CN210222744U - 一种基于usb_otg模式下的主从设备切换装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置及终端设备，通过第一开关模块根据切换信号连通第二主USB信号至集线器，或者根据切换信号连通第二开关模块转发的从USB信号；第二开关模块根据切换信号连通集线器转发的第二主USB信号，或者根据切换信号连通从USB信号至第一开关模块；第一逻辑模块根据插拔检测信号和外接电源生成第一逻辑信号；第二逻辑模块根据第一逻辑信号和数据传输状态信号生成第七电平的第二逻辑信号或第八电平的第二逻辑信号；控制模块发送主USB信号，或者接收从USB信号，并根据第一逻辑信号生成切换信号和数据传输状态信号，根据第七电平的第二逻辑信号或第八电平的第二逻辑信号切换主从设备状态；从而实现了自动切换主从设备模式。

Description

一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置及终端设备

技术领域

本实用新型属于USB接口设计技术领域，尤其涉及一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置及终端设备。

背景技术

目前，随着USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)技术的发展，USB2.0 已经渐渐不能满足人们对于大数据速率的需求，而USB3.0极大提高了带宽， USB3.0为5Gbps全双工，USB2.0则为480Mbps半双工，使得USB3.0技术越来越普遍，使用越来越广泛。但是随着电子产品需要接的外设数量增加，USB3.0 接口资源变得十分紧张，如果仅是扩展只接USB3.0 Device(从设备)的接口，可以用Hub(集线器，也叫多端口的转发器)来解决。而对于一个USB3.0接口既需要用来接Hub以扩展接USB3.0 Device，例如接大容量高速存储设备，又需要接Host(主设备)设备，例如接电脑，进行数据高速传输，那就需要两个独立的USB3.0接口，然而接Host设备(如电脑)传输数据的应用又相对较少，因此，一方面存在在资源有限的情况下，很难留出来两个单独的USB3.0 接口供使用，另一方面，就算能够留出来两个单独的USB3.0接口供使用，由于通过USB3.0接口接Host设备(如电脑)传输数据的应用相对较少，单独用一个USB3.0接口会造成资源浪费，成本上升。而且如果通过一个USB3.0接口既需要用来接Hub以扩展接USB3.0 Device又要接Host设备传输数据时，当 USB OTG接口还处于HOST模式下，在TYPE_C口接入Host设备，若未及时或者未正确手动点选切换至从设备工作模式，那么此时USB3.0接口状态会错乱，严重的会导致死机，极大的影响用户体验。

因此，传统的技术方案中存在利用一个USB3.0接口既需要用来接Hub以扩展接USB3.0 Device又需要接Host设备(主设备)进行数据传输时，如果不及时或者未正确手动点选切换主从设备工作模式将会导致接口状态错乱甚至是死机的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置及终端设备，旨在解决传统的技术方案中存在的利用一个USB3.0 接口既需要用来接Hub以扩展接USB3.0 Device又需要接Host设备(主设备) 进行数据传输时，如果不及时或者未正确手动点选切换主从设备工作模式将会导致接口状态错乱甚至是死机的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，包括：

用于转发一个或多个第一主USB信号和第二主USB信号的集线器；

用于根据第三电平的切换信号连通所述第二主USB信号至所述集线器，或者根据第四电平的所述切换信号连通第二开关模块转发的从USB信号的第一开关模块；

与所述第一开关模块和所述集线器连接，用于根据所述第三电平的切换信号连通所述集线器转发的所述第二主USB信号，或者根据所述第四电平的切换信号连通所述从USB信号至所述第一开关模块的所述第二开关模块；

用于根据插拔检测信号和外接电源生成第一逻辑信号的第一逻辑模块；

与所述第一逻辑模块连接，用于根据第一电平的所述第一逻辑信号和第五电平的数据传输状态信号生成第七电平的第二逻辑信号，或根据第二电平的所述第一逻辑信号和第六电平的所述数据传输状态信号生成第八电平的第二逻辑信号的第二逻辑模块；

与所述集线器、所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第一逻辑模块以及所述第二逻辑模块连接，用于发送一个或多个所述第一主USB信号和所述第二主USB信号，或者接收所述从USB信号；根据第一电平的所述第一逻辑信号生成所述第四电平的切换信号和所述第五电平的数据传输状态信号，根据所述第七电平的第二逻辑信号切换至主设备状态；根据第二电平的所述第一逻辑信号生成所述第三电平的切换信号和所述第六电平的数据传输状态信号，根据所述第八电平的第二逻辑信号切换至从设备状态的控制模块。

在其中一个实施例中，所述基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置还包括：

用于根据电池电源生成供电电源为各个功能模块供电的电源转换模块。

在其中一个实施例中，所述基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置还包括：

与所述第一逻辑模块连接，用于转发所述插拔检测信号和所述外接电源的 Type-C接口模块。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括USB控制芯片；

所述USB控制芯片的第一数据输入输出端为所述控制模块的第一逻辑信号输入端；

所述USB控制芯片的第二数据输入输出端为所述控制模块的数据传输状态信号输出端；

所述USB控制芯片的第三数据输入输出端为所述控制模块的切换信号输出端；

所述USB控制芯片的接口设备识别端为所述控制模块的第二逻辑信号输入端；

所述USB控制芯片的高速正极发送端、所述USB控制芯片的高速负极发送端、所述USB控制芯片的高速正极接收端以及所述USB控制芯片的高速负极接收端共同构成为所述控制模块的第二主USB信号输出端和所述控制模块的从USB信号输入端；

所述USB控制芯片的第二数据正输入输出端和所述USB控制芯片的第二数据负输入输出端共同构成为所述控制模块的第一主USB信号输出端。

在其中一个实施例中，所述第一逻辑模块和所述第二逻辑模块均为与门。

在其中一个实施例中，所述第一逻辑模块和所述第二逻辑模块包括双路两输入正与门芯片、第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一电容；

所述双路两输入正与门芯片的第一输入端为所述第一逻辑模块的插拔检测信号输入端，所述双路两输入正与门芯片的第二输入端为所述第一逻辑模块的外接电源输入端；

所述双路两输入正与门芯片的第一输出端为所述第一逻辑模块的第一逻辑信号输出端，所述双路两输入正与门芯片的第三输入端为所述第二逻辑模块的第一逻辑信号输入端；

所述双路两输入正与门芯片的第二输出端为所述第二逻辑模块的第二逻辑信号输出端；

所述双路两输入正与门芯片的地端与电源地连接，所述双路两输入正与门芯片的电源端与所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端以及第一供电电源连接，所述第一电容的第二端与电源地连接，所述双路两输入正与门芯片的第四输入端与所述第一电阻的第一端和所述第一场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的栅极与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端和所述第一场效应管的源极与电源地连接；

所述第二电阻的第二端为所述第二逻辑模块的数据传输状态信号输入端。

在其中一个实施例中，所述第一开关模块和所述第二开关模块均包括切换单元，所述切换单元包括第一双通道复用/解复用芯片、第二场效应管、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第二电容；

所述第一双通道复用/解复用芯片的电源端、所述第二电容的第一端以及所述第八电阻的第一端与第三供电电源连接，所述第二电容的第二端与电源地连接，所述第八电阻的第二端与所述第二场效应管的漏极和所述第一双通道复用/ 解复用芯片的选择端连接，所述第二场效应管的源极与电源地连接，所述第二场效应管的栅极与所述第七电阻的第二端连接，所述第七电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与电源地连接，所述第一双通道复用/解复用芯片的地端与电源地连接；

所述第七电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共同构成为所述第一开关模块的切换信号输入端；

所述第一双通道复用/解复用芯片的第一正输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第一负输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第二正输入输出端以及所述第一双通道复用/解复用芯片的第二负输入输出端共同构成为所述第一开关模块的第二主USB信号输入端和所述第一开关模块的从 USB信号输出端；

所述第一双通道复用/解复用芯片的第三正输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第三负输入端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第四正输入端以及所述第一双通道复用/解复用芯片的第四负输入端共同构成为所述第一开关模块的从USB信号输入端；

所述第一双通道复用/解复用芯片的第五正输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第五负输入端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第六正输入端以及所述第一双通道复用/解复用芯片的第六负输入端共同构成为所述第一开关模块的第二主USB信号输出端。

在其中一个实施例中，所述第二开关模块包括第二双通道复用/解复用芯片、第三场效应管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第三电容；

所述第二双通道复用/解复用芯片的电源端、所述第三电容的第一端以及所述第十一电阻的第一端与第三供电电源连接，所述第三电容的第二端与电源地连接，所述第十一电阻的第二端与所述第三场效应管的漏极和所述第二双通道复用/解复用芯片的选择端连接，所述第三场效应管的源极与电源地连接，所述第三场效应管的栅极与所述第十电阻的第二端连接，所述第十电阻的第一端和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与电源地连接，所述第二双通道复用/解复用芯片的地端与电源地连接；

所述第十电阻的第一端和所述第九电阻的第一端共同构成为所述第二开关模块的切换信号输入端；

所述第二双通道复用/解复用芯片的第一正输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第一负输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第二正输入输出端以及所述第二双通道复用/解复用芯片的第二负输入输出端共同构成为所述第二开关模块的第二主USB信号输出端和所述第二开关模块的从 USB信号输入端；

所述第二双通道复用/解复用芯片的第三正输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第三负输入端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第四正输入端以及所述第二双通道复用/解复用芯片的第四负输入端共同构成为所述第二开关模块的从信号输出端；

所述第二双通道复用/解复用芯片的第五正输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第五负输入端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第六正输入端以及所述第二双通道复用/解复用芯片的第六负输入端共同构成为所述第二开关模块的第二主USB信号输入端。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种终端设备，所述终端设备包括如上述所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置。

本实用新型实施例通过第一开关模块根据第三电平的切换信号连通第二主 USB信号至集线器，或者根据第四电平的切换信号连通第二开关模块转发的从 USB信号，第二开关模块根据第三电平的切换信号连通集线器转发的第二主 USB信号，或者根据第四电平的切换信号连通从USB信号至第一开关模块，第一逻辑模块根据插拔检测信号和外接电源生成第一逻辑信号，第二逻辑模块根据第一电平的第一逻辑信号和第五电平的数据传输状态信号生成第七电平的第二逻辑信号，或根据第二电平的第一逻辑信号和第六电平的数据传输状态信号生成第八电平的第二逻辑信号，控制模块发送一个或多个第一主USB信号和第二主USB信号，或者接收从USB信号，并根据第一电平的第一逻辑信号生成第四电平的切换信号和第五电平的数据传输状态信号，根据第七电平的第二逻辑信号切换至主设备状态；根据第二电平的第一逻辑信号生成第三电平的切换信号和第六电平的数据传输状态信号，根据第八电平的第二逻辑信号切换至从设备状态；从而实现在USB3.0接口资源较少的情况下单接口复用时，依据 USB接口接入设备类别和数据状态自动识别和逻辑判断处理，以自动切换主从设备模式，且不会强制中断集线器端数据收发而导致数据异常，也不会因为随意插拔接口设备导致出现系统异常，避免了手动从软件界面点选切换，极大的提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置的另一种结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置的另一种结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的控制模块的电路结构示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的逻辑处理模块的示例电路原理图；

图6为本实用新型一实施例提供的切换单元的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，包括集线器11、第一开关模块12、第二开关模块13、第一逻辑模块14、第二逻辑模块15以及控制器 16。

集线器11用于转发一个或多个第一主USB信号和第二主USB信号。

第一开关模块12用于根据第三电平的切换信号连通第二主USB信号至集线器11，或者根据第四电平的切换信号连通第二开关模块13转发的从USB信号。

第二开关模块13与第一开关模块12和集线器11连接，用于根据第三电平的切换信号连通集线器11转发的第二主USB信号，或者根据第四电平的切换信号连通从USB信号至第一开关模块12。

第一逻辑模块14用于根据插拔检测信号和外接电源生成第一逻辑信号。

第二逻辑模块15与第一逻辑模块14连接，用于根据第一电平的第一逻辑信号和第五电平的数据传输状态信号生成第七电平的第二逻辑信号，或根据第二电平的第一逻辑信号和第六电平的数据传输状态信号生成第八电平的第二逻辑信号。

控制模块16与集线器11、第一开关模块12、第二开关模块13、第一逻辑模块14以及第二逻辑模块15连接，用于发送一个或多个第一主USB信号和第二主USB信号，或者接收从USB信号；根据第一电平的第一逻辑信号生成第四电平的切换信号和第五电平的数据传输状态信号，根据第七电平的第二逻辑信号切换至从设备状态；根据第二电平的第一逻辑信号生成第三电平的切换信号和第六电平的数据传输状态信号，根据第八电平的第二逻辑信号切换至主设备状态。

其中，第一电平、第三电平、第五电平以及第七电平为高电平；第二电平、第四电平、第六电平以及第八电平为低电平。

具体实施中，第一主USB信号为主设备模式下发送的USB2.0信号，第二主USB信号为主设备模式下发送的USB3.0信号，从USB信号为从设备模式下接收的USB3.0信号。控制模块16与集线器11连接，集线器11转发控制模块16发送的一个或多个USB2.0信号和USB3.0信号。

请参阅图3，在其中一个实施例中，基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置还包括Type-C接口模块18。

Type-C接口模块18与第一逻辑模块14连接，用于转发插拔检测信号和外接电源。

具体实施中，利用Type-C接口双面插入，不会导致反接接不进去的问题。另外，Type-C接口与USB接口相比设计更为轻薄，传输速度(最高10Gbps) 更快，以及电力传输(最高100W)更强，可以满足适用主设备和从设备等不同的状态。

当Type-C接口模块18接入从设备(Device设备)时，外接电源的检测端 VBUS的电平为高电平，插拔检测信号为低电平，第一逻辑模块14根据低电平的插拔检测信号和外接电源生成第二电平的第一逻辑信号，此时第二电平的第一逻辑信号为低电平的第一逻辑信号。控制模块16根据低电平的第一逻辑信号生成第三电平(高电平)的切换信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号，第一开关模块12根据第三电平(高电平)的切换信号连通第二主USB信号至集线器11，第二开关模块13根据第三电平(高电平)的切换信号连通集线器11转发的第二主USB信号，转发第二主USB信号至Type-C接口模块18；同时，第二逻辑模块15根据低电平的第一逻辑信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号生成第八电平(低电平)的第二逻辑信号，控制模块16根据第八电平(低电平)的第二逻辑信号切换至主设备状态。

当Type-C接口模块18接入主设备(Host设备)时，外接电源的检测端 VBUS的电平为高电平，插拔检测信号为高电平，第一逻辑模块14根据高电平的插拔检测信号和外接电源生成第一电平的第一逻辑信号，此时第一电平的第一逻辑信号为高电平的第一逻辑信号。控制模块16根据高电平的第一逻辑信号生成第四电平(低电平)的切换信号和第五电平(高电平)的数据传输状态信号，第一开关模块12和第二开关模块13根据第四电平(低电平)的切换信号互相连通，将第二开关模块13转发的从USB信号传输至控制模块16；同时，第二逻辑模块15根据高电平的第一逻辑信号和第五电平(高电平)的数据传输状态信号生成第七电平(高电平)的第二逻辑信号，控制模块16根据第七电平 (高电平)的第二逻辑信号切换至从设备状态。

当Type-C接口模块18的接口悬空时，外接电源的检测端VBUS的电平为低电平，插拔检测信号为高电平，第一逻辑模块14根据高电平的插拔检测信号和无外接电源生成低电平的第一逻辑信号，控制模块16根据低电平的第一逻辑信号生成第三电平(高电平)的切换信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号，第一开关模块12根据第三电平(高电平)的切换信号连通第二主USB 信号至集线器11，第二开关模块13根据第三电平(高电平)的切换信号连通集线器11转发的第二主USB信号，转发第二主USB信号至Type-C接口模块 18；同时，第二逻辑模块15根据低电平的第一逻辑信号和第六电平(低电平) 的数据传输状态信号生成第八电平(低电平)的第二逻辑信号，控制模块16 根据第八电平(低电平)的第二逻辑信号切换至主设备状态。具体可参见以下电平逻辑表格：

本实用新型实施例能够实现在USB3.0接口资源较少的情况下单接口复用时，依据USB接口接入设备类别和数据传输状态自动识别和逻辑判断处理，自动切换主从设备模式，且不会强制中断集线器端数据收发而导致数据异常，也不会因为随意插拔接口设备导致出现系统异常，避免了手动从软件界面点选切换，极大的提升了用户体验。

开机默认为Host设备状态，数据传输状态信号默认为低电平，第二逻辑信号为低电平，且切换信号默认为高电平，第一开关模块12和第二开关模块13 均与集线器11接通，在TYPE_C接口模块18接Device设备时，可以正常读取数据且USB2.0接口和USB3.0接口对应的Device设备均以USB3.0速率正常工作；在TYPE_C接口模块18的接口悬空时，USB2.0接口和USB3.0接口对应的Device设备也均以USB3.0速率正常工作。在未开机的状态下或者在开机过程中，切换信号默认为高电平，数据传输状态信号默认拉低为低电平，第一逻辑信号默认为低电平，在开机状态下在TYPE C接口模块18接入Device设备，在开机后可以正常识别；在开机状态下在TYPE C接口模块18接入Host设备，在完全开机后，数据传输状态信号由低电平变为高电平，切换信号由高电平转为低电平，切换第一开关模块12和第二开关模块13的通道，亦可以实现正常识别与切换。

请参阅图2，在其中一个实施例中，基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置还包括电源转换模块17。

电源转换模块17用于根据电池电源生成供电电源为各个功能模块供电。

具体实施中，各个功能模块的供电电源可以相同也可以不同，电源转换模块17能够将电池电源转换为集线器11和各个功能模块的供电电源为各个功能模块供电，满足集线器11和各个功能模块的用电需求。可选的，控制模块16 还可以根据需要通过集线器11转发一个或多个第一主USB信号和第二主USB 信号时，在使能电源转换模块17生成集线器11的供电电源，以节约能耗。

请参阅图4，在其中一个实施例中，控制模块16包括USB控制芯片U1。

USB控制芯片U1的第一数据输入输出端GPIO3为控制模块16的第一逻辑信号输入端；USB控制芯片U1的第二数据输入输出端GPIO2为控制模块16 的数据传输状态信号输出端；USB控制芯片U1的第三数据输入输出端GPIO1 为控制模块16的切换信号输出端；USB控制芯片U1的接口设备识别端 USB0_OTG_ID为控制模块16的第二逻辑信号输入端。

USB控制芯片U1的高速正极发送端USB_SS0_TX_P、USB控制芯片U1 的高速负极发送端USB_SS0_TX_N、USB控制芯片U1的高速正极接收端 USB_SS0_RX_P以及USB控制芯片U1的高速负极接收端USB_SS0_RX_N共同构成为控制模块16的第二主USB信号输出端和控制模块16的从USB信号输入端。

USB控制芯片U1的第二数据正输入输出端USB1_DP和USB控制芯片 U1的第二数据负输入输出端USB1_DN共同构成为控制模块16的第一主USB 信号输出端。

具体实施中，USB控制芯片U1的接口设备识别端USB0_OTG_ID、USB 控制芯片U1的外接电源检测端USB0_VBUS_DET、USB控制芯片U1的第一数据正输入输出端USB0_DP以及USB控制芯片U1的第一数据负输入输出端USB0_DN共同构成为控制模块16的USB_OTG接口端，以拓展电子设备USB 接口即插即用的功能。

在其中一个实施例中，第一逻辑模块14和第二逻辑模块15均为与门。

具体实施中，请参阅图5，第一逻辑模块14和第二逻辑模块15包括双路两输入正与门芯片U2、第一场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一电容C1。

双路两输入正与门芯片U2的第一输入端1A为第一逻辑模块14的插拔检测信号输入端，双路两输入正与门芯片U2的第二输入端1B为第一逻辑模块 14的外接电源输入端。

双路两输入正与门芯片U2的第一输出端1Y为第一逻辑模块14的第一逻辑信号输出端，双路两输入正与门芯片U2的第三输入端2A为第二逻辑模块 15的第一逻辑信号输入端。

双路两输入正与门芯片U2的第二输出端2Y为第二逻辑模块15的第二逻辑信号输出端。

双路两输入正与门芯片U2的地端GND与电源地连接，双路两输入正与门芯片U2的电源端VCC与第一电阻R1的第一端和第一电容C1的第一端以及第一供电电源连接，第一电容C1的第二端与电源地连接，双路两输入正与门芯片U2的第四输入端2B与第一电阻R1的第一端和第一场效应管Q1的漏极连接，第一场效应管Q1的栅极与第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端和第一场效应管Q1的源极与电源地连接。

第二电阻R2的第二端为第二逻辑模块15的数据传输状态信号输入端。

具体实施中，双路两输入正与门芯片U2的第一输出端1Y和双路两输入正与门芯片U2的第三输入端2A与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第一三极管Q2的基极连接，第一三极管Q2的集电极与电源地连接，第一三极管Q2的发射级与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第二供电电源连接，通过第四电阻R4、第五电阻R5以及第一三极管Q2对第一逻辑信号进行电平转换后传送给控制模块16，提高了输入逻辑与输出逻辑的协调性，进而提高了逻辑判断、处理及控制的精度和可靠性。可选的，第一供电电源为5V，第二供电电源为1V8。

请参阅图6，在其中一个实施例中，第一开关模块12包括第一双通道复用 /解复用芯片U3、第二场效应管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8 以及第二电容C2。

第一双通道复用/解复用芯片U3的电源端VCC、第二电容C2的第一端以及第八电阻R8的第一端与第三供电电源连接，第二电容C2的第二端与电源地连接，第八电阻R8的第二端与第二场效应管Q3的漏极和第一双通道复用/解复用芯片U3的选择端SEL连接，第二场效应管Q3的源极与电源地连接，第二场效应管Q3的栅极与第七电阻R7的第二端连接，第七电阻R7的第一端和第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与电源地连接，第一双通道复用/解复用芯片U3的地端GND与电源地连接。

第七电阻R7的第一端和第六电阻R6的第一端共同构成为第一开关模块 12的切换信号输入端。具体的，切换信号包括第三电平的切换信号和第四电平的切换信号，第七电阻R7的第一端和第六电阻R6的第一端共同构成为第一开关模块12的第三电平的切换信号输入端和第一开关模块12的第四电平的切换信号输入端。

第一双通道复用/解复用芯片U3的第一正输入输出端A0P、第一双通道复用/解复用芯片U3的第一负输入输出端A0N、第一双通道复用/解复用芯片U3 的第二正输入输出端A1P以及第一双通道复用/解复用芯片U3的第二负输入输出端A1N共同构成为第一开关模块12的第二主USB信号输入端和第一开关模块12的从USB信号输出端。

第一双通道复用/解复用芯片U3的第三正输入输出端B0P、第一双通道复用/解复用芯片U3的第三负输入端B0N、第一双通道复用/解复用芯片U3的第四正输入端B1P以及第一双通道复用/解复用芯片U3的第四负输入端B1N共同构成为第一开关模块12的从USB信号输入端。

第一双通道复用/解复用芯片U3的第五正输入输出端C0P、第一双通道复用/解复用芯片U3的第五负输入端C0N、第一双通道复用/解复用芯片U3的第六正输入端C1P以及第一双通道复用/解复用芯片U3的第六负输入端C1N共同构成为第一开关模块12的第二主USB信号输出端。

请参阅图6，在其中一个实施例中，第二开关模块13包括第二双通道复用 /解复用芯片U4、第三场效应管Q4、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻 R11以及第三电容C3。

第二双通道复用/解复用芯片U4的电源端VCC、第三电容C3的第一端以及第十一电阻R11的第一端与第三供电电源连接，第三电容C3的第二端与电源地连接，第十一电阻R11的第二端与第三场效应管Q4的漏极和第二双通道复用/解复用芯片U4的选择端SEL连接，第三场效应管Q4的源极与电源地连接，第三场效应管Q4的栅极与第十电阻R10的第二端连接，第十电阻R10的第一端和第九电阻R9的第一端连接，第九电阻R9的第二端与电源地连接，第二双通道复用/解复用芯片U4的地端GND与电源地连接。

第十电阻R10的第一端和第九电阻R9的第一端共同构成为第二开关模块 13的切换信号输入端。

具体的，切换信号包括第三电平的切换信号和第四电平的切换信号，第十电阻R10的第一端和第九电阻R9的第一端共同构成为第二开关模块13的第三电平的切换信号输入端和第二开关模块13的第四电平的切换信号输入端。

第二双通道复用/解复用芯片U4的第一正输入输出端A0P、第二双通道复用/解复用芯片U4的第一负输入输出端A0N、第二双通道复用/解复用芯片U4 的第二正输入输出端A1P以及第二双通道复用/解复用芯片U4的第二负输入输出端A1N共同构成为第二开关模块13的第二主USB信号输出端和第二开关模块13的从USB信号输入端。

第二双通道复用/解复用芯片U4的第三正输入输出端B0P、第二双通道复用/解复用芯片U4的第三负输入端B0N、第二双通道复用/解复用芯片U4的第四正输入端B1P以及第二双通道复用/解复用芯片U4的第四负输入端B1N共同构成为第二开关模块13的从USB信号输出端。

第二双通道复用/解复用芯片U4的第五正输入输出端C0P、第二双通道复用/解复用芯片U4的第五负输入端C0N、第二双通道复用/解复用芯片U4的第六正输入端C1P以及第二双通道复用/解复用芯片U4的第六负输入端C1N共同构成为第二开关模块13的第二主USB信号输入端。

以下将结合图4、图5以及图6对一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置的工作原理进行简单说明：

当Type-C接口模块18接入Device设备时，外接电源的检测端VBUS的电平为高电平，插拔检测信号为低电平，插拔检测信号经双路两输入正与门芯片U2的第一输入端1A输入双路两输入正与门芯片U2，外接电源经双路两输入正与门芯片U2的第二输入端1B输入双路两输入正与门芯片U2，双路两输入正与门芯片U2根据低电平的插拔检测信号和外接电源生成第二电平的第一逻辑信号，此时第二电平的第一逻辑信号为低电平的第一逻辑信号，低电平的第一逻辑信号经USB控制芯片U1的第一数据输入输出端GPIO3输入USB控制芯片U1，USB控制芯片U1根据低电平的第一逻辑信号生成第三电平(高电平)的切换信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号，第三电平(高电平)的切换信号经USB控制芯片U1的第三数据输入输出端GPIO1输出，经第七电阻R7、第二场效应管Q3以及第一双通道复用/解复用芯片U3的选择端SEL 输入第一双通道复用/解复用芯片U3，第三电平(高电平)的切换信号经第十电阻R10、第三场效应管Q4以及第二双通道复用/解复用芯片U4的选择端SEL 输入第二双通道复用/解复用芯片U4，第一双通道复用/解复用芯片U3根据第三电平(高电平)的切换信号连通第二主USB信号至集线器11，第二双通道复用/解复用芯片U4根据第三电平(高电平)的切换信号连通集线器11转发的第二主USB信号，转发第二主USB信号至Type-C接口模块18；同时，双路两输入正与门芯片U2根据低电平的第一逻辑信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号生成第八电平(低电平)的第二逻辑信号并经双路两输入正与门芯片U2的第二输出端2Y输出，经USB控制芯片U1的接口设备识别端 USB0_OTG_ID输入USB控制芯片U1，USB控制芯片U1根据第八电平(低电平)的第二逻辑信号切换至主设备状态。

当Type-C接口模块18接入Host设备时，外接电源的检测端VBUS的电平为高电平，插拔检测信号为高电平，插拔检测信号经双路两输入正与门芯片 U2的第一输入端1A输入双路两输入正与门芯片U2，外接电源经双路两输入正与门芯片U2的第二输入端1B输入双路两输入正与门芯片U2，双路两输入正与门芯片U2根据高电平的插拔检测信号和外接电源生成第一电平的第一逻辑信号，此时第一电平的第一逻辑信号为高电平的第一逻辑信号，高电平的第一逻辑信号经USB控制芯片U1的第一数据输入输出端GPIO3输入USB控制芯片U1，USB控制芯片U1根据高电平的第一逻辑信号生成第四电平(低电平) 的切换信号和第五电平(高电平)的数据传输状态信号，第四电平(低电平) 的切换信号经USB控制芯片U1的第三数据输入输出端GPIO1输出，经第七电阻R7、第二场效应管Q3以及第一双通道复用/解复用芯片U3的选择端SEL输入第一双通道复用/解复用芯片U3，第四电平(低电平)的切换信号经第十电阻R10、第三场效应管Q4以及第二双通道复用/解复用芯片U4的选择端SEL 输入第二双通道复用/解复用芯片U4，第一双通道复用/解复用芯片U3和第二双通道复用/解复用芯片U4根据第四电平(低电平)的切换信号互相连通，将第二双通道复用/解复用芯片U4转发的从USB信号传输给USB控制芯片U1；同时，双路两输入正与门芯片U2根据高电平的第一逻辑信号和第五电平(高电平)的数据传输状态信号生成第七电平(高电平)的第二逻辑信号并经双路两输入正与门芯片U2的第二输出端2Y输出，再经USB控制芯片U1的接口设备识别端USB0_OTG_ID输入USB控制芯片U1，USB控制芯片U1根据第七电平(高电平)的第二逻辑信号切换至从设备状态。

当Type-C接口模块18的接口悬空时，外接电源的检测端VBUS的电平为低电平，插拔检测信号为高电平，双路两输入正与门芯片U2根据高电平的插拔检测信号和无外接电源生成低电平的第一逻辑信号，USB控制芯片U1根据低电平的第一逻辑信号生成第三电平(高电平)的切换信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号，第三电平(高电平)的切换信号经USB控制芯片 U1的第三数据输入输出端GPIO1输出，经第七电阻R7、第二场效应管Q3以及第一双通道复用/解复用芯片U3的选择端SEL输入第一双通道复用/解复用芯片U3，第三电平(高电平)的切换信号经第十电阻R10、第三场效应管Q4以及第二双通道复用/解复用芯片U4的选择端SEL输入第二双通道复用/解复用芯片U4，第一双通道复用/解复用芯片U3根据第三电平(高电平)的切换信号连通第二主USB信号至集线器11，第二双通道复用/解复用芯片U4根据第三电平(高电平)的切换信号连通集线器11转发的第二主USB信号，转发第二主 USB信号至Type-C接口模块18；同时，双路两输入正与门芯片U2根据低电平的第一逻辑信号和第六电平(低电平)的数据传输状态信号生成第八电平(低电平)的第二逻辑信号并经双路两输入正与门芯片U2的第二输出端2Y输出，经USB控制芯片U1的接口设备识别端USB0_OTG_ID输入USB控制芯片U1， USB控制芯片U1根据第八电平(低电平)的第二逻辑信号切换至主设备状态。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种终端设备，所述终端设备包括如上述所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置。

本实用新型在USB3.0接口资源较少的情况下，能够实现单接口复用，以及使得终端设备能够实现1个USB3.0配合两个USB2.0接口使用，且在USB3.0 配和USB_OTG接口使用时，能够实现Host设备与Device设备无需手动从软件界面点选切换即可实现自动主从设备的切换，切换过程中不会强制中断集线器Hub端数据收发而导致数据异常，也不会因为随意插拔接口设备导致出现系统异常，依靠接口接入设备类别和数据传输状态进行逻辑判断及控制实现USB 接口能够按照实际使用需求自行在Host设备和Device设备之间顺畅切换，极大的提升了用户体验。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/ 耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，包括：

用于转发一个或多个第一主USB信号和第二主USB信号的集线器；

用于根据第三电平的切换信号连通所述第二主USB信号至所述集线器，或者根据第四电平的所述切换信号连通第二开关模块转发的从USB信号的第一开关模块；

与所述第一开关模块和所述集线器连接，用于根据所述第三电平的切换信号连通所述集线器转发的所述第二主USB信号，或者根据所述第四电平的切换信号连通所述从USB信号至所述第一开关模块的所述第二开关模块；

用于根据插拔检测信号和外接电源生成第一逻辑信号的第一逻辑模块；

与所述第一逻辑模块连接，用于根据第一电平的所述第一逻辑信号和第五电平的数据传输状态信号生成第七电平的第二逻辑信号，或根据第二电平的所述第一逻辑信号和第六电平的所述数据传输状态信号生成第八电平的第二逻辑信号的第二逻辑模块；

与所述集线器、所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第一逻辑模块以及所述第二逻辑模块连接，用于发送一个或多个所述第一主USB信号和所述第二主USB信号，或者接收所述从USB信号；根据第一电平的所述第一逻辑信号生成所述第四电平的切换信号和所述第五电平的数据传输状态信号，根据所述第七电平的第二逻辑信号切换至从设备状态；根据第二电平的所述第一逻辑信号生成所述第三电平的切换信号和所述第六电平的数据传输状态信号，根据所述第八电平的第二逻辑信号切换至主设备状态的控制模块。

2.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，所述基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置还包括：

用于根据电池电源生成供电电源为各个功能模块供电的电源转换模块。

3.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，还包括：

与所述第一逻辑模块连接，用于转发所述插拔检测信号和所述外接电源的Type-C接口模块。

4.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，所述控制模块包括USB控制芯片；

所述USB控制芯片的第一数据输入输出端为所述控制模块的第一逻辑信号输入端；

所述USB控制芯片的第二数据输入输出端为所述控制模块的数据传输状态信号输出端；

所述USB控制芯片的第三数据输入输出端为所述控制模块的切换信号输出端；

所述USB控制芯片的接口设备识别端为所述控制模块的第二逻辑信号输入端；

所述USB控制芯片的高速正极发送端、所述USB控制芯片的高速负极发送端、所述USB控制芯片的高速正极接收端以及所述USB控制芯片的高速负极接收端共同构成为所述控制模块的第二主USB信号输出端和所述控制模块的从USB信号输入端；

所述USB控制芯片的第二数据正输入输出端和所述USB控制芯片的第二数据负输入输出端共同构成为所述控制模块的第一主USB信号输出端。

5.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，所述第一逻辑模块和所述第二逻辑模块均为与门。

6.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，所述第一逻辑模块和所述第二逻辑模块包括双路两输入正与门芯片、第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第一电容；

所述双路两输入正与门芯片的第一输入端为所述第一逻辑模块的插拔检测信号输入端，所述双路两输入正与门芯片的第二输入端为所述第一逻辑模块的外接电源输入端；

所述双路两输入正与门芯片的第一输出端为所述第一逻辑模块的第一逻辑信号输出端，所述双路两输入正与门芯片的第三输入端为所述第二逻辑模块的第一逻辑信号输入端；

所述双路两输入正与门芯片的第二输出端为所述第二逻辑模块的第二逻辑信号输出端；

所述双路两输入正与门芯片的地端与电源地连接，所述双路两输入正与门芯片的电源端与所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端以及第一供电电源连接，所述第一电容的第二端与电源地连接，所述双路两输入正与门芯片的第四输入端与所述第一电阻的第一端和所述第一场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的栅极与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端和所述第一场效应管的源极与电源地连接；

所述第二电阻的第二端为所述第二逻辑模块的数据传输状态信号输入端。

7.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，所述第一开关模块包括第一双通道复用/解复用芯片、第二场效应管、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第二电容；

所述第一双通道复用/解复用芯片的电源端、所述第二电容的第一端以及所述第八电阻的第一端与第三供电电源连接，所述第二电容的第二端与电源地连接，所述第八电阻的第二端与所述第二场效应管的漏极和所述第一双通道复用/解复用芯片的选择端连接，所述第二场效应管的源极与电源地连接，所述第二场效应管的栅极与所述第七电阻的第二端连接，所述第七电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与电源地连接，所述第一双通道复用/解复用芯片的地端与电源地连接；

所述第七电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共同构成为所述第一开关模块的切换信号输入端；

所述第一双通道复用/解复用芯片的第一正输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第一负输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第二正输入输出端以及所述第一双通道复用/解复用芯片的第二负输入输出端共同构成为所述第一开关模块的第二主USB信号输入端和所述第一开关模块的从USB信号输出端；

所述第一双通道复用/解复用芯片的第三正输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第三负输入端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第四正输入端以及所述第一双通道复用/解复用芯片的第四负输入端共同构成为所述第一开关模块的从USB信号输入端；

所述第一双通道复用/解复用芯片的第五正输入输出端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第五负输入端、所述第一双通道复用/解复用芯片的第六正输入端以及所述第一双通道复用/解复用芯片的第六负输入端共同构成为所述第一开关模块的第二主USB信号输出端。

8.如权利要求1所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置，其特征在于，所述第二开关模块包括第二双通道复用/解复用芯片、第三场效应管、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第三电容；

所述第二双通道复用/解复用芯片的电源端、所述第三电容的第一端以及所述第十一电阻的第一端与第三供电电源连接，所述第三电容的第二端与电源地连接，所述第十一电阻的第二端与所述第三场效应管的漏极和所述第二双通道复用/解复用芯片的选择端连接，所述第三场效应管的源极与电源地连接，所述第三场效应管的栅极与所述第十电阻的第二端连接，所述第十电阻的第一端和所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与电源地连接，所述第二双通道复用/解复用芯片的地端与电源地连接；

所述第十电阻的第一端和所述第九电阻的第一端共同构成为所述第二开关模块的切换信号输入端；

所述第二双通道复用/解复用芯片的第一正输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第一负输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第二正输入输出端以及所述第二双通道复用/解复用芯片的第二负输入输出端共同构成为所述第二开关模块的第二主USB信号输出端和所述第二开关模块的从USB信号输入端；

所述第二双通道复用/解复用芯片的第三正输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第三负输入端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第四正输入端以及所述第二双通道复用/解复用芯片的第四负输入端共同构成为所述第二开关模块的从信号输出端；

所述第二双通道复用/解复用芯片的第五正输入输出端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第五负输入端、所述第二双通道复用/解复用芯片的第六正输入端以及所述第二双通道复用/解复用芯片的第六负输入端共同构成为所述第二开关模块的第二主USB信号输入端。

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括如权利要求1至8任一项所述的基于USB_OTG模式下的主从设备切换装置。

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