从车机接入互联网和电话网，实现手机、车机双向控制。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于type-C接口的车载组网通信设备，它包括主机host、HUB主电路模块、握手电路子模块1、握手电路子模块2、终端设备device1、终端设备device2；所述的主机host通过屏蔽线与HUB主电路模块连接；所述的HUB主电路模块通过屏蔽线分别和握手电路子模块1、握手电路子模块2连接；所述的握手电路子模块1通过线束和终端设备device1连接；所述的握手电路子模块2通过线束和终端设备device2连接。
作为优选，所述的HUB主电路模块包括过压电路和反接保护电路、DC-DC电源模块、过流控制电路1、过流控制电路2、LDO_3.3V、HUB芯片和MCU电路模块；所述的HUB主电路模块的外围接口包括电源输入接插件J1、高速数据连接器HSD1、高速数据连接器HSD2和高速数据连接器HSD3；所述的电源输入接插件J1和主机连接；所述的高速数据连接器HSD1和主机连接；所述的高速数据连接器HSD2和握手电路子模块1连接；所述的高速数据连接器HSD3和握手电路子模块2连接。
作为优选，所述的握手电路子模块包括握手识别芯片、负载开关(load switch)、诊断电阻、ESD保护芯片、以及高速数据连接器HSD+2、type-C接口；握手电路子模块1外围接口包括高速数据连接器HSD+2、type-C接口；所述的高速数据连接器HSD+2通过屏蔽线和HUB主电路模块连接；type-C接口通过线束和终端设备device1连接；所述的握手电路子模块2的内部结构和外围连接方式同握手电路子模块1完全相同，两个电子模块同时成为子节点，和由HUB主电路模块组成的主节点一起构成星型拓扑结构。
采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：可以提供基于type-C接口的，向下兼容type-A接口，适配不同车型，可灵活配置，支持大电流快速充电，且具有高速数据通信互联系统，最终实现移动终端设备和汽车中控主机的互通互联，双向控制。另外，支持type-C接口和常用接口(包括micro USB接口、lighting接口)之间的数据线转接功能。
综上所述，本发明提供了一种组网更灵活，可以方便不同车型之间的装配需求，通过主节点和子节点之间星型拓扑结构的搭配来实现特定功能的基于type-C接口的车载组网通信设备。
附图说明
图1是一种基于USB Type-C接口的车载组网通信设备的简化方框示意图。
图2是本发明中HUB主电路模块方框示意图。
图3是本发明中握手电路子模块方框示意图。
如图所示：1、HUB主电路模块，2、握手电路子模块1，3、握手电路子模块2。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1，一种基于USB Type-C接口的车载组网通信设备，它包括主机host、HUB主电路模块(即附图1中的标记1)、握手电路子模块1(即附图1中的标记2)、握手电路子模块2(即附图1中的标记3)、终端设备device1、终端设备device2；所述的主机host通过屏蔽线与HUB主电路模块连接；所述的HUB主电路模块通过屏蔽线分别和握手电路子模块1、握手电路子模块2连接；所述的握手电路子模块1通过线束和终端设备device1连接；所述的握手电路子模块2通过线束和终端设备device2连接。
结合附图2，HUB主电路模块，它包括过压电路和反接保护电路、DC-DC电源模块、过流控制电路1、过流控制电路2、LDO_3.3V、HUB芯片、MCU等电路模块、以及电源输入接插件J1、高速数据连接器HSD1、高速数据连接器HSD2、高速数据连接器HSD3。HUB主电路模块外围接口包括电源输入接插件J1、高速数据连接器HSD1、高速数据连接器HSD2、高速数据连接器HSD3。所述的电源输入接插件J1和主机连接；所述的高速数据连接器HSD1和主机连接；所述的高速数据连接器HSD2和握手电路子模块1连接；所述的高速数据连接器HSD3和握手电路子模块2连接。
结合附图3，握手电路子模块，它包括握手识别芯片、负载开关(load switch)、诊断电阻、ESD保护芯片、以及高速数据连接器HSD+2、type-C接口。握手电路子模块1外围接口包括高速数据连接器HSD+2、type-C接口；所述的高速数据连接器HSD+2通过屏蔽线和HUB主电路模块连接；type-C接口通过线束和终端设备device1连接。
同理，握手电路子模块2同握手电路子模块1一样，内部结构和外围连接方式完全相同，同时成为子节点，和由HUB主电路模块组成的主节点一起构成星型拓扑结构。
作为进一步改进，握手识别芯片和负载开关(load switch)可以采用集成芯片解决方案，减小体积，优化布局，同时降低成本。
本发明在具体实施时，为实现如图2中HUB主电路模块功能，选用优异的USB2.0Hi-Speed hub芯片HUB_USB4914，其具有特点：支持1个上行端口，2个下行端口(包括host/device)；支持充电方式：DCP，CDP，SDP，专用下行端口(DCP)，充电下行端口(CDP)，标准下行端口(SDP)。HUB芯片HUB_USB4914与主机通过四根高速数据线连接，分别是：USB_DP_UP_MAIN、USB_DM_UP_MAIN、USB_DP_UP_REV、USB_DM_UP_REV，即为上行口信号线，其中USB_DP_UP_MAIN和USB_DM_UP_MAIN用在当汽车中控主机作为host，而移动终端设备作为device时传输高速数据；USB_DP_UP_REV和USB_DM_UP_REV用在当移动终端设备作为host，而汽车中控主机作为device时传输高速数据；从而实现host和device之间的角色切换，完成双向数据通信，互通互联的功能。而hub芯片的下行口：USB1_DN_P、USB1_DN_N、USB2_DN_P、USB2_DN_N，即为下行口信号线，其中USB1_DN_P和USB1_DN_N通过高速数据连接器HSD2和握手电路子模块1连接，USB2_DN_P和USB2_DN_N通过高速数据连接器HSD3和握手电路子模块2连接；而两个终端移动设备之间通过hub芯片内部逻辑切换两者之间的关系，从而达到优先级控制目的。
作为HUB主电路模块中的过流控制电路1和过流控制电路2分别控制两路终端设备的电流，起到电流控制的目的，同时将采集到的电流信号上传到MCU，MCU再将此信号通过I2C总线发送给hub芯片，此时，可以根据此电流信号对过流控制电路加以控制，保证所接负载电流不超过其额定值，从而起到使系统更加安全可靠工作的作用。同时，MCU的GPIO端口通过驱动电阻R1和二极管D1实时采集来自过流控制电路的输出电压USB_VBUS_1信号，MCU将采集的电压信号发送给hub芯片，从而通过控制USB_VBUS_1电压，保证后面所接负载的安全；同理，USB_VBUS_2和USB_VBUS_1一样。以上所阐述的这种架构就保证了在过流过压情况下的，HUB主电路模块和握手电路子模块自身安全，以及连接的终端设备的安全。
作为进一步改进，在保证性能，考虑成本情况下，可以将过压电路省去。
作为进一步改进，DC-DC模块采用同步整流技术，可以有效地提高效率。
本发明在具体实施时，为实现如图3中握手电路子模块功能，采用典型的type-C识别芯片控制器，符合type-C下行端口(DFP)，支持低功耗，可自定义过电流大小，如：1.5A和3A，通过外置电阻限制其过电流能力，从而实现电流控制功能。所述的USB_VBUS通过屏蔽线连接至HUB主电路模块的USB_VBUS_1或者USB_VBUS_2；所述的USB_VBUS通过诊断电阻R4连接USB_GND；同时，和识别芯片控制器连接，通过识别芯片控制器最终连接到type-C接口的VBus引脚。所述的USB_DP_DN通过ESD保护芯片和D+连接；所述的USB_DN_DN通过ESD保护芯片和D-连接；
握手电路子模块1外围接口包括高速数据连接器HSD+2、type-C接口；所述的高速数据连接器HSD+2通过屏蔽线和HUB主电路模块连接；type-C接口通过线束和终端设备device1连接。本发明中，识别芯片控制器内部集成有负载开关(load switch)，起到过流保护目的。
作为优选，用户容易触摸到的type-C接口，在握手电路子模块中放置ESD保护芯片，保护4路信号线，如：CC1、CC2、D+、D-，有效保护芯片不受静电干扰。
综上所述，本发明提供了一种基于type-C接口的车载组网通信设备，通过主节点和子节点之间的连接方式组合成星型网络拓扑结构，此系统组网更灵活，方便不同车型之间的装配需求，搭配起来完成特定功能。可实现移动终端设备和汽车中控主机之间双向控制通信系统，且可通过搭配不同的转接线束满足市面上大多数型号手机和车机之间互通互联，双向通信的需求，具有广泛的兼容性和灵活性。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于type-C接口的车载组网通信设备，其特征在于：它包括主机host、HUB主电路模块(1)、握手电路子模块1(2)、握手电路子模块2(3)、终端设备device1、终端设备device2等模块；所述的主机host通过屏蔽线与HUB主电路模块连接；所述的HUB主电路模块(1)通过屏蔽线分别和握手电路子模块1(2)、握手电路子模块2(3)连接；所述的握手电路子模块1(2)通过线束和终端设备device1连接；所述的握手电路子模块2(3)通过线束和终端设备device2连接。
2.根据权利要求1所述的基于type-C接口的车载组网通信设备，其特征在于：所述的HUB主电路模块(1)包括过压电路和反接保护电路、DC-DC电源模块、过流控制电路1、过流控制电路2、LDO_3.3V、HUB芯片和MCU电路模块等；所述的HUB主电路模块的外围接口包括电源输入接插件J1、高速数据连接器HSD1、高速数据连接器HSD2和高速数据连接器HSD3；所述的电源输入接插件J1和主机连接；所述的高速数据连接器HSD1和主机连接；所述的高速数据连接器HSD2和握手电路子模块1连接；所述的高速数据连接器HSD3和握手电路子模块2连接。
3.根据权利要求1所述的基于type-C接口的车载组网通信设备，其特征在于：所述的握手电路子模块包括握手识别芯片、负载开关(load switch)、诊断电阻、ESD保护芯片、以及高速数据连接器HSD+2和type-C接口；握手电路子模块1外围接口包括高速数据连接器HSD+2、type-C接口；所述的高速数据连接器HSD+2通过屏蔽线和HUB主电路模块连接；type-C接口通过线束和终端设备device1连接；所述的握手电路子模块2(3)的内部结构和外围连接方式同握手电路子模块1(2)完全相同，两个电子模块同时成为子节点，和由HUB主电路模块组成的主节点一起构成星型拓扑结构。
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