CN114416609A - 接口模组、接口的切换控制方法以及嵌入式设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接口模组，所述接口模组应用于嵌入式设备中，所述接口模组包括接口、复用开关模块、以及主控模块，所述接口用于与外部设备电性连接以使嵌入式设备与外部设备之间进行通信，所述主控模块包括串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚；所述复用开关模块与所述主控模块电性连接，并包括与所述串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚一一对应的第一开关、第二开关、第三开关。本发明还提供了一种接口的切换控制方法以及一种嵌入式设备。本发明技术方案提供的接口模组，可以通过一个接口与通信功能不同的外部设备进行通信。

Description

接口模组、接口的切换控制方法以及嵌入式设备

技术领域

本发明涉及嵌入式设备技术领域，尤其涉及接口模组、接口的切换控制方法以及嵌入式设备。

背景技术

目前嵌入式设备在开发时往往需要与通信模式不同的外部设备进行通信，需要嵌入式设备的输出接口具有串口通信、USB通信和U盘通信的功能，这三个功能一般需要三个输出接口才能具备，但嵌入式设备往往只具有一个输出接口，因此，如何使嵌入式设备通过一个输出接口实现与通信功能不同的外部设备进行通信是急需解决的问题。

发明内容

本发明提供接口模组、接口的切换控制方法以及嵌入式设备，可以通过一个接口与通信功能不同的外部设备进行通信。

本发明第一方面提供一种接口模组，所述接口模组应用于嵌入式设备中，所述接口模组包括接口、复用开关模块、以及主控模块，所述接口用于与外部设备电性连接以使嵌入式设备与外部设备之间进行通信，所述主控模块包括串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚；所述复用开关模块与所述主控模块电性连接，并包括与所述串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚一一对应的第一开关、第二开关、第三开关，所述主控模块用于选择性地控制所述第一开关、第二开关、第三开关中的一者导通以控制所述串口引脚、USB通信引脚、和U盘通信引脚中的一者与所述接口电性连接。

本发明第二方面提供一种接口的切换控制方法，应用于前述接口模组，所述接口模组包括接口、复用开关模块、主控模块，所述主控模块包括串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚；所述复用开关模块与所述主控模块电性连接，并包括与所述串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚一一对应的第一开关、第二开关、第三开关，所述切换控制方法由所述主控模块执行，所述切换控制方法包括：

当外部设备与输出接口电连接时，获取所述接口的电压值；

根据所述电压值控制第一开关、或者第二开关和第三开关中的一者闭合。

本发明第三方面提供一种嵌入式设备，所述嵌入式设备包括主体和设置于所述主体的接口模组，所述嵌入式设备通过所述接口模组与外部设备进行通信，所述接口模组为上述接口模组。

上述接口模组、接口的切换控制方法以及嵌入式设备，当接口与外部设备电连接时，主控模块选择性地控制第一开关、第二开关以及第三开关中的一者导通以控制串口引脚、USB通信引脚、和U盘通信引脚中的一者与所述接口电性连接，可以通过一个接口与通信功能不同的外部设备进行通信。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为发明一实施例提供的接口模组的结构框图。

图2为发明一实施例提供的接口模组应用场景示意图。

图3为发明实施例提供的接口的切换控制方法的流程图。

图4为发明另一实施例提供的嵌入式设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，如下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，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。

需要说明的是，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

在现有的嵌入式设备开发技术中，一般通过更改为专用设备线和设定三种不同的检测口，当有外部设备通过不同检测口与嵌入式设备连接时，不同的检测口告知主控IC芯片接入的是哪种通信类型的外部设备。

现有的技术需要更换专用通信线，从而导致成本过高并且主控IC芯片资源浪费严重，并且客户体验不够友好。

请参阅图1-2，分别为本发明一实施例提供的接口模组10的结构框图以及接口模组10应用场景示意图。接口模组10应用于嵌入式设备100中，所述接口模组10包括接口11、复用开关模块12、以及主控模块13，主控模块13控制复用开关模块12中的不同开关与接口11连接，从而实现通过一个接口11实现与不同通信类型的外部设备200进行通信连接。

接口11包括两个通信引脚和电源以及地，总共4根传输线。在本实施例中，接口11采用TYPE-C插头。在一些其他实施例中，接口11也可以采用USB插头或者Micro-USB插头。接口11用于与外部设备200进行连接。从而实现嵌入式设备100与外部设备200进行连接。外部设备200可以设有与接口11对应的接口，例如为TYPE-C母座。嵌入式设备100支持USB通信协议、串口通信协议以及U盘通信协议，可选择对应的通信协议与相应的外部设备200实现通信交互，即，嵌入式设备100可以通过一个接口11就可以实现同不同通信协议的外部设备200进行通信。

复用开关模块12包括与所述串口引脚131、USB通信引脚132、以及U盘通信引脚133一一对应的第一开关121、第二开关122、第三开关123。在本实施例中，复用开关模块12可以是具有一对多的模拟开关集成芯片。在一些其他实施例中，复用开关模块12可以是分立器件搭建的电路。

主控模块13用于选择性地控制所述第一开关121、第二开关122、第三开关123中的一者导通以控制所述串口引脚131、USB通信引脚132、和U盘通信引脚133中的一者与所述接口11电性连接。在本实施例中，主控模块13包括串口引脚131、USB通信引脚132、以及U盘通信引脚133。所述主控模块13用于选择性地控制所述第一开关121、第二开关122、第三开关123中的一者导通以控制所述串口引脚131、USB通信引脚132、和U盘通信引脚133中的一者与所述接口11电性连接。下面详细描述主控模块13在哪种情形下选择第一开关121导通以控制串口引脚131与接口11电性连接、和主控模块13在哪种情形下选择第二开关122导通以控制USB通信引脚132与接口11电性连接、以及主控模块13在哪种情形下选择第三开关123导通以控制U盘通信引脚与接口11电性连接。

所述主控模块13还包括识别电路134和控制器135，所述识别电路134用于获取接口11的电压值并发送给控制器135，所述控制器135根据所述电压值判断出所述外部设备200是否为串口通信，并当判断出所述外部设备200为串口通信时，产生相应的串口控制信号以使所述串口引脚131与所述接口11电性连接，从而使外部设备200与嵌入式设备100通过串口通信协议实现通信交互。其中，识别电路134可以是电压采集电路。具体地，当电压值未达到第一预设值时，所述控制器135产生串口控制信号。串口控制信号用于控制第一开关121导通，实现串口引脚131通过第一开关121与接口11导通。更为具体地，当电压值接近为0V时，控制器135产生串口控制信号。在本实施例中，第一预设值为5V。由于嵌入式设备100与第一外部设备201通过接口11进行连接时，第一外部设备201不会为嵌入式设备100供电，所以接口11的电源端的电压较弱，接近0V，即未达到第一预设值。因此，当电压值未达到第一预设值，表明第一外部设备201的通信类型为串口通信，则导通第一开关121以使串口引脚131与接口11电性连接。可以理解地，当电压值达到第一预设值，表明外部设备200的通信类型为USB通信方式或者U盘通信方式，则导通第二开关122、或者第三开关123以使USB通信引脚132或者U盘通信引脚133与接口11电性连接。可以理解地，虽然外部设备200的通信类型为USB通信方式或者U盘通信方式，但是外部设备200可以设有与接口11对应的插座。例如，外部设备200为带有TYPE-C插座的笔记本电脑，接口11为TYPE-C插头。

具体地，电压值达到第一预设值时，表示嵌入式设备100与外部设备200通过USB通信协议进行双向通信、或者通过U盘通信协议进行单向通信。USB通信模式和U盘通信模式不能通过电压值进行区分，为了进一步区分嵌入式设备100与外部设备200双向通信还是单向通信，可以通过向外部设备200发送检测信号并判断外部设备200是否返回对应的检测信号，从而确定外部设备200与嵌入式设备100是双向通信还是单向通信。其中，双向通信是USB通信方式。单向通信是U盘通信方式。在本实施例中，当所述电压值达到所述第一预设值，所述主控模块13发送心跳信号给所述外部设备200，当在预设时间内接收到与所述心跳信息对应的反馈信号，所述控制器135产生USB通信控制信号，USB通信控制信号用于控制第二开关122导通，从而使外部设备200与嵌入式设备100通过USB通信协议实现通信交互。也就是说，当接收到外部设备200返回的心跳信号时，证明嵌入式设备100与外部设备200之间是双向通信连接的方式，也就是USB通信方式。所以确定连接的外部设备200为第二外部设备202。主控模块13控制第二开关122导通以控制USB通信引脚132与接口11电性连接，以实现嵌入式设备100与第二外部设备202进行双向通信。

当所述电压值达到所述第一预设值，所述主控模块13发送心跳信号给所述外部设备200，当在预设时间内未接收到与所述心跳信息对应的反馈信号，所述控制器135产生U盘控制信号，从而使外部设备200与嵌入式设备100通过U盘通信协议实现通信交互。当未接收到外部设备200的心跳信号时，证明嵌入式设备100与外部设备200之间是单向通信的方式，只能由外部设备200存取嵌入式设备100内存储的信息。确定外部设备200为第三外部设备203(U盘通信方式)。主控模块13选择第三开关123导通以控制U盘通信引脚与接口11电性连接。在本实施例中，当嵌入式设备100作为U盘模式进行使用时，外部设备200能够与嵌入式设备100之间进行大数据通信。

上述接口模组10，当接口11与外部设备200电连接时，主控模块13选择性地控制第一开关121、第二开关122以及第三开关123中的一者导通以控制串口引脚131、USB通信引脚132、和U盘通信引脚133中的一者与所述接口11电性连接，从而实现嵌入式设备100通过一个接口11就能与不同通信类型的外部设备200进行通信。

请参看图3，图3为本发明另一实施例提供的一种接口11的切换控制方法，所述接口模组10包括接口11、复用开关模块12、主控模块13，所述主控模块13包括串口引脚131、USB通信引脚132、以及U盘通信引脚133。所述复用开关模块12与所述主控模块13电性连接，并包括与所述串口引脚131、USB通信引脚132、以及U盘通信引脚133一一对应的第一开关121、第二开关122、第三开关123，所述切换控制方法由所述主控模块13执行，所述切换控制方法包括以下步骤。

步骤S10，当外部设备200与输出接口11电连接时，获取所述接口11的电压值。具体地，所述主控模块13还包括识别电路134和控制器135。当外部设备200与输出接口11电连接时，所述识别电路134用于获取接口11的电压值并发送给控制器135。

步骤S20，当所述电压值未达到第一预设值时，控制所述第一开关121闭合。具体地，所述控制器135判断出所述电压值未达到第一预设值时，控制第一开关121闭合。所述控制器135根据所述电压值判断出所述外部设备200是否为串口通信，并当判断出所述外部设备200为串口通信时，产生相应的串口控制信号以使所述串口引脚131与所述接口11电性连接。具体地，当电压值未达到第一预设值时，表示嵌入式设备100与外部设备200通过串口通讯协议进行通信。所述控制器135产生串口控制信号。串口控制信号用于控制第一开关121导通，实现串口引脚131通过第一开关121与接口11导通。更为具体地，当电压值为零时，控制器135产生串口控制信号。在本实施例中，第一预设值为5V。由于嵌入式设备100与第一外部设备201(串口通信方式)进行连接时，第一外部设备201不会为嵌入式设备100供电，所以接口11的电源端的线为OV，因此，当电压值为0V时，证明第一外部设备201的通信类型为串口。则导通第一开关121以使串口引脚131与接口11电性连接。

步骤S30，当所述电压值达到第一预设值时，发送心跳信号给外部设备200。具体地，电压值达到第一预设值时，表示嵌入式设备100与外部设备200进行USB双向通信、或者表示嵌入式设备100与外部设备200进行USB单向通信。为了进一步区分嵌入式设备100与外部设备200进行单向通信还是双向通信，嵌入式设备100还通过控制器135向连接的外部设备200发送心跳信号。

步骤S40，当在预设时间内接收到所述心跳信号的反馈信号时，控制第二开关122闭合。当接收到外部设备200返回的心跳信号时，表明嵌入式设备100与外部设备200之间是双向通信连接的方式，所述控制器135产生USB通信控制信号，USB通信控制信号用于控制第二开关122导通以控制USB通信引脚132与接口11电性连接。以实现嵌入式设备100与第二外部设备202进行双向通信。

步骤S50，当在预设时间内未接收到所述心跳信号的反馈信号时，控制第三开关123闭合。当所述电压值达到所述第一预设值，所述主控模块13发送心跳信号给所述外部设备200，当在预设时间内未接收到与所述心跳信息对应的反馈信号，所述控制器135产生U盘控制信号。当未收到外部设备200的心跳信号时，证明嵌入式设备100与外部设备200之间是单向通信的方式，外部设备200对嵌入式设备100内存储的信息进行存取。外部设备200为第三外部设备203(U盘通信方式)。U盘控制信号用于控制第三开关123导通以控制U盘通信引脚与接口11电性连接。在本实施例中，当嵌入式设备100作为U盘模式进行使用时，外部设备200能够与嵌入式设备100之间进行大数据通信。

在上述实施例中，当接口11与外部设备200电连接时，主控模块13选择性地控制第一开关121、第二开关122以及第三开关123中的一者导通以控制串口引脚131、USB通信引脚132、和U盘通信引脚133中的一者与所述接口11电性连接，从而实现嵌入式设备100通过一个接口11就能与不同通信类型的外部设备200进行通信。

请参看图4，图4为本发明另一实施例提供的一种嵌入式设备100，所述嵌入式设备100包括主体20和设置于所述主体20的接口模组10，所述嵌入式设备100通过所述接口模组10与外部设备200进行通信，所述接口模组10为上述接口模组10。

在本实施例中，主体20可以是各种类型的嵌入式设备，包括固定和收容接口模组10的壳体，壳体的材质可以为塑料。

具体地，所述接口模组10包括接口11、复用开关模块12、以及主控模块13，主控模块13控制复用开关模块12中的不同开关与接口11连接，从而实现通过一个接口11实现与不同通信类型的外部设备200进行通信连接。

接口11包括两个通信引脚和电源以及地，总共4根传输线。在本实施例中，接口11采用TYPE-C接口11。在一些其他实施例中，接口11也可以采用USB接口11或者Micro-USB接口11。接口11用于与外部设备200进行连接。从而实现嵌入式设备100与外部设备200进行连接。

复用开关模块12包括与所述串口引脚131、USB通信引脚132、以及U盘通信引脚133一一对应的第一开关121、第二开关122、第三开关123。在本实施例中，复用开关模块12可以是具有一对多的模拟开关集成芯片。在一些其他实施例中，复用开关模块12可以是分立器件搭建的电路。

主控模块13用于选择性地控制所述第一开关121、第二开关122、第三开关123中的一者导通以控制所述串口引脚131、USB通信引脚132、和U盘通信引脚133中的一者与所述接口11电性连接。在本实施例中，主控模块13包括串口引脚131、USB通信引脚132、以及U盘通信引脚133。所述主控模块13用于选择性地控制所述第一开关121、第二开关122、第三开关123中的一者导通以控制所述串口引脚131、USB通信引脚132、和U盘通信引脚133中的一者与所述接口11电性连接。

需要说明的是，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

显然，本领域的技术人物可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘且本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种接口模组，所述接口模组应用于嵌入式设备中，其特征在于，所述接口模组包括接口、复用开关模块、以及主控模块，所述接口用于与外部设备电性连接以使嵌入式设备与外部设备之间进行通信，所述主控模块包括串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚；所述复用开关模块与所述主控模块电性连接，并包括与所述串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚一一对应的第一开关、第二开关、第三开关，所述主控模块用于选择性地控制所述第一开关、第二开关、第三开关中的一者导通以控制所述串口引脚、USB通信引脚、和U盘通信引脚中的一者与所述接口电性连接。

2.如权利要求1所述的接口模组，其特征在于，所述主控模块还包括识别电路和控制器，所述识别电路用于获取接口的电压值并发送给控制器，所述控制器根据所述电压值判断出所述外部设备是否为串口通信，并当判断出所述外部设备为串口通信时，产生相应的串口控制信号以使所述串口引脚与所述接口电性连接。

3.如权利要求2所述的接口模组，其特征在于，所述电压值未达到第一预设值时，所述控制器产生串口控制信号，用于控制所述第一开关闭合。

4.如权利要求2所述的接口模组，其特征在于，当判断出所述外部设备不是串口通信时，所述控制器产生USB控制信号。

5.如权利要求4所述的接口模组，其特征在于，所述USB控制信号包括U盘控制信号和USB通信控制信号，当所述电压值达到所述第一预设值，所述主控模块发送心跳信号给所述外部设备，当在预设时间内未接收到与所述心跳信息对应的反馈信号，所述控制器产生所述U盘控制信号，用于控制所述第三开关闭合。

6.如权利要求5所述的接口模组，其特征在于，当在预设时间内接收到与所述心跳信息对应的反馈信号，所述控制器产生所述USB通信控制信号，用于控制所述第二开关闭合。

7.一种接口的切换控制方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的接口模组，其特征在于，所述接口模组包括接口、复用开关模块、主控模块，所述主控模块包括串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚；所述复用开关模块与所述主控模块电性连接，并包括与所述串口引脚、USB通信引脚、以及U盘通信引脚一一对应的第一开关、第二开关、第三开关，所述切换控制方法由所述主控模块执行，所述切换控制方法包括：

当外部设备与输出接口电连接时，获取所述接口的电压值；

根据所述电压值控制第一开关、或者第二开关和第三开关中的一者闭合。

8.如权利要求7所述的接口的切换控制方法，其特征在于，根据所述电压值控制第一开关、或者第二开关和第三开关中的一者闭合具体包括：

当所述电压值未达到第一预设值，控制所述第一开关闭合。

9.如权利要求8所述的接口的切换控制方法，其特征在于，根据所述电压值控制第一开关、或者第二开关和第三开关中的一者闭合具体包括：

当所述电压值达到第一预设值时，发送心跳信号给外部设备；

当在预设时间内接收到所述心跳信号的反馈信号时，控制第二开关闭合；

当在预设时间内未接收到所述心跳信号的反馈信号时，控制第三开关闭合。

10.一种嵌入式设备，所述嵌入式设备包括主体和设置于所述主体的接口模组，所述嵌入式设备通过所述接口模组与外部设备进行通信，其特征在于，所述接口模组为权利要求1～6所述的接口模组。

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