CN211653637U - 数字usb接口扩展和测试装置 - Google Patents

Abstract

数字USB接口扩展和测试装置，属于测试和USB接口转接领域，为了能够兼容USB接口扩展功能，提供多装置串联机能，实现数据的实时传输，要点是电源输入模块输出端与大负载转换电路相连，大负载转换电路与MCU控制单元中的I2C口连接；大负载转换电路与USB接口电路连接，USB信号扩展单元与USB接口电路连接，USB信号扩展单元与MCU控制单元连接；EEPROM、时钟发生电路、外扩I2C控制电路分别与MCU控制单元相连；级联接口扩展单元分别与MCU控制单元相连接，第一接口ESD保护电路连接在级联接口扩展单元与MCU控制单元的接线上，效果是兼容通用接口，是能够提供更多接口的USB扩展电路，并能同时对多个外接设备进行数据采集和控制。

Description

数字USB接口扩展和测试装置

技术领域

本实用新型属于测试和USB接口转接领域，更具体地说，涉及一种数字USB接口测试和USB接口扩展转换装置。

背景技术

随着计算机、手机、便携式智能设备不断发展和升级换代，市场上有大量的USB接口转接设备能够支持USB2.0接口或者USB3.0接口，通过USB的接口转接设备对数据进行传输。USB的接口性能不断完善和提高，目前已经出现针对数字信号传输速度在10Gbps的接口和传输方式，USB接口的充放电的速度不断加快，充电电压、充电电流、带载能力都比以前有了显著的提高。然而，现阶段大多数的USB扩展设备都少于6个扩展接口，并且带载能力一般不会超过500mA。同时数据的传输不能进行大数据的同时传输。在工业测试和生产过程中，往往会需要一些功率较高的设备，通常采用的是24V的直流供电，但是这种接口不利于数据信号的传输。

发明内容

为了能够兼容USB接口扩展功能，提供多装置串联机能，实现数据的实时传输，本实用新型提出如下技术方案：一种数字USB接口扩展和测试装置，包括MCU控制单元、大负载转换电路、USB接口电路、USB信号扩展单元、电源输入模块、EEPROM、时钟发生电路和外扩I2C控制电路，级联接口扩展单元及第一接口ESD保护电路；电源输入模块输出端与大负载转换电路相连，大负载转换电路与MCU控制单元中的I2C口连接；大负载转换电路与USB接口电路连接，USB信号扩展单元与USB接口电路连接，USB信号扩展单元与MCU控制单元连接；EEPROM、时钟发生电路、外扩I2C控制电路分别与MCU控制单元相连；级联接口扩展单元分别与MCU控制单元相连接，第一接口ESD保护电路连接在级联接口扩展单元与MCU控制单元的接线上。

进一步的，所述的数字USB接口扩展和测试装置，还包括第二接口ESD保护电路、视频信号扩展电路，视频信号转换单元，第二接口ESD保护电路与视频信号扩展电路连接，视频信号扩展电路与视频信号转换单元连接，视频信号转换单元与MCU控制单元连接。

进一步的，EEPROM与MCU控制单元中的PE10、PE11口连接，时钟发生电路与MCU控制单元中的OSC1/OSC2口连接。

进一步的，所述USB信号扩展单元，包括USB信号缓存电路、USB信号混合电路、USB信号隔离电路、USB负载电源产生电路、USB负载电流限制电路，USB负载电源产生电路与USB负载电流限制电路连接，USB负载电流限制电路与所述USB接口电路连接；USB信号缓存电路与USB信号混合电路连接，USB信号混合电路与USB信号隔离电路连接，USB信号隔离电路与所述USB接口电路连接。

进一步的，所述级联接口扩展单元包括第一接口处理电路、第一数据滤波电路、第一数据缓存电路、第一电平转换电路、第二接口处理电路、第二数据滤波电路、第二数据缓存电路、第二电平转换电路、USB信号处理电路和固定频率发生电路，第一接口处理电路与第一数据缓存电路连接，第一数据滤波电路连接在第一接口处理电路与第一数据缓存电路的接线上，第一数据缓存电路与第一电平转换电路连接，第一电平转换电路与USB信号处理电路连接；第二接口处理电路与第二数据缓存电路连接，第二数据滤波电路连接在第二接口处理电路与第二数据缓存电路的接线上，第二数据缓存电路与第二电平转换电路连接，第二电平转换电路与USB信号处理电路连接；固定频率发生电路与USB信号处理电路连接，USB信号处理电路与MCU控制单元连接。

有益效果：本实用新型兼容通用接口，是能够提供更多接口的USB扩展电路，并能同时对多个外接设备进行数据采集和控制。本实用新型还提供视频信号输出接口便于对测试和采集进行显示。本实用新型亦能提供级联接口进行连接，从而实现较强的通用性，并且有体积小、便于携带、功能多样等特点。

附图说明

图1是本实用新型原理框图。

图2是本实用新型中的USB信号扩展单元原理框图。

图3是本实用新型中的USB信号级联单元原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种数字USB接口扩展和测试装置，包括电源输入模块、MCU控制单元（意法半导体的ST32H7系列）、时钟发生电路，EEPROM、接口ESD保护电路、大负载转换电路（功率电阻和MOSFET结合工作电路）、USB信号扩展单元（美信的MAX4899）、USB接口电路、视频信号扩展电路、视频信号转换单元、级联接口扩展单元以及外扩I2C控制电路。所述电源输入模块输出端与大负载转换电路相连，大负载转换电路同时与MCU控制单元中的I2C口和USB接口电路相连，所述EEPROM、时钟发生电路分别与MCU控制单元中的PE10、PE11口及OSC1/OSC2口相连，所述视频信号扩展电路分别与接口ESD保护电路及视频信号转换单元相连，USB信号扩展单元同MCU控制单元和USB接口电路相连接，级联接口扩展单元分别与MCU和接口ESD保护电路相连接，外扩I2C控制电路和MCU控制单元相连接。

如图2所示，所述USB信号扩展单元，包括USB信号缓存电路，USB信号混合电路，USB负载电源产生电路，USB负载电流限制电路和USB信号隔离电路。

所述USB信号缓存电路与MCU的I/O接口相连，所述USB信号混合电路与USB信号缓存电路和USB信号隔离电路相连接，所述USB负载电源产生电路与电源输入模块相连接，所述USB负载电流限制电路与USB负载电源产生电路相连接。从MCU输出的并口信号输入到USB信号缓存电路中，经过缓存电路处理后进入USB信号混合电路，进行信号的混合和分配，从而实现USB信号的扩展。同时，MCU有控制信号到达USB混合电路的使能端，控制适当的USB混合电路的开通和关闭，保证数据流的正常传输。USB信号从USB信号混合电路输出后进入USB信号隔离电路，进行USB信号电平的转换。USB负载电源产生电路与电源输入模块相连接，进行电压降压处理，同时能够提供大电流恒流输出，电平经过处理之后连接到USB负载电流限制电路，该电路提供对每一个USB输出接口的电流限制，能够最大程度保证USB接口的负载提供。

如图3所示，所述USB信号级联单元，所述级联接口扩展单元可提供装置的串联连接方式，包括接口处理电路，数据滤波电路，数据缓存电路，电平转换电路，USB信号处理电路和固定频率发生电路。

所述接口处理电路包括二极管组成的限幅电路与ESD保护电路，接口处理电路与数据滤波电路和数据缓存电路相连接，数据缓存电路与电平转换电路相连接，USB信号处理电路与电平转换电路和固定频率发生电路相连接。系统通过USB接口将USB信号输入接口处理电路经过限幅电路和滤波处理之后，信号进入数据缓存电路进行缓存，然后通过电平转换进入USB信号处理电路，该电路的同步时钟由固定频率发生电路产生，提供特定的频率作为USB信号处理电路的基准时钟，经过处理的USB信号再通过同样的电路连接到级联输出USB接口，实现测试装置级联的目的。

本实用新型兼容通用接口，能够提供最大16个接口的USB扩展电路，可以同时对16个外接设备进行数据采集和控制。同时可提供视频信号输出接口便于对测试和采集进行显示，能够提供级联接口进行连接，从而实现较强的通用性，并且有体积小、便于携带、功能多样等特点。本实用新型能够兼容USB接口扩展功能，带有大量数据采集并且可提供较大功率的测试装置。同时，对需要测试装置能够提供尽可能多的扩展接口，方便用户使用和图像处理。如果该装置进行工厂内使用，能够提供多装置串联机能，实现数据的实时传输。

所述视频信号处理单元为常用的视频信号处理芯片，例如，其可包括依次电连接的视频信号差分输入电路，滤波电路、信号接收器、视频信号计算电路。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数字USB接口扩展和测试装置，其特征在于，包括MCU控制单元、大负载转换电路、USB接口电路、USB信号扩展单元、电源输入模块、EEPROM、时钟发生电路和外扩I2C控制电路，级联接口扩展单元及第一接口ESD保护电路；电源输入模块输出端与大负载转换电路相连，大负载转换电路与MCU控制单元中的I2C口连接；大负载转换电路与USB接口电路连接，USB信号扩展单元与USB接口电路连接，USB信号扩展单元与MCU控制单元连接；EEPROM、时钟发生电路、外扩I2C控制电路分别与MCU控制单元相连；级联接口扩展单元分别与MCU控制单元相连接，第一接口ESD保护电路连接在级联接口扩展单元与MCU控制单元的接线上。

2.如权利要求1所述的数字USB接口扩展和测试装置，其特征在于，还包括第二接口ESD保护电路、视频信号扩展电路，视频信号转换单元，第二接口ESD保护电路与视频信号扩展电路连接，视频信号扩展电路与视频信号转换单元连接，视频信号转换单元与MCU控制单元连接。

3.如权利要求1所述的数字USB接口扩展和测试装置，其特征在于，EEPROM与MCU控制单元中的PE10、PE11口连接，时钟发生电路与MCU控制单元中的OSC1/OSC2口连接。

4.如权利要求1所述的数字USB接口扩展和测试装置，其特征在于，所述USB信号扩展单元，包括USB信号缓存电路、USB信号混合电路、USB信号隔离电路、USB负载电源产生电路、USB负载电流限制电路，USB负载电源产生电路与USB负载电流限制电路连接，USB负载电流限制电路与所述USB接口电路连接；USB信号缓存电路与USB信号混合电路连接，USB信号混合电路与USB信号隔离电路连接，USB信号隔离电路与所述USB接口电路连接。

5.如权利要求1所述的数字USB接口扩展和测试装置，其特征在于，所述级联接口扩展单元包括第一接口处理电路、第一数据滤波电路、第一数据缓存电路、第一电平转换电路、第二接口处理电路、第二数据滤波电路、第二数据缓存电路、第二电平转换电路、USB信号处理电路和固定频率发生电路，第一接口处理电路与第一数据缓存电路连接，第一数据滤波电路连接在第一接口处理电路与第一数据缓存电路的接线上，第一数据缓存电路与第一电平转换电路连接，第一电平转换电路与USB信号处理电路连接；第二接口处理电路与第二数据缓存电路连接，第二数据滤波电路连接在第二接口处理电路与第二数据缓存电路的接线上，第二数据缓存电路与第二电平转换电路连接，第二电平转换电路与USB信号处理电路连接；固定频率发生电路与USB信号处理电路连接，USB信号处理电路与MCU控制单元连接。

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