CN117271413B - 一种支持热插拔的电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种支持热插拔的电路及方法，包括接口、控制电路、弹簧卡扣、隔离电路。基于本发明的技术方案，实现了通过加长地针引脚、弹簧卡扣和隔离电路的方式实现JTAG热插拔的功能。在插拔过程中，加长地针引脚保证了地线先于其他信号线连接或断开，保护设备的电气安全；弹簧卡扣稳定固定插头和插座的连接；隔离电路在接收到插入或拔出信号时，断开或连接插头和插座的数据端口，实现JTAG接口与设备的隔离。同时，通过摁动弹簧卡扣发送信号并控制单板的数据接收，保护设备免受插拔操作的影响，提高设备的使用安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及芯片接口技术领域，特别地涉及一种支持热插拔的电路及方法。
背景技术
JTAG（Joint Test Action Group,联合测试行动小组）是一种国际标准测试协议，用于系统仿真、调试及芯片内部测试。它通过访问芯片内部封装好的测试电路TAP（TestAccess Port,测试访问端口）来实现。目前大多数的芯片都支持JTAG协议，这样通过JTAG的仿真测试可便于研发人员的开发调试。
现有的在插拔JTAG电缆接口时，不论单排或双排电缆接口，一般都没有特殊的保护装置可以保证每次插上电缆的时候是GND先接入，拔出时是VCC先离开。因此，经常由于操纵者的手法的随机性，造成插入时VCC先接到JTAG插座，容易造成较强的过冲，这种过冲往往超出CMOS电路的抗过冲能力，从而在设备运行时插入或拔出JTAG接口可能会导致设备故障或数据丢失。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种支持热插拔的电路，包括接口、控制电路、弹簧卡扣、隔离电路；
接口：包括插头和插座，插头具有数据线、控制线和加长地针引脚；插座具有配合插头连接的数据端口、控制端口以及弹簧卡扣；
控制电路：控制电路包括接口电路和信号控制电路；接口电路与插座的控制端口电连接，信号控制电路与弹簧卡扣连接；
弹簧卡扣：弹簧卡扣设计在插头和插座之间，并与信号控制电路相连；当摁动弹簧卡扣时，信号控制电路会发送控制信号；
隔离电路：隔离电路位于插头和单板设备之间，与插头的数据端口电连接；在接收到插入或拔出信号时，隔离电路能够断开或连接插头和插座的数据端口。
在一个实施方式中，加长地针引脚长度能够保证在插拔过程中地线先于其他信号线连接，从而保护设备的电气安全。
在一个实施方式中，在弹簧卡扣上设置有触发器或传感器组件，当操作者摁动弹簧卡扣时，触发器或传感器能够感知到摁动操作，将其转化为电信号，信号控制电路接收到电信号后生成相应的控制信号，并通过电缆或导线与接口电路进行连接，从而实现对接口电路的控制。
在一个实施方式中，插头的引脚上具有纺锤凸起，与之配合的插座上设置有中部向内凹陷的金属环。
一种支持热插拔的方法，包括以下步骤：
S1、插头上设置有加长地针引脚，当插头插入插座时，加长地针引脚首先与插座接触，实现地线的连接；
S2、地线连接后，随着插头进一步插入，插座与其他信号线连接；
S3、在需要拔出插头时，操作者解锁弹簧卡扣，弹簧卡扣的触发器或传感器会发送信号给信号控制电路；
S4、接收到信号的信号控制电路将控制信号传递给接口电路；
S5、接口电路接收到控制信号后，将控制信号传递给单板上的相关模块；
S6、单板根据接收到的控制信号，在拔插操作期间停止接收数据，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
在一个实施方式中，JTAG插头的引脚上具有纺锤凸起，与之配合的插座上设置有中部向内凹陷的金属环，当纺锤凸起插入金属环的向内凹陷部分时，纺锤凸起与金属环之间的接触电阻会发生突变，进而导致相应电路中的电流突变，信号控制电路中设置有用于检测该电流突变的模块，当信号控制电路检测到该电流突变时，发送控制信号给接口电路，接口电路接收到控制信号后，将控制信号传递给单板上的相关模块，单板根据接收到的控制信号，在拔插操作期间停止接收数据。
在一个实施方式中，通过设置插头上不同引脚的纺锤凸起的位置，能够实现对不同引脚电路通断的先后控制，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
在一个实施方式中，插头插入插座的过程中，加长地针引脚首先与插座接触，实现地线的连接；然后，其他信号线与插座正常连接；然后，纺锤凸起与中部向内凹陷的金属环接触；最后弹簧卡扣锁定；插头拔出插座的过程中，首先触发器或传感器检测弹簧卡扣被解锁的事件；然后，纺锤凸起与中部向内凹陷的金属环脱离；然后，其他信号线与插座正常脱离；最后，加长地针引脚与插座脱离。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
本发明提供的一种支持热插拔的电路，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
1. 通过加长地针引脚的设计，保证在插拔过程中地线先于其他信号线连接或断开，以保护设备的电气安全。
2. 弹簧卡扣的运用能够稳定固定插头和插座的连接，防止意外松动。
3. 信号控制电路结合弹簧卡扣的摁动，可以在插拔操作期间控制信号的传输，保护设备免受插拔操作的影响。
4. 隔离电路的应用实现了JTAG接口与设备的隔离，保护设备的正常工作不受插拔操作的干扰。
5. 避免了单板设备在JTAG插拔时需要频繁断电、上电的过程，一定程度上提高了数据传输速率，提升了工作效率。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了本发明的系统架构图；
图2显示了本发明的模块划分示意图；
图3显示了本发明支持JTAG热插拔的总体方案流程图；
图4显示了本发明的弹簧卡扣设计图；
图5显示了本发明的弹簧卡扣信号转换传输流程图；
图6显示了本发明的引脚结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
附图标记：
1-纺锤凸起，2-金属环。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种支持JTAG热插拔的方法。如图1所示，系统架构包括USB接口、USB控制芯片、电平缓冲芯片、接口电路、JTAG插座、弹簧卡扣、信号控制电路、JTAG插头、隔离电路、目标板，通过加长地针引脚和弹簧卡扣的设计，保证设备的电气安全。同时，利用隔离电路来在接收到插入或拔出信号时隔离JTAG接口和设备的电气连接，以保护设备免受插拔操作的影响。
本发明的模块划分如图2所示，包括以下组成部分：
1. JTAG接口：包括插头和插座，插头具有加长地针引脚、数据线和控制线。插座具有配合插头连接的数据端口和控制端口以及弹簧卡扣。
2. 控制电路：控制电路包括接口电路和信号控制电路。接口电路与插座的控制端口电连接，信号控制电路与弹簧卡扣连接。
3. 弹簧卡扣：弹簧卡扣设计在插头和插座之间，并与信号控制电路相连。当摁动弹簧卡扣时，信号控制电路会发送信号。
4. 隔离电路：隔离电路位于插头和单板设备之间，与插头的数据端口电连接。在接收到插入或拔出信号时，隔离电路能够断开或连接插头和插座的数据端口。
在本发明中，通过加长地针引脚的设计，保证在插拔过程中地线先于其他信号线连接或断开，从而保护设备的电气安全。弹簧卡扣在用于稳定固定插头和插座的连接，防止意外松动的同时与控制电路中的信号控制电路相连，通过监测弹簧卡扣的摁动来控制插拔操作期间的信号传输。隔离电路通过接收到插入或拔出信号来断开或连接插头和插座的数据端口，实现JTAG接口与设备的隔离。
本发明总体工作流程如图3所示：实现JTAG热插拔的工作流程如下：
1. 当插头插入插座时，加长地针引脚首先与插座接触，实现地线的连接。
2. 弹簧卡扣用于固定插头和插座连接，防止意外松动。
3. 在插头插入过程中，加长地针引脚与其他信号线逐一连接，确保设备在插拔过程中的电气安全。
4. 当插头完全插入插座后，加长地针引脚和其他信号线都与插座正常连接。
5. 在需要拔出插头时，操作者摁动弹簧卡扣。
6. 摁动弹簧卡扣会发送一个信号给信号控制电路。
7. 接收到信号的信号控制电路将控制信号传递给接口电路。
8. 接口电路接收到控制信号后，将控制信号传递给单板上的相关模块。
9. 单板根据接收到的控制信号，在拔插操作期间停止接收数据，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
通过这样的工作流程，该发明实现了通过加长地针引脚、弹簧卡扣和隔离电路的方式实现JTAG热插拔的功能。在插拔过程中，加长地针引脚保证了地线先于其他信号线连接，保护设备的电气安全；弹簧卡扣稳定固定插头和插座的连接；隔离电路在接收到插入或拔出信号时，断开或连接插头和插座的数据端口，实现JTAG接口与设备的隔离。同时，通过摁动弹簧卡扣发送信号并控制单板的数据接收，保护设备免受插拔操作的影响，提高设备的使用安全性和可靠性。
在一个实施例中，JTAG插头的设计主要在于加长地针引脚：插头的地针引脚相比其他信号线要长，这样在插拔过程中地线可以最先与插座接触，保证设备的电气安全。JTAG插头设计示意图，以10pin引脚JTAG插头为例。
在一个实施例中，JTAG插座的设计主要在于新增了弹簧卡扣：在插头和插座连接的部分，设计了弹簧卡扣来固定插头和插座的连接。弹簧卡扣的结构能够稳定插头和插座的连接，防止意外松动。除此之外，需要在弹簧卡扣上部署一个触发器或传感器组件，通过这样的设计，当操作者摁动弹簧卡扣时，触发器或传感器可以感知到这个事件，将其转化为电信号，信号控制电路接收到信号后生成相应的控制信号，并通过电缆或导线与接口电路进行连接，从而实现对接口电路的控制，结构图如图4所示。
在一个实施例中，弹簧卡扣信号转换传输流程图如图5所示。在弹簧卡扣的设计中，可以为弹簧卡扣安装一个触发器或其他传感器组件。这个触发器或传感器能够检测到弹簧卡扣被摁动的事件。通过连接触发器或传感器与信号控制电路，将弹簧卡扣的摁动事件转化为电信号。信号控制电路接收到摁动事件的信号后，可以进一步处理并生成相应的控制信号。控制信号通过连接信号控制电路与接口电路的电缆或导线传递给接口电路。接口电路接收到控制信号后，可以执行相应的操作，例如暂停数据接收功能。通过这样的设计，当操作者摁动弹簧卡扣时，触发器或传感器可以感知到这个事件，将其转化为电信号，信号控制电路接收到信号后生成相应的控制信号，并通过电缆或导线与接口电路进行连接，从而实现对接口电路的控制。
在一个实施例中，如图6所示，JTAG插头的引脚上具有纺锤凸起1，与之配合的JTAG插座上设置有中部向内凹陷的金属环2，当纺锤凸起1插入金属环2的向内凹陷部分时，纺锤凸起1与金属环2之间的接触电阻会发生突变，进而导致相应电路中的电流突变，且电流突变范围的上限和下限并非零值，信号控制电路中设置有用于检测该电流突变的模块，当信号控制电路检测到该电流突变时，发送控制信号给接口电路，接口电路接收到控制信号后，将控制信号传递给单板上的相关模块，单板根据接收到的控制信号，在拔插操作期间停止接收数据。
在一个实施例中，通过设置JTAG插头上不同引脚的纺锤凸起1的位置，能够实现对不同引脚电路通断的先后控制，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
在一个实施例中，插头插入插座的过程中，加长地针引脚首先与插座接触，实现地线的连接；然后，其他信号线与插座正常连接；然后，纺锤凸起1与中部向内凹陷的金属环2接触；最后弹簧卡扣锁定。插头拔出插座的过程中，首先触发器或传感器检测弹簧卡扣被摁动的事件；然后，纺锤凸起1与中部向内凹陷的金属环2脱离，然后，其他信号线与插座正常脱离；最后，加长地针引脚与插座脱离。如此，即使触发器或传感器发生故障，通过检测纺锤凸起1与中部向内凹陷的金属环2产生的电流突变，依然能够控制单板在拔插操作期间停止接收数据，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (6)
1.一种支持热插拔的电路，其特征在于，包括接口、控制电路、弹簧卡扣、隔离电路；
接口：包括插头和插座，插头具有数据线、控制线和加长地针引脚；插座具有配合插头连接的数据端口、控制端口以及弹簧卡扣；
控制电路：控制电路包括接口电路和信号控制电路；接口电路与插座的控制端口电连接，信号控制电路与弹簧卡扣连接；
弹簧卡扣：弹簧卡扣设计在插头和插座之间，并与信号控制电路相连；当摁动弹簧卡扣时，信号控制电路会发送控制信号；
隔离电路：隔离电路位于插头和单板设备之间，与插头的数据端口电连接；在接收到插入或拔出信号时，隔离电路能够断开或连接插头和插座的数据端口；
插头的引脚上具有纺锤凸起，与之配合的插座上设置有中部向内凹陷的金属环，当纺锤凸起插入金属环的向内凹陷部分时，纺锤凸起与金属环之间的接触电阻会发生突变，进而导致相应电路中的电流突变，信号控制电路中设置有用于检测电流突变的模块。
2.根据权利要求1所述的支持热插拔的电路，其特征在于，所述加长地针引脚长度能够保证在插拔过程中地线先于其他信号线连接，从而保护设备的电气安全。
3.根据权利要求2所述的支持热插拔的电路，其特征在于，在弹簧卡扣上设置有触发器或传感器组件，当操作者摁动弹簧卡扣时，触发器或传感器能够感知到摁动操作，将其转化为电信号，信号控制电路接收到电信号后生成相应的控制信号，并通过电缆或导线与接口电路进行连接，从而实现对接口电路的控制。
4.一种支持热插拔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、插头上设置有加长地针引脚，当插头插入插座时，加长地针引脚首先与插座接触，实现地线的连接；
S2、地线连接后，随着插头进一步插入，插座与其他信号线连接；
S3、在需要拔出插头时，操作者解锁弹簧卡扣，弹簧卡扣的触发器或传感器会发送信号给信号控制电路；JTAG插头的引脚上具有纺锤凸起，与之配合的插座上设置有中部向内凹陷的金属环，当纺锤凸起插入金属环的向内凹陷部分时，纺锤凸起与金属环之间的接触电阻会发生突变，进而导致相应电路中的电流突变，信号控制电路中设置有用于检测电流突变的模块，当信号控制电路检测到该电流突变时，发送控制信号给接口电路，接口电路接收到控制信号后，将控制信号传递给单板上的相关模块，单板根据接收到的控制信号，在拔插操作期间停止接收数据；
S4、接收到信号的信号控制电路将控制信号传递给接口电路；
S5、接口电路接收到控制信号后，将控制信号传递给单板上的相关模块；
S6、单板根据接收到的控制信号，在拔插操作期间停止接收数据，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
5.根据权利要求4所述的支持热插拔的方法，其特征在于，通过设置插头上不同引脚的纺锤凸起的位置，能够实现对不同引脚电路通断的先后控制，以避免插拔操作对单板产生不良影响。
6.根据权利要求5所述的支持热插拔的方法，其特征在于，插头插入插座的过程中，加长地针引脚首先与插座接触，实现地线的连接；然后，其他信号线与插座正常连接；然后，纺锤凸起与中部向内凹陷的金属环接触；最后弹簧卡扣锁定；插头拔出插座的过程中，首先触发器或传感器检测弹簧卡扣被解锁的事件；然后，纺锤凸起与中部向内凹陷的金属环脱离；然后，其他信号线与插座正常脱离；最后，加长地针引脚与插座脱离。
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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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