CN112231249A - 一种兼容多种通信接口的终端设备及其控制方法 - Google Patents

一种兼容多种通信接口的终端设备及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子技术领域，公开了一种兼容多种通信接口的终端设备及其控制方法。终端设备，包括主机和底座，所述主机包括MCU和第一连接器，所述底座包括第二连接器；第一连接器包括：UART发送引脚、UART接收引脚、USB差分正压信号引脚、USB差分负压信号引脚；第二连接器包括：UART发送/USB差分正压信号引脚、UART接收/USB差分负压信号引脚；模拟开关的一侧与第一连接器的上述四个引脚电连接，另一侧与第一连接器的上述两个引脚电连接；MCU，用于根据外设的接口类型向模拟开关发送接口切换指令。本发明的终端设备兼容UART和USB接口，在外设插入后可完成自适应切换，提升了兼容性能，还能减少空间占用。

Description

一种兼容多种通信接口的终端设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种兼容多种通信接口的终端设备及其控制方法。
背景技术
随着经济的发展，商业的形态逐步发生变化且日益繁荣，有越来越多的专业批发市场和卖场出现，也出现了大批的个体商户。这些个体商户在每天的商业经营活动中，需要大量的现金交易，因此,对于可随身携带、可随时随地便捷交易的POS机终端设备有更加广泛的需求。
POS机是一种多功能终端，它能实现电子资金自动转帐和非现金结算，并对商品与媒体交易提供数据服务和管理功能，使用起来安全快捷，深受各大商户的青睐。
但是，目前的POS机所提供的用于与外设连接的接口，仅支持单一固定不变的通信协议，使得POS机所支持的外设种类受限，满足不了越来越广泛的扩展使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼容多种通信接口的终端设备及其控制方法，克服现有POS机设备因仅支持单一种类通信协议接口而无法满足丰富扩展需求的缺陷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种兼容多种通信接口的终端设备，包括主机和底座，所述主机通过所述底座与外设建立通信连接，所述主机包括MCU和与所述MCU电连接的第一连接器，所述底座包括第二连接器；
所述第一连接器包括：UART发送引脚、UART接收引脚、USB差分正压信号引脚、USB差分负压信号引脚；
所述第二连接器包括：UART发送/USB差分正压信号引脚、UART接收/USB差分负压信号引脚；
所述第一连接器和所述第二连接器之间还连接有模拟开关，所述模拟开关的一侧与所述第一连接器的UART发送引脚、UART接收引脚、USB差分正压信号引脚、USB差分负压信号引脚分别电连接，另一侧与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚、UART接收/USB差分负压信号引脚分别电连接；
所述MCU，用于在识别出当前所述外设的接口类型后向所述模拟开关发送相应的接口切换指令；还用于根据当前所述外设的接口的通信协议对发送和接收的数据进行相应协议处理；
若识别出当前所述外设的接口类型为UART接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的UART发送引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，将所述第一连接器的UART接收引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通；
若识别出当前所述外设为USB接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的USB差分正压信号引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，将所述第一连接器的USB差分负压信号引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通。
可选的，所述第一连接器还包括：第一SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚，第一SPI串行数据/I2C串行数据引脚；
所述第二连接器还包括：第二SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚，第二SPI串行数据/I2C串行数据引脚；
在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚与所述第二SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚电连接，所述第一SPI串行数据/I2C串行数据引脚与所述第二SPI串行数据/I2C串行数据引脚电连接。
可选的，所述第一连接器还包括第一识别引脚，所述第二连接器还包括第二识别引脚，所述主机还包括与所述第一识别引脚连接的电压检测电路；
在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一识别引脚与第二识别引脚电连接，所述电压检测电路，用于识别所述第一识别引脚的当前电压值；
所述MCU，还用于根据所述当前电压值以及预设的不同电压值与不同接口类型的映射关系表，来识别当前所述外设的接口类型。
可选的，所述第一连接器还包括第一复位引脚、第一电源引脚、第一接地引脚；所述第二连接器还包括第二复位引脚、第二电源引脚、第二接地引脚；
在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一复位引脚与所述第二复位引脚电连接，所述第一电源引脚与所述第二电源引脚电连接，所述第一接地引脚与所述第二接地引脚电连接。
可选的，所述第一连接器和所述第二连接器为POGO PIN连接器、板对板连接器或者FPC连接器。
可选的，所述外设为显示屏、键盘、指纹模块或税控模块。
一种兼容多种通信接口的终端设备的控制方法，所述终端设备如上任一项所述，所述控制方法包括：
识别出当前所述外设的接口类型后向所述模拟开关发送相应的接口切换指令；
若识别出当前所述外设的接口类型为UART接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的UART发送引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，将所述第一连接器的UART接收引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通；
若识别出当前所述外设为USB接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的USB差分正压信号引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，将所述第一连接器的USB差分负压信号引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通。
可选的，在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一连接器的第一识别引脚与所述第二连接器的第二识别引脚电连接；
所述控制方法还包括：
通过电压检测电路识别所述第一识别引脚的当前电压值；
根据所述当前电压值以及预设的不同电压值与不同接口类型的映射关系表，来识别当前所述外设的接口类型。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提出的终端设备至少可兼容UART和USB两种通信接口，适用于具有USB接口的外设和具有UART接口的外设，在外设插入后可根据当前外设的接口类型完成自动切换，提升了终端设备的兼容性能。同时，本发明实施例还采用了引脚复用方案，减少了空间占用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种终端设备的原理结构图；
图2为本发明实施例提供的另一种终端设备的原理结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明实施例一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为满足越来越丰富的扩展应用需求，本发明实施例提供了一种兼容两种通信协议接口的终端设备，其支持UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)通信协议和USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)通信协议，适用具有UART接口和USB接口的外设。
UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。硬件上，UART传输需要两根信号线，一根信号线用于发送UART信号，一根信号线用于接收UART信号。
USB是用于将适用USB的外围设备连接到主机的外部总线结构，其主要用于中速和低速的外设。硬件上，USB传输需要两根差分信号线，一根信号线用于发送或接收USB差分正压信号，一根信号线用于发送或接收USB差分负压信号。
请参阅图1，本实施例提供的终端设备，包括主机和底座两部分，主机通过底座与外设建立通信连接，主机包括MCU和与MCU电连接的第一连接器，底座包括第二连接器，第一连接器和第二连接器对接时实现信号传输。
如下表1所示，第一连接器包括：UART发送引脚(UART_TX)、UART接收引脚(UART_RX)、USB差分正压信号引脚(USB_DM)、USB差分负压信号引脚(USB_DP)、复位引脚(RESET)、识别引脚(ID)、电源引脚(VCC_3.3/VCC_5.5)、接地引脚(GND)。
表1第一连接器的引脚定义
引脚序号 引脚名称
1 UART_TX
2 UART_RX
3 USB_DM
4 USB_DP
5 RESET
6 ID
7 VCC_3.3/VCC_5.5
8 GND
如下表2所示，第二连接器包括：UART发送/USB差分正压信号引脚(UART_TX/USB_DM)、UART接收/USB差分负压信号引脚(UART_RX/USB_DP)、复位引脚(RESET)、识别引脚(ID)、电源引脚(VCC_3.3/VCC_5.5)、接地引脚(GND)。
表2第二连接器的引脚定义
引脚序号 引脚名称
1 UART_TX/USB_DM
2 UART_RX/USB_DP
3 RESET
4 ID
5 VCC_3.3/VCC_5.5
6 GND
其中，UART_TX/USB_DM引脚为复用引脚，用于传输UART发送信号或者USB差分正压信号；同样，UART_RX/USB_DP引脚也为复用引脚，用于传输UART接收信号或者USB差分负压信号。
在第一连接器与第二连接器对接时，第一连接器的复位引脚、识别引脚、电源引脚、接地引脚，与第二连接器的第二连接器的复位引脚、识别引脚、电源引脚、接地引脚，分别一一对应连接。
第一连接器和第二连接器之间还设有模拟开关，该模拟开关的一侧与第一连接器的UART发送引脚、UART接收引脚、USB差分正压信号引脚、USB差分负压信号引脚分别连接，另一侧与第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚、UART接收/USB差分负压信号引脚分别连接。
MCU，用于在识别出当前外设的接口类型后，向模拟开关发送相应的接口切换指令：
若识别出当前外设的接口类型为UART接口，则控制模拟开关将第一连接器的UART发送引脚与第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，将第一连接器的UART接收引脚与第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通。此时，利用两条信号线实现UART信号的传输，MCU按照UART协议来对所接收到的信号或者要发送的信号进行相应处理。
若识别出当前外设为USB接口，则控制模拟开关将第一连接器的USB差分正压信号引脚与第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，将第一连接器的USB差分负压信号引脚与第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通。此时，利用同样的两条信号线实现USB信号的传输，MCU按照USB协议来对所接收到的信号或者要发送的信号进行相应处理。
综上，本发明实施例提出的终端设备可兼容UART和USB两种通信接口，适用于具有USB接口的外设和具有UART接口的外设，在外设插入后可根据当前外设的接口类型完成自动切换，提升了终端设备的兼容性能。同时，本发明实施例还在底座上采用了引脚复用方案，减少了空间占用。
为便于识别外设的接口类型，本发明实施例中，主机还包括有电压检测电路，与第一连接器的识别引脚连接，用于检测识别引脚的当前电压值；MCU，还用于根据当前电压值以及预设的不同电压值与不同接口类型的映射关系表，来识别当前外设的接口类型。
需要说明的是，在具有不同通信接口的外设插至底座上时，识别引脚的电压值会有所不同。因此，本实施例在主机预存的映射关系表中，预先定义了各个接口类型与电压值的对应关系，后续可在此映射关系表中查找与实际电压值对应的接口类型，确定为当前外设的接口类型。可以理解的，外设的接口类型的识别方法不局限于此，还可以为其他任意常规实现方式。
为进一步提升终端设备的兼容性，本实施例提供了另一种终端设备，与图1所示的终端设备相比，结合图2、表3和表4所示，第一连接器和第二连接器还包括：SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚(SPI_SCL/I2C_SCL)，SPI串行数据/I2C串行数据引脚(SPI_SDA/I2C_SDA)。
表3第一连接器的引脚定义
Figure BDA0002749964810000071
Figure BDA0002749964810000081
表4第二连接器的引脚定义
引脚序号 引脚名称
1 UART_TX/USB_DM
2 UART_RX/USB_DP
3 RESET
4 ID
5 SPI_SCL/I2C_SCL
6 SPI_SDA/I2C_SDA
7 VCC_3.3/VCC_5.5
8 GND
在第一连接器与第二连接器连接时，第一连接器的SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚与第二连接器的SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚电连接，第一连接器的SPI串行数据/I2C串行数据引脚与第二连接器的SPI串行数据/I2C串行数据引脚电连接。
基于此，本实施例的终端设备还可兼容SPI接口和I2C接口，且同样实现了引脚复用，MCU可根据当前外设的接口类型来切换使用。
示例性的，第一连接器和第二连接器，具体可以为POGO PIN连接器、板对板连接器或者FPC连接器等，具体不作限制。相比较之下，POGO PIN连接器具有接触面积大、连接性能可靠的优点，因此优选POGO PIN连接器。
本实施例的终端设备具体可以为POS(Pointofsales，销售点)机等具有主机和底座的各种设备，外设可以为显示屏、键盘、指纹模块或税控模块等各种设备。
相应的，本发明还提供了一种上述终端设备的控制方法，具体包括步骤：
识别出当前外设的接口类型为UART接口或者USB接口时，MCU向模拟开关发送相应的接口切换指令；在识别出当前外设的接口类型为SPI接口或者I2C接口时，MCU通过相应的复用引脚传输SPI信号或者I2C信号。
若为UART接口，则控制模拟开关将第一连接器的UART发送引脚与所第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，将第一连接器的UART接收引脚与第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，以实现UART信号的发送与接收；
若为USB接口，则控制模拟开关将第一连接器的USB差分正压信号引脚与第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，将第一连接器的USB差分负压信号引脚与第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，以USB信号的发送与接收。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种兼容多种通信接口的终端设备，包括主机和底座，所述主机通过所述底座与外设建立通信连接，其特征在于，所述主机包括MCU和与所述MCU电连接的第一连接器，所述底座包括第二连接器；
所述第一连接器包括：UART发送引脚、UART接收引脚、USB差分正压信号引脚、USB差分负压信号引脚；
所述第二连接器包括：UART发送/USB差分正压信号引脚、UART接收/USB差分负压信号引脚；
所述第一连接器和所述第二连接器之间还连接有模拟开关，所述模拟开关的一侧与所述第一连接器的UART发送引脚、UART接收引脚、USB差分正压信号引脚、USB差分负压信号引脚分别电连接，另一侧与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚、UART接收/USB差分负压信号引脚分别电连接；
所述MCU，用于在识别出当前所述外设的接口类型后向所述模拟开关发送相应的接口切换指令；还用于根据当前所述外设的接口的通信协议对发送和接收的数据进行相应协议处理；
若识别出当前所述外设的接口类型为UART接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的UART发送引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，将所述第一连接器的UART接收引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通；
若识别出当前所述外设为USB接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的USB差分正压信号引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，将所述第一连接器的USB差分负压信号引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通。
2.根据权利要求1所述的兼容多种通信接口的终端设备，其特征在于，
所述第一连接器还包括：第一SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚，第一SPI串行数据/I2C串行数据引脚；
所述第二连接器还包括：第二SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚，第二SPI串行数据/I2C串行数据引脚；
在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚与所述第二SPI串行时钟/I2C串行时钟引脚电连接，所述第一SPI串行数据/I2C串行数据引脚与所述第二SPI串行数据/I2C串行数据引脚电连接。
3.根据权利要求1所述的兼容多种通信接口的终端设备，其特征在于，所述第一连接器还包括第一识别引脚，所述第二连接器还包括第二识别引脚，所述主机还包括与所述第一识别引脚连接的电压检测电路；
在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一识别引脚与第二识别引脚电连接，所述电压检测电路，用于识别所述第一识别引脚的当前电压值；
所述MCU，还用于根据所述当前电压值以及预设的不同电压值与不同接口类型的映射关系表，来识别当前所述外设的接口类型。
4.根据权利要求1所述的兼容多种通信接口的终端设备，其特征在于，所述第一连接器还包括第一复位引脚、第一电源引脚、第一接地引脚；所述第二连接器还包括第二复位引脚、第二电源引脚、第二接地引脚；
在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一复位引脚与所述第二复位引脚电连接，所述第一电源引脚与所述第二电源引脚电连接，所述第一接地引脚与所述第二接地引脚电连接。
5.根据权利要求1所述的兼容多种通信接口的终端设备，其特征在于，所述第一连接器和所述第二连接器为POGO PIN连接器、板对板连接器或者FPC连接器。
6.根据权利要求1所述的兼容多种通信接口的终端设备，其特征在于，所述外设为显示屏、键盘、指纹模块或税控模块。
7.一种兼容多种通信接口的终端设备的控制方法，其特征在于，所述终端设备如权利要求1至6任一项所述，所述控制方法包括：
识别出当前所述外设的接口类型后向所述模拟开关发送相应的接口切换指令；
若识别出当前所述外设的接口类型为UART接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的UART发送引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通，将所述第一连接器的UART接收引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通；
若识别出当前所述外设为USB接口，则控制所述模拟开关将所述第一连接器的USB差分正压信号引脚与所述第二连接器的UART发送/USB差分正压信号引脚导通，将所述第一连接器的USB差分负压信号引脚与所述第二连接器的UART接收/USB差分负压信号引脚导通。
8.根据权利要求6所述的兼容多种通信接口的终端设备的控制方法，其特征在于，在所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一连接器的第一识别引脚与所述第二连接器的第二识别引脚电连接；
所述控制方法还包括：
通过电压检测电路识别所述第一识别引脚的当前电压值；
根据所述当前电压值以及预设的不同电压值与不同接口类型的映射关系表，来识别当前所述外设的接口类型。
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