CN111241015A - 可实现usb接口复用的主从cpu电路结构、方法及存储介质 - Google Patents

可实现usb接口复用的主从cpu电路结构、方法及存储介质 Download PDF

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    • G06F13/4068—Electrical coupling

Abstract

本发明公开了一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构、方法及存储介质，包括主核CPU、从核MCU、USB接口、检测电路以及控制开关，从核MCU通过所述检测电路连接至USB接口的VBUS引脚，USB接口的VBUS引脚还通过控制开关连接至主核CPU的BOOT USB引脚，主核CPU与USB接口连接；从核MCU与主核CPU连接，从核MCU用于控制主核CPU的上电情况、USB ID引脚的电平高低以及工作模式选择，可选择的工作模式包括升级模式和正常工作模式。该电路结构采用主核CPU和从核MCU组合架构，在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。

Description

可实现USB接口复用的主从CPU电路结构、方法及存储介质
技术领域
本发明涉及USB接口复用技术领域，尤其涉及一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构、方法及存储介质。
背景技术
目前在测绘仪器里面的连续运行参考站接收机或者测地型GNSS接收机，由于同步数据功能的需要，通常接收机上会设计USB接口，用于连接U盘拷贝主机内部存储的观测数据；同时，当前整个计算机嵌入式技术发展更新较快，在整个技术发展日新月异和用户时常提出新需求的背景下，接收机通常需要满足这些新需求的功能进行固件升级，升级类似于刷机过程，传统的RS232串口的IAP升级方式由于大多数PC机取消串口变得非常不方便，所以主流方式是用USB接口来升级内部的嵌入式系统固件。然而为了便于客户拷贝数据，此接口一般设计为A型母口，作为USB-host使用，而系统升级则需要此USB接口作为USB-device使用，这样就要求这个USB接口同时作为host与device口使用，但是在硬件设计层面，USB-A接口仅有4条线，不支持USB ID脚外部控制，这给这个USB口的设计提出一些需求，需要进行创新方式来解决。
传统设计中，一般分为两种方式进行处理，一种是通过内部拨码开关控制USB ID脚，在需要作为device进行系统升级时，将USB ID脚悬空或者拉高，在需要作为host时，将USB ID脚拉低。此方式需要设计拨码开关，由于现在大部分主机设计要求达到IP67级防水防尘，采用此方法在需要升级时，就需要进行拆机处理，比较麻烦与不便利；另一种方式就是在主机正常运行时，给主机发送升级指令，然后由内部控制电路来控制USB ID脚，然后重启设备进行升级，此方法要求主机必须是正常工作条件下才能实现，一旦主机出现死机或者系统故障导致无法正常运行时将无法进行升级。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，其采用主核CPU和从核MCU组合架构，在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。
本发明的目的之二在于提供一种实现USB接口复用的方法，其采用主核CPU和从核MCU组合架构，在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。
本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，该存储介质运行时可实现在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，包括主核CPU、从核MCU、USB接口、检测电路以及控制开关，所述从核MCU通过所述检测电路连接至所述USB接口的VBUS引脚，所述USB接口的VBUS引脚还通过所述控制开关连接至所述主核CPU的BOOT USB引脚，所述主核CPU与所述USB接口连接；所述从核MCU与所述主核CPU连接，所述从核MCU用于控制主核CPU的上电情况、USB ID引脚的电平高低以及工作模式选择，可选择的工作模式包括升级模式和正常工作模式。
进一步地，还包括主核CPU电源，所述从核MCU与所述主核CPU电源连接，所述主核CPU电源与所述主核CPU连接，所述从核MCU通过使能所述主核CPU电源以控制所述主核CPU的上电情况。
进一步地，所述USB接口为USB A型接口。
进一步地，所述控制开关采用MOS管。
进一步地，所述从核MCU采用STM32单片机。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种实现USB接口复用的方法，应用于如上所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构中，包括以下步骤：
当设备开机时，检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入；
若有外部VBUS信号输入，则拉高主核CPU的USB ID引脚的电平以使USB接口进入divice模式，然后控制主核CPU上电并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU进入升级模式；
若未有外部VBUS信号输入，则拉低主核CPU的USB ID引脚的电平以使USB接口进入host模式，然后控制主核CPU上电并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU进入正常工作模式。
进一步地，控制主核CPU上电具体为：使能主核CPU电源以使主核CPU上电。
进一步地，还包括以下步骤：在所述主核CPU进入升级模式并完成升级之后，拉低所述主核CPU的USB ID引脚的电平并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU恢复正常工作模式。
进一步地，所述USB接口为USB A型接口。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如上所述的实现USB接口复用的方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
该可实现USB接口复用的主从CPU电路结构采用主核CPU和从核MCU组合架构，在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。
附图说明
图1为本发明提供的一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构的结构框图；
图2为本发明提供的一种实现USB接口复用的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1，一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，包括主核CPU、从核MCU、USB接口、检测电路以及控制开关，所述从核MCU通过所述检测电路连接至所述USB接口的VBUS引脚，所述USB接口的VBUS引脚还通过所述控制开关连接至所述主核CPU的BOOT USB引脚，所述主核CPU与所述USB接口连接；所述从核MCU与所述主核CPU连接，所述从核MCU用于控制主核CPU的上电情况、USB ID引脚的电平高低以及工作模式选择，可选择的工作模式包括升级模式和正常工作模式。
该可实现USB接口复用的主从CPU电路结构采用主核CPU和从核MCU组合架构，在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。
本发明采用一颗从核MCU(为低成本单片机，如STM32单片机)运行裸机单进程程序,从核MCU进行电源管理和上电时序控制，主核CPU运行嵌入式Linux系统，实现复杂的网络、USB、文件存储等核心复杂功能，作为整机的的核心。
作为一种优选的实施方式，还包括主核CPU电源，所述从核MCU与所述主核CPU电源连接，所述主核CPU电源与所述主核CPU连接，所述从核MCU通过使能所述主核CPU电源以控制所述主核CPU的上电情况。
该可实现USB接口复用的主从CPU电路结构的工作方式如下：
在主机需要进行系统升级时，对主机进行关机操作，插上升级线，然后再开机，此时主机从核MCU优先运行，并立刻检测USB接口的VBUS引脚的信号，如果检测到已经有外部VBUS信号输入，则判定当前为升级模式，从核MCU通过拉高USB ID脚使得USB口转换为divice模式，同时，VBUS引脚的外部输入使得控制开关导通，进而使得主核CPU的BOOT USB引脚的电平拉高，然后从核MCU使能主核CPU电源给主核CPU上电，主核CPU上电后由从核MCU的IO接口引导进入升级模式。特定地，控制开关可采用MOS管，当VBUS引脚具有外部信号输入时(此时由外部供电)，MOS管则自动导通，从而将BOOTUSB引脚的电平拉高。
在主机正常工作模式下，主机开机时没有外部VBUS信号输入，从核MCU引导主核CPU进入正常工作模式，然后从核MCU拉低USB ID管脚，使得USB口转换为host模式，正常识别外部接入的U盘。
特别地，USB接口具体为USB A型接口，在实际使用过程中，用户可以直接根据需要插入USB盘或者升级用的双头USB A口线即可，无需拆机和进行任何配置，即便系统损坏，只要主核功能没有受损即可进行重刷系统。
请参阅图2，本发明提供了一种实现USB接口复用的方法，应用于如上所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构中，包括以下步骤：
当设备开机时，检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入；
若有外部VBUS信号输入，则拉高主核CPU的USB ID引脚的电平以使USB接口进入divice模式，然后控制主核CPU上电并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU进入升级模式；
若未有外部VBUS信号输入，则拉低主核CPU的USB ID引脚的电平以使USB接口进入host模式，然后控制主核CPU上电并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU进入正常工作模式。
该实现USB接口复用的方法采用主核CPU和从核MCU组合架构，在设备开机时通过从核MCU检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入，从而判断设备的USB接口当前需求为host还是device，进而通过从核MCU来控制USB ID引脚的电平高低以使USB接口进入对应的角色。
其中，控制主核CPU上电具体为：使能主核CPU电源以使主核CPU上电。
作为一种优选的实施方式，还包括以下步骤：在所述主核CPU进入升级模式并完成升级之后，拉低所述主核CPU的USB ID引脚的电平并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU恢复正常工作模式。通过该方式，在升级完成后，可使主核CPU将USB接口从divice模式转换为host模式，恢复正常工作模式，可以正常识别U盘。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如上所述的实现USB接口复用的方法。
该计算机可读存储介质存储有计算机程序，本发明的方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在该计算机存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机存储介质不包括电载波信号和电信信号。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，其特征在于，包括主核CPU、从核MCU、USB接口、检测电路以及控制开关，所述从核MCU通过所述检测电路连接至所述USB接口的VBUS引脚，所述USB接口的VBUS引脚还通过所述控制开关连接至所述主核CPU的BOOT USB引脚，所述主核CPU与所述USB接口连接；所述从核MCU与所述主核CPU连接，所述从核MCU用于控制主核CPU的上电情况、USB ID引脚的电平高低以及工作模式选择，可选择的工作模式包括升级模式和正常工作模式。
2.如权利要求1所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，其特征在于，还包括主核CPU电源，所述从核MCU与所述主核CPU电源连接，所述主核CPU电源与所述主核CPU连接，所述从核MCU通过使能所述主核CPU电源以控制所述主核CPU的上电情况。
3.如权利要求1所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，其特征在于，所述USB接口为USB A型接口。
4.如权利要求1所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，其特征在于，所述控制开关采用MOS管。
5.如权利要求1所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构，其特征在于，所述从核MCU采用STM32单片机。
6.一种实现USB接口复用的方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的可实现USB接口复用的主从CPU电路结构中，包括以下步骤：
当设备开机时，检测USB接口的VBUS引脚是否有外部VBUS信号输入；
若有外部VBUS信号输入，则拉高主核CPU的USB ID引脚的电平以使USB接口进入divice模式，然后控制主核CPU上电并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU进入升级模式；
若未有外部VBUS信号输入，则拉低主核CPU的USB ID引脚的电平以使USB接口进入host模式，然后控制主核CPU上电并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU进入正常工作模式。
7.如权利要求6所述的实现USB接口复用的方法，其特征在于，控制主核CPU上电具体为：使能主核CPU电源以使主核CPU上电。
8.如权利要求6所述的实现USB接口复用的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述主核CPU进入升级模式并完成升级之后，拉低所述主核CPU的USB ID引脚的电平并发送控制指令给所述主核CPU以使所述主核CPU恢复正常工作模式。
9.如权利要求6所述的实现USB接口复用的方法，其特征在于，所述USB接口为USB A型接口。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如权利要求6至9任一项所述的实现USB接口复用的方法。
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