CN212208279U - Usb接口切换装置和终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于USB接口技术领域，提供了一种USB接口切换装置和终端设备，所述USB接口切换装置包括：第一USB接口、第一切换开关、第二USB接口和第二切换开关；所述第一USB接口与所述第一切换开关的第一端口连接，所述第一切换开关的第一公共端用于连接处理器的USB_download端口；所述第二USB接口与所述第二切换开关的第二公共端连接，所述第二切换开关的第四端口用于连接所述处理器的USB_host端口；所述第一切换开关的第二端口和所述第二切换开关的第三端口连接；通过本申请可以在保留USB接口原有功能的基础上，使得USB接口中的任一个均可以实现下载功能。

Description

USB接口切换装置和终端设备

技术领域

本申请属于USB接口技术领域，尤其涉及一种USB接口切换装置和终端设备。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品中。

目前很多产品上设置了两个或者两个以上的USB接口，然而接口各自对应的功能可能不太一样。例如，某些产品设有两个USB接口，一个USB接口用于host模式，一个USB接口用于device模式，即下载更新固件的USB端口只有一个，当用户需要使用两个USB接口中的任一个进行下载更新时，就无法满足用户需求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种USB接口切换装置和终端设备，可以在保留USB接口原有功能的基础上，使得USB接口中的任一个均可实现下载功能。

本申请实施例的第一方面提供了一种USB接口切换装置，包括：

第一USB接口、第一切换开关、第二USB接口和第二切换开关；

所述第一USB接口与所述第一切换开关的第一端口连接，所述第一切换开关的第一公共端用于连接处理器的USBdownload端口；

所述第二USB接口与所述第二切换开关的第二公共端连接，所述第二切换开关的第四端口用于连接所述处理器的USB-host端口；

所述第一切换开关的第二端口和所述第二切换开关的第三端口连接。

作为第一方面的一种可能的实施例，所述USB接口的工作模式包括：下载模式；

在所述下载模式下，当所述第一USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一端口连接；所述第一USB接口通过所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口。

作为第一方面的一种可能的实施例，在所述下载模式下，当所述第二USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一切换开关中的第二端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第二切换开关的第三端口连接；所述第二USB接口通过所述第二切换开关和所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口。

作为第一方面的一种可能的实施例，在所述下载模式下，当所述第一USB接口和所述第二USB接口均未接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一切换开关中的第二端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第二切换开关的第三端口连接；所述第二USB接口通过所述第二切换开关和所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口。

作为第一方面的一种可能的实施例，所述USB接口的工作模式还包括：正常模式：

在所述正常模式下，所述第一切换开关的第一公共端与所述第一端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第四端口连接；

所述第一USB接口通过所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口；所述第一USB接口用于连接外部计算机；所述第二USB接口通过所述第二切换开关连接处理器的USB-host端口，所述第二USB接口用于连接外部外围设备。

作为第一方面的一种可能的实施例，所述第一切换开关还包括：第一控制端，所述第一控制端用于控制所述第一公共端与所述第一端口或所述第二端口连接；

所述第二切换开关还包括：第二控制端，所述第二控制端用于控制所述第二公共端与所述第三端口或所述第四端口连接。

作为第一方面的一种可能的实施例，所述USB接口切换装置还包括：识别单元；

所述识别单元的输入端与所述第一USB接口连接，所述识别单元的输出端用于向连接的CPU发送检测信号，所述CPU用于在接收到所述检测信号后根据所述检测信号向所述第一控制端和所述第二控制端输出控制信号，所述检测信号包括：插入信号，所述控制信号包括：第一信号；

在下载模式下，所述识别单元若识别到所述第一USB接口插入外部计算机，向连接的CPU发送插入信号，所述CPU在接收到的所述插入信号后，向所述第一控制端和所述第二控制端发送第一信号，所述第一控制端在所述第一信号的控制下由第一公共端与所述第二端口连接切换到第一公共端与所述第一端口连接；所述第二控制端在所述第一信号的控制下由第二公共端与所述第三端口连接切换到第二公共端与所述第四端口连接。

作为第一方面的一种可能的实施例，所述识别单元包括：

开关模块、第一电阻、第二电阻和检测电阻；

所述开关模块的第一端口通过所述第一电阻与外部电压源连接，所述开关模块的第二端口通过第二电阻与外部电压源连接；所述开关模块的第三端口接地；所述开关模块的第一端口连接检测电阻后作为输入端；所述开关模块的第二端口为输出端。

作为第一方面的一种可能的实施例，所述开关模块包括：

场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极为第一端口，所述场效应晶体管的漏极为第二端口，所述晶体管的源极为第三端口。

本申请实施例的第二方面提供了一种终端设备，包括：

本申请实施例的第一方面的任一种可能的实施例所述的USB接口切换装置。

本申请实施例提供了一种USB接口切换装置，所述USB接口切换装置包括：第一USB接口、第一切换开关、第二USB接口和第二切换开关；所述第一USB接口与所述第一切换开关的第一端口连接，所述第一切换开关的第一公共端用于连接处理器的USBdownload端口，因此，第一USB接口通过第一切换开关可以实现下载功能；所述第二USB接口与所述第二切换开关的第二公共端连接，所述第二切换开关的第四端口用于连接所述处理器的USB-host端口，因此，所述第二USB接口通过所述第二切换开关可以实现host功能；所述第一切换开关的第二端口和所述第二切换开关的第三端口连接，这样，所述第二USB接口可以通过第二切换开关和第一切换开关实现下载功能。综上所述，所述第二USB接口的host功能在保留的基础上，还可以通过第一切换开关和所述第二切换开关的切换位置使得所述第二USB接口也实现下载功能。

可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请一实施例提供的一种USB接口切换装置的原理示意图；

图2是图1实施例在下载模式下通过第一USB接口进行下载时的信号走向示意图；

图3是图1实施例在下载模式下通过第二USB接口进行下载时的信号走向示意图；

图4是图1实施例在正常模式下信号走向示意图；

图5是本申请另一实施例提供的一种USB接口切换装置的原理示意图；

图6是图5实施例中识别模块的电路结构图；

图7是本申请一实施例的提供的一种USB接口切换装置的电路结构图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本申请一实施例提供的一种USB接口切换装置的原理示意图，如图所示，所述USB接口切换装置包括：

第一USB接口、第一切换开关、第二USB接口和第二切换开关；

所述第一USB接口与所述第一切换开关的第一端口连接，所述第一切换开关的第一公共端用于连接处理器的USB_download端口；

所述第二USB接口与所述第二切换开关的第二公共端连接，所述第二切换开关的第四端口用于连接所述处理器的USB-host端口；

所述第一切换开关的第二端口和所述第二切换开关的第三端口连接。

在本申请实施例中，所述切换开关可以是用于切换USB信号线的USB模拟开关。

由于所述第一USB接口与所述第一切换开关的第一端口连接，所述第一切换开关的第一公共端用于连接处理器(central processing unit，CPU)的USB_download端口，因此，所述第一USB接口可以通过所述第一切换开关与所述CPU的USB_download端口连接，所述第一USB接口就可以实现下载功能，就能够进行固件的下载更新。

由于所述第二USB接口与所述第二切换开关的第二公共端连接，所述第二切换开关的第四端口用于连接所述CPU的USB-host端口，因此，所述第二USB接口可以通过所述第二切换开关与所述CPU的USB-host端口连接，就可以具有Host功能。

由于所述第一切换开关的第二端口和所述第二切换开关的第三端口连接。因此，所述第二USB接口就可以依次通过所述第二切换开关和所述第一切换开关与所述CPU的USB_download端口连接，所述第二USB接口就具有了下载功能，就能够进行固件的下载更新。

综上所述，在保留了第二切换开关的host功能的基础上，还能够在第一USB接口和所述第二USB接口之间任选一个用于固件下载更新。

作为本申请另一实施例，所述USB接口的工作模式包括：下载模式和正常模式；

在本申请实施例中，为了使得CPU更清晰的管理第一USB接口和第二USB接口的功能以及CPU能够更好的通过USB接口进行下载，可以为CPU设置工作模式。

在正常模式下，所述第一USB接口和所述第二USB接口分别保留各自原有的功能：所述第一USB接口实现device功能，所述第二USB接口实现host功能。

在下载模式下，所述第一USB接口和所述第二USB接口均可以实现下载功能。

参见图2，图2是本申请实施例提供的USB切换装置在下载模式下通过所述第一USB接口进行下载时的信号走向示意图。

在所述下载模式下，当所述第一USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一端口连接；所述第一USB接口通过所述第一切换开关连接CPU的USB_download端口。

参见图3，图3是本申请实施例提供的USB切换装置在下载模式下通过所述第二USB接口进行下载时的信号走向示意图。

在所述下载模式下，当所述第二USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一切换开关中的第二端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第二切换开关的第三端口连接；所述第二USB接口通过所述第二切换开关和所述第一切换开关连接CPU的USB_download端口。

在本申请实施例中，通过图2和图3的对比，可以看出，只要控制所述第一切换开关和第二切换开关，就可以任意选择其中一个USB接口进行下载。

在此需要说明，在下载模式时，如果其中一个USB接口正处于数据通讯过程中，不可随意切换两个切换开关，否则数据通讯会中断，因此需要把控：待数据通讯完成后如有需要再进行开关的切换。

作为本申请另一实施例，在所述下载模式下，当所述第一USB接口和所述第二USB接口均未接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一切换开关中的第二端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第二切换开关的第三端口连接；所述第二USB接口通过所述第二切换开关和所述第一切换开关连接CPU的USB_download端口。

在本申请实施例中，还可以将其中一个USB接口设置成默认下载接口，例如，在两个切换开关均未连接外部计算机进行下载时，所述切换装置内部的连接关系与所述第二切换切换开关接入外部计算机进行下载时相同。在此不再赘述具体的连接关系，可以参照上述当所述第二USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关和所述第二切换开关内部的连接关系。

参见图4，图4是本申请实施例提供的USB接口切换装置在正常模式下信号走向示意图。

在所述正常模式下，所述第一切换开关的第一公共端与所述第一端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第四端口连接；

所述第一USB接口通过所述第一切换开关连接CPU的USB_download端口；所述第一USB接口用于连接外部计算机；所述第二USB接口通过所述第二切换开关连接CPU的USB-host端口，所述第二USB接口用于连接外部外围设备。

在本申请实施例中，通过上述的连接关系描述，可以看出在正常模式下，所述第一USB接口和所述第二USB接口均保留了本身固有的功能。

作为本申请另一实施例，所述第一切换开关还包括：第一控制端，所述第一控制端用于控制所述第一公共端与所述第一端口或所述第二端口连接；

所述第二切换开关还包括：第二控制端，所述第二控制端用于控制所述第二公共端与所述第三端口或所述第四端口连接。

在本申请实施例中，为了能够对所述第一切换开关和所述第二切换开关进行更好的控制，所述第一切换开关和所述第二切换开关中均设有控制端，通过控制端就可以切换开关进行控制，以实现不同的信号走向。

参见图5，图5是本申请实施例提供的另一种USB接口切换装置的原理示意图，如图中所示，所述USB接口切换装置还包括：识别单元；

所述识别单元的输入端与所述第一USB接口连接，所述识别单元的输出端用于向连接的CPU发送检测信号，所述CPU用于在接收到所述检测信号后根据所述检测信号向所述第一控制端和所述第二控制端输出控制信号，所述检测信号包括：插入信号和拔出信号，所述控制信号包括：第一信号和第二信号；

在下载模式下，所述识别单元若识别到所述第一USB接口插入外部计算机，向连接的CPU发送插入信号，所述CPU在接收到的所述插入信号后，向所述第一控制端和所述第二控制端发送第一信号，所述第一控制端在所述第一信号的控制下由第一公共端与所述第二端口连接切换到第一公共端与所述第一端口连接；所述第二控制端在所述第一信号的控制下由第二公共端与所述第三端口连接切换到第二公共端与所述第四端口连接。

在本申请实施例中，所述识别单元可以识别到第一USB接口是否插入外部计算机，因此，所述识别单元的输入端连接所述第一USB接口，所述识别单元的输出端会发出检测信号，所述检测信号包括：插入信号和拔出信号，在第一USB接口由插入外部计算机变为未插入外部计算机时，所述检测信号为拔出信号，在所述第一USB接口由未插入外部计算机变为插入了外部计算机时，所述检测信号为插入信号。所述CPU根据检测信号向所述第一控制端和所述第二控制端发送第一信号或第二信号。例如，当所述检测信号为插入信号时，CPU向第一控制端和第二控制端发送第一信号，当所述检测信号为拔出信号时，CPU向所述第一控制端和第二控制端发送第二信号。

作为举例，当所述识别单元识别到所述第一USB接口插入外部计算机，通过CPU向所述第一控制端和所述第二控制端发送第一信号，当所述识别单元识别到所述第一USB接口与所述外部计算机断开连接，则通过CPU向所述第一控制端和所述第二控制端发送第二信号。

本申请实施例通过识别单元识别到插入信号后，将插入信号发送给CPU，然后通过CPU再向第一控制端和第二控制端输出第一信号，能够避免以下情况发生：当通过第二USB接口进行通信时，第一USB接口也插入外部计算机，使得通过第二USB接口正在进行的通信中断。所以本申请实施例通过CPU作为识别单元和切换开关的控制端的中转，这样就能够保证通信时不会发生突然中断的情况。

参见图6，图6是图5实施例中识别模块的电路结构图；如图所示，所述识别单元包括：

开关模块、第一电阻、第二电阻和检测电阻；

所述开关模块的第一端口通过所述第一电阻与外部电压源连接，所述开关模块的第二端口通过第二电阻与外部电压源连接；所述开关模块的第三端口接地；所述开关模块的第一端口连接检测电阻后作为输入端；所述开关模块的第二端口为输出端。

本申请实施例中，如果外接计算机的USB端口具有Hub监测端，在Hub监测端，数据线D+与D-都有一个阻值在20k左右的下拉电阻Rpd，是外接计算机用于检测外接设备(例如，本申请实施例提供的USB接口切换装置所在的设备)是高速还是全速设备。本申请的识别模块是利用外接计算机上的Hub监测端数据线上的20k下拉电阻，在本申请实施例提供的USB接口切换装置中在D+信号线上添加一个1M的上拉电阻，再通过一个N沟道MOS管隔离，使CPU检测该信号脚的电平。根据该信号脚的电平通过开关模块输出控制信号。

作为本申请另一实施例，所述开关模块包括：

场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极为第一端口，所述场效应晶体管的漏极为第二端口，所述晶体管的源极为第三端口。

参见图7，图7是本申请实施例提供的一种USB接口切换装置的电路图。

该图中，所述第一切换开关和所述第二切换开关均为：BCT4228EGB-TR-USB-UMLP-10，所述第一切换开关和所述第二切换采用相同的开关，工作原理类似。

以第一工作开关为例，当SEL为0时，公共端与HSD1连接，当SEL为1时，公共端与HSD2连接。

在下载模式下，等待下载期间，第一切换开关和第二切换开关的SEL设置为1，此时设备CPU的USB_download端口默认是可通过第二USB接口对接外部计算机进行固件下载；等待下载期间，如果第一USB接口插入外部计算机，识别单元发出的检测信号为插入信号，则识别单元的输出端发出的插入信号会让CPU的CPU_GPIO产生中断，判断第一USB接口已插入外部计算机，此时CPU向第一切换开关和第二切换开关发送第一信号，把切换开关SEL设置为0，把两个切换开关切至另一方向，从而使CPU的USB_download端口通过第一USB接口与外部计算机对接，进行固件下载，当识别到所述第一USB接口与插入外部计算机断开连接后，通过CPU向第一切换开关和第二切换开关发送第二信号，把切换开关SEL设置为1，把两个切换开关再次切至另一方向。

在正常模式下，第一切换开关和第二切换开关的SEL设置为0，使CPU_USB_download端口通过第一USB接口对接外部计算机，实现deivce功能，另CPU_USB_host端口通过第二USB接口对接外围设备(例如，U盘等)，实现host功能。

本申请实施例还提供了一种终端设备，所述终端设备包括：本申请实施例提供的任一种USB切换装置。

可以理解，本申请实施例提供的终端设备中的第二USB接口的host功能在保留的基础上，还可以通过第一切换开关和所述第二切换开关的切换位置使得所述第二USB接口也实现下载功能。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种USB接口切换装置，其特征在于，包括：

第一USB接口、第一切换开关、第二USB接口和第二切换开关；

所述第一USB接口与所述第一切换开关的第一端口连接，所述第一切换开关的第一公共端用于连接处理器的USBdownload端口；

所述第二USB接口与所述第二切换开关的第二公共端连接，所述第二切换开关的第四端口用于连接所述处理器的USBhost端口；

所述第一切换开关的第二端口和所述第二切换开关的第三端口连接。

2.如权利要求1所述的USB接口切换装置，其特征在于，所述USB接口的工作模式包括：下载模式；

在所述下载模式下，当所述第一USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一端口连接；所述第一USB接口通过所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口。

3.如权利要求2所述的USB接口切换装置，其特征在于，在所述下载模式下，当所述第二USB接口接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一切换开关中的第二端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第二切换开关的第三端口连接；所述第二USB接口通过所述第二切换开关和所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口。

4.如权利要求2所述的USB接口切换装置，其特征在于，在所述下载模式下，当所述第一USB接口和所述第二USB接口均未接入外部计算机时，所述第一切换开关中的第一公共端与所述第一切换开关中的第二端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第二切换开关的第三端口连接；所述第二USB接口通过所述第二切换开关和所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口。

5.如权利要求1至4任一项所述的USB接口切换装置，其特征在于，所述USB接口的工作模式还包括：正常模式：

在所述正常模式下，所述第一切换开关的第一公共端与所述第一端口连接；所述第二切换开关的第二公共端与所述第四端口连接；

所述第一USB接口通过所述第一切换开关连接处理器的USBdownload端口；所述第一USB接口用于连接外部计算机；所述第二USB接口通过所述第二切换开关连接处理器的USB-host端口，所述第二USB接口用于连接外部外围设备。

6.如权利要求1所述的USB接口切换装置，其特征在于，所述第一切换开关还包括：第一控制端，所述第一控制端用于控制所述第一公共端与所述第一端口或所述第二端口连接；

所述第二切换开关还包括：第二控制端，所述第二控制端用于控制所述第二公共端与所述第三端口或所述第四端口连接。

7.如权利要求6所述的USB接口切换装置，其特征在于，所述USB接口切换装置还包括：识别单元；

所述识别单元的输入端与所述第一USB接口连接，所述识别单元的输出端用于向连接的处理器发送检测信号，所述处理器用于在接收到所述检测信号后根据所述检测信号向所述第一控制端和所述第二控制端输出控制信号，所述检测信号包括：插入信号，所述控制信号包括：第一信号；

在下载模式下，所述识别单元若识别到所述第一USB接口插入外部计算机，向连接的处理器发送插入信号，所述处理器在接收到的所述插入信号后，向所述第一控制端和所述第二控制端发送第一信号，所述第一控制端在所述第一信号的控制下由第一公共端与所述第二端口连接切换到第一公共端与所述第一端口连接；所述第二控制端在所述第一信号的控制下由第二公共端与所述第三端口连接切换到第二公共端与所述第四端口连接。

8.如权利要求7所述的USB接口切换装置，其特征在于，所述识别单元包括：

开关模块、第一电阻、第二电阻和检测电阻；

所述开关模块的第一端口通过所述第一电阻与外部电压源连接，所述开关模块的第二端口通过第二电阻与外部电压源连接；所述开关模块的第三端口接地；所述开关模块的第一端口连接检测电阻后作为输入端；所述开关模块的第二端口为输出端。

9.如权利要求8所述的USB接口切换装置，其特征在于，所述开关模块包括：

场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极为第一端口，所述场效应晶体管的漏极为第二端口，所述晶体管的源极为第三端口。

10.一种终端设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至9任一项所述的USB接口切换装置。

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