CN217880305U - 一种usb切换电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种USB切换电路和电子设备，涉及USB接口通讯技术领域。该电路包括：电源电路、USB接口、切换芯片、第一芯片和第二芯片。第一芯片对切换芯片发送信号以切换通讯状态，还对电源电路发送信号以切换供电状态。该电路能在USB设备从一个芯片的通信切换到与另一个芯片通信的过程中，能使USB设备与电源之间处于断开状态，完成通信的切换时或完成通信的切换之后连接电源，从而使USB设备切换成功且稳定；同时，适用于需要在断电状态下才能切换的USB设备，兼容性好。

Description

一种USB切换电路和电子设备

技术领域

本申请涉及USB接口通讯技术领域，尤其涉及一种USB切换电路和电子设备。

背景技术

目前随着电子技术的发展，智能化、集成化越来越高，同时要求产品尺寸越来越小，导致电子产品的接口越来越少，例如车载电子产品，连接USB设备的USB接口可能会仅预留出1个。

然而，很多电子产品，包括车载电子产品，内部又由多颗系统级芯片(System onChip，SoC)协同工作，从而需要有USB切换电路，便于USB设备在与多颗SoC的通讯之间来回切换。

但是，USB设备在从一颗SoC切换到另一颗SoC时，会出现部分USB设备(例如U盘)无法被识别的现象。这种情况说明此USB设备不能与这种多颗SoC切换系统很好地兼容，需要通过更换其他USB设备，才有可能解决此切换时无法被识别现象，极大的降低了系统的可靠性和兼容性。

因此，如何提高USB切换电路的可靠性，是需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种USB切换电路和电子设备，以解决现有技术中如何提高USB切换电路的可靠性的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采取了如下技术方案。

第一方面，本申请实施例提供一种USB切换电路，包括：电源电路、USB接口、切换芯片、第一芯片和第二芯片。切换芯片分别与USB接口、第一芯片和第二芯片电连接，电源电路与USB接口电连接，第一芯片与电源电路电连接。

电源电路用于为USB接口供电，USB接口用于连接USB设备，第一芯片和第二芯片均用于与USB设备通讯，切换芯片用于切换通讯状态；通讯状态包括USB接口与第一芯片通讯、USB接口与第二芯片通讯。

第一芯片还用于对切换芯片发送信号以切换通讯状态，还用于对电源电路发送信号以切换供电状态。

可选地，切换芯片还用于切换通断状态；通断状态包括通讯状态和非通讯状态；切换芯片包括外部数据端、内部数据端、使能端和切换端。切换芯片的外部数据端与USB接口电连接，内部数据端分别与第一芯片和第二芯片电连接；切换芯片的使能端和切换端与第一芯片电连接。切换芯片的使能端用于根据第一芯片的使能信号切换通断状态。切换芯片的切换端用于根据第一芯片的切换信号切换通讯状态。

可选地，第一芯片的IO端包括GPIO1和GPIO2，GPIO1与切换芯片的使能端电连接，GPIO2与切换芯片的切换端电连接。GPIO1用于发出使能信号，GPIO2用于发出切换信号。

可选地，电源电路包括使能端，电源电路的使能端与第一芯片电连接，电源的使能端用于根据第一芯片的电源使能信号切换供电状态。

可选地，电源电路的使能端与GPIO1电连接。

可选地，第一芯片的IO端还包括GPIO3，电源电路的使能端与GPIO3电连接。

可选地，USB切换电路还包括开关管和电阻R1，开关管的第一端与电源电路的使能端电连接，开关管的第二端接地，开关管的控制端与第一芯片电连接；电源电路的使能端还通过电阻R1连接于电源。

可选地，USB切换电路还包括电阻R2和电阻R3，开关管的控制端通过电阻R2与第一芯片电连接，电阻R3连接于开关管的第二端和控制端之间。

可选地，切换芯片包括切换单元和通断开关，切换单元与通断开关串联。通断开关用于根据第一芯片的使能信号切换通断状态；通断状态包括通讯状态和非通讯状态。切换单元用于根据第一芯片的切换信号切换通讯状态。

第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括第一方面的USB切换电路。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供的USB切换电路和电子设备，在USB设备从一个芯片的通信切换到与另一个芯片通信的过程中，能使USB设备与电源之间处于断开状态，完成通信的切换时或完成通信的切换之后连接电源，从而使USB设备切换成功且稳定；同时，适用于需要在断电状态下才能切换的USB设备，兼容性好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种USB切换电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种USB切换方法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种展示出切换芯片结构的USB切换电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电源电路与切换芯片使能信号相连的USB切换电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电源电路与切换芯片使能信号不相连的USB切换电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

现有的USB切换电路中，USB设备在从一颗SoC切换到另一颗SoC时，会出现部分USB设备无法被识别的现象。

经申请人研究发现，对于部分USB设备，例如U盘，可能出现以下情况：

①在切换过程中，若给U盘持续供电，则切换后无法被识别，不能正常通讯。

②在切换过程中，若先切换好U盘的数据线连接，再给U盘供电，或者若数据线和电源线同时一起连接好，则切换后能够正常通讯。

为此，可参阅图1，本申请实施例提供的一种USB切换电路，包括：电源电路、USB接口、切换芯片SW、第一芯片SOC1和第二芯片SOC2。切换芯片SW分别与USB接口、第一芯片SOC1和第二芯片SOC2电连接，电源电路与USB接口电连接，第一芯片SOC1与电源电路电连接。

各个器件的功能如下：电源电路用于为USB接口供电，USB接口用于连接USB设备，SOC1和SOC2均用于与USB设备通讯，切换芯片用于切换通讯状态。SOC1还用于对切换芯片发送信号以切换通讯状态，还用于对电源电路发送信号以切换供电状态。

该通讯状态包括USB接口与SOC1通讯、USB接口与SOC2通讯。该供电状态包括电源电路对USB接口供电、电源电路不对USB接口供电。

对应地，本申请实施例提供一种USB切换方法，应用于该USB切换电路，如图2，该方法包括以下步骤：

S1，控制USB接口的通讯状态置为与SOC1通讯，同时控制电源电路为USB接口通电。

S2，控制电源电路不为USB接口通电。

S3，控制USB接口的通讯状态从与SOC1通讯切换到与SOC2通讯。

S4，控制电源电路为USB接口通电。

其中，步骤S4在S3同时或之后执行。

在USB设备从SOC1的通信切换到与SOC2通信的过程中，SOC1能使USB接口与电源电路之间处于断开状态，USB设备与电源之间处于断开状态。完成通信的切换时或完成通信的切换之后连接电源，从而使USB设备切换成功且稳定。此外，该电路使系统能适用于需要在断电状态下才能切换的USB设备，该电路使系统兼容性更强。

切换芯片还可用于切换通断状态；通断状态包括通讯状态和非通讯状态。

如图3，切换芯片可包括切换单元和通断开关，切换单元与通断开关串联。通断开关用于根据SOC1的使能信号切换通断状态。通断状态包括通讯状态和非通讯状态。切换单元用于根据SOC1的切换信号切换通讯状态。

切换单元一端连接通断开关，另一端是可以连接到SOC1、SOC2之一的信号线路，切换单元可以控制信号线路连接到SOC1，也可以控制信号线路连接到SOC2，当切换单元需要从连接到SOC1改变为连接到SOC2时，通断开关断开，能使切换单元从连接到SOC1改变为连接到SOC2的过程中电源电路不给USB接口供电。

对于切换芯片的端子设置，如图4，可包括外部数据端D+、D-，内部数据端HSD1+、HSD1-、HSD2+、HSD2-，使能端OE和切换端S。切换芯片的外部数据端与USB接口电连接，内部数据端分别与SOC1和SOC2电连接；切换芯片的使能端OE和切换端S与SOC1电连接。切换芯片的使能端OE用于根据SOC1的使能信号切换通断状态。切换芯片的切换端S用于根据SOC1的切换信号切换通讯状态。

在此设置下，上述通断开关可以为三极管，三极管的基极连接到切换芯片的使能端OE。切换芯片可选用FSUSB42、FSUSB30等型号的芯片实现。

在此设置下，步骤S1可包括同时进行以下过程：S101控制SOC1向切换芯片的使能端发送使能信号以使切换芯片处于通讯状态，S102控制SOC1向切换芯片的切换端发送第一切换信号，使USB接口的通讯状态置为与SOC1通讯，S103控制电源电路为USB接口通电。

在步骤S1和S3之间，还包括S201控制SOC1不向切换芯片的使能端发送使能信号以使切换芯片处于非通讯状态。

步骤S3包括：S301控制SOC1向切换芯片的切换端发送第二切换信号，使USB接口的通讯状态置为与SOC2通讯，在S301的同时或之后，S302控制SOC1向切换芯片的使能端发送使能信号以使切换芯片处于通讯状态。

对于与切换芯片连接的SOC1的端子，如图4，可以设置SOC1的IO端包括GPIO1和GPIO2，GPIO1与切换芯片的使能端电连接，GPIO2与切换芯片的切换端电连接。GPIO1用于发出使能信号，GPIO2用于发出切换信号。GPIO1和GPIO2可以各自发出互不干扰的信号。

为了使SOC1连接到电源电路，以形成对电源电路的控制，如图4，可以在电源电路设置一个使能端EN，电源电路的使能端EN与SOC1电连接，电源的使能端用于根据SOC1的电源使能信号切换供电状态。

在电源电路设置使能端EN的情况下，可以设置EN与GPIO1电连接，如图4，GPIO1同时控制电源电路的使能和切换芯片的使能。

在电源电路设置使能端EN的情况下，还可以设置SOC1的IO端还包括GPIO3，如图5，电源电路的使能端与GPIO3电连接。GPIO1同时控制切换芯片的使能，GPIO3控制电源电路的使能，两者的使能控制互不干扰，可以实现更灵活的步序的控制。

在电源电路设置使能端EN的情况下，可设置步骤S103和步骤S4均包括：控制SOC1向电源电路的使能端发送电源使能信号。步骤S2包括：S202控制SOC1不向电源电路的使能端发送电源使能信号。

在设置EN与GPIO1电连接的情况下：

步骤S101包括：控制SOC1的GPIO1向切换芯片的使能端发送使能信号；步骤S102包括：控制SOC1的GPIO2向切换芯片的切换端发送第一切换信号；控制SOC1向电源电路的使能端发送电源使能信号的步骤包括：控制SOC1的GPIO1向电源电路的使能端发送电源使能信号。

步骤S201包括：控制SOC1的GPIO1不向切换芯片的使能端发送使能信号；步骤S202包括：控制SOC1的GPIO1不向电源电路的使能端发送电源使能信号。

步骤S301包括：控制SOC1的GPIO2向切换芯片的切换端发送第二切换信号；步骤S302包括：控制SOC1的GPIO1向切换芯片的使能端发送使能信号。

为了电源电路的使能端可以接收低电平信号，还可设置如图4的开关管Q1和电阻R1，开关管的第一端与电源电路的使能端电连接，开关管的第二端接地，开关管的控制端与SOC1电连接。电源电路的使能端还通过电阻R1连接于电源。

当SOC1发出高电平信号时，开关管导通，切换芯片的使能端EN接地，即接收低电平信号。当SOC1发出低电平信号时，开关管截止，切换芯片的使能端EN通过R1接5V电源，即接收高电平信号，输出电压至USB接口的VCC2。

为了使开关管Q1处于合理的工作电压，USB切换电路还包括电阻R2和电阻R3，开关管的控制端通过电阻R2与SOC1电连接，电阻R3连接于开关管的第二端和控制端之间。

基于上述实施例，本申请实施例还提供一种电子设备和非临时性计算机可读存储介质，该电子设备包括上述USB切换电路，该非临时性计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述USB切换方法。

总体来说，本申请提出了一种USB切换电路和电子设备，在USB设备从一个芯片的通信切换到与另一个芯片通信的过程中，能使USB设备与电源之间处于断开状态，完成通信的切换时或完成通信的切换之后连接电源，从而使USB设备切换成功且稳定；同时，适用于需要在断电状态下才能切换的USB设备，兼容性好。

以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种USB切换电路，其特征在于，包括：

电源电路、USB接口、切换芯片、第一芯片和第二芯片；所述切换芯片分别与所述USB接口、所述第一芯片和所述第二芯片电连接，所述电源电路与USB接口电连接，所述第一芯片与所述电源电路电连接；

所述电源电路用于为所述USB接口供电，所述USB接口用于连接USB设备，所述第一芯片和所述第二芯片均用于与所述USB设备通讯，所述切换芯片用于切换通讯状态；所述通讯状态包括所述USB接口与所述第一芯片通讯、所述USB接口与所述第二芯片通讯；

所述第一芯片还用于对所述切换芯片发送信号以切换所述通讯状态，还用于对所述电源电路发送信号以切换供电状态。

2.如权利要求1所述的USB切换电路，其特征在于，所述切换芯片还用于切换通断状态；所述通断状态包括通讯状态和非通讯状态；所述切换芯片包括外部数据端、内部数据端、使能端和切换端；

所述切换芯片的外部数据端与所述USB接口电连接，内部数据端分别与所述第一芯片和所述第二芯片电连接；所述切换芯片的使能端和切换端与所述第一芯片电连接；

所述切换芯片的使能端用于根据所述第一芯片的使能信号切换所述通断状态；

所述切换芯片的切换端用于根据所述第一芯片的切换信号切换所述通讯状态。

3.如权利要求2所述的USB切换电路，其特征在于，所述第一芯片的IO端包括GPIO1和GPIO2，所述GPIO1与所述切换芯片的使能端电连接，所述GPIO2与所述切换芯片的切换端电连接；

所述GPIO1用于发出所述使能信号，所述GPIO2用于发出所述切换信号。

4.如权利要求3所述的USB切换电路，其特征在于，所述电源电路包括使能端，所述电源电路的使能端与所述第一芯片电连接，所述电源的使能端用于根据所述第一芯片的电源使能信号切换所述供电状态。

5.如权利要求4所述的USB切换电路，其特征在于，所述电源电路的使能端与所述GPIO1电连接。

6.如权利要求4所述的USB切换电路，其特征在于，所述第一芯片的IO端还包括GPIO3，所述电源电路的使能端与所述GPIO3电连接。

7.如权利要求4所述的USB切换电路，其特征在于，所述USB切换电路还包括开关管和电阻R1，所述开关管的第一端与所述电源电路的使能端电连接，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端与所述第一芯片电连接；所述电源电路的使能端还通过所述电阻R1连接于电源。

8.如权利要求7所述的USB切换电路，其特征在于，所述USB切换电路还包括电阻R2和电阻R3，所述开关管的控制端通过所述电阻R2与所述第一芯片电连接，所述电阻R3连接于所述开关管的第二端和控制端之间。

9.如权利要求1所述的USB切换电路，其特征在于，所述切换芯片包括切换单元和通断开关，所述切换单元与所述通断开关串联；

所述通断开关用于根据所述第一芯片的使能信号切换通断状态；所述通断状态包括通讯状态和非通讯状态；

所述切换单元用于根据所述第一芯片的切换信号切换所述通讯状态。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的USB切换电路。

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