CN112199312A - 通信设备的接口转换装置及通信系统 - Google Patents

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CN112199312A CN202011072870.1A CN202011072870A CN112199312A CN 112199312 A CN112199312 A CN 112199312A CN 202011072870 A CN202011072870 A CN 202011072870A CN 112199312 A CN112199312 A CN 112199312A
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Abstract

本发明涉及一种通信设备的接口转换装置及通信系统。该通信设备的接口转换装置包括：外接USB接口，所述外接USB接口的一端用于与外接的USB从机设备连接；协议转换器，所述协议转换器包括主机端和从机端，所述协议转换器的主机端与所述外接USB接口的另一端电连接，所述协议转换器的从机端用于与设置在通信设备上的目标接口电连接，并对所述主机端接收的USB协议数据和所述从机端接收的目标协议数据之间进行协议转换。该通信设备的接口转换装置可以使通信设备同时作为主机和从机使用。该通信系统包括该通信设备的接口转换装置。

Description

通信设备的接口转换装置及通信系统
技术领域
本发明涉及通信接口技术领域，特别是涉及一种通信设备的接口转换装置及通信系统。
背景技术
通信接口是连接不同设备的介质，不同设备之间进行通信需要通过通信接口连接。
目前，市面上主流的通信设备，都只支持一个USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)协议接口。当通信设备需要作为主机使用时，通过该USB接口与USB从机设备连接，例如通过该USB接口与摄像头连接。当通信设备作为从机使用时，通过该USB接口与USB主机设备连接，例如通过该USB接口与电脑连接。
然而，目前市面上主流的通信设备只有一个USB接口，USB接口只能支持device模式或者host模式其中一种，所以通信设备只能作为主机或从机使用。
发明内容
基于此，有必要提供一种使通信设备可以同时作为主机和从机使用的通信设备的接口转换装置及通信系统。
一种通信设备的接口转换装置，包括：
外接USB接口，所述外接USB接口的一端用于与外接的USB从机设备连接；
协议转换器，所述协议转换器包括主机端和从机端，所述协议转换器的主机端与所述外接USB接口的另一端电连接，所述协议转换器的从机端用于与设置在通信设备上的目标接口电连接，并对所述主机端接收的USB协议数据和所述从机端接收的目标协议数据之间进行协议转换。
在其中一个实施例中，所述目标协议数据为并行数据格式，所述装置还包括：
数据转换模块，所述数据转换模块设置在所述协议转换器和所述外接USB接口之间，用于对所述并行数据格式和所述USB协议数据对应的串行数据格式之间进行数据格式的转换。
在其中一个实施例中，所述数据转换模块包括：
物理层芯片，所述物理层芯片的一端与所述协议转换器的主机端电连接，所述物理层芯片的另一端与所述外接USB接口电连接，用于对所述并行数据格式和所述USB协议数据对应的串行数据格式之间进行数据格式的转换。
在其中一个实施例中，所述物理层芯片被配置有：
控制信号传输引脚，所述控制信号传输引脚与所述协议转换器的主机端电连接，用于向所述协议转换器的主机端发送控制信号；
并行数据传输引脚，所述并行数据传输引脚与所述协议转换器的主机端通过并行数据线电连接，用于与所述协议转换器进行并行数据格式的数据交互；
串行数据传输引脚，所述串行数据传输引脚与所述外接USB接口电连接，用于与所述外接USB接口进行串行数据格式的数据交互。
在其中一个实施例中，所述协议转换器还包括：
协议转换芯片，所述协议转换芯片的主机端与外接USB接口电连接，所述协议转换芯片的从机端用于与所述目标接口电连接，以对所述USB协议数据和所述目标协议数据之间进行协议转换。
在其中一个实施例中，所述协议转换芯片被配置有：
时钟信号引脚，所述时钟信号引脚与所述目标接口的主机端电连接，用于与所述目标接口进行时钟信号的信号交互；
命令接收引脚，所述命令接收引脚与所述目标接口的主机端电连接，用于接收所述通信设备发送的控制命令；
目标数据传输引脚，所述目标数据传输引脚与所述目标接口的主机端通过待转化数据线电连接，用于与所述通信设备进行数据交互。
在其中一个实施例中，所述外接USB接口为USB2.0。
在其中一个实施例中，所述协议转换芯片包括FPGA芯片和CPLD芯片中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述目标接口为SDIO接口，所述目标协议数据为SDIO协议数据。
一种通信系统，包括如上述的通信设备的接口转换装置，还包括：
通信设备，所述通信设备设置有目标接口和内置USB接口，所述内置USB接口用于与USB主机设备电连接，所述目标接口用于通过所述通信设备的接口转换装置与USB从机设备电连接。
上述通信设备的接口转换装置及通信系统，通信设备的接口转换装置包括：外接USB接口，所述外接USB接口的一端用于与外接的USB从机设备连接；协议转换器，所述协议转换器包括主机端和从机端，所述协议转换器的主机端与所述外接USB接口的另一端电连接，所述协议转换器的从机端用于与设置在通信设备上的目标接口电连接，并对所述主机端接收的USB协议数据和所述从机端接收的目标协议数据之间进行协议转换，由于通过协议转换器和外接USB接口可以把通信设备上的目标接口也转换成支持USB协议的USB接口，通信设备通过内置USB接口可以连接一个USB主机设备，通过目标接口转换的外接USB接口同时可以连接一个USB从机设备，实现了使通信设备可以同时作为主机和从机使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一个实施例提供的一种通信设备的接口转换装置的应用环境示意图；
图2是一个实施例提供的一种通信设备的接口转换装置的结构示意图；
图3是一个实施例提供的一种协议转换芯片的结构示意图；
图4是一个实施例中提供的另一种通信设备的接口转换装置的结构示意图；
图5是一个实施例提供的物理层芯片的结构示意图；
图6是一个实施例提供的一种通信系统的结构示意图。
元件标号说明：并行数据传输引脚：1312；控制信号传输引脚：1311；命令接收引脚：1212；串行数据传输引脚：1313；目标接口：220；目标数据传输引脚：1213；内置USB接口：210；时钟信号引脚：1211；数据转换模块：130；通信设备：20；外接USB接口：110；物理层芯片：131；协议转换器：120；协议转换芯片：121；USB主机设备：30；USB从机设备：40。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
参考图1，图1是一个实施例提供的一种通信设备20的接口转换装置的应用环境示意图。在一个实施例中，如图1所示，通信设备20上设置有一个内置USB接口210和至少一个目标接口220。其中，目标接口220与内置USB接口210为不同类型的接口。当通信设备20作为从机使用时，可以通过该内置USB接口210与USB主机设备30连接，例如通过该内置USB接口210与计算机设备连接；当通信设备20作为主机使用时，可以通过该内置USB接口210与USB从机设备40连接，例如通过该内置USB接口210与摄像头连接。本实施的通信设备20的接口转换装置，可以将目标接口220转换成USB接口与USB从机设备40连接，从而使通信设备20同时作为主机使用和从机使用。
参考图2，图2是一个实施例提供的一种通信设备20的接口转换装置10的结构示意图。在一个实施例中，如图2所示，提供了一种通信设备20的接口转换装置10，包括外接USB接口110和协议转换器120。其中：
所述外接USB接口110的一端用于与外接的USB从机设备40连接。所述协议转换器120包括主机端和从机端，所述协议转换器120的主机端与所述外接USB接口110的另一端电连接，所述协议转换器120的从机端用于与设置在通信设备20上的目标接口220电连接，并对所述主机端接收的USB协议数据和所述从机端接收的目标协议数据之间进行协议转换。
其中，USB从机设备40是指通过USB接口与通信设备20连接成功后，被通信设备20选中进行通信的设备。例如，USB从机设备40可以是具有USB接口的摄像头。当摄像头与通信设备20连接成功时，通信设备20作为一个主机使用。USB主机设备30是指通过USB接口与通信设备20连接成功后，得到通信设备20的控制器的设备。例如，USB主机设备30可以是计算机。当计算机和通信设备20连接成功时，通信设备20作为一个从机使用。通信设备20是指用于工控环境的有线通讯设备和无线通讯设备。在本实施例中，通信设备20可以是物联网通信设备20。
具体的，外接USB接口110的一端与USB从机设备40连接，协议转换器120的从机端与外接USB接口110的另一端连接，同时协议转换器120的主机端与设置在通信设备20上的目标接口220电连接，则此时外接USB接口110处于host模式，因此USB从机设备40与外接USB接口110连接时，USB从机设备40作为一个从机使用，通信设备20则作为USB从机设备40的主机使用。同时，通信设备20可以通过内置USB接口210与USB主机设备30连接，从而使通信设备20作为USB主机设备30的从机使用。
在本实施例中，当USB从机设备40向通信设备20发送响应指令或数据时，由于USB从机设备40与外接USB接口110通信，因此USB从机设备40发送的是USB协议的数据或指令。USB从机设备40发送的响应指令或数据通过外接USB接口110传输至协议转换器120，此时协议转换器120会将USB协议的数据或指令转换成目标协议的数据或指令，从而通过目标接口220传输至通信设备20。同理，当通信设备20向USB从机设备40发送控制指令或数据时，协议转换器120将目标协议的数据或指令转换成USB协议的数据或指令后通过外接USB口传输至USB从机设备40，从而实现通信设备20作为USB主机设备30的从机使用。此外，由于通信设备20的内置USB接口210直接与USB主机设备30连接，因此可以不需要协议的转换，直接作为USB主机设备30的从机使用。
本实施例的技术方案，由于协议转换器120的主机端可以与设置在通信设备20上的目标接口220连接，同时协议转换器120的从机端可以通过外接USB接口110与USB从机设备40连接，在通信设备20缺少USB接口的情况下，利用本实施例的接口转换装置10将目标接口220转换成USB接口，从而使通信设备20与USB从机设备40连接，实现了使通信设备20可以同时作为主机和从机使用。
需要说明的是，本实施例的目标接口220包括但不限于type-c接口、HDMI(HighDefinition Multimedia Interface，高清多媒体)接口、RJ45接口、SD(Secure DigitalMemory Card，安全数据卡)接口、TF(TransFlash)接口和SDIO(Secure Digital Input andOutput Card，安全数字输入输出卡)接口中的至少一个。优选的，本实施例的目标接口220为SDIO接口。由于SDIO接口单根线的传输速率最高200Mbps(兆比特每秒)，且SDIO接口共有4条传输线，因此SDIO接口最高可以支持200Mbps*4＝800Mbps的传输速率，可以提高通信设备20和USB从机设备40之间的交互效率。当目标接口220为SDIO接口时，目标协议数据为SDIO协议数据。
在一个实施例中，外接USB接口110为USB2.0。具体的，USB2.0的传输速率为480Mbps，而SDIO接口单根线的传输速率最高200Mbps，且SDIO接口共有4条传输线，因此SDIO接口最高可以支持200Mbps*4＝800Mbps的传输速率，可以满足USB2.0的使用需求。SDIO接口转USB接口才是性价比高，是比较合适的选择。可以理解的是，当外接USB接口110为USB2.0接口时，外接USB接口110可以连接高清摄像头。
在一个实施例中，协议转换器120还包括协议转换芯片121。其中，所述协议转换芯片121的主机端与外接USB接口110电连接，所述协议转换芯片121的从机端用于与所述目标接口220电连接，以对所述USB协议数据和所述目标协议数据之间进行协议转换。
具体的，协议转换芯片121通过从机端与目标接口220电连接，从而作为通信设备20的从机；并通过主机端与外接USB接口110电连接，从而作为外接的USB从机设备40的主机，则通信设备20可以作为USB从机设备40的主机使用。
参考图3，图3是一个实施例提供的一种协议转换芯片121的结构示意图。在一个实施例中，如图3所示，协议转换芯片121被配置有时钟信号引脚1211、命令接收引脚1212和目标数据传输引脚1213。其中：
所述时钟信号引脚1211与所述目标接口220的主机端电连接，用于与所述目标接口220进行时钟信号的信号交互。所述命令接收引脚1212与所述目标接口220的主机端电连接，用于接收所述通信设备20发送的控制命令。所述目标数据传输引脚1213与所述目标接口220的主机端通过待转化数据线电连接，用于与所述通信设备20进行数据交互。
在本实施例中，当协议转换芯片121需要通过目标接口220与通信设备20进行数据交互时，通过时钟信号引脚1211与目标接口220同步时钟信号。并且通过命令接收引脚1212接收通信设备20发送的控制命令，当协议转换芯片121接收到控制命令时，协议转换芯片121响应控制命令，从而进行数据的读写。
以目标接口220为SDIO接口为例进行说明。SDIO总线上都是HOST端发起请求，然后DEVICE端回应请求，其中请求和回应中会包含数据信息：1.Command:用于开始传输的命令，是由HOST端发往DEVICE端的，其中命令是通过CMD(Command，命令)信号线传送的，则协议转换芯片121的命令接收引脚1212可以接收到通信设备20发送的命令。2.Data:数据是双向的传送的。可以设置为1线模式，也可以设置为4线模式。SDIO口是通过DAT0-DAT3信号线传输的，协议转换芯片121通过目标数据传输引脚1213接收SDIO口发送的数据。SDIO的每次操作都是由HOST在CMD线上发起一个CMD，对于有的CMD，DEVICE需要返回Response(响应)，有的则不需要。
对于通信设备20发送读/写命令时，首先通信设备20会向协议转换芯片121发送读/写命令，协议转换芯片121的命令接收引脚1212接收到读/写命令时，协议转换芯片121会返回一个握手信号，此时，当通信设备20收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码，通过目标数据传输引脚1213传输至协议转换芯片121。当整个读传送完毕后，通信设备20会再次发送一个命令，通知协议转换芯片121操作完毕，协议转换芯片121同时会返回一个响应。
需要说明的是，本实施例的协议转换芯片121可以是FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程逻辑门阵列)芯片和CPLD(Complex Programming logic device，复杂可编程逻辑器件)芯片中的至少一种。优选的，协议转换芯片121为CPLD芯片，成本更低且能满足需求。
可以理解的是，本实施例的协议转换芯片121不仅限于上述的芯片，只要可以实现协议转换即可。
参考图4，图4是一个实施例中提供的另一种通信设备20的接口转换装置10的结构示意图。在一个实施例中，目标协议数据为并行数据格式，而USB协议数据为串行数据格式，如图4所示，提供了另一种通信设备20的接口转换装置10，还包括数据转换模块130。其中：
所述数据转换模块130设置在所述协议转换器120和所述外接USB接口110之间，用于对所述并行数据格式和所述USB协议数据对应的串行数据格式之间进行数据格式的转换。
具体的，数据转换模块130用于将协议转换器120的主机端发送的目标协议数据转换成串行数据格式后，通过外接USB接口110发送至USB从机设备40。同理，数据转换模块130将外接USB接口110发送的USB协议数据转换成并行数据格式后，通过目标接口220传输给通信设备20。
在本实施例中，通过数据转换模块130对并行数据格式和串行数据格式之间进行数据格式转换，使得目标接口220不仅限于为串行数据格式的接口，丰富了目标接口220的可选择性。
在一个实施例中，据转换模块包括物理层芯片131。物理层芯片131的一端与所述协议转换器120的主机端电连接，所述物理层芯片131的另一端与所述外接USB接口110电连接，用于对所述并行数据格式和所述USB协议数据对应的串行数据格式之间进行数据格式的转换。
具体的，物理层芯片131的一端与协议转换器120的主机端，物理层芯片131的另一端与外接USB接口110电连接，则物理层芯片131可以进行并行数据格式和串行数据格式之间的数据格式转换。
可以理解的是，转换数据格式的方式限于使用物理层芯片131，只要可以实现数据格式转换的功能即可。
参考图5，图5是一个实施例提供的物理层芯片131的结构示意图。在一个实施例中，如图5所示，提供了一种物理层芯片131，该物理层芯片131被配置有控制信号传输引脚1311、并行数据传输引脚1312和串行数据传输引脚1313。其中：
所述控制信号传输引脚1311与所述协议转换器120的主机端电连接，用于向所述协议转换器120的主机端发送控制信号。所述并行数据传输引脚1312与所述协议转换器120的主机端通过并行数据线电连接，用于与所述协议转换器120进行并行数据格式的数据交互。所述串行数据传输引脚1313与所述外接USB接口110电连接，用于与所述外接USB接口110进行串行数据格式的数据交互。
在本实施例中，当物理层芯片131需要和协议转换器120之间进行数据交互时，物理层芯片131向协议转换器120发送控制信号，从而使物理层芯片131和协议转换器120的时钟信号同步，保证物理层芯片131和协议转换器120之间的数据传输的准确性。具体的说，控制信号用于指示协议转换器120与物理层芯片131同步时钟信号。
具体的，串行数据传输引脚1313可以向外接USB接口110发送串行数据格式的数据，也可以接收外接USB接口110发送的串行数据格式的数据。同理，并行数据传输引脚1312可以向协议转换器120发送并行数据格式的数据，也可以接收协议转换器120发送的并行数据格式的数据。当物理层芯片131需要和协议转换器120进行并行数据格式的数据交互时，物理层芯片131通过控制信号传输引脚1311发送控制信号至协议转换器120，协议转换器120接收到控制信号后，得知要开始与物理层芯片131进行数据交互。此时，协议转换器120调节时钟信号与物理层芯片131的时钟信号同步，从而进行并行数据格式的数据交互。
参考图6，图6是一个实施例提供的一种通信系统的结构示意图。在一个实施例中，如图6所示，提供了一种通信系统1，包括上述任一实施例描述的通信设备20的接口转换装置10和通信设备20。其中：
所述通信设备20设置有目标接口220和内置USB接口210，所述内置USB接口210用于与USB主机设备30电连接，所述目标接口220用于通过所述通信设备20的接口转换装置10与USB从机设备40电连接。
在本实施例中，由于协议转换器120的主机端可以与设置在通信设备20上的目标接口220连接，同时协议转换器120的从机端可以通过外接USB接口110与USB从机设备40连接，在通信设备20缺少USB接口的情况下，利用本实施例的接口转换装置10将目标接口220转换成USB接口，从而使通信设备20与USB从机设备40连接，实现了使通信设备20可以同时作为主机和从机使用。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种通信设备的接口转换装置，其特征在于，包括：
外接USB接口，所述外接USB接口的一端用于与外接的USB从机设备连接；
协议转换器，所述协议转换器包括主机端和从机端，所述协议转换器的主机端与所述外接USB接口的另一端电连接，所述协议转换器的从机端用于与设置在通信设备上的目标接口电连接，并对所述主机端接收的USB协议数据和所述从机端接收的目标协议数据之间进行协议转换。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标协议数据为并行数据格式，所述装置还包括：
数据转换模块，所述数据转换模块设置在所述协议转换器和所述外接USB接口之间，用于对所述并行数据格式和所述USB协议数据对应的串行数据格式之间进行数据格式的转换。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据转换模块包括：
物理层芯片，所述物理层芯片的一端与所述协议转换器的主机端电连接，所述物理层芯片的另一端与所述外接USB接口电连接，用于对所述并行数据格式和所述USB协议数据对应的串行数据格式之间进行数据格式的转换。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述物理层芯片被配置有：
控制信号传输引脚，所述控制信号传输引脚与所述协议转换器的主机端电连接，用于向所述协议转换器的主机端发送控制信号；
并行数据传输引脚，所述并行数据传输引脚与所述协议转换器的主机端通过并行数据线电连接，用于与所述协议转换器进行并行数据格式的数据交互；
串行数据传输引脚，所述串行数据传输引脚与所述外接USB接口电连接，用于与所述外接USB接口进行串行数据格式的数据交互。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述协议转换器还包括：
协议转换芯片，所述协议转换芯片的主机端与外接USB接口电连接，所述协议转换芯片的从机端用于与所述目标接口电连接，以对所述USB协议数据和所述目标协议数据之间进行协议转换。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述协议转换芯片被配置有：
时钟信号引脚，所述时钟信号引脚与所述目标接口的主机端电连接，用于与所述目标接口进行时钟信号的信号交互；
命令接收引脚，所述命令接收引脚与所述目标接口的主机端电连接，用于接收所述通信设备发送的控制命令；
目标数据传输引脚，所述目标数据传输引脚与所述目标接口的主机端通过待转化数据线电连接，用于与所述通信设备进行数据交互。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外接USB接口为USB2.0。
8.如权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述协议转换芯片包括FPGA芯片和CPLD芯片中的至少一种。
9.如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述目标接口为SDIO接口，所述目标协议数据为SDIO协议数据。
10.一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的通信设备的接口转换装置，还包括：
通信设备，所述通信设备设置有目标接口和内置USB接口，所述内置USB接口用于与USB主机设备电连接，所述目标接口用于通过所述通信设备的接口转换装置与USB从机设备电连接。
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