CN216486415U - 一种usb接口功能的切换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种USB接口功能的切换电路，包括USB模式控制电路以及USB模式切换电路；所述USB模式控制电路与USB模式切换电路相连接；所述USB模式控制电路具有在短接时使USB接口从USBDEVICE切换到USB HOST的第一触点TP3和第二触点TP4。本实用新型的优点：与现有通过软件设置实现切换的方式相比，不管智能模块是否设置有显示屏以及智能模块的显示屏是否能够正常显示，通过本实用新型的技术方案都能够以短路跳线的方式对USB接口的功能进行自由快速切换，一方面可以减少使用者在切换上所耗费的时间，提高使用便捷性；另一方面整个操作过程十分简单，对使用者没有专业性要求，适合多数人使用。

Description

一种USB接口功能的切换电路

【技术领域】

本实用新型涉及USB接口技术领域，特别涉及一种针对智能模块的USB接口功能的切换电路。

【背景技术】

现有智能模块由于IC管脚、系统资源的设定，往往仅具有一个USB接口，因此，该USB接口需要同时具备USB DEVICE和USB HOST。智能模块在使用的过程中，有可能出现需要用到多种接口功能的情况，此时，USB的功能设立及USB HUB就有出现。

现有技术在对USB接口的USB DEVICE和USB HOST功能进行切换时，都通过软件设置USB HOST的方式实现，但这种方式在实际使用的过程中存在以下缺陷：智能模块一旦出现显示屏不亮或者没有显示屏的情况就无法通过软件正常设置，使用极其不方便；并且智能模块在没有显示的情况下，就只能通过电脑的ADB工具来连接才可设置USB HOST，而此连接较为复杂，专业性强，需要对操作命令比较熟悉才完成。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种USB接口功能的切换电路，解决现有智能模块在显示屏不亮或者不具有显示屏的情况下难以切换USB接口功能的问题。

本实用新型是这样实现的：一种USB接口功能的切换电路，包括USB模式控制电路以及USB模式切换电路；所述USB模式控制电路与USB模式切换电路相连接；所述USB模式控制电路具有在短接时使USB接口从USB DEVICE切换到USB HOST的第一触点TP3和第二触点TP4。

进一步地，还包括USB扩展电路；所述USB扩展电路与USB模式切换电路相连接。

进一步地，所述第一触点TP3连接3.3V参考电压。

进一步地，所述USB模式控制电路包括三极管Q2、场效应管Q3和三极管Q6；所述三极管Q2的基极与第二触点TP4相连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极连接5V输出电压，场效应管Q3的源极与三极管Q6的基极相连接；所述三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极连接信号输出端子IDDIG。

进一步地，所述USB模式切换电路包括USB切换控制芯片U1；所述USB切换控制芯片U1连接电池电压V-BAT；所述USB切换控制芯片U1与第二触点TP4相连接；所述USB切换控制芯片U1具有一路USB DEVICE信号输出端子、一路USB HUB信号输出端子以及一路USB OTG信号输出端子。

进一步地，所述USB扩展电路包括USB扩展芯片U16；所述USB切换控制芯片U1通过USB HUB信号输出端子与USB扩展芯片U16相连接；所述USB扩展芯片U16具有至少两路USBDEVICE信号输出端子。

进一步地，所述USB切换控制芯片U1的型号为TS3USB221ARSER。

进一步地，所述USB扩展芯片U16的型号为FE1.1S。

进一步地，所述三极管Q2的型号为MMBT3904，所述场效应管Q3的型号为AO3407，所述三极管Q6的型号为3906。

通过采用本实用新型的技术方案，至少具有如下有益效果：

1、设计切换电路包括USB模式控制电路1和USB模式切换电路2，并且USB模式控制电路1具有第一触点TP3和第二触点TP4，当第一触点TP3与第二触点TP4之间断开时，智能模块的USB接口处于USB DEVICE状态；而当将第一触点TP3与第二触点TP4短接在一起时，能够触使智能模块的USB接口从USB DEVICE状态切换到USB HOST状态；与现有通过软件设置实现切换的方式相比，不管智能模块是否设置有显示屏以及智能模块的显示屏是否能够正常显示，通过本实用新型的技术方案都能够以短路跳线的方式对USB接口的功能进行自由快速切换，一方面可以减少使用者在切换上所耗费的时间，提高使用便捷性；另一方面整个操作过程十分简单，对使用者没有专业性要求，适合多数人使用。

2、通过设计切换电路包括USB扩展电路，在使用时可以实现多路USB DEVICE，使得智能模块可以通过USB接口来驱动多路的外接设备，从而解决USB接口与外设驱动口无法共用的问题，能够为实际的使用带来极大的方便。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种USB接口功能的切换电路的电路原理框图；

图2是本实用新型中USB模式控制电路的具体电路设计图；

图3是本实用新型中USB模式切换电路的具体电路设计图；

图4是本实用新型中USB扩展电路的具体电路设计图。

【具体实施方式】

本实用新型实施例通过提供一种USB接口功能的切换电路，解决了现有智能模块在显示屏不亮或者不具有显示屏的情况下难以切换USB接口功能的技术问题，实现了能够方便使用者在智能模块的显示屏不亮或者不具有显示屏的情况下进行USB接口功能切换，提高使用便利性的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：设计一个硬件切换电路，该硬件切换电路包括USB模式控制电路以及USB模式切换电路；USB模式控制电路与USB模式切换电路相连接，USB模式控制电路具有第一触点TP3和第二触点TP4，在将第一触点TP3和第二触点TP4短接时，能够使USB接口从USB DEVICE切换到USB HOST。

为了更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

在介绍本实用新型的技术方案之前，先对本实用新型中涉及到的一些名词进行解释说明：

USB HUB，指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个接口，并可以使这些接口同时使用的装置；USB HUB根据所属USB协议可分为USB2.0HUB、USB3.0 HUB和USB3.1 HUB。

USB HOST，USB设备分为HOST(主设备)和SLAVE(从设备)，只有当一台HOST与一台SLAVE(也称为USB DEVICE)连接时才能实现数据的传输；简单的说，如果一个智能模块支持USB HOST，那么它就可以从另外一个USB设备中取得数据。

USB OTG，OTG是ON THE GO的简称，这是USB2.0引入的一种mode,提出了一个新的概念叫主机协商协议(HOST Negotiation Protocol),允许两个设备间商量谁去当HOST。USB OTG设备在使用时既能做主机，又能做从设备；例如，当OTG设备插到电脑上时，OTG的角色就是DEVICE(从设备)；当USB/SD DEVICE插到OTG设备上时，OTG的角色就是HOST(主机)。

请参阅图1至图4所示，本实用新型一种USB接口功能的切换电路的较佳实施例，切换电路包括USB模式控制电路1以及USB模式切换电路2；所述USB模式控制电路1与USB模式切换电路2相连接；所述USB模式控制电路1具有在短接时使USB接口从USB DEVICE切换到USB HOST的第一触点TP3和第二触点TP4。

本实用新型通过设计切换电路包括USB模式控制电路1和USB模式切换电路2，并且USB模式控制电路1具有第一触点TP3和第二触点TP4，当第一触点TP3与第二触点TP4之间断开时，智能模块的USB接口处于USB DEVICE状态；而当将第一触点TP3与第二触点TP4短接在一起时，能够触使智能模块的USB接口从USB DEVICE状态切换到USB HOST状态；与现有通过软件设置实现切换的方式相比，不管智能模块是否设置有显示屏以及智能模块的显示屏是否能够正常显示，通过本实用新型的技术方案都能够以短路跳线的方式对USB接口的功能进行自由快速切换，一方面可以减少使用者在切换上所耗费的时间，提高使用便捷性；另一方面整个操作过程十分简单，对使用者没有专业性要求，适合多数人使用。

在本实用新型中，所述切换电路还包括USB扩展电路3；所述USB扩展电路3与USB模式切换电路2相连接。通过设计切换电路包括USB扩展电路3，在使用时可以实现多路USBDEVICE，使得智能模块可以通过USB接口来驱动多路的外接设备，从而解决USB接口与外设驱动口无法共用的问题，能够为实际的使用带来极大的方便。

在本实用新型中，所述第一触点TP3连接3.3V参考电压，这样在将第一触点TP3与第二触点TP4短接在一起后，可以使第二触点TP4处于高电平。

在本实用新型中，所述USB模式控制电路1包括三极管Q2、场效应管Q3和三极管Q6；所述三极管Q2的基极与第二触点TP4相连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极连接5V输出电压，场效应管Q3的源极与三极管Q6的基极相连接；所述三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极连接信号输出端子IDDIG。在具体实施时，所述三极管Q2的基极与第二触点TP4之间还设置有电阻R90和电阻R91，电阻R90和电阻R91的一端均与第二触点TP4相连接，电阻R90的另一端与三极管Q2的基极相连接，电阻R91的另一端接地；所述三极管Q2的集电极通过电阻R92与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极与栅极之间连接有电阻R93和电容C97，且电阻R93和电容C97为并联设置；所述场效应管Q3的源极通过电阻R94与三极管Q6的基极相连接；所述场效应管Q3的源极具有输出电压V-USB，并且配设有由电容C98、电容C99和电阻R95组成的滤波电路，实现对输出电压V-USB进行滤波，电容C98、电容C99和电阻R95为并联设置。

优选地，所述三极管Q2的型号为MMBT3904，所述场效应管Q3的型号为AO3407，所述三极管Q6的型号为3906。当然，以上描述的器件具体型号仅为本实用新型的一种较佳实施方式，但本实用新型并不仅限于此，在具体实施时还可以根据实际情况选取其它型号的器件。

所述USB模式控制电路1在工作时，当第一触点TP3和第二触点TP4短接在一起使MFG_CTL为高电平时，三极管Q2导通，导致场效应管Q3也导通，此时场效应管Q3源极的V-USB具有5V电压输出，而V-USB有5V电压输出时，三极管Q6会导通，信号输出端子IDDIG为低电平，USB接口处于USB HOST状态；相反，当第一触点TP3和第二触点TP4断开时，三极管Q2、场效应管Q3和三极管Q6均处于截止状态，USB接口处于USB DEVICE状态。

在本实用新型中，所述USB模式切换电路2包括USB切换控制芯片U1；所述USB切换控制芯片U1连接电池电压V-BAT，实现对USB切换控制芯片U1进行供电；所述USB切换控制芯片U1与第二触点TP4相连接；所述USB切换控制芯片U1具有一路USB DEVICE信号输出端子(即USB-DP和USB-DM)、一路USB HUB信号输出端子(即HUB-DP和HUB-DM)以及一路USB OTG信号输出端子(即USB-DP-OTG和USB-DM-OTG)。

优选地，所述USB切换控制芯片U1的型号为TS3USB221ARSER。在具体实施时，所述USB模式切换电路2包括电阻R89、电容C33、电容C96、电阻R88和电阻R87，电池电压V-BAT通过电阻R89与USB切换控制芯片U1的VCC引脚连接，电容C33和电容C96的一端与电阻R89的输出端相连接，电容C33和电容C96的另一端通过电阻R88与USB切换控制芯片U1的S引脚相连接；所述第二触点TP4通过电阻R87与USB切换控制芯片U1的S引脚相连接。

所述USB模式切换电路2在工作时，当第二触点TP4与第一触点TP3短接使MFG_CTL为高电平时，USB切换控制芯片U1将USB接口切换为USB-OTG状态，此时HUB-DP和HUB-DM都不输出；当第二触点TP4与第一触点TP3断开时，USB切换控制芯片U1将USB接口切换为USBDEVICE状态。

在本实用新型中，所述USB扩展电路3包括USB扩展芯片U16；所述USB切换控制芯片U1通过USB HUB信号输出端子与USB扩展芯片U16相连接；所述USB扩展芯片U16具有至少两路USB DEVICE信号输出端子。本实用新型在具体实现时，USB扩展芯片U16具有四组USBDEVICE信号输出端子，即USB1-DP和USB1-DM、USB2-DP和USB2-DM、USB3-DP和USB3-DM以及USB4-DP和USB4-DM，在USB切换控制芯片U1将USB接口切换为USB DEVICE状态时，USB扩展芯片U16控制输出4路USB DEVICE，以实现将USB切换控制芯片U1的1路USB DEVICE扩展为4路USB DEVICE。所述USB扩展芯片U16的型号为FE1.1S。

在本实用新型中，所述第一触点TP3和第二触点TP4可以设置为插接口的形式，这样在需要将第一触点TP3和第二触点TP4短接时，只需利用两端具有插接头的导线，并将导线两端的插接头分别插入到第一触点TP3的插接口和第二触点TP4的插接口内，从而实现短接。

在具体实现时，还可以在所述第一触点TP3与第二触点TP4之间设置切换开关，并将第一触点TP3与切换开关的常闭端相连接，将第二触点TP4与切换开关的常开端相连接，这样就可以通过切换开关来实现短接或者断开。当然，本实用新型并不仅限于此，在具体实施时还可以采用其它的短接方式，只要能够实现将第一触点TP3与第二触点TP4之间短接和断开的功能即可。

本实用新型切换电路的整体工作原理如下：

当需要使智能模块的USB接口从USB DEVICE状态切换到USB HOST状态时，将第一触点TP3和第二触点TP4短接在一起使MFG_CTL为高电平，三极管Q2导通，导致场效应管Q3也导通，此时场效应管Q3源极的V-USB具有5V电压输出，而V-USB有5V电压输出时，三极管Q6会导通，信号输出端子IDDIG为低电平；同时，USB切换控制芯片U1将USB接口切换为USB-OTG状态，此时HUB-DP和HUB-DM都不输出，使USB接口处于USB HOST状态。

当第一触点TP3和第二触点TP4断开时，三极管Q2、场效应管Q3和三极管Q6均处于截止状态；同时，USB切换控制芯片U1将USB接口切换为USB DEVICE状态，并由USB扩展芯片U16控制输出4路USB DEVICE，实现将USB切换控制芯片U1的1路USB DEVICE扩展为4路USBDEVICE。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：包括USB模式控制电路以及USB模式切换电路；所述USB模式控制电路与USB模式切换电路相连接；所述USB模式控制电路具有在短接时使USB接口从USB DEVICE切换到USB HOST的第一触点TP3和第二触点TP4。

2.如权利要求1所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：还包括USB扩展电路；所述USB扩展电路与USB模式切换电路相连接。

3.如权利要求1所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述第一触点TP3连接3.3V参考电压。

4.如权利要求3所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述USB模式控制电路包括三极管Q2、场效应管Q3和三极管Q6；所述三极管Q2的基极与第二触点TP4相连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与场效应管Q3的栅极相连接；所述场效应管Q3的漏极连接5V输出电压，场效应管Q3的源极与三极管Q6的基极相连接；所述三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极连接信号输出端子IDDIG。

5.如权利要求2所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述USB模式切换电路包括USB切换控制芯片U1；所述USB切换控制芯片U1连接电池电压V-BAT；所述USB切换控制芯片U1与第二触点TP4相连接；所述USB切换控制芯片U1具有一路USB DEVICE信号输出端子、一路USB HUB信号输出端子以及一路USB OTG信号输出端子。

6.如权利要求5所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述USB扩展电路包括USB扩展芯片U16；所述USB切换控制芯片U1通过USB HUB信号输出端子与USB扩展芯片U16相连接；所述USB扩展芯片U16具有至少两路USB DEVICE信号输出端子。

7.如权利要求5所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述USB切换控制芯片U1的型号为TS3USB221ARSER。

8.如权利要求6所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述USB扩展芯片U16的型号为FE1.1S。

9.如权利要求4所述的一种USB接口功能的切换电路，其特征在于：所述三极管Q2的型号为MMBT3904，所述场效应管Q3的型号为AO3407，所述三极管Q6的型号为3906。

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