CN203658996U - 一种芯片接口复用电路及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种芯片接口复用电路及移动终端，包括主控芯片、双通道选通模块和模式识别模块；在所述主控芯片上设置有复用接口；所述双通道选通模块连接在所述复用接口与上位机和外围设备之间，并接收所述主控芯片输出的控制信号，进而控制主控芯片与上位机连通或者与外围设备连通；所述模式识别模块接收所述控制信号，生成模式识别信号反馈至主控芯片，所述主控芯片根据所述模式识别信号进入与上位机连通的从设备模式或与外围设备连通的主设备模式。本实用新型的接口复用电路结构简单，成本低廉，无需使用并口或外接专用的接口扩展芯片即可满足数据的高速传输要求，通用性强，适合应用在移动终端等带有高速数据接口的通信设备设计方案中。
Description
技术领域
本实用新型属于数据通信技术领域，具体地说，是涉及一种可以使多路数据传输通道复用芯片的同一接口的电路结构设计。
背景技术
目前的移动终端产品为了满足用户的不同使用需求，其内部集成的功能模块越来越多，而且部分功能模块的接口还需要支持高速的数据传输，例如基于HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分组接入）协议的无线通信模块、百兆网卡模块等。而对于移动终端产品内部的主控芯片来说，其能支持数据高速传输的接口数量非常有限，很多主控芯片往往只配置有一个高速数据接口，例如480Mbit/s的USB2.0接口，且该路高速数据接口通常是用来与外部的上位机通信使用的，无法兼容用来与移动终端内置的高速模块连接通信。
为了满足主控芯片与高速模块之间的连接通信要求，目前主要采用以下三种解决方案：
（1）增加接口扩展芯片，对主控芯片上的高速数据接口进行多路扩展，软件上对各路扩展接口的连接情况进行判断，从而选择进入相应的工作模式。这种设计方案不仅需要引入接口扩展芯片，导致硬件成本的明显提升；而且软件控制流程较为复杂，需要对当前所选用的功能进行不断地判断切换。
（2）避开使用主控芯片的高速数据接口，转而采用并口进行数据的高速传输。这种设计方案需要选用特殊的配置有并口的芯片才能支持，适用范围非常受限，不具有通用性。
（3）避开使用主控芯片的高速数据接口，转而采用常规的SPI、I2C等串行接口进行数据传输。这种设计方案以牺牲高速传输功能为代价，导致主控芯片与高速模块之间的数据传输速率降低，以致达不到设计要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种芯片接口的复用电路，可以在保证数据传输速率的前提下，实现芯片的一路接口与上位机或外围设备的兼容通信。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种芯片接口复用电路，包括主控芯片、双通道选通模块和模式识别模块；
在所述主控芯片上设置有复用接口；
所述双通道选通模块，连接在所述复用接口与上位机和外围设备之间，并接收所述主控芯片输出的控制信号，进而根据所述控制信号控制主控芯片与上位机连通或者与外围设备连通；
所述模式识别模块，接收所述控制信号，生成模式识别信号反馈至主控芯片，所述主控芯片根据所述模式识别信号进入与上位机连通的从设备模式或与外围设备连通的主设备模式。
优选的，所述复用接口为支持OTG技术的USB接口，所述USB接口连接双通道选通模块的公共端，双通道选通模块的两组选通端分别与上位机和外围设备的USB接口对应连接。
作为所述双通道选通模块的一种优选设计方案，可以选用一个双刀双掷开关设计所述的双通道选通模块，进行信号传输通路的选通切换；将所述双刀双掷开关的两组选通端分别与上位机和外围设备的USB接口一一对应连接，实现主控芯片在上位机与外围设备之间的选择通信。
作为所述双通道选通模块的另外一种优选设计方案，还可以选用两个单刀双掷开关设计所述的双通道选通模块，进行信号传输通路的选通切换；将其中一个单刀双掷开关的两个选通端分别与上位机和外围设备的USB接口中的正极性端子一一对应连接，另外一个单刀双掷开关的两个选通端分别与上位机和外围设备的USB接口中的负极性端子一一对应连接。
优选的，所述外围设备优选为一支持数据高速传输的功能模块，例如基于HSDPA协议的无线通信模块或者高速有线网卡等高速模块。
进一步的，在所述模式识别模块中设置有一高电平时导通低电平时截断的开关元件，所述开关元件设有第一连接端、第二连接端和控制所述第一、第二连接端导通的控制端，所述第一连接端连接于主控芯片用于接收所述模式识别信号的引脚，所述控制端接收所述主控芯片输出的控制信号，所述第二连接端设置为低电平。
作为所述开关元件的一种优选方案，可以采用一颗NPN型三极管作为所述的开关元件，所述开关元件的控制端为所述NPN型三极管的基极，所述第一连接端为所述NPN型三极管的集电极，所述第二连接端为所述NPN型三极管的发射极，根据三极管的通断状态，在三极管的集电极形成高电平或者低电平的模式识别信号，传输至所述主控芯片的用于接收所述模式识别信号的引脚，以指导主控芯片进入相应的工作模式。
进一步的，将所述NPN型三极管的集电极通过限流电阻连接直流电源。
基于上述芯片接口复用电路，本实用新型还提出了一种采用所述芯片接口复用电路设计的移动终端，包括主控芯片、双通道选通模块和模式识别模块；在所述主控芯片上设置有复用接口；所述双通道选通模块，连接在所述复用接口与上位机和外围设备之间，并接收所述主控芯片输出的控制信号，进而根据所述控制信号控制主控芯片与上位机连通或者与外围设备连通；所述模式识别模块，接收所述控制信号，生成模式识别信号反馈至主控芯片，所述主控芯片根据所述模式识别信号进入与上位机连通的从设备模式或与外围设备连通的主设备模式。
进一步的，所述上位机外设于移动终端；所述外围设备内置于移动终端中。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型针对主控芯片上需要与上位机和外围设备连接通信的复用接口，采用双通道选通模块和模式识别模块设计接口复用电路，利用双通道选通模块在主控芯片与上位机、外围设备之间的信号传输通路之间进行选通切换，进而根据用户的实际使用需求，控制主控芯片连通相应的设备，满足主控芯片与上位机和外围设备间的信号传输要求。对于主控芯片中软件运行所需的模式识别信号，可以采用模式识别模块生成，反馈至主控芯片，控制主控芯片进入相应的工作模式，建立起主控芯片与上位机或者外围设备间的通信机制，实现正常的通信功能。本实用新型的芯片接口复用电路，结构简单，成本低廉，无需使用并口或者外接专用的接口扩展芯片即可满足数据的高速传输要求，通用性强，尤其适合应用在移动终端等带有高速数据接口的通信设备设计方案中。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的芯片接口复用电路的一种实施例的电路原理框图；
图2是基于芯片的USB接口所提出的接口复用电路的一种实施例的具体电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地说明。
本实施例针对芯片上资源紧缺的信号接口，提出了一种接口复用的电路设计，主要由双通道选通模块和模式识别模块两部分组成，参见图1所示。其中，双通道选通模块用于对两条信号传输通路进行选通切换，连接在主控芯片的一路信号接口D与上位机和外围设备之间，满足主控芯片与上位机之间的通信要求以及主控芯片与外围设备之间的信号传输要求，实现对主控芯片的该路信号接口D的复用。
在选择主控芯片与上位机或者外围设备连通后，需要控制主控芯片针对当前选择连通的设备（上位机或者外围设备）进入相应的工作模式。为了满足这一设计要求，本实施例采用模式识别模块连接主控芯片，接收主控芯片根据用户操作输出的控制信号CTL，进而生成相应的模式识别信号ID反馈至主控芯片，控制主控芯片进入与上位机连通的从设备模式或与外围设备连通的主设备模式，实现主控芯片与上位机或者外围设备的正常通信功能。
由此一来，主控芯片只需利用其一路信号接口D，即可与多个需要连接主控芯片该路信号接口D的设备连接通信，在满足设备间信号传输要求的基础上，还可以保持信号接口D的正常传输速率。
为描述清楚起见，所述信号接口D以下称之为复用接口D。
对于双通道选通模块具体选择其哪一条信号通道连通，可以采用主控芯片输出的控制信号CTL进行具体控制。即，将主控芯片根据用户操作输出的控制信号CTL传输至双通道选通模块的控制端SEL，控制双通道选通模块在其两条信号通道之间进行切换，使主控芯片与上位机连通或者与外围设备连通。
对于所述模式识别模块来说，可以选用一个高电平时导通、低电平时截断的开关元件进行模块设计。在所述开关元件上设置第一连接端、第二连接端和控制所述第一、第二连接端导通的控制端，将所述第一连接端连接于主控芯片用于接收所述模式识别信号ID的引脚，利用所述控制端接收所述主控芯片输出的控制信号CTL，将所述第二连接端设置为低电平。通过控制开关元件通断，生成高电平或者低电平的模式识别信号ID，传送至主控芯片，以满足主控芯片对不同工作模式的识别要求，进而转入相应的工作模式。
下面以支持OTG技术的USB接口作为所述的复用接口D为例，对本实施例所提出的芯片接口复用电路的具体结构设计及其工作原理进行详细地阐述。
参见图2所示，在目前的很多移动终端产品上，都配置有支持数据高速传输的USB接口，例如480Mbit/s的USB2.0接口。通过该路USB接口，可以使移动终端与外部上位机连接通信，实现移动终端与上位机之间数据的高速传输。当移动终端与上位机连接通信时，上位机为主设备，移动终端为从设备，此时需要移动终端工作在从设备模式，即其USB协议需要运行在从设备状态。
而随着移动终端功能的日益多样化，需要在移动终端中内置高速模块的情况日渐普遍，例如为了满足移动终端快速上网的功能需求，需要在移动终端产品中配置无线通信模块或者高速有线网卡等功能模块。这些功能模块通常也需要通过USB接口进行数据的高速传输。当移动终端内部的主控芯片与这类高速模块连接通信时，主控芯片为主设备，高速模块为从设备，此时需要主控芯片工作在主设备模式下，即其USB协议需要运行在主设备状态。
而目前移动终端所使用的主控芯片，通常只集成有一路带有OTG（OTG是On-The-Go的缩写，OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现从设备间的数据传送）功能的USB接口，如图2中的DP0、DM0接口。该路USB接口目前一直作为移动终端与外部上位机连接通信的接口使用，无法用来与移动终端内部的高速模块连接通信。
为了解决这一问题，本实施例在主控芯片的外围设计接口复用电路，通过接口复用电路对主控芯片的所述USB接口进行多路扩展，实现其与上位机和外围设备（如移动终端内部的高速模块等）的连接通信功能。
参见图2所示，本实施例的移动终端主要由以下几部分组成：
主控芯片：即移动终端内部的主控制平台，控制着整个系统的运行和调度，以及对从设备的控制和数据传输事宜；并且，负责接口复用电路中双通道选通模块的通道切换以及模式识别模块的控制。
高速模块：即作为从设备，需要与主控芯片的高速USB接口DP0、DM0连接通信的功能模块，例如基于HSDPA协议的无线通信模块、高速有线网卡等。
上位机：即电脑等控制主控芯片的模块，当上位机和主控芯片工作时，主控芯片处于从设备模式，上位机处于主设备模式，上位机作为主控设备。
双刀双掷开关：即双通道选通模块中的一种，包括两组选通端D1+、D1-和D2+、D2-，分别用于与高速模块的USB接口DP1、DM1和上位机的USB接口DP2、DM2一一对应连接；将所述双刀双掷开关的公共端COM1、COM2分别连接至主控芯片的高速USB接口DP0、DM0上，实现主控芯片与高速模块或者上位机的连通切换。
NPN型三极管Q1001：即用来构建模式识别模块的一种开关元件，用来控制主控芯片ID引脚的状态。所述主控芯片的ID引脚，即主控芯片用来接收模式识别信号的一路引脚。将NPN型三极管Q1001的基极连接主控芯片的其中一路GPIO引脚，接收主控芯片根据用户操作输出的控制信号CTL；NPN型三极管Q1001的发射极接地，集电极连接主控芯片的ID引脚。当主控芯片通过其GPIO引脚输出低电平的控制信号时，三极管Q1001处于截止状态，ID引脚由于主控芯片内部的上拉作用，使得ID引脚处于高电平状态。当然，也可以在三极管Q1001的集电极进一步连接由限流电阻R1和直流电源VCC组成的上拉电路，在三极管Q1001截止时，置主控芯片的ID引脚为稳定的高电平状态。当主控芯片通过其GPIO引脚输出高电平的控制信号时，三极管Q1001进入饱和导通状态，ID引脚由于被导通到地，因而转为低电平状态。
ID引脚的高低电平状态：用于控制主控芯片的内部程序进入相应的运行模式。由于主控芯片的高速USB接口DP0、DM0，既要与作为主设备的上位机连接通信，又要与作为从设备的高速模块连接通信。当主控芯片与上位机通信时，主控芯片的USB协议需要运行在从设备状态；当主控芯片与高速模块通信时，主控芯片的USB协议则需要运行在主设备状态。而现有主控芯片运行的内部程序，对于这种协议的切换就是要靠ID引脚的状态变化来进行判断的，当ID引脚为高电平时，USB协议运行在从设备状态；当ID引脚为低电平时，USB协议运行在主设备状态。
主控芯片根据用户的操作指令确定工作模式后，通过切换自身GPIO引脚的电平状态，来控制三极管Q1001通断，进而利用三极管Q1001通断状态的改变，来控制主控芯片ID引脚的状态变化，最终使得自身的USB协议工作在相应的运行状态下。同时，利用所述GPIO引脚电平状态的变化，改变双刀双掷开关选通端SEL的电平状态，继而切换双刀双掷开关的公共端COM1、COM2连通相应的选通端D1+/D1-或者D2+/D2-，从而实现主控芯片与上位机或者高速模块的连接通信功能。
当然，所述双刀双掷开关也可以选用两个单刀双掷开关代替，实现两路USB信号传输通路的选通切换。具体来讲，当选用两个单刀双掷开关设计双通道选通模块时，可以将其中一个单刀双掷开关的两个选通端分别与上位机和高速模块（或除高速模块以外的其他外围设备）的USB接口中的正极性端子DP1、DP2一一对应连接，另外一个单刀双掷开关的两个选通端分别与上位机和高速模块的USB接口中的负极性端子DM1、DM2一一对应连接；两个单刀双掷开关的公共端连接主控芯片的USB接口DP0、DM0，两个控制端均连接主控芯片的GPIO引脚，接收主控芯片输出的控制信号CTL，实现对两个单刀双掷开关的同时切换。
对于所述模式识别模块来说，也可以选用除NPN型三极管Q1001以外的其他具有高电平时导通、低电平时截断特性的开关元件设计实现，例如MOS管、可控硅等。在电路设计上，只需将所述开关元件的控制端连接主控芯片的GPIO引脚，接收主控芯片输出的控制信号CTL，以控制其第一连接端与第二连接端连通或者截断；将开关元件的第一连接端连接主控芯片的ID引脚（ID引脚在主控芯片内部上拉），第二连接端设置为低电平，由此便可通过控制所述开关元件通断，来生成高电平或者低电平的模式识别信号，反馈至主控芯片的ID引脚，实现对主控芯片工作模块的选择。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种芯片接口复用电路，其特征在于：包括主控芯片、双通道选通模块和模式识别模块；
在所述主控芯片上设置有复用接口；
所述双通道选通模块，连接在所述复用接口与上位机和外围设备之间，并接收所述主控芯片输出的控制信号，进而根据所述控制信号控制主控芯片与上位机连通或者与外围设备连通；
所述模式识别模块，接收所述控制信号，生成模式识别信号反馈至主控芯片，所述主控芯片根据所述模式识别信号进入与上位机连通的从设备模式或与外围设备连通的主设备模式。
2.根据权利要求1所述的芯片接口复用电路，其特征在于：所述复用接口为支持OTG技术的USB接口，所述USB接口连接双通道选通模块的公共端，双通道选通模块的两组选通端分别与上位机和外围设备的USB接口对应连接。
3.根据权利要求2所述的芯片接口复用电路，其特征在于：所述双通道选通模块为一个双刀双掷开关，所述双刀双掷开关的两组选通端分别与上位机和外围设备的USB接口一一对应连接。
4.根据权利要求2所述的芯片接口复用电路，其特征在于：所述双通道选通模块为两个单刀双掷开关，其中一个单刀双掷开关的两个选通端分别与上位机和外围设备的USB接口中的正极性端子一一对应连接，另外一个单刀双掷开关的两个选通端分别与上位机和外围设备的USB接口中的负极性端子一一对应连接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的芯片接口复用电路，其特征在于：所述外围设备为支持数据高速传输的功能模块。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的芯片接口复用电路，其特征在于：在所述模式识别模块中设置有一高电平时导通低电平时截断的开关元件，所述开关元件设有第一连接端、第二连接端和控制所述第一、第二连接端导通的控制端，所述第一连接端连接于主控芯片用于接收所述模式识别信号的引脚，所述控制端接收所述主控芯片输出的控制信号，所述第二连接端设置为低电平。
7.根据权利要求6所述的芯片接口复用电路，其特征在于：所述开关元件为一NPN型三极管，所述开关元件的控制端为所述NPN型三极管的基极，所述第一连接端为所述NPN型三极管的集电极，所述第二连接端为所述NPN型三极管的发射极。
8.根据权利要求7所述的芯片接口复用电路，其特征在于：所述NPN型三极管的集电极通过限流电阻连接直流电源。
9.一种移动终端，其特征在于：设置有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的芯片接口复用电路。
10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于：所述上位机外设于移动终端；所述外围设备内置于移动终端中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140618 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |