CN207623971U - 串口共用usb3.0接口电路和设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种串口共用USB3.0接口电路和串口设备，包括：模拟开关电路、控制电路、USB3.0接口、USB3_DM接入端、USB3_DP接入端、RX接入端和TX接入端；所述USB3.0接口包括USB3_DP管脚和USB3_DM管脚；所述模拟开关电路包括控制端、第一开关端、第二开关端、第三开关端、第四开关端、第五开关端和第六开关端；所述控制电路包括信号输出端；其中，所述控制端连接所述信号输出端；所述第一开关端连接所述USB3_DP管脚，第二开关端连接所述USB3_DM管脚；所述第三开关端连接所述RX接入端，所述第四开关端连接USB3_DP接入端，所述第五开关端连接所述TX接入端，所述第六开关端连接所述USB3_DM接入端，实现串口能够共用USB3.0接口，从而通过USB3.0接口实现串口功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路设计领域，尤其涉及一种串口共用USB3.0接口电路和串口设备。
背景技术
USB(通用串行总线)，是一个外部总线标准，用于规范与外部设备的连接和通讯，应用在PC领域的接口技术。USB3.0是一种USB规范，又被称为超高速 (SuperSpeed)USB，与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。
串口，也称串行通信接口或串行通讯接口，是采用串行通信方式的扩展接口。其中，串口中的TX(transport)用于传送数据，串口中的RX(receive)用于接收数据。
现有技术中，机器的串口只能实现与VGA、HDMI共用接口(端子)，暂时还无法实现串口与USB3.0共用USB3.0接口，且保证共用时工作正常。当机器只有 USB3.0功能或者有其它接口的功能却没有多余的管脚来给串口用的情况时，机器的串口就没办法通过接口引到机器外；维修或调试机器时都必须先拆解机器，工作量大而且耗时。
发明内容
本实用新型实施例的目的是提供一种串口共用USB3.0接口电路和串口设备，实现串口能够共用USB3.0接口，从而通过USB3.0接口实现串口功能。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种串口共用USB3.0接口电路，包括：模拟开关电路、控制电路、USB3.0接口、USB3_DM接入端、USB3_DP接入端、RX接入端和TX接入端；所述USB3.0接口包括USB3_DP管脚和USB3_DM管脚；所述模拟开关电路包括控制端、第一开关端、第二开关端、第三开关端、第四开关端、第五开关端和第六开关端；所述控制电路包括信号输出端；其中，
所述控制端连接所述信号输出端；所述第一开关端连接所述USB3_DP管脚，第二开关端连接所述USB3_DM管脚；所述第三开关端连接所述RX接入端，所述第四开关端连接USB3_DP接入端，所述第五开关端连接所述TX接入端，所述第六开关端连接所述USB3_DM接入端。
进一步的，所述模拟开关电路的控制端为高电平时，所述第一开关端连接所述第四开关端，所述第二开关端连接所述模拟开关电路的第六开关端；
所述模拟开关电路的控制端为低电平时，所述第一开关端连接所述第三开关端，所述第二开关端连接所述第五开关端。
进一步的，所述模拟开关电路包括模拟开关芯片；所述模拟开关芯片包括控制脚、第一开关脚、第二开关脚、第三开关脚、第四开关脚、第五开关脚和第六开关脚；
所述控制脚作为所述控制端，所述第一开关脚作为所述第一开关端，所述第二开关脚作为第一开关端、所述第三开关脚作为所述第三开关端、所述第四开关脚作为所述第四开关端、所述第五开关脚作为所述第五开关端，所述第六开关脚作为所述第六开关端。
进一步的，所述控制电路包括第一控制单元，所述第一控制单元包括控制信号输入端、电源模块；所述控制信号输入端和所述电源模块的输出端均连接所述信号输出端。
进一步的，所述电源模块包括电源端和上拉电阻，所述电源端连接所述上拉电阻的一端，所述上拉电阻的另一端分别连接所述控制信号输入端和所述信号输出端。
进一步的，所述控制电路还包括第二控制单元，所述第二控制单元包括第一开关，所述第一开关的一端连接所述控制端，所述第一开关的另一端接地。
进一步的，所述第一开关为按键开关或拨动开关。
进一步的，所述串口共用USB3.0接口电路还包括USB3_RXM接入端、USB3_RXP 接入端、USB3_TXM接入端和USB3_TXP接入端；所述USB3.0接口还包括USB3_RXM 管脚、USB3_RXP管脚、USB3_TXM管脚和USB3_TXP管脚；其中，
所述USB3_RXM接入端连接所述USB3_RXM管脚，所述USB3_RXP接入端连接所述USB3_RXP管脚，所述USB3_TXM接入端连接所述USB3_TXM管脚，所述 USB3_TXP接入端连接所述USB3_TXP管脚。
相应，本实用新型实施例还提供一种串口设备，采用本实用新型实施例所提供的一种串口共用USB3.0接口电路。
与现有技术相比，本实用新型公开的一种串口共用USB3.0接口电路和串口设备，通过模拟开关电路的控制端接收由控制电路的信号输出端所输出的信号，根据控制端的信号，模拟开关电路对应控制第一开关端分别与第三开关端、第五开关端的连接关系，控制第二开关端分别与第四开关端、和第六开关端的连接关系，从而实现USB3.0接口的USB3.0功能和串口功能的相互切换，以实现串口共用USB3.0接口的技术方案，解决了现有技术中机器出现宕机、工作不正常需要通过串口救机，但此时无多余USB接口和HDMI接口作为串口时，实现串口共用 USB3_3.0接口，能够在不拆机的情况下实现机器的调试和维修，节省人力。
附图说明
图1是本实用新型实施例中提供的一种串口共用USB3.0接口电路的一种可实现的电路模块图；
图2是本实用新型实施例中提供的一种串口共用USB3.0接口电路的另一种可实现的电路原理图；
图3是本实用新型实施例中提供的一种串口共用USB3.0接口电路的另一种可实现的电路原理图；
图4是本实用新型实施例中提供的一种串口共用USB3.0接口电路的另一种可实现的电路原理图；
图5是本实用新型实施例中提供的一种串口共用USB3.0接口电路的一种可实现的电路原理图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种串口共用USB3.0接口电路的一种可实现的电路模块图，本实施例包括：
模拟开关电路2、控制电路1、USB3.0接口、USB3_DM接入端(USB3_DM)、 USB3_DP接入端(USB3_DP)、RX接入端(RX)和TX接入端(TX)；所述USB3.0 接口包括USB3_DP管脚(脚1)和USB3_DM管脚(脚2)；所述模拟开关电路2包括控制端CON、第一开关端SW1、第二开关端SW2、第三开关端SW3、第四开关端 SW4、第五开关端SW5和第六开关端SW6；所述控制电路2包括信号输出端OUT；其中，
所述控制端CON连接所述信号输出端OUT；所述第一开关端SW1连接所述 USB3_DP管脚，第二开关端SW2连接所述USB3_DM管脚；所述第三开关端SW3连接所述RX接入端，所述第四开关端SW4连接USB3_DP接入端，所述第五开关端 SW5连接所述TX接入端，所述第六开关端SW6连接所述USB3_DM接入端。
通常，USB3.0是一种差分总线，数据是由正、负信号的差值所决定的。本实施例中，USB3_DP和USB3_DM均为差分信号，其中，USB3_DP(USB Data Positive)，表示USB3.0的数据正信号；USB3_DM(USB Data Minus)，表示USB3.0的数据负信号。
具体实施时，模拟开关电路2是指能使模拟信号通过或阻断的电路。其中，模拟开关电路2的控制端CON接收由控制电路1的信号输出端OUT所输出的信号，所述模拟开关电路2根据控制端CON的信号，对应控制第一开关端SW1、第二开关端SW2、第三开关端SW3、第四开关端SW4、第五开关端SW5和第六开关端SW6 之间的电路链接关系，以完成信号链路中的信号切换功能。
进一步的，所述模拟开关电路2的控制端CON为高电平时，所述第一开关端 SW1连接所述第四开关端SW4，所述第二开关端SW2连接所述模拟开关电路2的第六开关端SW6；
所述模拟开关电路2的控制端CON为低电平时，所述第一开关端SW1连接所述第三开关端SW3，所述第二开关端SW2连接所述第五开关端SW5。
优选的，当控制端CON的信号为高电平时，模拟开关电路2控制第一开关端 SW1和第四开关端SW4之间电路接通(USB3_DP管脚连接USB3_DP接入端)，控制第二开关端SW2和第六开关端SW6之间电路的接通(USB3_DM管脚连接USB3_DM 接入端)，从而实现USB3.0接口的USB3.0功能；当控制端CON的信号为低电平时，模拟开关电路2控制第一开关端SW1和第三开关端SW3之间电路接通(USB3_DP 管脚连接RX接入端)，控制第二开关端SW2和第五开关端SW5之间电路的接通 (USB3_DM管脚连接TX接入端)，从而实现USB3.0接口的串口功能。控制电路1 通过信号输出实现控制模拟开关电路2的开关端的电路连接关系，以实现USB3.0 接口的功能切换，从而能够实现串口共用USB3.0接口。
参见图2，进一步的，所述模拟开关电路2包括模拟开关芯片IC；所述模拟开关芯片IC包括控制脚(脚100)、第一开关脚(脚101)、第二开关脚(脚102)、第三开关脚(脚103)、第四开关脚(脚104)、第五开关脚(脚105)和第六开关脚(脚106)；
所述控制脚作为所述控制端CON，所述第一开关脚作为所述第一开关端SW1，所述第二开关脚作为第一开关端SW1、所述第三开关脚作为所述第三开关端SW3、所述第四开关脚作为所述第四开关端SW4、所述第五开关脚作为所述第五开关端 SW5，所述第六开关脚作为所述第六开关端SW6。
为利于理解，本实施例在图2的模拟开关芯片中通过第一单刀双掷开关S1 和第二单刀双掷开关S2进行原理体现，体现模拟开关芯片对各个开关端的电路连接切换，并不为模拟开关芯片的具体结构的体现。
进一步的，参见图3，图3为本实施例提供的一种串口共用USB3.0接口电路的一种可实现的电路原理图。图3中所述控制电路1包括第一控制单元11，所述第一控制单元11包括控制信号输入端CON_IN、电源模块；所述控制信号输入端 CON_IN和所述电源模块的输出端均连接所述信号输出端OUT。
进一步的，所述电源模块包括电源端VCC和上拉电阻R1，所述电源端VCC 连接所述上拉电阻R1的一端，所述上拉电阻R1的另一端分别连接所述控制信号输入端CON_IN和所述信号输出端OUT。
具体实施时，当控制信号输入端CON_IN不受控制(无输入)时，由上拉电阻R1上拉至高电平状态，此时，控制端CON接入高电平信号，模拟开关电路2 控制第一开关端SW1和第四开关端SW4之间电路接通(USB3_DP管脚连接USB3_DP 接入端)，控制第二开关端SW2和第六开关端SW6之间电路的接通(USB3_DM管脚连接USB3_DM接入端)，USB3.0接口用于接入USB3.0的信号；该状态可以对应运用于机器处于开机过程阶段，用户可以在该状态时可以通过USB3.0接口进行软件升级。
当控制信号输入端CON_IN输入高电平时，此时，控制端CON接入高电平信号，模拟开关电路2控制第一开关端SW1和第四开关端SW4之间电路接通(USB3_DP 管脚连接USB3_DP接入端)，控制第二开关端SW2和第六开关端SW6之间电路的接通(USB3_DM管脚连接USB3_DM接入端)，USB3.0接口用于接入USB3.0的信号；该状态可以对应运用于机器处于正常工作状态过程阶段，保证USB3.0接口的 USB3.0功能的正常使用。
当控制信号输入端CON_IN输入低电平时，此时，控制端CON接入低电平信号，模拟开关电路2控制第一开关端SW1和第三开关端SW3之间电路接通(USB3_DP 管脚连接RX接入端)，控制第二开关端SW2和第五开关端SW5之间电路的接通 (USB3_DM管脚连接TX接入端)，USB3.0接口用于接入串口的信号；该状态可以对应运用于机器需要维修或者调试时，此时用户可以通过软件设置将控制信号输入端CON_IN的输入信号置低，USB3.0接口切换为串口功能，用户可以通过USB3.0 接口对机器进行调试，无需拆机。
进一步的，参见图4，图4为本实施例提供的一种串口共用USB3.0接口电路的另一种可实现的电路原理图。所述控制电路1还包括第二控制单元12，所述第二控制单元12包括第一开关KEY，所述第一开关KEY的一端连接所述控制端CON，所述第一开关KEY的另一端接地。
优选的，所述第一开关KEY为按键开关或拨动开关，以便用户进行手动关闭。或者，在其它实施例中，可以选取其它形式的开关作为替换。
具体实施时，当第一开关KEY闭合时，第一开关KEY所在电路接地，控制端 CON输入低电平，此时，控制端CON接入低电平信号，模拟开关电路2控制第一开关端SW1和第三开关端SW3之间电路接通(USB3_DP管脚连接RX接入端)，控制第二开关端SW2和第五开关端SW5之间电路的接通(USB3_DM管脚连接TX接入端)，USB3.0接口用于接入串口的信号；该状态可以对应运用于机器死机时，用户又无法通过软件设置将控制信号输入端CON_IN的输入信号置低，此时用户可以通过控制第一开关KEY的闭合，直接将控制端CON的电平置低，USB3.0接口切换为串口功能，用户可以通过USB3.0接口对机器进行维修升级，无需拆机。
图3和图4所示的实施例解决与USB3.0共用USB3.0端子时的上电升级问题和机子宕机、工作不正常时需要通过串口救机问题。
上述所述的控制电路1的实施例仅为一种示例，基于本实施例的原理，替换其它形式的控制电路1以实现对模拟开关电路2的控制的实施例也在本实用新型的保护范围之内。
参见图5，图5是本实施例提供的一种串口共用USB3.0接口电路的另一种可实现的电路原理图。进一步的，图4中所述串口共用USB3.0接口电路还包括USB3_RXM接入端(USB3_RXM)、USB3_RXP接入端(USB3_RXP)、USB3_TXM接入端 (USB3_TXM)和USB3_TXP接入端(USB3_TXP)；所述USB3.0接口还包括USB3_RXM 管脚(脚3)、USB3_RXP管脚(脚4)、USB3_TXM管脚(脚5)和USB3_TXP管脚(脚6)；其中，
所述USB3_RXM接入端连接所述USB3_RXM管脚，所述USB3_RXP接入端连接所述USB3_RXP管脚，所述USB3_TXM接入端连接所述USB3_TXM管脚，所述 USB3_TXP接入端连接所述USB3_TXP管脚。
具体实施时，模拟开关电路2的控制端CON接收由控制电路1的信号输出端 OUT所输出的信号：当控制信号输入端CON_IN不受控时，由上拉电阻R1上拉至高电平状态，或，由控制信号输入端CON_IN输入高电平时，此时控制端CON接入高电平信号，USB3_DP管脚连接USB3_DP接入端，USB3_DM管脚连接USB3_DM 接入端，USB3.0接口用于接入USB3.0的信号；当控制信号输入端CON_IN输入低电平时，或第一开关KEY闭合接地，此时，控制端CON接入低电平信号，USB3_DP 管脚连接RX接入端，USB3_DM管脚连接TX接入端，USB3.0接口用于接入串口的信号。通过上述过程实现串口共用USB3_3.0接口。
本实施例适用于无多余USB接口和HDMI接口作为串口的机器，在机子宕机、工作不正常时需要通过串口救机时，实现串口共用USB3_3.0接口，能够在不拆机的情况下实现机器的调试和维修。
相应，本实用新型实施例还提供一种串口设备，采用上述本实用新型实施例所提供的一种串口共用USB3.0接口电路。所述串口共用USB3.0接口电路的具体结构可以参见上述实施例的说明，此处不再赘述。
具体实施时，串口设备在开机时，控制电路1控制模拟开关电路2的控制端输入高电平，此时USB3.0接口用于接入USB3.0的信号，此时可以通过USB3.0 接口来升级软件；设备在正常工作状态时，输入高电平信号至控制信号输入端 CON_IN，控制电路1控制模拟开关电路2的控制端输入高电平，此时USB3.0接口的USB3.0功能可以正常使用；串口设备在需要维修或者调试时，输入低电平信号至控制信号输入端CON_IN，控制电路1控制模拟开关电路2的控制端CON 输入低电平，此时USB3.0接口切换串口功能，使用者可以通过USB3.0接口对设备进行调试和维修；进一步，串口设备在宕机时，直接闭合第一开关KEY也可实现USB3.0接口切换串口功能，以通过USB3.0接口对设备进行维修和升级。
本实施例在串口设备无多余USB接口和HDMI接口作为串口，在宕机、工作不正常时需要通过串口救机时，实现串口共用USB3_3.0接口，能够在不拆机的情况下实现串口设备的调试和维修。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，包括：模拟开关电路、控制电路、USB3.0接口、USB3_DM接入端、USB3_DP接入端、RX接入端和TX接入端；所述USB3.0接口包括USB3_DP管脚和USB3_DM管脚；所述模拟开关电路包括控制端、第一开关端、第二开关端、第三开关端、第四开关端、第五开关端和第六开关端；所述控制电路包括信号输出端；其中，
所述控制端连接所述信号输出端；所述第一开关端连接所述USB3_DP管脚，第二开关端连接所述USB3_DM管脚；所述第三开关端连接所述RX接入端，所述第四开关端连接USB3_DP接入端，所述第五开关端连接所述TX接入端，所述第六开关端连接所述USB3_DM接入端。
2.如权利要求1所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述模拟开关电路的控制端为高电平时，所述第一开关端连接所述第四开关端，所述第二开关端连接所述模拟开关电路的第六开关端；
所述模拟开关电路的控制端为低电平时，所述第一开关端连接所述第三开关端，所述第二开关端连接所述第五开关端。
3.如权利要求2所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述模拟开关电路包括模拟开关芯片；所述模拟开关芯片包括控制脚、第一开关脚、第二开关脚、第三开关脚、第四开关脚、第五开关脚和第六开关脚；
所述控制脚作为所述控制端，所述第一开关脚作为所述第一开关端，所述第二开关脚作为第一开关端、所述第三开关脚作为所述第三开关端、所述第四开关脚作为所述第四开关端、所述第五开关脚作为所述第五开关端，所述第六开关脚作为所述第六开关端。
4.如权利要求1所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述控制电路包括第一控制单元，所述第一控制单元包括控制信号输入端、电源模块；所述控制信号输入端和所述电源模块的输出端均连接所述信号输出端。
5.如权利要求4所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述电源模块包括电源端和上拉电阻，所述电源端连接所述上拉电阻的一端，所述上拉电阻的另一端分别连接所述控制信号输入端和所述信号输出端。
6.如权利要求4所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述控制电路还包括第二控制单元，所述第二控制单元包括第一开关，所述第一开关的一端连接所述控制端，所述第一开关的另一端接地。
7.如权利要求6所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述第一开关为按键开关或拨动开关。
8.如权利要求1所述的一种串口共用USB3.0接口电路，其特征在于，所述串口共用USB3.0接口电路还包括USB3_RXM接入端、USB3_RXP接入端、USB3_TXM接入端和USB3_TXP接入端；所述USB3.0接口还包括USB3_RXM管脚、USB3_RXP管脚、USB3_TXM管脚和USB3_TXP管脚；其中，
所述USB3_RXM接入端连接所述USB3_RXM管脚，所述USB3_RXP接入端连接所述USB3_RXP管脚，所述USB3_TXM接入端连接所述USB3_TXM管脚，所述USB3_TXP接入端连接所述USB3_TXP管脚。
9.一种串口设备，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的一种串口共用USB3.0接口电路。
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| CN201721451724.3U CN207623971U (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 串口共用usb3.0接口电路和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201721451724.3U Active CN207623971U (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 串口共用usb3.0接口电路和设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111400226A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-07-10 | 上海闻泰信息技术有限公司 | 移动终端设备和日志获取系统 |
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2017
- 2017-11-02 CN CN201721451724.3U patent/CN207623971U/zh active Active
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