CN215642685U - 车载usb接口装置和车载系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车载USB接口装置和车载系统，该车载USB接口装置包括USB集线器芯片以及与USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口和多个USB下行端口；USB集线器芯片用于接收第一电平信号，通过目标USB端口输出随第一电平信号变化的第二电平信号；OTG切换电路通过USB集线器芯片的第一IO端口与USB集线器芯片连接；第一IO端口与目标USB端口连接；OTG切换电路用于通过调整第一IO端口的高低电平，切换目标USB端口的工作模式。本实用新型可以缓解现有车载USB接口装置不支持外接设备获取车载平板电脑的数据以对数据进行相应的处理的技术问题。

Description

车载USB接口装置和车载系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，尤其是涉及一种车载USB接口装置和车载系统。

背景技术

随着汽车电子技术的不断发展，车载系统通常可以进行导航、通信、影音娱乐等功能。基于此，为了进一步优化车载系统的功能以提高用户使用车载系统的舒适性，通常需要不定期对车载系统进行固件升级。现有车载USB接口装置虽然能够提供多个USB接口，但USB接口只能将外部设备的数据单向传输至车载平板电脑或者通过车载平板电脑的电源为外部设备充电，并不支持外接设备获取车载平板电脑的数据以对数据进行相应的处理(如通过外接设备获取车载平板电脑的固件信息并进行固件升级、通过外接设备获取车载平板电脑的数据并进行数字音频广播等)。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车载USB接口装置和车载系统，以缓解现有车载USB接口装置不支持外接设备获取车载平板电脑的数据以对数据进行相应的处理的技术问题。

第一方面，本实用新型提供一种车载USB接口装置，包括：USB集线器芯片以及与所述USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口和多个USB下行端口；所述USB集线器芯片用于接收来自USB上行端口和/或USB下行端口的第一电平信号，通过目标USB端口输出随所述第一电平信号变化的第二电平信号；其中，所述目标USB端口为所述USB上行端口和/或所述USB下行端口；所述USB集线器芯片设置有多个IO端口；所述OTG切换电路通过所述多个IO端口中的第一IO端口与所述USB集线器芯片连接；所述第一IO端口与所述目标USB端口连接；所述OTG切换电路用于接收所述第二电平信号，通过调整所述第一IO端口的高低电平，切换所述目标USB端口的工作模式；其中，所述工作模式包括Slave模式或Host模式。

在一个可能的实现中，所述OTG切换电路用于与车载系统的主控MCU连接；所述OTG切换电路用于在所述主控MCU的控制下调整所述第一IO端口的高低电平，实现所述目标USB端口的工作模式切换。

在一个可能的实现中，所述装置还包括UART传输电路；所述USB集线器芯片用于通过所述UART传输电路与车载系统的主控MCU连接；所述UART传输电路用于为所述USB集线器芯片与所述主控MCU之间的数据传输提供通道。

在一个可能的实现中，所述装置还包括CPU；所述CPU用于分别与所述USB集线器芯片和车载系统的主控MCU连接；所述CPU用于确定所述目标USB端口的工作模式，并向所述主控MCU发送所述工作模式对应的指示消息，以使所述主控MCU控制所述OTG切换电路的工作状态。

在一个可能的实现中，所述USB集线器芯片用于通过所述多个IO端口中的第二IO端口与车载系统的主控MCU连接。

在一个可能的实现中，所述装置还包括I2C电路；所述USB集线器芯片用于通过所述I2C电路与车载系统的主控MCU连接；所述I2C电路用于为所述USB集线器芯片与所述主控MCU之间的I2C信号传输提供通道。

在一个可能的实现中，所述装置还包括预存有车载系统初始固件数据的存储模块；所述存储模块与所述USB集线器芯片连接；所述USB集线器芯片用于通过所述目标USB端口获取外接设备的固件升级数据，并将所述固件升级数据发送至所述CPU，以使所述CPU将所述固件升级数据写入所述存储模块。

在一个可能的实现中，所述OTG切换电路包括拨码开关；所述拨码开关用于与所述USB集线器芯片连接；所述拨码开关设置有多个档位，所述拨码开关用于切换档位以调整所述第一IO端口的高低电平。

在一个可能的实现中，所述拨码开关用于与车载系统的主控MCU连接，在所述主控MCU控制下切换档位以调整所述第一IO端口的高低电平。

第二方面，本实用新型提供一种车载系统，包括以上第一方面的任一实施方式的车载USB接口装置和车载系统的主控MCU；所述主控MCU与所述装置连接。

本实用新型提供的车载USB接口装置和车载系统，该车载USB接口装置包括USB集线器芯片以及与USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口和多个USB下行端口；USB集线器芯片用于接收来自USB上行端口和/或USB下行端口的第一电平信号，通过目标USB端口(USB上行端口和/或USB下行端口)输出随第一电平信号变化的第二电平信号；USB集线器芯片设置有多个IO端口；OTG切换电路通过多个IO端口中的第一IO端口与USB集线器芯片连接；第一IO端口与目标USB端口连接；OTG切换电路用于通过第一IO端口接收第二电平信号，通过调整第一IO端口的高低电平，切换目标USB端口的工作模式(Slave模式或Host模式)。采用上述技术，可通过OTG切换电路调整USB集线器芯片的IO端口的高低电平实现目标USB端口工作模式的切换，进而能够在不额外增加USB端口的前提下使每一个USB端口满足不同设备的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种车载USB接口装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种车载USB接口装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种车载USB接口装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种车载USB接口装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种车载USB接口装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种车载USB接口装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种车载USB接口装置的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的车载USB接口装置在具体应用中的局部电路结构示意图；

图9为图8的一个局部视图；

图10为图8的另一个局部视图；

图11为本实用新型实施例提供的车载USB接口装置在具体应用中的局部电路结构示意图；

图12为图11的一个局部视图；

图13为图11的另一个局部视图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

随着汽车电子技术的不断发展，车载系统可以进行导航、通信、影音娱乐等功能，为了进一步优化车载系统的功能以提高用户使用车载系统的舒适性，通常需要不定期对车载系统进行固件升级。然而，现有车载USB接口装置虽然能够提供多个USB接口，但USB接口只能将外部设备的数据单向传输至车载平板电脑或者通过车载平板电脑的电源为外部设备充电，并不支持外接设备获取车载平板电脑的数据以对数据进行相应的处理(如通过外接设备获取车载平板电脑的固件信息并进行固件升级、通过外接设备获取车载平板电脑的数据并进行数字音频广播等)。

基于此，本实用新型实施例提供一种车载USB接口装置和车载系统，以缓解现有车载USB接口装置不支持外接设备获取车载平板电脑的数据以对数据进行相应的处理的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种车载USB接口装置进行详细介绍。

参见图1所示，本实用新型实施例提供了一种车载USB接口装置，该装置包括USB集线器芯片以及与USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口和N个USB下行端口；其中，N可以取大于等于2的正整数，具体取值可根据实际需要自行确定，对此并不进行限定。USB集线器芯片用于接收来自USB上行端口和/或USB下行端口的第一电平信号，通过目标USB端口输出随第一电平信号变化的第二电平信号；其中，目标USB端口为USB上行端口和/或USB下行端口；USB集线器芯片设置有多个IO端口；OTG切换电路通过多个IO端口中的第一IO端口与USB集线器芯片连接；第一IO端口与目标USB端口连接；OTG切换电路用于通过第一IO端口接收第二电平信号，通过调整第一IO端口的高低电平，切换目标USB端口的工作模式；其中，工作模式包括Slave模式或Host模式。

上述USB集线器芯片的选型具体可根据实际情况自行确定，对此并不进行限定。

作为一种可能的实施方式，上述USB上行端口的默认工作模式为Host模式；如果需要在USB上行端口处外接一个主机设备，则在该主机设备接入前，可将该主机设备与该USB上行端口连接，该主机设备会通过该USB上行端口向USB集线器芯片输入一个电平信号(即第一电平信号)，之后USB集线器芯片会通过该USB上行端口向该主机设备输入一个电平信号(即第二电平信号)；由于OTG切换电路通过USB集线器芯片的IO端口(即第一IO端口)与USB集线器芯片连接，且第一IO端口与该USB上行端口连接，因而OTG切换电路可通过第一IO端口接收第二电平信号；可通过OTG切换电路调整第一IO端口的高低电平，将该USB上行端口的工作模式从Host模式切换至Slave模式。

作为另一种可能的实施方式，上述N个USB下行端口的默认工作模式均为Host模式；如果需要在一个USB下行端口处外接一个OTG设备，则在该OTG设备接入前，可将该OTG设备与该USB下行端口连接，该OTG设备会通过该USB下行端口向USB集线器芯片输入一个电平信号(即第一电平信号)，之后USB集线器芯片会通过该USB下行端口向该OTG设备输入一个电平信号(即第二电平信号)；由于OTG切换电路通过USB集线器芯片的IO端口(即第一IO端口)与USB集线器芯片连接，且第一IO端口与该USB下行端口连接，因而OTG切换电路可通过第一IO端口接收第二电平信号；可通过OTG切换电路调整第一IO端口的高低电平，将该USB下行端口的工作模式从Host模式切换至OTG模式。

本实用新型实施例提供的车载USB接口装置，该装置包括USB集线器芯片以及与USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口和多个USB下行端口；USB集线器芯片用于接收来自USB上行端口和/或USB下行端口的第一电平信号，通过目标USB端口(USB上行端口和/或USB下行端口)输出随第一电平信号变化的第二电平信号；USB集线器芯片设置有多个IO端口；OTG切换电路通过多个IO端口中的第一IO端口与USB集线器芯片连接；第一IO端口与目标USB端口连接；OTG切换电路用于通过第一IO端口接收第二电平信号，通过调整第一IO端口的高低电平，切换目标USB端口的输出端口的工作模式(Slave模式或Host模式)。采用上述技术，可通过OTG切换电路调整USB集线器芯片的IO端口的高低电平实现目标USB端口工作模式的切换，进而能够在不额外增加USB端口的前提下使每一个USB端口满足不同设备的使用需求。

在上述车载USB接口装置的基础上，考虑到上述车载USB接口装置与车载系统之间的适配性，本实用新型实施例提供了另一种车载USB接口装置，参见图2所示的另一种车载USB接口装置的结构示意图，该装置中，OTG切换电路可用于与车载系统的主控MCU连接；OTG切换电路可用于在主控MCU的控制下调整上述第一IO端口的高低电平，实现目标USB端口的工作模式切换。

具体地，在将OTG切换电路与车载系统的主控MCU连接后，如果需要通过OTG切换电路调整切换目标USB端口的工作模式，可通过车载系统的主控MCU向OTG切换电路发送控制信号，OTG切换电路接收到该控制信号后调整与目标USB端口连接的IO端口(即第一IO端口)的高低电平，实现目标USB端口的工作模式切换。

通过该设计，进一步提高了上述车载USB接口装置与车载系统之间的适配性，在将OTG切换电路与车载系统的主控MCU连接后，可通过车载系统的主控MCU直接控制OTG切换电路工作，进而提高了通过上述车载USB装置切换指定USB端口工作模式的操作便捷性。

在实际应用过程中，为了便于操作，上述OTG切换电路可以包括拨码开关；拨码开关与USB集线器芯片连接；拨码开关设置有多个档位，拨码开关用于切换档位以调整上述第一IO端口的高低电平。基于此，考虑到上述车载USB接口装置与车载系统之间的适配性，上述拨码开关还可以用于与车载系统的主控MCU连接，在主控MCU的控制下切换档位以调整第一IO端口的高低电平，实现目标USB端口的工作模式切换。

具体地，在将拨码开关与车载系统的主控MCU连接后，如果需要通过拨码开关切换档位以切换指定USB端口的工作模式，可通过车载系统的主控MCU向拨码开关发送控制信号，拨码开关接收到该控制信号后切换档位以调整与目标USB端口连接的IO端口(即第一IO端口)的高低电平，实现目标USB端口的工作模式切换。

在上述车载USB接口装置的基础上，本实用新型实施例提供了另一种车载USB接口装置，参见图3所示的另一种车载USB接口装置的结构示意图，该接口装置还可以包括UART传输电路；USB集线器芯片可用于通过UART传输电路与车载系统的主控MCU连接；UART传输电路用于为USB集线器芯片与主控MCU之间的数据传输提供通道。

通过该设计，在将USB集线器芯片通过UART传输电路与车载系统的主控MCU连接后，车辆驾驶员可通过车载系统的主控MCU确定第一IO端口的高低电平，有助于车辆驾驶员判断目标USB端口当前所处的工作模式。

在上述车载USB接口装置的基础上，本实用新型实施例提供了另一种车载USB接口装置，参见图4所示的另一种车载USB接口装置的结构示意图，该接口装置还可以包括CPU；CPU用于分别与USB集线器芯片和车载系统的主控MCU连接；CPU用于确定目标USB端口的工作模式，并向主控MCU发送工作模式对应的指示消息，以使主控MCU控制OTG切换电路的工作状态。

通过该设计，在将CPU分别与USB集线器芯片和车载系统的主控MCU连接后，车辆驾驶员可通过CPU根据第一IO端口的高低电平确定目标USB端口当前所处的工作模式，进而根据目标USB端口当前所处的工作模式触发主控MCU控制OTG切换电路的工作状态，进一步提高了上述车载USB接口装置的自动化水平。

在上述车载USB接口装置的基础上，为了进一步满足车载系统固件升级的需要，本实用新型实施例提供了另一种车载USB接口装置，参见图5所示的另一种车载USB接口装置的结构示意图，该接口装置还可以包括预存有车载系统初始固件数据的存储模块；存储模块与USB集线器芯片连接；USB集线器芯片用于通过目标USB端口获取外接设备的固件升级数据，并将固件升级数据发送至CPU，以使CPU将固件升级数据写入存储模块。

上述存储模块具体可以采用现有存储器进行自由组合，对此并不进行限定。

具体地，针对需要对车载系统的固件进行升级的情形，可将存储有固件升级数据(如固件安装包等)的电子设备通过目标USB端口(处于OTG模式的USB下行端口或USB上行端口)与USB集线器芯片连接，USB集线器芯片可通过目标USB端口获取外接设备的固件升级数据，并将该固件升级数据发送至CPU；CPU会将该固件升级数据写入存储模块。

通过该操作方式，车载系统可通过车载USB接口装置获取外部固件升级数据，进而实现原有固件的升级。

在实际应用过程中，为了便于上述车载USB接口装置适配安装于车载系统上，上述USB集线器芯片还可以用于通过多个IO端口中的第二IO端口与车载系统的主控MCU连接。作为优选，USB集线器芯片的IO端口具体可采用GPIO端口，进一步提高了USB集线器芯片与不同设备之间的适配性。

在上述车载USB接口装置的基础上，为了便于上述车载USB接口装置能够与车载系统协同工作，本实用新型实施例提供了另一种车载USB接口装置，参见图6所示的另一种车载USB接口装置的结构示意图，该接口装置还可以包括I2C电路；USB集线器芯片用于通过I2C电路与车载系统的主控MCU连接；I2C电路用于为USB集线器芯片与主控MCU之间的I2C信号传输提供通道。通过该设计，USB集线器芯片在运行过程中产生的数据和主控MCU在运行过程中产生的数据能够通过I2C电路以I2C信号的形式在USB集线器芯片与主控MCU之间交互，进一步保证上述车载USB接口装置与车载系统协同工作过程中信号传输的稳定性。

在上述车载USB接口装置的基础上，以上述N的取值为4、且USB集线器芯片采用SPD107芯片为例，本实用新型实施例还提供另一种车载USB接口装置，参见图7所示的另一种车载USB接口装置的结构示意图，该车载USB接口装置包括：USB集线器芯片(SPD107芯片)以及与该USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口(U1)、4个USB下行端口(D1、D2、D3和D4)、UART传输电路、I2C电路、CPU、存储模块；CPU用于分别与USB集线器芯片和车载系统的主控MCU连接；OTG切换电路用于与车载系统的主控MCU连接；UART传输电路用于与车载系统的主控MCU连接；I2C电路用于与车载系统的主控MCU连接。

在完成该车载USB接口装置的安装后，启动车载系统的主控MCU，该车载USB接口装置开始工作，车载系统的主控MCU会通过D1、D2、D3、D4和U1向SPD107芯片输入电平信号(第一电平信号)，SPD107芯片分别通过D1、D2、D3、D4和U1向主控MCU输入电平信号(第二电平信号)，车载系统的主控MCU确定与每一个USB端口对应连接的IO端口(即第一IO端口)的高低电平，CPU根据与每一个USB端口对应连接的IO端口(即第一IO端口)的高低电平确定每一个USB端口的工作模式，并向主控MCU发送与每一个USB端口的工作模式对应的指示消息，主控MCU收到指示消息后会向OTG切换电路发送每一个USB端口对应的控制信号(如控制OTG切换电路调高与D1对应连接的IO端口的电平)，控制OTG会根据每一个USB端口对应的控制信号执行相应的动作(如调高与D1对应连接的IO端口的电平)；SPD107芯片在运行过程中产生的数据和车载系统的主控MCU在运行过程中产生的数据通过I2C电路以I2C信号的形式在SPD107芯片与车载系统的主控MCU之间传输。

如果需要对车载系统的固件进行升级，则可通过OTG切换电路调整与某一个USB端口(即目标USB端口)对应连接的IO端口的高低电平，以切换该目标USB端口的工作模式从Host模式切换至Slave模式，之后再将存储有固件升级数据(如固件安装包等)的电子设备接入该目标USB端口；SPD107芯片会通过该USB端口获取该电子设备的固件升级数据，并将该固件升级数据发送至CPU；CPU会将该固件升级数据写入存储模块，进而实现存储模块中原有固件的升级。

基于上述车载USB接口装置，本实用新型实施例还提供一种车载系统，该系统包括上述车载USB接口装置和车载系统的主控MCU；主控MCU与上述装置连接。

本实用新型实施例提供的车载系统与上述车载USB接口装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

上述车载USB接口装置在具体应用中的局部电路可参见图8至图13所示，由于工作过程与前述相关内容类似，对此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车载USB接口装置，其特征在于，包括：USB集线器芯片以及与所述USB集线器芯片均连接的OTG切换电路、一个USB上行端口和多个USB下行端口；

所述USB集线器芯片用于接收来自USB上行端口和/或USB下行端口的第一电平信号，通过目标USB端口输出随所述第一电平信号变化的第二电平信号；其中，所述目标USB端口为所述USB上行端口和/或所述USB下行端口；

所述USB集线器芯片设置有多个IO端口；所述OTG切换电路通过所述多个IO端口中的第一IO端口与所述USB集线器芯片连接；所述第一IO端口与所述目标USB端口连接；所述OTG切换电路用于通过所述第一IO端口接收所述第二电平信号，通过调整所述第一IO端口的高低电平，切换所述目标USB端口的工作模式；其中，所述工作模式包括Slave模式或Host模式。

2.根据权利要求1所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述OTG切换电路用于与车载系统的主控MCU连接；所述OTG切换电路用于在所述主控MCU的控制下调整所述第一IO端口的高低电平，实现所述目标USB端口的工作模式切换。

3.根据权利要求1所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述装置还包括UART传输电路；所述USB集线器芯片用于通过所述UART传输电路与车载系统的主控MCU连接；所述UART传输电路用于为所述USB集线器芯片与所述主控MCU之间的数据传输提供通道。

4.根据权利要求1所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述装置还包括CPU；所述CPU用于分别与所述USB集线器芯片和车载系统的主控MCU连接；所述CPU用于确定所述目标USB端口的工作模式，并向所述主控MCU发送所述工作模式对应的指示消息，以使所述主控MCU控制所述OTG切换电路的工作状态。

5.根据权利要求1所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述USB集线器芯片用于通过所述多个IO端口中的第二IO端口与车载系统的主控MCU连接。

6.根据权利要求1所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述装置还包括I2C电路；所述USB集线器芯片用于通过所述I2C电路与车载系统的主控MCU连接；所述I2C电路用于为所述USB集线器芯片与所述主控MCU之间的I2C信号传输提供通道。

7.根据权利要求4所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述装置还包括预存有车载系统初始固件数据的存储模块；所述存储模块与所述USB集线器芯片连接；所述USB集线器芯片用于通过所述目标USB端口获取外接设备的固件升级数据，并将所述固件升级数据发送至所述CPU，以使所述CPU将所述固件升级数据写入所述存储模块。

8.根据权利要求1所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述OTG切换电路包括拨码开关；所述拨码开关与所述USB集线器芯片连接；所述拨码开关设置有多个档位，所述拨码开关用于切换档位以调整所述第一IO端口的高低电平。

9.根据权利要求8所述的车载USB接口装置，其特征在于，所述拨码开关用于与车载系统的主控MCU连接，在所述主控MCU控制下切换档位以调整所述第一IO端口的高低电平。

10.一种车载系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的车载USB接口装置和车载系统的主控MCU；所述主控MCU与所述装置连接。

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