CN112131160B - 工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人。该工作模式切换电路包括：调试接口；模式切换电路，连接至所述调试接口，所述模式切换电路配置为响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号；以及控制器，经由第一控制器接口连接至所述模式切换电路，所述控制器配置为响应于从所述第一控制器接口接收的所述模式切换信号，从第一工作模式切换至第二工作模式。

Description

工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人

技术领域

本公开涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人。

背景技术

人工智能的发展促进了机器人行业的发展。服务型机器人挂载的外设设备较多，如需要挂载身份证识别模块、触摸屏、人脸识别相机、语音交互模块等。这些外设设备需要通过诸如通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)接口进行通信。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题。控制器的USB包括设备(Device)和主机(host)两种工作模式，用户可能需要在不同的工作模式下分别实现特定的功能。相关技术中不便于进行工作模式切换。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种有助于提升工作模式切换便捷度的工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人。

本公开的一个方面提供了一种工作模式切换电路，包括：调试接口；模式切换电路，连接至所述调试接口，所述模式切换电路配置为响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号；以及控制器，经由第一控制器接口连接至所述模式切换电路，所述控制器配置为响应于从所述第一控制器接口接收的所述模式切换信号，从第一工作模式切换至第二工作模式。

根据本公开的实施例，所述第一控制器接口包括第一供电端子；所述模式切换电路包括：状态切换子电路，连接至所述第一供电端子，配置为响应于调试接口与所述调试设备电耦接，控制所述第一供电端子从高电平状态切换至低电平状态，以使所述控制器从第一工作模式切换至第二工作模式，并基于来自所述调试接口的调试信号进行调试。

根据本公开的实施例，所述调试接口包括第二供电端子；所述状态切换子电路包括：反相器，所述反相器的输入端连接至所述第二供电端子，所述反相器的输出端连接至三极管的控制端，配置为响应于所述第二供电端子被电耦接的调试设备提供高电平，所述反相器的输出端输出低电平；以及三极管，所述三极管的控制端连接至所述反相器的输出端，所述三极管的输入端连接至所述第一供电端子，所述三极管的输出端接地，配置为响应于所述反相器输出低电平，控制所述第一供电端子与地导通，以使所述第一供电端子从高电平状态切换至低电平状态。

根据本公开的实施例，所述第一控制器接口还包括第一信号端，所述调试接口还包括第二信号端；所述模式切换电路还包括：信号通道控制子电路，所述信号通道控制子电路的控制端连接至所述反相器的输出端，所述信号通道控制子电路的第一信号端连接至所述第一控制器接口的第一信号端，所述信号通道控制子电路的第二信号端连接至所述调试接口的第二信号端，配置为响应于所述反相器输出低电平，控制所述第一控制器接口的第一信号端和所述调试接口的第二信号端之间形成信号通路。

根据本公开的实施例，所述信号通道控制子电路还包括第三信号端，连接至信号通道扩展电路的信号端，所述信号通道控制子电路配置为响应于所述反相器输出高电平，控制所述第一控制器接口的第一信号端和所述信号通道扩展电路的信号端电连接。

根据本公开的实施例，所述第二供电端子经由下拉电阻接地；并且/或者所述第二供电端子与反向截止二极管的正极相连，所述反向截止二极管的负极接电源。

根据本公开的实施例，所述控制器还包括：第二控制器接口，连接至信号通道扩展电路，所述第二控制器接口配置为由所述信号通道扩展电路将所述第二控制器接口扩展为多个扩展接口，以经由多个所述扩展接口中至少一个与各自接入的外接设备传输工作信号。

根据本公开的实施例，所述电路还包括：扩展接口控制电路，连接至所述调试接口，配置为响应于所述调试接口与调试设备电耦接，停止给多个所述扩展接口供电。

根据本公开的实施例，所述扩展接口控制电路的输入端连接至电源，所述扩展接口控制电路的输出端分别连接至多个所述扩展接口的供电端子，所述扩展接口控制电路的控制端连接至所述调试接口；所述扩展接口控制电路配置为响应于所述调试接口与所述调试设备电耦接，控制所述扩展接口控制电路的输入端与所述扩展接口控制电路的输出端之间断开，以断开所述电源与多个所述扩展接口的供电端子的电连接。

根据本公开的实施例，所述信号通道扩展电路支持至少一种通信协议，配置为响应于与多个所述扩展接口中至少一个电耦接的外接设备，将多个所述扩展接口中至少一个分别切换至与各自接入的外接设备所支持的指定通讯协议。

本公开的另一个方面提供了一种机器人，包括：如上所述的工作模式切换电路。

本公开的另一个方面提供了一种工作模式切换方法，应用于如上所述的工作模式切换电路，所述方法包括：响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号；以及所述控制器响应于所述模式切换信号，从所述第一工作模式切换至所述第二工作模式。

本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

本公开的另一方面提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

本公开的实施例，模式切换电路响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号，以使得控制器可以响应于模式切换信号切换工作模式。本公开的实施例可以自动识别调试接口的状态，当调试接口没有接收到来自调试设备的控制信号时，控制器处于第一工作模式。当需要对处理器进行调试时，调试设备通过调试接口输入控制信号，以使得模式切换电路输出模式切换信号，控制器响应于模式切换信号切换到第二工作模式，便于调试状态，无需人工干预，方便调试。

本公开的实施例，控制器处于第二工作模式时，自动切断扩展接口供电，防止调试时控制器处于不稳定状态，造成外部设备和/或控制器死机或者重启。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人的应用场景；

图2示意性示出了根据本公开实施例的适用工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人的系统架构的示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的工作模式切换电路的结构示意图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的模式切换电路的结构示意图；

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的模式切换电路的结构示意图；

图6示意性示出了根据本公开另一实施例的模式切换电路的结构示意图；

图7示意性示出了根据本公开另一实施例的工作模式切换电路的结构示意图；

图8示意性示出了根据本公开另一实施例的工作模式切换电路的结构示意图；

图9示意性示出了根据本公开另一实施例的工作模式切换电路的结构示意图；

图10示意性示出了根据本公开实施例的工作模式切换方法的流程图；以及

图11示意性示出了根据本公开实施例的机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部。基于所描述的本公开实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例都属于本公开保护的范围。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本公开有任何限制，而只是本公开实施例的示例。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。

除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或科学术语应当是本领域技术人员所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似词语并不表示任何顺序、数量或重要性，而只是用于区分不同的组成部分。

此外，在本公开实施例的描述中，术语“连接至”或“相连”可以是指两个组件直接连接，也可以是指两个组件之间经由一个或多个其他组件相连。此外，这两个组件可以通过有线或无线方式相连或相耦合。

根据其功能不同，本公开实施例中采用的三极管可以包括开关晶体管晶体管和驱动晶体管。开关晶体管晶体管和驱动晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。

本公开实施例中使用开关晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极可以互换。在本公开实施例中，根据其功能，将栅极称作控制端，将源极和漏极中的一个称为输入端，将源极和漏极中的另一个称为输出端。在以下示例中以开关晶体管为N型薄膜晶体管为例进行描述。本领域技术人员可以理解，本公开实施例显然可以应用于开关晶体管为P型薄膜晶体管的情况。

此外，在本公开实施例的描述中，术语“第一电压信号”和“第二电压信号”仅用于区别两个电平的幅度不同。例如，下文中以“第一电压信号”为相对高电压、“第二电压信号”为相对低电压为例进行描述。本领域技术人员可以理解，本公开不局限于此。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

为了便于理解本公开的实施例，首先对相关技术中机器人的控制器进行示例性说明。

当前服务型机器人主要出现在商场、银行大厅、医院大厅等人员密集场所，可以提供诸如引导、问答和业务介绍等服务。服务型机器人通常挂载外设设备较多，而大量外设设备需要通过接口进行通信。例如，服务型机器人上可以集成身份证识别模块、触摸屏、人脸识别相机、语音交互模块等。

为了便于理解，以下以接口为USB接口为例进行示例性说明。在开发以ARM为处理核心的机器人控制器时，发现由于处理器管脚的限制只有1个USB3.0和1个USB2.0接口，为了对USB接口进行扩展，就需要集成USB集线器(Hub)电路以增多USB接口。USB在工作时分为Device和Host两种工作模式，在进行USB Hub扩展时需要将USB配置为Host工作模式。但是ARM核心处理器在调试时需要USB处于Device工作模式，通过Usb Hub扩展出的扩展接口无法进行调试。

相关技术中为了解决上述技术问题，可以通过预留拨码开关或者0欧姆(Ω)电阻，需要对控制器中ARM处理器进行调试时，手动拨动开关或者焊接预留的电阻将控制器的USB切换为Device工作模式。当控制器中ARM处理器正常工作时再将USB工作模式切换为Host工作模式。

现有机器人的控制器中ARM处理器通过USB扩展的方式获得更多USB接口时，上述相关技术中的USB Device和Host工作模式切换方式存在以下缺点：需要人工干预增加了调试工作的复杂度，而且作为成品机器人调试时，需要拆掉外壳才能手动拨码切换USB工作模式，增加了调试难度和复杂度。此外，进行控制器调试时，USB扩展接口处于供电状态，由于调试时的不稳定，可能造成USB外设设备和ARM处理器死机或者重启。

本公开实施例提供的工作模式切换电路，模式切换电路响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号使得控制器可以响应于模式切换信号，从第一工作模式切换至第二工作模式，实现了工作模式的自动切换。

图1示意性示出了根据本公开实施例的工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人的应用场景。

如图1所示，机器人上可以设置有身份证识别模块、触摸屏、人脸识别相机、语音交互模块等功能模块，这样功能模块可以便于确定用户的身份、接收用户的指令、展示搜索结果等。此外，机器人上还可以设置有驱动模块以驱动机器人移动，这样使得机器人可以在诸如商场、银行大厅、医院大厅等场所，提供诸如引导、问答和业务介绍等服务。

图2示意性示出了根据本公开实施例的适用工作模式切换电路、工作模式切换方法和机器人的系统架构的示意图。需要注意的是，图2所示仅为可以应用本公开实施例的系统架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图2所示，根据该实施例的系统架构200可以包括终端设备201、202、203，网络204和服务器205。网络204用以在终端设备201、202、203和服务器205之间提供通信链路的介质。网络204可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备201、202、203通过网络204与服务器205交互，以接收或发送信息等。终端设备201、202、203上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、财务类应用、数据库类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等(仅为示例)。

终端设备201、202、203可以是具有人机交互功能并且支持网络信息传输的各种电子设备，包括但不限于机器人、智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。

例如，机器人可以通过人机交互界面为用户提供服务，诸如引导、导购、政务咨询等。

服务器205可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备201、202、203所请求的服务提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求(如针对用户输入的搜索服务的请求)等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如根据用户请求获取或生成的网页、商品信息、或数据等)反馈给终端设备。

应该理解，终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

图3示意性示出了根据本公开实施例的工作模式切换电路的结构示意图。

如图3所示，该工作模式切换电路可以包括：调试接口、模式切换电路和控制器。

模式切换电路连接至所述调试接口，所述模式切换电路配置为响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号。其中，控制信号可以是由外设设备发送给调试接口的。例如，当外设设备与调试接口电耦接时，可以由外设设备给调试接口发送一个高电平或低电平的控制信号，以使得模式切换电路确定当前需要对控制器进行调试。

控制器经由第一控制器接口连接至所述模式切换电路，所述控制器配置为响应于从所述第一控制器接口接收的所述模式切换信号，从第一工作模式切换至第二工作模式。控制器中可以包括一个或多个处理器，至少部分处理器提供第一控制器接口。模式切换信号可以是一个高电平或低电平的控制信号，例如，高电平与第一工作模式之间存在映射关系，低电平与第二工作模式之间存在映射关系。例如，低电平与第一工作模式之间存在映射关系，高电平与第二工作模式之间存在映射关系。例如，模式切换信号可以是脉冲信号，当控制器通过第一控制器接口接收到模式切换信号时，则可以由控制器控制自身从当前工作模式切换至另一个工作模式。以上仅为示例性说明，在此不做限定。

在一个实施例中，所述第一控制器接口包括第一供电端子；所述模式切换电路包括：状态切换子电路，连接至所述第一供电端子，配置为响应于调试接口与所述调试设备电耦接，控制所述第一供电端子从高电平状态切换至低电平状态，以使所述控制器从第一工作模式切换至第二工作模式，并基于来自所述调试接口的调试信号进行调试。

图4示意性示出了根据本公开实施例的模式切换电路的结构示意图。

如图4所示，模式切换电路的状态切换子电路，可以给控制器的第一供电端子H2发送低电平信号，使得第一供电端子H2处于低电平状态，例如，可以是从高电平状态切换至低电平状态。例如，可以通过使得第一供电端子H2与地导通，来实现第一供电端子H2处于低电平状态。

图5示意性示出了根据本公开另一实施例的模式切换电路的结构示意图。

如图5所示，所述调试接口包括第二供电端子。相应地，所述状态切换子电路包括反相器U1和三极管，如N型金属氧化物晶体管NMOS1。

反相器U1的输入端IN连接至所述第二供电端子，反相器的输出端OUT1连接至三极管的控制端，配置为响应于第二供电端子被电耦接的调试设备提供高电平，所述反相器U1的输出端OUT1输出低电平。

三极管的控制端连接至所述反相器U1的输出端OUT1，三极管的输入端连接至所述第一供电端子ID，所述三极管的输出端接地GND，配置为响应于所述反相器U1输出低电平，控制所述第一供电端子ID与地GND导通，以使所述第一供电端子ID从高电平状态切换至低电平状态。以N型金属氧化物晶体管为例，栅极连接至所述反相器U1的输出端OUT1，源极连接至所述第一供电端子ID，漏极接地GND。

需要说明的是，以上状态切换子电路的结构仅为示例性说明，还可以通过更多个电子元件或更少个电子元件实现上述改变第一供电端子ID的电平状态。

在一个实施例中，调试接口和第一控制器接口都具有信号传输端子，以便于传输调试信号等。相应地，该电路还可在调试接口输出控制信号之后，如调试设备接入调试接口后，才控制调试接口的信号端与处理器的信号端电耦接。

具体地，所述第一控制器接口还包括第一信号端，所述调试接口还包括第二信号端。

相应地，所述模式切换电路还包括：信号通道控制子电路，所述信号通道控制子电路的控制端连接至所述反相器的输出端，所述信号通道控制子电路的第一信号端连接至所述第一控制器接口的第一信号端，所述信号通道控制子电路的第二信号端连接至所述调试接口的第二信号端，配置为响应于所述反相器输出低电平，控制所述第一控制器接口的第一信号端和所述调试接口的第二信号端之间形成信号通路。信号通道控制子电路可以是多种开关电路，在此不做限定。

图6示意性示出了根据本公开另一实施例的模式切换电路的结构示意图。

如图6所示，第一控制器接口H2的第一信号端DM，DP与信号通道控制子电路U4的第一信号端，信号通道控制子电路U4的第二信号端D2-，D2+连接至调试接口的第二信号端DM，DP。信号通道控制子电路的控制端SW1连接至反相器U1的输出端OUT1。调试接口H1的第二供电端子VDD连接至反相器U1的输入端IN。

在一个实施例中，第一控制器接口的第一信号端可以借助于信号通道扩展电路进行接口扩展。

具体地，所述信号通道控制子电路还包括第三信号端，连接至信号通道扩展电路的信号端，所述信号通道控制子电路配置为响应于所述反相器输出高电平，控制所述第一控制器接口的第一信号端和所述信号通道扩展电路的信号端电连接。信号通道扩展电路可以包括信号接口和集线器控制器等。

图7示意性示出了根据本公开另一实施例的工作模式切换电路的结构示意图。

如图7所示，与图6不同的是，该工作模式切换电路还可以外接信号通道扩展电路U2，该信号通道扩展电路U2可以包括信号接口H4，该信号接口H4可以与通道控制子电路U4的第三信号端D1-，D1+电连接。相应地，信号通道控制子电路U4可以控制调试接口的第二信号端DM，DP与第一控制器接口H2的第一信号端DM，DP导通，或者控制信号接口H4的信号端与第一控制器接口H2的第一信号端DM，DP导通。信号通道扩展电路U2可以将第一控制器接口H2扩展至多个扩展接口H5～H8。需要说明的是，扩展接口H5～H8的个数仅为示例，还可以是更多个或更少个扩展接口。信号接口H4可以连接至集线器控制器W1，通过集线的方式将多个扩展接口连接至集线器控制器W1。

在一个实施例中，所述第二供电端子VDD经由下拉电阻R1接地。在一个实施例中，所述第二供电端子VDD与反向截止二极管D1的正极相连，所述反向截止二极管D1的负极接电源VDD。这样可以实现诸如降低电路烧毁等概率。

此外，控制器的处理器可以具有多个接口，以支持多种通信协议标准。

在一个实施例中，所述控制器还可以包括：第二控制器接口，连接至信号通道扩展电路，所述第二控制器接口配置为由所述信号通道扩展电路将所述第二控制器接口扩展为多个扩展接口，以经由多个所述扩展接口中至少一个与各自接入的外接设备传输工作信号。例如，第一控制器接口支持USB2.0协议，第二控制器接口支持USB3.0协议等。不同的通信协议可以由不同的集线器控制器来提供支持。

图8示意性示出了根据本公开另一实施例的工作模式切换电路的结构示意图。

如图8所示，处理器可以包括第一控制器接口H2和第二控制器接口H3。其中，第一控制器接口H2符合USB2.0标准，第二控制器接口H3符合USB3.0标准，第二控制器接口H3与信号通道扩展电路U2信号发射模块Tx和信号接收模块Rx相连，信号发射模块Tx和信号接收模块Rx分别与集线器控制器W2相连。每个扩展接口H5～H8可以分别或同时与集线器控制器W1、W2相连。当每个扩展接口H5～H8各自同时与集线器控制器W1、W2相连时，可以使得各扩展接口支持两种通信标准。

在一个实施例中，所述电路还可以包括：扩展接口控制电路，连接至所述调试接口，配置为响应于所述调试接口与调试设备电耦接，停止给多个所述扩展接口供电。扩展接口控制电路可以为开关电路。

例如，所述扩展接口控制电路的输入端连接至电源，所述扩展接口控制电路的输出端分别连接至多个所述扩展接口的供电端子，所述扩展接口控制电路的控制端连接至所述调试接口。

相应地，所述扩展接口控制电路配置为响应于所述调试接口与所述调试设备电耦接，控制所述扩展接口控制电路的输入端与所述扩展接口控制电路的输出端之间断开，以断开所述电源与多个所述扩展接口的供电端子的电连接。

其中，所述信号通道扩展电路支持至少一种通信协议，配置为响应于与多个所述扩展接口中至少一个电耦接的外接设备，将多个所述扩展接口中至少一个分别切换至与各自接入的外接设备所支持的指定通讯协议。

图9示意性示出了根据本公开另一实施例的工作模式切换电路的结构示意图。

如图9所示，与图8所不同的是，该电路还包括扩展接口控制电路U3，该扩展接口控制电路U3的控制端SW2连接至调试接口H1，具体地，可以连接至调试接口H1的第二供电端子VDD，扩展接口控制电路U3的控制端SW2可以经由下拉电阻R2接地GND。

在一个具体实施例，参考图1所示，服务型机器人具备刷卡识别、人脸识别、语音交互等硬件模块，这些硬件模块中至少部分使用USB接口进行通信。在开发以ARM处理器为核心的机器人控制器时，发现很多ARM处理器不具备如此多的USB接口以满足应用需求。因此，需要在控制器上增加USB集线器(Hub)电路，USB Hub电路需要ARM核心处理器的USB处于Host工作模式下才能稳定地与上述硬件模块配合工作。但是ARM处理器在进行刷写程序时需要使用USB接口，而且在刷写程序或者调试时需要保持ARM核心处理器的USB处于Device工作状态。相关技术中为了解决这个问题，很多是在控制器上增加拨码开关，当正常使用时将控制器切换至Host工作状态，当需要调试时将控制器切换至拨到Device工作状态。

但是，相关技术中需要人工干预，增加了调试工作的复杂度，而且作为成品机器人，在对控制器进行调试时，需要拆掉成品机器人的外壳，才能手动拨码切换USB工作模式，增加了调试难度。另外，对处理器进行调试时，USB扩展接口处于供电状态，由于调试时的不稳定，可能造成USB外设设备和ARM处理器死机或者重启。

参考图9所示，ARM处理器具备1个USB2.0接口和1个USB3.0接口，USB2.0接口经过信号通道控制子电路U4(如USB切换芯片)可将第一控制器接口H2的USB_DM，USB_DP切换到第三信号端D1+，D1-，或者切换至第二信号端D2+，D2-。USB切换芯片上的控制端SW1(如管脚)控制切换通道。经由D1+，D1-的通道过信号通道扩展电路U2的USB集线器控制器W1，经由D2+，D2-的通道连接至USB调试接口H1。信号通道扩展电路U2的USB集线器控制器W1，W2将USB2.0接口和USB3.0接口扩展为4个USB3.0接口(USB3.0接口向下兼容USB2.0)，即USB扩展接口H5～H8。

USB调试接口的第二供电端子USB_VDD通过二极管D1与系统5V供电相连接，第二供电端子USB_VDD同时也作为反相器U1的输入，反相器输出OUT1控制NMOS1的栅极，同时也控制USB切换芯片的控制端SW1。电源VDD作为扩展接口控制电路U3的控制端SW2的控制管脚，可以对扩展接口供电。

当USB调试接口H1没有调试线接入时，由于系统5V供电与USB调试接口间跨接了单向导通二极管D1，此时USB调试接口H1的USB_VDD为低电平(USB_VDD线上有下拉电阻R1)，反相器U1输入IN为低电平，反相器U1的输出OUT2为高电平，NMOS1的栅极电压G大于源极电压S同时满足Vgs>Vth，NMOS1导通，使得第一控制器接口H2的第一供电端子USB_ID被拉低处于低电平状态即USB工作在Host模式；SW1处于高电平，USB切换芯片将USB_DM，USB_DP切换到D1+，D1-端子上，USB2.0和USB3.0经过U2扩展为4路兼容USB2.0的USB3.0扩展接口供外设设备使用，U3的SW2控制管脚输入低电平(SW2上有下拉电阻R2)，U3处于导通状态，可正常对外输出5V电压以给外设设备供电。

当需要对ARM处理器进行调试时，USB2.0调试接口插入调试USB，插入的调试接口对调试接口的第二供电端子USB_VDD进行5V供电，此时反相器U1输入端IN为高电平，反相器U1输出端OUT1为低电平，NMOS1的栅极电压小于源极电压，NMOS1处于截止状态，USB_ID进入悬空(floating)状态，此时USB2.0进入device模式，同时SW1为低电平,USB切换芯片将USB_DM，USB_DP切换到D2+，D2-通道上。ARM处理器上的USB2.0与USB调试接口导通，可以对ARM处理器进行调试。同时U3的SW2控制管脚输入高电平，U3处于断开状态，USB扩展接口处没有被供电，以降低调试过程中的功耗，防止调试过程中ARM处于不稳定状态，如由于外设设备干扰等，造成系统死机或者重启。

当USB调试接口H1断开调试线，第二供电端子USB_VDD进入低电平状态，即反相器U1输入IN为低电平，反相器U1的输出OUT2为高电平，NMOS1的栅极电压大于源极电压，同时满足Vgs>Vth，NMOS1导通，使得第一供电端子USB_ID与地导通，被拉低处于低电平状态，即USB工作在Host模式；SW1处于高电平，USB切换芯片将USB_DM，USB_DP切换到经由D1+，D1-的通道上，USB2.0和USB3.0经过U2扩展为4路兼容USB2.0的USB3.0接口供外设设备使用，U3的SW2控制管脚输入低电平，U3处于导通状态，可给扩展接口H5～H8供电。

本公开实施例提供的工作模式切换电路，可以实现在对USB接口进行扩展时，自动识别工作模式，当正常使用时使得控制器处于Host状态，需要对控制器中处理器进行调试时，该工作模式切换电路自动控制控制器将工作模式切换到device工作状态，使处理器处于调试状态，无需人工干预，方便调试。而且调试时自动切断USB扩展接口供电，防止调试时系统处于不稳定状态，降低USB外接设备和ARM处理器死机或者重启的概率。

图10示意性示出了根据本公开实施例的工作模式切换方法的流程图。

如图10所示，该方法可以包括操作S1001～操作S1003。

在操作S1001，响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号。

在操作S1003，所述控制器响应于所述模式切换信号，从所述第一工作模式切换至所述第二工作模式。

此外，该方法还可以实现上述工作模式切换电路的各种功能，具体参考如上相关部分的内容，在此不再一一列举。

图11示意性示出了根据本公开实施例的机器人的结构示意图。

该机器人可以包括如上所述的工作模式切换电路。此外，还可以包括外接设备，诸如刷卡识别、人脸识别、语音交互等硬件模块。此外，为了便于机器人移动，还可以具有驱动模块，如电动机、车轮等。

此外根据本公开实施例的机器人的处理器，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM中，存储有系统操作所需的各种程序和数据。处理器、ROM以及RAM通过总线彼此相连。处理器通过执行ROM和/或RAM中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，程序也可以存储在除ROM和RAM以外的一个或多个存储器中。处理器也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。

根据本公开的实施例，系统还可以包括输入/输出(I/O)接口，输入/输出(I/O)接口也连接至总线。系统还可以包括连接至I/O接口的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。

根据本公开的实施例，根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被处理器执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM和/或RAM以外的一个或多个存储器。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

根据本公开的实施例的模块中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (11)

1.一种工作模式切换电路，包括：

调试接口；

模式切换电路，连接至所述调试接口，所述模式切换电路配置为响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号，其中，所述控制信号包括由外部设备发送给所述调试接口的；以及

控制器，经由第一控制器接口连接至所述模式切换电路，所述控制器配置为响应于从所述第一控制器接口接收的所述模式切换信号，从第一工作模式切换至第二工作模式；

其中，所述第一控制器接口包括第一供电端子；以及

所述模式切换电路包括：状态切换子电路，连接至所述第一供电端子，配置为响应于调试接口与调试设备电耦接，控制所述第一供电端子从高电平状态切换至低电平状态，以使所述控制器从第一工作模式切换至第二工作模式，并基于来自所述调试接口的调试信号进行调试。

2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述调试接口包括第二供电端子；

所述状态切换子电路包括：

反相器，所述反相器的输入端连接至所述第二供电端子，所述反相器的输出端连接至三极管的控制端，配置为响应于所述第二供电端子被电耦接的调试设备提供高电平，所述反相器的输出端输出低电平；以及

三极管，所述三极管的控制端连接至所述反相器的输出端，所述三极管的输入端连接至所述第一供电端子，所述三极管的输出端接地，配置为响应于所述反相器输出低电平，控制所述第一供电端子与地导通，以使所述第一供电端子从高电平状态切换至低电平状态。

3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第一控制器接口还包括第一信号端，所述调试接口还包括第二信号端；以及

所述模式切换电路还包括：信号通道控制子电路，所述信号通道控制子电路的控制端连接至所述反相器的输出端，所述信号通道控制子电路的第一信号端连接至所述第一控制器接口的第一信号端，所述信号通道控制子电路的第二信号端连接至所述调试接口的第二信号端，配置为响应于所述反相器输出低电平，控制所述第一控制器接口的第一信号端和所述调试接口的第二信号端之间形成信号通路。

4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述信号通道控制子电路还包括第三信号端，连接至信号通道扩展电路的信号端，所述信号通道控制子电路配置为响应于所述反相器输出高电平，控制所述第一控制器接口的第一信号端和所述信号通道扩展电路的信号端电连接。

5.根据权利要求2所述的电路，其中：

所述第二供电端子经由下拉电阻接地；并且/或者

所述第二供电端子与反向截止二极管的正极相连，所述反向截止二极管的负极接电源。

6.根据权利要求1所述的电路，其中，所述控制器还包括：

第二控制器接口，连接至信号通道扩展电路，所述第二控制器接口配置为由所述信号通道扩展电路将所述第二控制器接口扩展为多个扩展接口，以经由多个所述扩展接口中至少一个与各自接入的外接设备传输工作信号。

7.根据权利要求6所述的电路，还包括：

扩展接口控制电路，连接至所述调试接口，配置为响应于所述调试接口与调试设备电耦接，停止给多个所述扩展接口供电。

8.根据权利要求7所述的电路，其中，所述扩展接口控制电路的输入端连接至电源，所述扩展接口控制电路的输出端分别连接至多个所述扩展接口的供电端子，所述扩展接口控制电路的控制端连接至所述调试接口；以及

所述扩展接口控制电路配置为响应于所述调试接口与所述调试设备电耦接，控制所述扩展接口控制电路的输入端与所述扩展接口控制电路的输出端之间断开，以断开所述电源与多个所述扩展接口的供电端子的电连接。

9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述信号通道扩展电路支持至少一种通信协议，配置为响应于与多个所述扩展接口中至少一个电耦接的外接设备，将多个所述扩展接口中至少一个分别切换至与各自接入的外接设备所支持的指定通讯协议。

10.一种机器人，包括：

如权利要求1至9任一项所述的工作模式切换电路。

11.一种工作模式切换方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的工作模式切换电路，所述方法包括：

响应于来自所述调试接口的控制信号，输出模式切换信号，其中，所述控制信号包括由外部设备发送给所述调试接口的；以及

所述控制器响应于所述模式切换信号，从所述第一工作模式切换至所述第二工作模式。

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