CN211827246U - 用于车机的usb接口转换器及车机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及信号处理技术领域，提供一种用于车机的USB接口转换器及车机。本实用新型的USB接口转换器包括：USB分路器，其与车机的USB接口相连，用于将一路USB接口扩展为多路USB接口；转换芯片，其与USB分路器相连，用于执行以下操作：将来自多路USB接口的信号转换为由多路以太网接口传输的信号，并将该信号发送至收发器；和/或将来自多路以太网接口的信号转换为相应的由多路USB接口传输的信号，以及收发器，其与转换芯片相连，且包括：发射模块，用于将由多路以太网接口传输的信号发送至多路以太网接口；和/或接收模块，用于接收来自多路以太网接口的信号，并将该信号发送至转换芯片。本实用新型可用低成本实现车机的多路USB接口连接以太网的功能。

Description

用于车机的USB接口转换器及车机

技术领域

本实用新型涉及车机技术领域，特别涉及一种用于车机的USB接口转换器及车机。

背景技术

将以太网技术及其架构作为下一代车载网络的发展方向的计划，受到了汽车行业及通讯领域的技术人员的广泛关注。而娱乐系统和高级驾驶辅助系统(ADAS)对传输带宽的迫切需求，推动了以太网介入汽车网络的进程。由于以太网是一种简单、成熟的开放标准，故基于以太网的应用都极大地降低了所述应用的成本。

具体地，随着车载子系统的增加，使不同的子系统之间对共享数据的需求越来越多。例如，摄像头分辨率的提升，促使相应的影像显示需求逐渐增多，由此传统的车载网络在带宽上面临着巨大挑战。与传统的车载网络相比，以太网可以采用更为灵活的星形连接架构，使得每一条链路都可以专享100Mb/s(甚至更高)的带宽。目前车载多媒体主机(可简称为车机)大部分都不具备以太网功能，故无法实现多个车载子系统之间对共享数据的日益提升的需求。然而，如果想要通过重新设计车机以使其具备以太网功能，则需要花费非常高的设备成本。这是因为车机的SoC(System on Chip，片上系统)处理以太网信息需要消耗一部分算力，对SoC的处理能力有了一定要求(SoC必须为算力高的芯片)，并且以太网接口和重新设计接口位置都需要相应的成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于车机的USB接口转换器，以基于车机的一路USB接口及USB接口转换器来实现多路USB接口与多路以太网接口之间的信号转换，即用低成本同时实现车机的多路USB接口稳定连接以太网的功能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于车机的USB接口转换器，所述用于车机的USB接口转换器包括：USB分路器、转换芯片以及收发器，所述USB分路器与所述车机的USB接口相连接，用于将一路USB接口扩展为多路USB接口；所述转换芯片与所述USB分路器相连接，用于执行以下操作：将来自所述多路USB接口的信号转换为相应的由多路以太网接口传输的信号，并将由多路以太网接口传输的信号发送至所述收发器；和/或将来自所述多路以太网接口的信号转换为相应的由多路USB接口传输的信号，以及所述收发器与所述转换芯片相连接，且所述收发器包括：发射模块，用于将所述由多路以太网接口传输的信号发送至所述多路以太网接口；和/或接收模块，用于接收来自所述多路以太网接口的信号，并将来自所述多路以太网接口的信号发送至所述转换芯片。

进一步的，所述用于车机的USB接口转换器还包括：开关装置，所述开关装置与所述转换芯片及所述收发器相连接，用于控制所述由多路以太网传输接口传输的信号或来自所述多路以太网接口的信号中的任一者的导通或断开。

进一步的，所述发射模块包括：第一数据转换单元，用于将所述由多路以太网接口传输的信号由并行信号转换为串行信号；以及发射单元，用于将转换后的串行信号发送至所述多路以太网接口，或者所述接收模块包括：接收单元，用于接收来自所述多路以太网接口的信号；以及第二数据转换单元，用于将来自所述多路以太网接口的信号由串行信号转换为并行信号，并将转换后的并行信号发送至所述转换芯片。

进一步的，所述转换芯片为具有预设温度范围的车规级芯片。

进一步的，所述车规级芯片是具有所述预设温度范围为-40℃至85℃的芯片模块。

进一步的，所述用于车机的USB接口转换器还包括：隔离变压装置，所述隔离变压装置与所述收发器及所述多路以太网接口相连接，用于增强所述由多路以太网传输接口传输的信号，以使所述由多路以太网传输接口传输的信号的传输距离更远。

进一步的，所述隔离变压装置为差模耦合线圈。

进一步的，所述用于车机的USB接口转换器还包括：浪涌保护装置，所述浪涌保护装置与所述隔离变压装置及所述多路以太网接口相连接，用于实现对所述USB接口转换器的浪涌保护。

进一步的，所述用于车机的USB接口转换器还包括：驱动装置，所述驱动装置与所述转换芯片相连接，用于引导所述车机安装关于所述USB接口转换器的驱动程序。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于车机的USB接口转换器具有以下优势：通过USB分路器将与其相连的车机端的一路USB接口扩展为多路USB接口，通过转换芯片实现与其相连的多路USB接口与以太网接口之间的信号转换，并通过收发器实现以太网信号的接收和/或发送，从而可基于车机的一路USB接口与USB接口转换器，来实现多路USB接口与多路以太网接口之间的信号转换，即用低成本同时实现车机的多路USB接口稳定连接以太网的功能。

本实用新型的另一目的在于提出一种车机，以用低成本同时实现车机的多路USB接口稳定连接以太网的功能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车机，所述车机的内部设置有所述的用于车机的USB接口转换器。

所述车机与上述用于车机的USB接口转换器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施方式所述的USB接口转换器的结构图；以及

图2为本实用新型实施方式所述的USB接口转换器的结构图。

附图标记说明：

1USB接口2以太网接口

10USB接口转换器20USB分路器

30转换芯片40收发器

42发射模块44接收模块

50开关装置60隔离变压装置

70浪涌保护装置

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的用于车机的USB接口转换器。如图1所示，所述用于车机的USB接口转换器10可包括：与所述车机的USB接口1相连接的USB分路器20；与所述USB分路器20相连接的转换芯片30；以及与所述转换芯片30相连接的收发器40。其中，所述收发器40还与多路以太网接口2(例如，车载T-BOX(TelematicsBOX，远程信息处理箱)可提供所述多路以太网接口2以与以太网连接)相连接，以接收来自所述多路以太网接口2的信号或发送去往所述多路以太网接口2的信号。

由于所述车机的USB接口一般只有两路，所以需要经由USB分路器将其扩展为多路USB接口，这样既可以实现与以太网连接的功能，又不会占用所述车机的所有USB接口。具体地，所述USB分路器20与所述车机的USB接口1相连接，用于将一路USB接口扩展为多路USB接口。

由于经由USB接口传输的信号需要满足USB接口传输协议的要求，而经由以太网接口传输的信号满足以太网接口传输协议的要求，故来自USB接口的信号无法直接经由以太网接口传输，或者来自以太网接口的信号也无法直接经由USB接口传输。为解决此缺陷，在本实施例中设置转换芯片来实现USB接口与以太网接口之间的信号转换功能，具体地，所述转换芯片30与所述USB分路器20相连接，用于执行以下操作：将来自所述多路USB接口的信号转换为相应的由多路以太网接口传输的信号，并将由多路以太网接口传输的信号发送至所述收发器；和/或将来自所述多路以太网接口的信号转换为相应的由多路USB接口传输的信号。

上述转换芯片30所执行的USB信号与以太网信号之间的转换过程可由常规的转换芯片来执行。但为了适应于车机或车机所在的车辆所处环境的较大温差范围，在优选实施例中，所述转换芯片可为具有预设温度范围的车规级芯片。具体地，所述车规级芯片是具有所述预设温度范围为-40℃至85℃的芯片模块。例如，型号为LAN89530AM的芯片。由此，即使车机或车机所在的车辆处于什么样的温度环境中，相应的转换芯片均可保持优秀的信号转换性能，进而能够稳定有效地实现车机的连接以太网的功能。

对于上述车规级芯片而言，除了所述预设温度范围为-40℃至85℃的范围之外，其还可满足以下条件：不良率小于10ppm；EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性)/EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰性)达到车规级要求；性能一致性高；设计寿命达15年(20万公里)；和/或符合AEC(Automotive Electronics Council，汽车电子协会)Q(Qualification，质量)100/200认证。由此，通过所述车规级芯片可实现车机与以太网之间的可靠性传输。

为了能够实现车机与以太网直接的信号(或数据)传输，在本实施例中可设置对以太网信号进行发送和/或接收的收发器。所述收发器40与所述转换芯片30相连接，且所述收发器40可包括：发射模块42，用于将所述由多路以太网接口传输的信号发送至所述多路以太网接口；和/或接收模块44，用于接收来自所述多路以太网接口的信号，并将来自所述多路以太网接口的信号发送至所述转换芯片。为了实现所述USB接口转换器10的小型化，在优选实施例中，所述收发器40为一个单独的收发设备，也就是说，可将所述发射模块42与所述接收模块44集成在同一个单独的设备中。由此，通过同一设备实现以太网信号的发送与接收，更利用将所述USB接口转换器10集成在所述机车内部。

具体地，所述发射模块42可包括：第一数据转换单元(未示出)，用于将所述由多路以太网接口传输的信号由并行信号转换为串行信号；以及发射单元(未示出)，用于将转换后的串行信号发送至所述多路以太网接口。

所述接收模块44可包括：接收单元(未示出)，用于接收来自所述多路以太网接口的信号；以及第二数据转换单元(未示出)，用于将来自所述多路以太网接口的信号由串行信号转换为并行信号，并将转换后的并行信号发送至所述转换芯片。其中，所述第二数据转换单元(未示出)与所述第一数据转换单元(未示出)可为同一单元，也可为不同的单元。

在通过所述发射单元(未示出)将转换后的串行信号发送至所述多路以太网接口之前，还需要对上述转换后的串行信号进行处理：先按照以太网接口的物理层编码规则把串行信号进行编码，再将编码后的信号进行数模转换。类似地，在通过所述第二数据转换单元(未示出)将转换后的并行信号发送至所述转换芯片之前，还需要对上述转换后的并行信号进行处理：先将所述转换后的并行信号进行解码，再将解码后的信号进行模数转换。具体过程为本领域常规技术，于此不再对其进行赘述。

所述用于车机的USB接口转换器10还可包括：开关装置50，所述开关装置50与所述转换芯片30及所述收发器40相连接，用于控制所述由多路以太网传输接口传输的信号或来自所述多路以太网接口的信号中的任一者的导通或断开，如图2所示。

其中，所述开关装置50可为具有开关功能的芯片模块。在设计所述具有开关功能的芯片模块时，从硬件层面上已经固化好了可导通的多个通道的数量。用户可以根据自己的设计需要，通过软件的方式控制打开或者关闭一些通道，从而可通过所述具有开关功能的芯片模块实现对多路以太网传输通道的数量的控制。一般的，软件的通信方式为I2C。

具体而言，下面分别对通过车机向车载T-BOX发送N个请求信号的过程与接收来自所述车载T-BOX的应答信号的过程进行说明。

对于通过车机向车载T-BOX发送N个请求信号的过程，其主要包括以下内容：首先车机经由扩展后的N路USB接口发送N个请求信号；然后经USB分路器20(此时实质上起到合路器的作用)将所述N个请求信号发送到转换芯片30；接着所述转换芯片30将所述N个请求信号转换为相应的N个以太网信号，并在开关装置50控制与所述N个以太网信道导通的情况下，将所述N个以太网信号发送至收发器40；最后所述收发器40将所述N个以太网信号转换为串行信号，对该串行信号进行编码与数模转换处理，并将数模转换后的信号通过T-BOX发送到以太网。

对于接收来自所述车载T-BOX的N个以太网信号，其主要包括以下内容：首先经由所述车载T-BOX接收所述N个以太网信号，并在开关装置50控制与所述N个以太网信道导通的情况下，将所述N个以太网信号发送至所述收发器40；然后所述收发器40将所述N个以太网信号转换为并行信号，将所述并行信号进行解码与模数转换处理，将模数转换后的信号发送至所述转换芯片30；接着所述转换芯片30将所述N个以太网信号转换为相应的N个USB信号；最后经USB分路器20将所述N个USB信号通过N路USB接口发送至所述车机。

因此，通过上述USB接口转换器实现与以太网接口之间的数据传输，提高了传输速率，并降低了车载以太网的成本，解决了低端SoC不支持以太网的问题。

在优选实施例中，为了增强以太网信号以使其传输的距离更远，可在所述收发器40与所述多路以太网接口2之间设置隔离变压装置。具体地，所述用于车机的USB接口转换器10还可包括：隔离变压装置60，所述隔离变压装置60与所述收发器40及所述多路以太网接口2相连接，用于增强所述由多路以太网传输接口传输的信号，以使所述由多路以太网传输接口传输的信号的传输距离更远，如图2所示。其中，所述隔离变压装置60可为差模耦合线圈(未示出)。

在以太网接口处发生热插拔动作时，所述USB转换器10常常因产生的浪涌电流而受到损坏，由此可在优选实施例中，设置相应的浪涌保护装置来防止所述USB转换器10受到损坏。具体地，所述用于车机的USB接口转换器10还可包括：浪涌保护装置70，所述浪涌保护装置70与所述隔离变压装置60及所述多路以太网接口2相连接，用于实现对所述USB接口转换器的浪涌保护，如图2所示。进一步地，所述浪涌保护装置70可由压敏电阻、瞬态抑制二极管和/或气体放电管组成。

除了上述用于增强以太网信号的装置及用于防止发生浪涌电流的装置之外，在另一实施例中，还可设置用于检测所述车机的关于所述USB接口转换器10的驱动程序的驱动装置，并在发现其未安装所述驱动程序或所述驱动程序未及时更新的情况下，用于自动引导所述车机安装所述驱动程序。具体地，所述用于车机的USB接口转换器10还可包括：驱动装置(未示出)，所述驱动装置(未示出)与所述转换芯片30相连接，用于引导所述车机安装关于所述USB接口转换器的驱动程序。

另外，因为以太网信号及其转换后的USB信号均为高速信号，高速信号容易受到外界干扰而造成信息丢失或者错误，所以在设计所述USB接口转换器时，还考虑到了PCB板上的走线布置，以防止外部的电磁干扰。这主要包括以下五点设计内容。

1、在4层以上的PCB上设计布线，并且将USB信号或以太网信号设计在中间层，由此可通过所述中间层来设置屏蔽，实现就近接地，以降低寄生电感。

2、布线的长度小于预设长度，从而可以减小较长布线带来的分布电感和分布电容的影响。

3、布线尽量走直线，以避免折线带来的对外发射和自身形成的耦合。

4、在高速信号周围设计地线隔离，以防止信号受到外界的干扰和串扰。

5、同层的其他走线，如果需要与高速信号的走线平行，就需要在反面布置大量的“地”；以及相邻层的其他走线，尽量与高速信号的走线相垂直，由此可解决平行干扰的问题。

综上所述，本实用新型通过USB分路器将与其相连的车机端的一路USB接口扩展为多路USB接口，通过转换芯片实现与其相连的多路USB接口与以太网接口之间的信号转换，并通过收发器实现以太网信号的接收和/或发送，从而可基于车机的一路USB接口与USB接口转换器，来实现多路USB接口与多路以太网接口之间的信号转换，即用低成本同时实现车机的多路USB接口稳定连接以太网的功能。

由于所述USB接口转换器10小型化的特点，可将所述USB接口转换器10设计在车机的内部，由所述车机对其进行供电，由此可省去单独为所述USB接口转换器10供电的模块，从而不仅节省了所述USB接口转换器10的容纳空间，还降低了其整体的制作成本。

本实用新型又一实施例还提供一种车机，所述车机的内部设置有所述的用于车机的USB接口转换器。

所述车机的其他实施细节及效果可参见上述用于车机的USB接口转换器的实施例，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述用于车机的USB接口转换器包括：USB分路器、转换芯片以及收发器，

所述USB分路器与所述车机的USB接口相连接，用于将一路USB接口扩展为多路USB接口；

所述转换芯片与所述USB分路器相连接，用于执行以下操作：

将来自所述多路USB接口的信号转换为相应的由多路以太网接口传输的信号，并将由多路以太网接口传输的信号发送至所述收发器；和/或

将来自所述多路以太网接口的信号转换为相应的由多路USB接口传输的信号，以及

所述收发器与所述转换芯片相连接，且所述收发器包括：

发射模块，用于将所述由多路以太网接口传输的信号发送至所述多路以太网接口；和/或

接收模块，用于接收来自所述多路以太网接口的信号，并将来自所述多路以太网接口的信号发送至所述转换芯片。

2.根据权利要求1所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述用于车机的USB接口转换器还包括：

开关装置，所述开关装置与所述转换芯片及所述收发器相连接，用于控制所述由多路以太网传输接口传输的信号或来自所述多路以太网接口的信号中的任一者的导通或断开。

3.根据权利要求1所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述发射模块包括：

第一数据转换单元，用于将所述由多路以太网接口传输的信号由并行信号转换为串行信号；以及

发射单元，用于将转换后的串行信号发送至所述多路以太网接口，或者

所述接收模块包括：

接收单元，用于接收来自所述多路以太网接口的信号；以及

第二数据转换单元，用于将来自所述多路以太网接口的信号由串行信号转换为并行信号，并将转换后的并行信号发送至所述转换芯片。

4.根据权利要求1所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述转换芯片为具有预设温度范围的车规级芯片。

5.根据权利要求4所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述车规级芯片是具有所述预设温度范围为-40℃至85℃的芯片模块。

6.根据权利要求1所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述用于车机的USB接口转换器还包括：

隔离变压装置，所述隔离变压装置与所述收发器及所述多路以太网接口相连接，用于增强所述由多路以太网传输接口传输的信号，以使所述由多路以太网传输接口传输的信号的传输距离更远。

7.根据权利要求6所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述隔离变压装置为差模耦合线圈。

8.根据权利要求6所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述用于车机的USB接口转换器还包括：

浪涌保护装置，所述浪涌保护装置与所述隔离变压装置及所述多路以太网接口相连接，用于实现对所述USB接口转换器的浪涌保护。

9.根据权利要求1所述的用于车机的USB接口转换器，其特征在于，所述用于车机的USB接口转换器还包括：

驱动装置，所述驱动装置与所述转换芯片相连接，用于引导所述车机安装关于所述USB接口转换器的驱动程序。

10.一种车机，其特征在于，所述车机的内部设置有根据权利要求1-9中任意一项所述的用于车机的USB接口转换器。

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