CN114880265A - 一种usb接口传输串口数据的方法及传输电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种usb接口传输串口数据的传输电路，包括：USB充电控制器和保护器U14、SOC模块、MCU模块、USB type A插座CON6、TVS管D8、TVS管D24、单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20；所述的SOC模块与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的USB充电控制器和保护器U14与所述的USB type A插座CON6连接，所述的单刀双掷开关U19通过TVS管D8与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的单刀双掷开关U20通过TVS管D24与所述的USB充电控制器和保护器U14连接；所述的单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20还分别与所述的MCU模块连接。本发明将串口信号直接加载在USB走线上，无需转换成USB格式，即使USB控制器故障或者驱动故障也能传输，成本低，简单方便，且不会对原有USB信号产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及USB数据传输领域，具体是一种usb接口传输串口数据的方法及传输电路。
背景技术
在汽车中控(信息娱乐系统)等嵌入式系统开发过程中，一般使用串口(UART)来进行调试。由于中控是安装在汽车内部，需要调试时，只能将整个中控拆开，接上串口才能进行调试。拆和装都非常麻烦，且在运行中遇到的某些系统问题需要不断电保留现场，而拆车拆机都需要断电，拆开后问题可能不再现影响后续问题的分析解决。目前有使用can通道输出调试信息的方法，但也需要对汽车进行拆装，且需要中控的控制器把串口信号转换成can数据格式，转换比较麻烦。也有一些中控在面板上挖孔，露出UART调试接口用于调试，这种方法不美观，且不符合信息安全需求，基本被淘汰。还有用控制器把串口信息传化成USB格式再通过USB接口传输的方法，这种方法不需要拆车，但格式转换麻烦且如果USB控制器出错或者系统未启动USB驱动时就无法工作。还有将高速开关串接在USB通道上，需要传输串口数据时将USB数据通道切换到串口通道的方法。高速开关成本较高，且容易对原有USB信号传输产生不利影响。市场急需一种简单方便，不拆装汽车就能对中控进行调试的方法和电路。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种usb接口传输串口数据的传输电路，包括：USB充电控制器和保护器U14、SOC模块、MCU模块、USB type A插座CON6、TVS管D8、TVS管D24、单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20；所述的SOC模块与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的USB充电控制器和保护器U14与所述的USB type A插座CON6连接，所述的单刀双掷开关U19通过TVS管D8与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的单刀双掷开关U20通过TVS管D24与所述的USB充电控制器和保护器U14连接；所述的单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20还分别与所述的MCU模块连接。
应用usb接口传输串口数据的传输电路的usb接口传输串口数据的方法，包括如下过程：
当USB_EN信号拉高时u14开始工作，将SOC模块端的USB20h_dp和USB20h_dm信号连接到第10和11脚，即SOC模块的USB信号连接到USB插座上；
当USB_EN信号拉低时，SOC模块的USB通道被断开，10脚和11脚悬空；
CTRL用于控制U19和U20的切换，当CTRL为低，U19和U20的引脚4和3导通，即TVS管阳极接地；
当CTRL为高，U19和U20的引脚4和1导通，即TVS管阳极接串口信号；CTRL和USB_EN信号都由中控系统的MCU控制；
当需要传输串口信号时，MCU将CTRL拉高，USB_EN拉低，将USB信号通路从SOC上断开，同时U20和U19的4脚切换到1脚连接，将串口信号的RXD和TXD加载到USB信号通路；
将串口工具插入CON6，当TXD为高时，D24正向导通，串口工具的接收端得到高电平信号；
当TXD为低时，D24不导通，串口工具的接收端被下拉电阻拉低到低电平；
当串口工具发送信号时，若信号为高，D8不导通，RXD由R131拉高到VCC，中控主机接收到高信号；
若串口工具发送低信号，D8导通，将RXD拉低到低电平，中控主机接收到低信号。
进一步的，若传输SPI信号，则省略CS信号，将SPI信号变为3线，然后将MOSI和MISO信号通过USB的DP和DM传输，SCK通过开关在5V电源线传输。
本发明的有益效果是：成本低，不会对原有USB信号传输产生影响，通过USB接口和信号线传输2线数据，可以传输UART信号，i2c信号等，可用于汽车中控调试，数据收集。
附图说明
图1为一种usb接口传输串口数据的传输电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
而且，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，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，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，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1所示，一种usb接口传输串口数据的传输电路，其特征在于，包括：USB充电控制器和保护器U14、SOC模块、MCU模块、USB type A插座CON6、TVS管D8、TVS管D24、单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20；所述的SOC模块与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的USB充电控制器和保护器U14与所述的USB type A插座CON6连接，所述的单刀双掷开关U19通过TVS管D8与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的单刀双掷开关U20通过TVS管D24与所述的USB充电控制器和保护器U14连接；所述的单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20还分别与所述的MCU模块连接。
2.应用权利要求1所述的usb接口传输串口数据的传输电路的usb接口传输串口数据的方法，其特征在于，包括如下过程：
当USB_EN信号拉高时u14开始工作，将SOC模块端的USB20h_dp和USB20h_dm信号连接到第10和11脚，即SOC模块的USB信号连接到USB插座上；
当USB_EN信号拉低时，SOC模块的USB通道被断开，10脚和11脚悬空；
CTRL用于控制U19和U20的切换，当CTRL为低，U19和U20的引脚4和3导通，即TVS管阳极接地；
当CTRL为高，U19和U20的引脚4和1导通，即TVS管阳极接串口信号；CTRL和USB_EN信号都由中控系统的MCU控制；
当需要传输串口信号时，MCU将CTRL拉高，USB_EN拉低，将USB信号通路从SOC上断开，同时U20和U19的4脚切换到1脚连接，将串口信号的RXD和TXD加载到USB信号通路；
将串口工具插入CON6，当TXD为高时，D24正向导通，串口工具的接收端得到高电平信号；
当TXD为低时，D24不导通，串口工具的接收端被下拉电阻拉低到低电平；
当串口工具发送信号时，若信号为高，D8不导通，RXD由R131拉高到VCC，中控主机接收到高信号；
若串口工具发送低信号，D8导通，将RXD拉低到低电平，中控主机接收到低信号。
3.根据权利要求2所述的usb接口传输串口数据的方法，其特征在于，若传输SPI信号，则省略CS信号，将SPI信号变为3线，然后将MOSI和MISO信号通过USB的DP和DM传输，SCK通过开关在5V电源线传输。
具体的，U14为USB充电控制器和保护器，用于充电控制，过流保护等，在嵌入式系统如汽车中控里都有此类元件。
当USB_EN信号拉高时u14开始工作，将SOC端的USB20h_dp和USB20h_dm信号连接到第10和11脚，即SOC的USB信号连接到USB插座上。
当USB_EN信号拉低时，SOC端的USB通道被断开，10脚和11脚悬空。CON6为普通USBtype A插座，暴露在中控外，用户可插入u盘或者USB接口的串口工具
D8和D24是TVS管，U19和U20为普通单刀双掷开关。TXD和RXD为中控用于调试的串口信号。
CTRL用于控制U19和U20的切换，当CTRL为低，U19和U20的引脚4和3导通，即TVS管阳极接地。
当CTRL为高，U19和U20的引脚4和1导通，即TVS管阳极接串口信号。CTRL和USB_EN信号都由中控系统的MCU控制。
正常使用时，MCU将CTRL拉低，USB_EN拉高，正常传输SOC端的USB信号。需要注意的是，USB信号为高速信号，任何走线上的分支和电容都会对信号产生影响甚至导致传输失败。TVS管选用寄生电容很小的型号，因为TVS管平时不导通，寄生电容也小，高速USB信号走线几乎不会受到TVS管D8和D24分支反射的影响，USB阻抗连续，信号完整性得到保障。
当需要传输串口信号时，MCU将CTRL拉高，USB_EN拉低，将USB信号通路从SOC上断开，避免传输串口信号时影响SOC。同时U20和U19的4脚切换到1脚连接，将串口信号的RXD和TXD加载到USB走线上。此时用户将串口工具插入CON6，当TXD为高时，D24正向导通，串口工具的接收端得到高电平信号，当TXD为低时，D24不导通，串口工具的接收端被下拉电阻拉低到低电平，也就是说串口工具能正确的接收到TXD上的信号。当串口工具发送信号时，如果信号为高，D8不导通，RXD由R131拉高到VCC，中控主机接收到高信号，如果串口工具发送低信号，D8导通，将RXD拉低到低电平，中控主机接收到低信号，也就是说中控主机能正确的接收外部串口工具加载到RXD上的信号。
采用这种方式，用户在需要用串口数据进行调试或者数据收集时，无需拆车或拆中控主机，只要插入一个USB接口的串口工具即可进行调试和数据收集，方便简单，大大提高了效率，且不会对原有USB通路产生不利影响。进一步的，除了传输串口信号，其他两线制的信号也可通过此电路和方法传输，比如I2C信号等。进一步的，如果需要传输SPI这种4线制信号，可省略CS信号，将SPI信号变为3线，然后将MOSI和MISO信号通过USB的DP和DM传输，SCK通过开关在5V电源线传输。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种usb接口传输串口数据的传输电路，其特征在于，包括：USB充电控制器和保护器U14、SOC模块、MCU模块、USB type A插座CON6、TVS管D8、TVS管D24、单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20；所述的SOC模块与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的USB充电控制器和保护器U14与所述的USB type A插座CON6连接，所述的单刀双掷开关U19通过TVS管D8与所述的USB充电控制器和保护器U14连接，所述的单刀双掷开关U20通过TVS管D24与所述的USB充电控制器和保护器U14连接；所述的单刀双掷开关U19、单刀双掷开关U20还分别与所述的MCU模块连接。
2.应用权利要求1所述的usb接口传输串口数据的传输电路的usb接口传输串口数据的方法，其特征在于，包括如下过程：
当USB_EN信号拉高时u14开始工作，将SOC模块端的USB20h_dp和USB20h_dm信号连接到第10和11脚，即SOC模块的USB信号连接到USB插座上；
当USB_EN信号拉低时，SOC模块的USB通道被断开，10脚和11脚悬空；
CTRL用于控制U19和U20的切换，当CTRL为低，U19和U20的引脚4和3导通，即TVS管阳极接地；
当CTRL为高，U19和U20的引脚4和1导通，即TVS管阳极接串口信号；CTRL和USB_EN信号都由中控系统的MCU控制；
当需要传输串口信号时，MCU将CTRL拉高，USB_EN拉低，将USB信号通路从SOC上断开，同时U20和U19的4脚切换到1脚连接，将串口信号的RXD和TXD加载到USB信号通路；
将串口工具插入CON6，当TXD为高时，D24正向导通，串口工具的接收端得到高电平信号；
当TXD为低时，D24不导通，串口工具的接收端被下拉电阻拉低到低电平；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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