CN111090605B - 一种用于mcu软件升级的usb转uart电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，将USB接口与USB转UART控制器芯片进行一体化集成，有效地解决了当前主控电脑缺少与MCU芯片对接的UART接口的技术问题，提高了设备通用性；并设置以三极管为开关元件的开关电路模块，在USB接口连接到主控电脑并接通电源时，开关电路模块中的三极管向MCU芯片输入低电平信号，通过该信号控制MCU芯片从正常工作模式进入烧录模式；进一步地，利用USB接口以及控制USB转UART控制器芯片的UART总线，接通MCU芯片与主控电脑端的烧录软件，即可对MCU芯片进行升级烧录。本发明仅需要接通主控电脑与USB接口即可进行MCU软件烧录升级，操作简单、设备通用性强，大幅度地提高了当前MCU软件升级的操作效率，降低了不必要的人力、物力的损耗。

Description

一种用于MCU软件升级的USB转UART电路
技术领域
本发明涉及车载多媒体技术领域，尤其涉及一种用于MCU软件升级的USB转UART电路。
背景技术
现如今，市面上还存在MCU芯片仅含有UART(Universal AsynchronousTransceiver，通用异步收发器)接口功能的汽车组合仪表，其不具备USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)接口功能，因此无法通过U盘或USB线对MCU芯片直接进行软件升级。对于此类MCU芯片，现有的解决方案为，直接通过电脑上的UART接口对接MCU芯片，进行升级。而为了使MCU芯片进入烧录模式，还需要在连接电路上增加一个开关电路，在此开关电路输出高电平时，MCU芯片进入正常工作模式，开关电路输出低电平时，MCU芯片进入烧录模式。
但是，上述解决方案存在以下几点问题：
1、直接用UART接口对MCU芯片进行软件升级，需要电脑具备UART接口，由于使用UART接口通信的设备越来越少，很多电脑已经没有配备UART接口，导致对MCU芯片进行软件升级时，还需要寻找配备有UART接口的电脑才能进行软件升级，通用性差。
2、需要手动切换开关电路的通断，从而控制MCU芯片是否进入烧录模式，智能化水平低、操作不便。
3、因为汽车组合仪表产品设有外壳封装，每次对MCU芯片进行软件升级时，都需要拆开外壳，然后手动设置开关状态，才能使MCU芯片进入烧录模式，不仅操作繁琐、效率低下，且在进行外壳拆除时还容易损坏外壳或刮花外壳。
发明内容
本发明提供一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，解决了现有MCU芯片升级方案通用性差、工序复杂、操作繁琐、效率低下的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明提供一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，包括MCU芯片，还包括与主控电脑对接的USB接口，以及连接在所述USB接口与所述MCU芯片之间的转接控制模块和开关电路模块；
所述开关电路模块，用于控制所述MCU芯片的工作模式在软件烧录模式和正常工作模式之间进行切换；
所述转接控制模块，用于在所述开关电路模块控制所述MCU芯片的工作模式切换为软件烧录模式时，将从所述USB接口接入的数据转接到UART接口并输入到所述MCU芯片的UART接口。
所述转接控制模块为USB转UART控制器芯片，具有：
VCC电源信号输入端，用于连接所述USB接口的电源信号输出端；
USB通信正数据信号引脚和USB通信负数据信号引脚，分别用于连接所述USB接口的正数据信号引脚和负数据信号引脚；
UART通信发送信号引脚和UART通信接收信号引脚，分别用于连接所述MCU芯片的通信接收信号引脚、通信发送信号引脚。
所述开关电路模块连接在所述USB接口的电源信号输出端、所述MCU芯片的工作模式控制引脚、地之间，用于在所述电源信号输出端的供电下，控制所述工作模式控制引脚的输入信号为预设电平信号，进而控制所述MCU芯片切换到软件烧录模式。
优选地，所述预设电平信号为低电平信号。
优选地，所述开关电路模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管以及三极管；所述第一电阻一端连接所述USB接口的电源信号输出端，另一端连接到所述三极管的基极；所述第三电阻一端连接所述USB接口的电源信号输出端，另一端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述三极管的集电极相连接；所述第四电阻的一端与上拉电源信号端连接，另一端与所述第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与所述三极管的集电极相连接；所述第二电容一端接地，另一端分别连接到第二二极管的阴极和所述MCU芯片的工作模式控制引脚；所述三极管的基极还分别通过第一电容与第二电阻接地；所述三极管的发射极接地。
优选地，所述第一二极管和第二二极管可替换为集成的双二极管。
优选地，所述三极管可替换为任意具备开关功能的电子元件，包括MOS管或电子管。
优选地，所述三极管选用NPN型三极管。
优选地，所述USB接口通过USB数据线连接主控电脑。
本发明提供一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，将USB接口与USB转UART控制器芯片进行一体化集成，有效地解决了当前主控电脑缺少与MCU芯片对接的UART接口的技术问题，提高了设备通用性；并设置以三极管为开关元件的开关电路模块，在USB接口连接到主控电脑并接通电源时，开关电路模块中的三极管向MCU芯片输入低电平信号，通过该信号控制MCU芯片从正常工作模式进入烧录模式；进一步地，利用USB接口以及控制USB转UART控制器芯片的UART总线，接通MCU芯片与主控电脑端的烧录软件，即可对MCU芯片进行升级烧录。本发明仅需要接通主控电脑与USB接口即可进行MCU软件烧录升级，操作简单、设备通用性强，大幅度地提高了当前MCU软件升级的操作效率，降低了不必要的人力、物力的损耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路的硬件电路图；
其中：MCU芯片1、USB接口2、转接控制模块3、开关电路模块4。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，如图1所示，在本实施例中，包括MCU芯片1，还包括与主控电脑对接的USB接口2，以及连接在所述USB接口2与所述MCU芯片1之间的转接控制模块3和开关电路模块4；
所述开关电路模块4，用于控制所述MCU芯片1的工作模式在软件烧录模式和正常工作模式之间进行切换；
所述转接控制模块3，用于在所述开关电路模块4控制所述MCU芯片1的工作模式切换为软件烧录模式时，将从所述USB接口2接入的数据转接到UART接口并输入到所述MCU芯片1的UART接口。
所述转接控制模块3为USB转UART控制器芯片，具有：
VCC电源信号输入端，用于连接所述USB接口2的电源信号输出端；
USB通信正数据信号引脚DP和USB通信负数据信号引脚DM，分别用于连接所述USB接口2的正数据信号引脚D+和负数据信号引脚D-；
UART通信发送信号引脚TX1和UART通信接收信号引脚RX1，分别用于连接所述MCU芯片1的通信接收信号引脚RX2、通信发送信号引脚TX2。
所述开关电路模块4连接在所述USB接口2的电源信号输出端Vbus、所述MCU芯片1的工作模式控制引脚MD、地之间，用于在所述电源信号输出端Vbus的供电下，控制所述工作模式控制引脚的输入信号为预设电平信号，进而控制所述MCU芯片1切换到软件烧录模式。
所述预设电平信号为低电平信号。
所述开关电路模块4包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2以及三极管Q1；所述第一电阻R1一端连接所述USB接口2的电源信号输出端Vbus，另一端连接到所述三极管Q1的基极；所述第三电阻R3一端连接所述USB接口2的电源信号输出端Vbus，另一端与所述第一二极管D1的阳极相连，所述第一二极管D1的阴极与所述三极管Q1的集电极相连接；所述第四电阻R4的一端与上拉电源信号端+5V连接，另一端与所述第二二极管D2的阳极相连，所述第二二极管D2的阴极与所述三极管Q1的集电极相连接；所述第二电容C2一端接地，另一端分别连接到第二二极管D2的阴极和所述MCU芯片1的工作模式控制引脚MD；所述三极管Q1的基极还分别通过第一电容C1与第二电阻R2接地；所述三极管Q1的发射极接地。
优选地，所述第一二极管D1和第二二极管D2可替换为集成的双二极管。
优选地，所述三极管Q1可替换为任意具备开关功能的电子元件，包括MOS管或电子管。
优选地，所述三极管Q1选用NPN型三极管。
优选地，所述USB接口2通过USB数据线连接主控电脑。
下面以应用于汽车组合仪表中的MCU软件升级的USB转UART电路为例，其具体工作流程为：
第一步，汽车组合仪表断电，即所述汽车组合仪表的MCU芯片1处于待机状态，所述USB接口2通过USB数据线连接到主控电脑，并通过电源信号输出端Vbus接口分别向USB转UART控制器芯片U1和开关电路模块4供电。此时，在开关电路模块4中，通过电源信号输出端Vbus接口接入的5V电源经第一电阻R1、第二电阻R2分压后驱动三极管Q1导通。所述三极管Q1导通后，其集电极向所述MCU芯片1的工作模式控制引脚MD输入预设电平低电平信号，此时，即可在主控电脑控制端对相关的烧录软件进行相关的参数设置，随后静待所述MCU芯片1进入烧录模式。
第二步，所述汽车组合仪表上电，此时所述MCU芯片1复位，并在检测到所述工作模式控制引脚MD输入预设电平低电平信号时，所述MCU芯片1进入烧录模式。
第三步，所述主控电脑控制端的烧录软件通过所述USB接口2连接USB转UART控制器芯片U1的UART总线，向所述MCU芯片1烧录MCU软件升级数据包。
第四步，烧录完成后，移除USB数据线，所述USB接口2断电，所述USB接口2的电源信号输出端Vbus接口输出为0V；三极管Q1的基极电压为0V，三极管Q1不导通，使得其集电极向所述工作模式控制引脚MD输出高电平信号，所述MCU芯片1进入正常工作状态。
本发明实施例提供一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，将USB接口2与USB转UART控制器芯片U1进行一体化集成，有效地解决了当前主控电脑缺少与MCU芯片1对接的UART接口的技术问题，提高了设备通用性；并设置以三极管Q1为开关元件的开关电路模块4，在USB接口2连接到主控电脑并接通电源时，开关电路模块4中的三极管Q1向MCU芯片1输入低电平信号，通过该信号控制MCU芯片1从正常工作模式进入烧录模式；进一步地，利用USB接口2以及控制USB转UART控制器芯片的UART总线，接通MCU芯片1与主控电脑端的烧录软件，即可对MCU芯片1进行升级烧录。本发明仅需要接通主控电脑与USB接口2即可进行MCU软件烧录升级，操作简单、设备通用性强，大幅度地提高了当前MCU软件升级的操作效率，降低了不必要的人力、物力的损耗。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，包括MCU芯片，其特征在于，还包括与主控电脑对接的USB接口，以及连接在所述USB接口与所述MCU芯片之间的转接控制模块和开关电路模块；
所述开关电路模块，用于控制所述MCU芯片的工作模式在软件烧录模式和正常工作模式之间进行切换；
所述转接控制模块，用于在所述开关电路模块控制所述MCU芯片的工作模式切换为软件烧录模式时，将从所述USB接口接入的数据转接到UART接口并输入到所述MCU芯片的UART接口；
所述开关电路模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管以及三极管；所述第一电阻一端连接所述USB接口的电源信号输出端，另一端连接到所述三极管的基极；所述第三电阻一端连接所述USB接口的电源信号输出端，另一端与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述三极管的集电极相连接；所述第四电阻的一端与上拉电源信号端连接，另一端与所述第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与所述三极管的集电极相连接；所述第二电容一端接地，另一端分别连接到第二二极管的阴极和所述MCU芯片的工作模式控制引脚；所述三极管的基极还分别通过第一电容与第二电阻接地；所述三极管的发射极接地。
2.如权利要求1所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于，所述转接控制模块为USB转UART控制器芯片，具有：
VCC电源信号输入端，用于连接所述USB接口的电源信号输出端；
USB通信正数据信号引脚和USB通信负数据信号引脚，分别用于连接所述USB接口的正数据信号引脚和负数据信号引脚；
UART通信发送信号引脚和UART通信接收信号引脚，分别用于连接所述MCU芯片的通信接收信号引脚、通信发送信号引脚。
3.如权利要求1所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于：所述开关电路模块连接在所述USB接口的电源信号输出端、所述MCU芯片的工作模式控制引脚、地之间，用于在所述电源信号输出端的供电下，控制所述工作模式控制引脚的输入信号为预设电平信号，进而控制所述MCU芯片切换到软件烧录模式。
4.如权利要求3所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于：所述预设电平信号为低电平信号。
5.如权利要求1所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于：所述第一二极管和第二二极管可替换为集成的双二极管。
6.如权利要求1所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于：所述三极管可替换为任意具备开关功能的电子元件，包括MOS管或电子管。
7.如权利要求1所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于：所述三极管选用NPN型三极管。
8.如权利要求1所述的一种用于MCU软件升级的USB转UART电路，其特征在于：所述USB接口通过USB数据线连接所述主控电脑。
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