实用新型内容
针对上述的技术问题,本实用新型提供一种自适应切换通讯接口的充电底座。
第一方面,本实用新型提供一种自适应切换通讯接口的充电底座,包括:MCU逻辑控制模块、通讯接口切换模块、Micro USB接口、USB TYPE A接口和RJ45接口;所述MCU逻辑控制模块与所述通讯接口切换模块相连;所述通讯接口切换模块与所述Micro USB接口、所述USB TYPE A接口及所述RJ45接口均相连;所述 Micro USB接口、USB TYPE A接口和RJ45接口均布置在充电底座的后盖板上。
其中,所述充电底座还包括:充电控制模块和以太网检测模块;
所述充电控制模块与所述MCU逻辑控制模块及所述USB TYPE A接口相连,用于实时检测所述USB TYPE A接口中信号线的状态;
所述以太网检测模块与所述MCU逻辑控制模块及所述RJ45接口相连,用于实时检测所述RJ45接口中是否有水晶头插入。
其中,所述充电底座还包括:与所述MCU逻辑控制模块、所述通讯接口切换模块、所述充电控制模块及所述以太网检测模块均相连的电源管理模块;所述电源管理模块用于为整个充电底座提供电源。
其中,所述充电底座还包括:包含物理层收发器、第一晶振、网络变压器、电可擦写可编程只读存储器和所述RJ45接口的以太网通讯模块;
所述物理层收发器的上层通讯接口为USB接口;所述第一晶振为所述物理层收发器提供时钟信号;所述电可擦写可编程只读存储器用于存储物理层的物理地址;所述网络变压器用于将物理层收发器输出的差分信号转变为网络传输信号。
其中,所述充电底座还包括:包含通用串行总线集线器、所述 Micro USB接口、所述USB TYPE A接口的USB通讯控制模块;
所述Micro USB接口用于手持终端和PC之间的数据通讯,或者,为充电适配器向手持终端充电提供接口;所述USB TYPE A接口用于连接USB从设备;所述通用串行总线集线器用于将连接手持终端的一个USB接口扩展为多个USB接口。
其中,所述电源管理模块包括连接器和低压差线性稳压器芯片;
所述连接器的电源输入引脚与所述电源管理模块、及所述低压差线性稳压器芯片的输入端相连,用于提供VCC5电源;
所述低压差线性稳压器芯片的输出端与所述物理层收发器、所述通用串行总线集线器及所述MCU逻辑控制模块的电源信号相连,用于提供VCC3电源。
其中,所述MCU逻辑控制模包含微控制器U13;所述微控制器的44脚BOOT0通过电阻R63下拉接地、20脚BOOT1通过电阻 R67下拉接地;所述微控制器的7脚NRST通过电阻R61上拉接所述低压差线性稳压器芯片的输出端;所述微控制器的4脚OE1与所述通讯接口切换模块中的第一USB开关相连、所述微控制器的21 脚OE2与通讯接口切换模块中的第二USB开关相连;所述微控制器的12脚DP+_De1和13脚DM-_De1均与所述通用串行总线集线器相连;所述微控制器的40脚RESET和15脚Hub_con均与所述通用串行总线集线器相连;所述微控制器的17脚与所述充电控制模块的Pad_current信号连接;所述微控制器的11脚AD_Ethernet与所述以太网检测模块的红外传感器相连。
其中,所述通讯接口切换模块的第一USB开关的4脚D-_mini 及5脚D+_mini均与所述Micro USB接口的信号引脚相连;
所述通讯接口切换模块的第二USB开关的4脚DM_D及5脚 DM_P均与所述通用串行总线集线器的USB主端口相连;
所述第一USB开关和所述第二USB开关的1脚D+_PDA和2 脚D-_PDA均与手持终端的USB接口相连。
其中,所述充电控制模块包括自恢复保险丝、运算放大器、P 型MOS管、N型三极管Q1;
所述运算放大器的同相输入端与手持终端的负电极相连、输出端与所述MCU逻辑控制模块的17脚相连;所述P型MOS管的源极通过0欧电阻与所述电源管理模块相连、漏极与手持终端的正电极相连;所述N型三极管Q1的基极与所述MCU逻辑控制模块的2 脚相连。
其中,所述以太网检测模块包括红外传感器;所述红外传感器的2脚和3脚均接电源管理模块;所述红外传感器的1脚通过电阻 R2接地、4脚通过电阻R1接地,同时所述红外传感器的4脚还与所述MCU逻辑控制模块的11脚相连。
本实用新型提供的一种自适应切换通讯接口的充电底座,通过通讯接口切换模块,使得充电底座可以自动实现在Micro USB接口、 RJ45接口、USB TYPE A接口之间进行自动切换;以及通过MCU 逻辑控制模块,使得手持终端在使用不同的接口时,可以处于相应的模式,从而保证各接口及时进行切换,以实现根据用户的需求,切换至不同的通讯接口,充分提高了充电底座的使用价值,同时也提升了用户的体验感。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
充电底座,包括底座上壳、底座前盖板、底座后盖板和底座下盖板;底座上壳与底座前盖板、底座后盖板及底座下盖板均有连接。底座上壳用于给手持终端提供充电卡槽,手持终端可以为工业手持终端,工业手持终端包括工业PDA,条形码手持终端,RFID手持中距离一体机等。工业手持终端的特点就是坚固,耐用,可以用在很多环节比较恶劣的地方,同时针对工业使用特点做了很多的优化。工业级手持终端可以同时支持RFID读写和条码扫描功能,同时具备了IP64工业等级,这些是消费类手持终端所不具备的。底座前盖板主要用于座充主板工作状态指示,指示过程主要利用导光柱将电源指示灯亮度传递到前面板上。其中主板电源指示灯采用一个单色灯,座充上电后电源指示灯显示红色,否则指示灯熄灭。
为了使充电底座具有自适应切换通讯接口的功能,现提供一种自适应切换通讯接口的充电底座,如图1所示。
具体地,结合图1,该充电底座包括:MCU逻辑控制模块101、通讯接口切换模块102、Micro USB接口、USB TYPE A接口和RJ45 接口;所述MCU逻辑控制模块101与所述通讯接口切换模块102 相连;所述通讯接口切换模块102与所述Micro USB接口、所述USB TYPE A接口及所述RJ45接口均相连;所述Micro USB接口、USB TYPE A接口和RJ45接口均布置在充电底座的后盖板上。
其中,微控制单元(Microcontroller Unit;MCU),又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)或者单片机,是把中央处理器 (Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存 (memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA 等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。
其中,Micro USB接口是USB 2.0标准的一个便携版本,比部分手机使用的MiniUSB接口更小,Micro-USB是Mini-USB的下一代规格,由USB标准化组织美国USBImplementers Forum(USB-IF) 于2007年1月4日制定完成。Micro-USB支持OTG,和Mini-USB一样,也是5pin的。Micro系列的定义包括标准设备使用的Micro-B 系列插槽;OTG设备使用的Micro-AB插槽;Micro-A和Micro-B插头,还有线缆。Micro系列的独特之处是他们包含了不锈钢外壳,万次插拔不成问题。
其中,RJ45接口是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种,连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成,插头有8个凹槽和8个触点。RJ是Registered Jack的缩写,意思是“注册的插座”。在FCC(美国联邦通信委员会标准和规章)中RJ是描述公用电信网络的接口,计算机网络的RJ45是标准8位模块化接口的俗称。
在一个实施例中,MCU逻辑控制模块101主要用于控制手持终端充电控制和通讯接口切换控制。通讯接口切换模块102主要负责手持终端USB接口与充电底座上Micro USB接口、RJ45接口、USB TYPE A接口之间进行自动切换。布置在后盖板上的Micro USB接口用于与PC通讯、USB TYPE A接口用于与USB设备连接、RJ45 接口用于与有线网络连接。
当手持终端插入充电底座进行充电时,MCU逻辑控制模块101 实时检测RJ45接口及USB TYPE A接口104处,外设的插拔状态。当检测到以太网水晶头或者USB设备插入后盖板上对应的接口时,则关闭Micro USB接口对应的功能,开启RJ45接口对应的功能及 USBTYPE A接口104对应的功能;当没有检测到以太网水晶头或者USB设备插入时,则默认支持Micro USB接口对应的功能。由于在使用RJ45接口功能与USB TYPE A接口功能时,手持终端需处于主模式,而在使用MICRO USB接口功能时,手持终端需处于从模式,手持终端不能同时处于两种工作模式状态,则由MCU逻辑控制模块101进行实施检测,并相应的调整手持终端的工作模式,以保证各接口功能及时进行切换。
在本实用新型实施例中,通过通讯接口切换模块,使得充电底座可以自动实现在Micro USB接口、RJ45接口、USB TYPE A接口之间进行自动切换;以及通过MCU逻辑控制模块,使得手持终端在使用不同的接口时,可以处于相应的模式,从而保证各接口及时进行切换,以实现根据用户的需求,切换至不同的通讯接口,提升用户的体验感。
以下对本实用新型实施例进行举例说明,但不限制本实用新型的保护范围。具体地在充电底座的整体外壳包括:底座上壳、底座前盖板、底座后盖板和底座下盖板。底座上壳有一个充电卡槽,主要用于手持终端直立充电。底座前面板有一个光指示孔,用于底座电源状态指示灯的显示,当底座有5V电源接入时,该指示灯显示红色。充电底座的后盖板包含一个5V DC插口、一个5V Micro USB 插口、一个RJ45接口、一个接USB设备的USB TYPE A接口;DC 插口与Micro USB插口用于满足不同接口的电源适配器,同时, Micro USB接口支持手持终端在充电时与PC进行数据通讯。
在上述实施例的基础上,所述充电底座,还包括:充电控制模块和以太网检测模块;所述充电控制模块与所述MCU逻辑控制模块101及所述USB TYPE A接口相连,用于实时检测所述USB TYPE A接口中信号线的状态;所述以太网检测模块与所述MCU逻辑控制模块101及所述RJ45接口相连,用于实时检测所述RJ45接口中是否有水晶头插入。
具体地,充电控制模块主要用于控制手持终端充电回路的通断、检测手持终端是否有效连接充电回路、以及实时检测USB TYPE A 接口中信号线的状态。以太网检测模块主要用于实时检测是否有以太网水晶头插入。当手持终端插入充电底座进行充电时,电源指示灯显示红色。MCU逻辑控制模块101通过以太网检测模块,实时检测RJ45接口中是否有以太网水晶头插入;以及MCU逻辑控制模块101通过充电控制模块,实时检测USB TYPE A接口104中两个信号线的状态,及时判断是否有USB设备插入。默认状态下,MCU 逻辑控制模块101使Micro USB接口处于有效状态,当检测到有USB 设备插入或者以太网水晶头接入时,则自动关闭Micro USB接口,打开RJ45接口与USB TYPE A接口104,以实现根据用户需求,自动切换通讯接口的目的。
在上述各实施例的基础上,所述充电底座还包括:与所述MCU 逻辑控制模块101、所述通讯接口切换模块102、所述充电控制模块及所述以太网检测模块均相连的电源管理模块;所述电源管理模块用于为整个充电底座提供电源。
具体地,在本实用新型实施例中,电源管理模块主要用于5V电源输入的保护和将5V电源转换为3.3V电源,但并不局限于此。当手持终端插入充电底座进行充电时,电源管理模块可以为需要5V电源的部件和模块提供5V电源,同时为需要3.3V电源的部件和模块提供3.3V电源,以达到可以为整个充电底座提供电源的目的。
在上述各实施例的基础上,结合图2,所述充电底座,还包括:包含物理层收发器U1、第一晶振Y1、网络变压器U3、带电可擦写可编程读写存储器U4和所述RJ45接口U2的以太网通讯模块;所述物理层收发器的上层通讯接口为USB接口;所述第一晶振Y1为所述物理层收发器U1提供时钟信号;所述电可擦写可编程只读存储器U4用于存储物理层的物理地址;所述网络变压器U3用于将物理层收发器U1输出的差分信号转变为网络传输信号。
其中,物理层(或称物理层,Physical Layer)是计算机网络OSI 模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除,而提供具有机械的,电子的,功能的和规范的特性。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。
其中,网络变压器具体有T1/E1隔离变压器;ISDN/ADSL接口变压器;VDSL高通/低通滤波器模块、接口变压器;T3/E3、SDH、 64KBPS接口变压器;10/100BASE、1000BASE-TX网络滤波器; RJ45集成变压器;还可根据客户需要设计专用变压器。
其中,电可擦写可编程只读存储器(electrically erasable programmableread-only memory,EEPROM)是用户可更改的只读存储器(ROM),其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程(重写)。与EPROM芯片不同,EEPROM不需从计算机中取出即可修改。但是EEPROM芯片只能每次全部擦除并重编程,而不能是有选择性的。其同样也有有限的寿命——就是说,可重编程的次数是限于几十次或成百上千次之内的。在一个EEPROM中,当计算机在使用的时候是可频繁重编程的,EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。
具体地,当MCU逻辑控制模块101通过以太网检测模块,检测到有以太网水晶头插入后盖板上的RJ45接口时,自动关闭Micro USB接口,打开RJ45接口,以使该手持终端可以通过充电底座接入局域网。此时,以太网通讯模块主要负责将RJ45的网络信号转换成 USB信号,使仅具有USB接口的手持终端可以与有线网络进行数据交换。即,以太网通讯模块中的物理层收发器的上层通讯接口为USB 接口,而非常规的流媒体接口,该USB接口与后盖板上的RJ45接口连通。晶振Y1为物理层收发器U1提供25MHz的时钟信号。 EEPROM U4用于存储物理层MAC地址等信息。网络变压器U3用于将物理层收发器输出的差分信号变成网络传输信号,以完成以太网通讯。
在上述各实施例的基础上,结合图3,所述充电底座,还包括:包含通用串行总线集线器U5、所述Micro USB接口、所述USB TYPE A接口的USB通讯控制模块;所述Micro USB接口CON1用于手持终端和PC之间的数据通讯,或者,为充电适配器向手持终端充电提供接口;所述USB TYPE A接口用于连接USB从设备;所述通用串行总线集线器U5用于将连接手持终端的一个USB接口扩展为多个USB接口。
其中,通用串行总线集线器,即USB Hub,指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个,并可以使这些接口同时使用的装置。USB HUB根据所属USB协议可分为USB2.0HUB、USB3.0HUB与 USB3.1HUB。
具体地,当手持终端通过充电底座充电时,MCU逻辑控制模块 101通过充电控制模块,检测到有USB设备插入时,MCU逻辑控制模块101自动关闭Micro USB接口,打开USB TYPEA接口104,以使该手持终端可以通过充电底座读写USB设备中的数据。此时, USB通讯控制模块主要负责RJ45接口与USB TYPE A接口同时与手持终端进行数据通讯,即USB通讯控制模块中的Micro USB接口 CON1在手持终端与PC之间进行数据通讯,或者是充电适配器通过该Micro USB接口CON1向手持终端充电。USB TYPE A接口CON2 用于连接USB从设备,使得手持终端可以通过该USB TYPE A接口 CON2读写USB从设备中的数据。通用串行总线集线器U5将连接手持终端的一个USB接口扩展出多个USB接口,支持USB设备和以太网连接同时存在。
在上述各实施例的基础上,结合图4,所述电源管理模块包括连接器J15和低压差线性稳压器芯片U11;所述连接器J15的电源输入引脚与所述电源管理模块、及所述低压差线性稳压器芯片U11的输入端相连,用于提供VCC5电源;所述低压差线性稳压器芯片U11 的输出端与所述物理层收发器U1、所述通用串行总线集线器U5及所述MCU逻辑控制模块101的电源信号相连,用于提供VCC3电源。
其中,连接器,即CONNECTOR。国内亦称作接插件、插头和插座。一般是指电器连接器。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。
其中,低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO)是新一代的集成电路稳压器,它与三端稳压器最大的不同点在于,LDO是一个自耗很低的微型片上系统(SOC)。它可用于电流主通道控制,芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet,肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路,并具有过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器等功能。低压差线性稳压器通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比。
具体地,电源管理模块包含连接器J15,TVS管D24,电容C51、 C52、C92、C94、C95、C99、C101,电阻R92、R97,LDO芯片 U11,如图4所示。该电源管理模块与连接器J15的电源输入引脚相连,向整个主板提供VCC5电源;并且连接器J15也向LDO芯片的 1脚提供VCC5电源输入。LDO芯片U11输入端与物理层收发器 U1、通用串行总线集线器U5、及MCU逻辑控制模块101的电源信号相连。
该充电底座有两种电源接入方式,一种是通过Micro USB接口 CON1输入5V2A电源,另一种是通过DC接口,即连接器J15输入 5V2A电源。该5V电源一路用于手持终端充电,第二路通过LDO 芯片U11将5V转换成3.3V,用于物理层收发器U1、通用串行总线集线器U5、及MCU逻辑控制模块101的工作电源。
另外,该电源管理模块还包括TVS管D24,电容C51、C52、 C92、C94、C95、C99、C101,电阻R92、R97,其具体连接关系参考图4。
在上述各实施例的基础上,结合图1和图5,所述MCU逻辑控制模101包含微控制器U13,且所述微控制器的44脚BOOT0通过电阻R63下拉接地、20脚BOOT1通过电阻R67下拉接地;所述微控制器的7脚NRST通过电阻R61上拉接所述低压差线性稳压器芯片的输出端;所述微控制器的4脚OE1与所述通讯接口切换模块中的第一USB开关相连、所述微控制器的21脚OE2与通讯接口切换模块中的第二USB开关相连;所述微控制器的12脚DP+_De1和 13脚DM-_De1均与所述通用串行总线集线器相连;所述微控制器的40脚RESET和15脚Hub_con均与所述通用串行总线集线器相连;所述微控制器的17脚与所述充电控制模块的Pad_current信号连接;所述微控制器的11脚AD_Ethernet与所述以太网检测模块的红外传感器相连。
其中,微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过 20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。
具体地,手持终端通过充电底座充电后,电源指示灯显示红色,低压差线性稳压器芯片,即LDO芯片为MCU逻辑控制模块101提供3.3V电源。MCU逻辑控制模块101通过以太网检测模块实时检测RJ45接口是否有连接器插入;MCU逻辑控制模块101通过充电控制模块实时检测USB TYPE A接口中两个信号线的状态,及时判断是否有USB设备插入。默认状态下,MCU逻辑控制模块101控制通讯接口模块102中的第一USB开关和第二USB开关,使Micro USB接口处于有效状态,当检测到有USB设备插入或者以太网水晶头接入时,则自动关闭MicroUSB接口,打开RJ45接口与USB TYPE A接口。
另外,MCU逻辑控制模块还包含红色发光二极管D8,电阻R41、R61、R63、R66、R67、R102,和第三晶振Y3,其具体连接关系参见图5。
在上述各实施例的基础上,结合图6,所述通讯接口切换模块 102中的第一USB开关的4脚D-_mini及5脚D+_mini均与所述 Micro USB接口的信号引脚相连;所述通讯切换模块中的第二USB 开关的4脚DM_D及5脚DM_P均与所述通用串行总线集线器的 USB主端口相连;所述第一USB开关和所述第二USB开关的1脚 D+_PDA和2脚D-_PDA均与手持终端的USB接口相连。
具体地,手持终端通过充电底座充电时,通讯接口切换模块102 默认第一USB开关U14开启状态,第二USB开关U15处于关闭状态。当充电控制模块检测到有USB设备插入,或者,以太网检测模块检测到有网络信号接入时,通讯接口切换模块102自动将第一 USB开关U14切换为关闭状态,第二USB开关U15切换成开启状态。
另外,通讯接口切换模块102中的第一USB开关和第二USB开关的8脚、10脚均通过一个10Ω的电阻接地。
在上述实施例的基础上,结合图7,所述充电控制模块包括自恢复保险丝F1、运算放大器U12、P型MOS管U9、N型三极管Q1;所述运算放大器U12的同相输入端与手持终端的负电极相连、输出端与所述MCU逻辑控制模块的17脚相连;所述P型MOS管U9 的源极通过0欧电阻与所述电源管理模块相连、漏极与手持终端的正电极相连;所述N型三极管Q1的基极与所述MCU逻辑控制模块的2脚相连。
具体地,充电控制模块中的运算放大器U12用于实时检测USB TYPE A接口中两个信号线的状态,以便MCU逻辑控制模块101根据其检测的结果及时判断是否有USB设备插入,当判断有USB设备插入时,通讯接口切换模块102则自动将第一USB开关U14切换为关闭状态,第二USB开关U15切换成开启状态,方便用户通过充电底座即可实现充电和读写USB设备中的数据。
在上述实施例的基础上,结合图8,所述以太网检测模块包括红外传感器;所述红外传感器的2脚和3脚均接电源管理模块;所述红外传感器的1脚通过电阻R2接地、4脚通过电阻R1接地,同时所述红外传感器的4脚还与所述MCU逻辑控制模块的11脚相连,用于检测RJ45接口是否有以太网水晶头插入。
具体地,以太网检测模块中的红外传感器用于实时检测RJ45接口是否有以太网水晶头插入,以便MCU逻辑控制模块101根据其检测的结果及时控制通讯接口切换模块102进行相应的操作。当检测到有以太网水晶头插入时,通讯接口切换模块102则自动将第一 USB开关U14切换为关闭状态,第二USB开关U15切换成开启状态,方便用于通过充电底座即可实现充电和接入局域网。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。