CN220526324U - 一种usb接口切换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种USB接口切换电路，包括处理器，第一接口检测支路，第二接口检测支路和切换模块，处理器的第一检测端口连接第一接口检测支路的连接检测输出端，第一接口检测支路的数据输出端连接切换模块的第一数据输入端，切换模块的数据输出端连接处理器的数据输入端；处理器的第二检测端口连接所述第二接口检测支路的连接检测输出端，第二接口检测支路的数据输出端连接切换模块的第二数据输入端，切换模块的使能端连接处理器的控制端；处理器用于控制切换模块中的第二数据输入端连接切换模块的输出端，实现自动切换USB接口，降低开发难度和物料成本。

Description

一种USB接口切换电路

技术领域

本实用新型涉及接口装置领域，特别涉及一种USB接口切换电路。

背景技术

现有技术中，MCU单片机通常只连接一路的USB接口电路，为了实现两种UBS从机设备相互切换不受影响，会采用传统的USB分接电路，通常使用USB集线器来做USB拓展，即单片机连接USB集线器实现单端口到多端口的扩展，但是在一些USB使用场景不多的场合，例如供技术人员维护的时候才使用的USB接口，用USB集线器无疑增加开发成本和开发难度。

因此，如何提供在不增加太多成本的基础上实现USB接口扩展已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种USB接口切换电路，以解决现有技术中采用单片机连接USB集线器实现单端口到多端口的扩展导致的基本增加、开发难度大的问题。

第一方面，本实用新型的实施例提供一种USB接口切换电路，包括：

处理器，第一接口检测支路，第二接口检测支路和切换模块，其中，所述处理器的第一检测端口连接所述第一接口检测支路的连接检测输出端，所述第一接口检测支路的连接检测输入端用于连接外部的第一电子设备，所述第一接口检测支路的数据输出端连接所述切换模块的第一数据输入端，所述切换模块的数据输出端连接所述处理器的数据输入端；

所述处理器的第二检测端口连接所述第二接口检测支路的连接检测输出端，所述第二接口检测支路的连接检测输入端用于连接外部的第二电子设备，所述第二接口检测支路的数据输出端连接所述切换模块的第二数据输入端，所述切换模块的使能端连接所述处理器的控制端；

所述处理器用于在利用所述第一检测端口检测到所述第一接口检测支路输出的第一电子设备检测信号时，控制所述切换模块中的第一数据输入端连接所述切换模块的数据输出端；以及用于在利用所述第二检测端口检测到所述第二接口检测支路输出的第二电子设备检测信号时，控制所述切换模块中的第二数据输入端连接所述切换模块的输出端。

可选的，所述第一接口检测支路包括：

第一端子排、第一电阻和第一开关管，所述第一端子排上设置有所述第一接口检测支路的连接检测输入端，所述连接检测输入端通过所述第一电阻连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的输入端用于连接第一电源，所述第一开关管的输出端连接地；所述第一开关管的输入端与所述第一电源的连接支路上设置有所述第一接口检测支路的连接检测输出端。

可选的，所述第一接口检测支路还包括：

第一供电支路，所述第一供电支路上设置有第二开关管，所述第二开关管的输入端连接有第二电源，所述第二开关管的输出端连接所述第一端子排上的供电端口，所述第二开关管的控制端通过所述第一电阻连接所述第一接口检测支路的连接检测输入端。

可选的，所述第二接口检测支路包括：

第二端子排、第二电阻和第三开关管，所述第二端子排上设置有所述第二接口检测支路的连接检测输入端，所述连接检测输入端通过所述第二电阻连接所述第三开关管的控制端，所述第三开关管的输入端用于连接所述第一电源，所述第三开关管的输出端连接地；所述第三开关管的输入端与所述第一电源的连接支路上设置有所述第二接口检测支路的连接检测输出端。

可选的，所述第二接口检测支路还包括：

第二供电支路，所述第二供电支路上设置有第四开关管，所述第四开关管的输入端连接所述第二电源，所述第四开关管的输出端连接所述第二端子排上的供电端口，所述第四开关管的控制端通过所述第二电阻连接所述第二接口检测支路的连接检测输入端。

可选的，所述第一接口检测支路还包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二电源，所述第三电阻的另一端分别连接所述第一电阻和所述第一开关管的控制端。

可选的，所述第二接口检测支路还包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端连接所述第二电源，所述第四电阻的另一端分别连接所述第二电阻和所述三开关管的控制端。

可选的，所述切换模块包括：

双通道单极双投模拟开关芯片和第五电阻，所述双通道单极双投模拟开关芯片的使能端通过所述第五电阻连接地。

可选的，所述第一开关管为PNP型三级管。

可选的，所述第二开关管为P型MOS管。

上述方案具有以下有益效果：

本实用新型的USB接口切换电路，在处理器检测到第一接口检测支路上连接有第一电子设备时，通过处理器的控制端对切换模块进行控制，使处理器通过切换模块采集第一电子设备中的数据；在处理器检测到第二接口检测支路上连接有第二电子设备时，通过处理器的控制端对切换模块进行控制，使处理器通过切换模块采集第二电子设备中的数据，可以实现自动切换USB接口，由一路USB接口转换成两路USB接口，可以从一个USB接口分接成两个USB接口使用，降低开发难度和物料成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中提供的USB接口切换电路结构框图；

图2是本实用新型一实施例中提供的第一接口检测支路图；

图3是本实用新型一实施例中提供的另一种第一接口检测支路图；

图4是本实用新型一实施例中提供的第二接口检测支路图；

图5是本实用新型一实施例中提供的另一种第二接口检测支路图；

图6是本实用新型一实施例中提供的切换模块电路图；

符号说明如下：

1、处理器；2、第一接口检测支路；3、第一电子设备；4、切换模块；5、第二接口检测支路；6、第二电子设备；21、第一供电支路；22、第二供电支路。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。

应当理解，下面阐述的实施例代表了使本领域技术人员能够实施实施例并说明实施实施例的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将理解本公开的概念并且将认识到这些概念在本文中未特别提及的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

还应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，可以将第一元件称为第二元件，并且类似地，可以将第二元件称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元素时，不存在中间元素。

还应当理解，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底部”、“中间”、“中间”、“顶部”等可以在本文中用于描述各种元素，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此这些元素不应受这些条款的限制。

这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元件可以被称为“上”元件，并且类似地，第二元件可以根据这些元件的相对取向被称为“上”元件，而不脱离本公开的范围。

进一步理解，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”在本文中使用时指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或它们的组。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。

在一实施例中，提供一种如图1所示的USB接口切换电路，包括：

处理器1，第一接口检测支路2，第二接口检测支路5和切换模块4，其中，处理器1的第一检测端口MCU_IO1连接第一接口检测支路2的连接检测输出端，第一接口检测支路2的连接检测输入端P1_4用于连接外部的第一电子设备3，第一接口检测支路2的数据输出端USB1_D连接切换模块4的第一数据输入端NC，切换模块4的数据输出端COM连接处理器1的数据输入端MCU_D。

处理器1的第二检测端口MCU_IO2连接第二接口检测支路5的连接检测输出端，第二接口检测支路5的连接检测输入端P2_4用于连接外部的第二电子设备6，第二接口检测支路5的数据输出端USB2_D连接切换模块4的第二数据输入端NO，切换模块4的使能端IN连接处理器1的控制端MCU_IO3。

上述处理器1用于在利用第一检测端口MCU_IO1检测到第一接口检测支路2输出的第一电子设备检测信号时，控制切换模块4中的第一数据输入端NC连接切换模块4的数据输出端COM；以及上述处理器1用于在利用第二检测端口MCU_IO2检测到第二接口检测支路5输出的第二电子设备检测信号时，控制切换模块4中的第二数据输入端NO连接切换模块4的输出端COM。

本实施例的USB接口切换电路，在处理器检测到第一接口检测支路上连接有第一电子设备时，通过处理器的控制端对切换模块进行控制，使处理器通过切换模块采集第一电子设备中的数据；在处理器检测到第二接口检测支路上连接有第二电子设备时，通过处理器的控制端对切换模块进行控制，使处理器通过切换模块采集第二电子设备中的数据，可以实现自动切换USB接口，由一路USB接口转换成两路USB接口，可以从一个USB接口分接成两个USB接口使用，降低开发难度和物料成本。

在一实施例中，参见图2，在图1所示的USB接口切换电路的基础上，第一接口检测支路2包括：

第一端子排P1、第一电阻R3和第一开关管Q2，所述第一端子P1排上设置有所述第一接口检测支路2的连接检测输入端(即P1上的接口4)，所述连接检测输入端通过所述第一电阻R3连接所述第一开关管Q2的控制端，所述第一开关管Q2的输入端用于连接第一电源3.3v，所述第一开关管Q2的输出端连接地GND；所述第一开关管Q2的输入端与所述第一电源的连接支路上设置有所述第一接口检测支路2的连接检测输出端，用于连接图1中处理器1的第一检测端口MCU_IO1。

第一接口检测支路2的工作过程是：

端子排P1用作USB接口，当第一电子设备(4G模块)连接端子排P1时，端子排P1的接口4连接至GND，第一开关管Q2的控制端为低电平，使第一开关管Q2的输入端和输出端导通，第一电源3.3V通过电阻R1连接地端GND，从而向图1中处理器1的第一检测端口MCU_IO1输出低电平的第一电子设备检测信号，用于表示第一电子设备已经连接USB接口。

本实施例的USB接口切换电路，通过第一接口检测支路2的第一开关管Q2检测第一端子排P1上的电子设备连接情况，一旦检测到连接第一电子设备，则立即将检测信号上报给处理器。

在一实施例中，参见图3，在图2的基础上，所述第一接口检测支路2还包括：

第一供电支路21，所述第一供电支路21上设置有第二开关管Q1，所述第二开关管Q1的输入端连接有第二电源5V，所述第二开关管Q1的输出端连接所述第一端子排P1上的供电端口USB_VCC，所述第二开关管Q1的控制端通过所述第一电阻R3连接所述第一接口检测支路2的连接检测输入端。

第一接口检测支路2的工作过程是：

当第一电子设备(4G模块)连接端子排P1时，端子排P1的接口4连接至GND，第二开关管Q1的控制端被第一电阻R3拉低，第二开关管Q1导通，第一供电支路21形成通路，使4G模块通电，然后第一开关管Q2导通，处理器的第一检测端口MCU_IO1管脚电压由高电平拉到低电平，处理器检测到IO电平变化开始与4G模块建立通讯，此时处理器(例如为MCU)和4G模块进行正常通讯。

本实施例的USB接口切换电路，通过第一接口检测支路2的第一开关管Q2检测第一端子排P1上的电子设备连接情况，一旦检测到连接第一电子设备，则连通第一供电支路2，向第一电子设备供电，并立即将检测信号上报给处理器。

在一实施例中，参见图4，在图1所示的USB接口切换电路的基础上，第二接口检测支路5包括：

第二端子排P2、第二电阻R7和第三开关管Q4，所述第二端子P2排上设置有所述第二接口检测支路5的连接检测输入端(即P2上的接口4)，所述连接检测输入端通过所述第二电阻R7连接所述第三开关管Q4的控制端，所述第三开关管Q4的输入端用于连接所述第一电源3.3V，所述第三开关管Q4的输出端连接地GND；所述第三开关管Q4的输入端与所述第二电源的连接支路上设置有所述第二接口检测支路5的连接检测输出端，用于连接图1中处理器1的第二检测端口MCU_IO2。

第二接口检测支路5的工作过程是：

端子排P2用作USB接口，当第二电子设备(U盘)连接端子排P2时，端子排P2的接口4连接至GND，第三开关管Q4的控制端为低电平，使第三开关管Q4的输入端和输出端导通，第一电源3.3V通过电阻R7连接地端GND，从而向图1中处理器1的第二检测端口MCU_IO2输出低电平的第二电子设备检测信号，用于表示第二电子设备已经连接USB接口。

本实施例的USB接口切换电路，通过第二接口检测支路5的第三开关管Q4检测第二端子排P2上的电子设备连接情况，一旦检测到连接第二电子设备，则立即将第二电子设备的检测信号上报给处理器。

在一实施例中，参见图5，在图4的基础上，所述第二接口检测支路5还包括：

第二供电支路51，所述第二供电支路51上设置有第四开关管Q3，所述第四开关管Q3的输入端连接所述第二电源5V，所述第四开关管Q3的输出端连接所述第二端子排P2上的供电端口USB2_VCC，所述第四开关管Q3的控制端通过所述第二电阻R7连接所述第二接口检测支路5的连接检测输入端。

第二接口检测支路5的工作过程是：

端子排P2用作USB接口，当第二电子设备(U盘)连接端子排P2时，端子排P2的接口4连接至GND，第四开关管Q3的控制端被第二电阻R7拉低，第四开关管Q3导通，第二供电支路51形成通路，使U盘通电，然后第三开关管Q4导通，处理器的第二检测端口MCU_IO2管脚电压由高电平拉到低电平，处理器检测到IO电平变化，将处理器的控制端MCU_IO3默认输出的低电平控制信号切换为高电平控制信号，切换模块4根据该高电平控制信号，将图1中第一数据输入端NC和数据输出端COM的连接，切换为第二数据输入端NO和数据输出端COM的连接，然后处理器开始与U盘进行正常通讯，进行数据拷贝。

当数据拷贝完成后，拔出U盘后，此时第四开关管Q3被电阻R6拉高，停止对外供电，第三开关管Q4的控制端被拉高处于截止状态，处理器的第二检测端口MCU_IO2上的低电平被电阻R5拉高，处理器检测到电平变化，使处理器的控制端MCU_IO3输出低电平控制信号，切换模块4根据该低电平控制信号，将图1中第二数据输入端NO和数据输出端COM的连接，切换为第一数据输入端NC和数据输出端COM的连接，MCU的USB接口重新初始化与4G模块重新建立通讯。

本实施例的USB接口切换电路，通过第二接口检测支路5的第三开关管Q4检测第二端子排P2上的电子设备连接情况，一旦检测到连接第二电子设备，则导通第二供电支路52，并立即将第二电子设备的检测信号上报给处理器，以控制切换模块进行第一数据输入端NC到第二数据输入端NO的切换，实现快速接口转换。

在一实施例中，参见图3，所述第一接口检测支路2还包括：

第三电阻R2，所述第三电阻R2的一端连接所述第二电源5V，所述第三电阻R2的另一端分别连接所述第一电阻R3和所述第一开关管Q2的控制端。

本实施例中，在第一接口检测支路2上设置电阻R2的作用是，当第一电子设备在端子排P1上断开连接时，通过电阻R2将开关管Q2和开关管Q1的控制端拉到高电平，以控制开关管Q2和开关管Q1断开，以使处理器的第一检测端口MCU_IO1上接收的是高电平检测信号，表示第一接口检测支路2上当前没有连接第一电子设备。

在一实施例中，参见图5，所述第二接口检测支路5还包括：

第四电阻R6，所述第四电阻R6的一端连接所述第二电源5V，所述第四电阻R6的另一端分别连接所述第二电阻R7和所述三开关管Q4的控制端。

本实施例中，在第二接口检测支路5上设置电阻R6的作用是，当第二电子设备在端子排P2上断开连接时，通过电阻R6将开关管Q4和开关管Q3的控制端拉到高电平，以控制开关管Q4和开关管Q3断开，以使处理器的第二检测端口MCU_IO2上接收的是高电平检测信号，表示第二接口检测支路5上当前没有连接第二电子设备。

在一实施例中，参见图6，图1中的所述切换模块4包括：

双通道单极双投模拟开关芯片U1和第五电阻R4，所述双通道单极双投模拟开关芯片U1的使能端IN1、IN2通过所述第五电阻R4连接地。

本实施例中，双通道单极双投模拟开关芯片U1采用的型号可以根据需求进行设置，例如采用型号为TS5A23157DGSR。

本实施例的双通道单极双投模拟开关芯片U1，通过第一数据输入端NC1、NC2连接图3中第一接口检测支路2的数据输出端USB1_D+、USB1_D-；通过第二数据输入端NO1、NO2连接图5中第二接口检测支路5的数据输出端USB2_D+、USB2_D-；通过数据输出端COM1、COM2连接处理器的数据输入端MCU_D+、MCU_D-。

在一实施例中，参见图2和图3，所述第一开关管为PNP型三级管。

作为其他实施方式，第一开关管还可以为其他低电平触发导通的可控性电力电子开关，如P型MOS管等。

在一实施例中，参见图2和图3，所述第二开关管为P型MOS管。

作为其他实施方式，第二开关管还可以为其他低电平触发导通的可控性电力电子开关，如P型三级管等。

以上所述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精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种USB接口切换电路，其特征在于，包括：

处理器，第一接口检测支路，第二接口检测支路和切换模块，其中，所述处理器的第一检测端口连接所述第一接口检测支路的连接检测输出端，所述第一接口检测支路的连接检测输入端用于连接外部的第一电子设备，所述第一接口检测支路的数据输出端连接所述切换模块的第一数据输入端，所述切换模块的数据输出端连接所述处理器的数据输入端；

所述处理器的第二检测端口连接所述第二接口检测支路的连接检测输出端，所述第二接口检测支路的连接检测输入端用于连接外部的第二电子设备，所述第二接口检测支路的数据输出端连接所述切换模块的第二数据输入端，所述切换模块的使能端连接所述处理器的控制端；

所述处理器用于在利用所述第一检测端口检测到所述第一接口检测支路输出的第一电子设备检测信号时，控制所述切换模块中的第一数据输入端连接所述切换模块的数据输出端；以及用于在利用所述第二检测端口检测到所述第二接口检测支路输出的第二电子设备检测信号时，控制所述切换模块中的第二数据输入端连接所述切换模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第一接口检测支路包括：

第一端子排、第一电阻和第一开关管，所述第一端子排上设置有所述第一接口检测支路的连接检测输入端，所述连接检测输入端通过所述第一电阻连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的输入端用于连接第一电源，所述第一开关管的输出端连接地；所述第一开关管的输入端与所述第一电源的连接支路上设置有所述第一接口检测支路的连接检测输出端。

3.根据权利要求2所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第一接口检测支路还包括：

第一供电支路，所述第一供电支路上设置有第二开关管，所述第二开关管的输入端连接有第二电源，所述第二开关管的输出端连接所述第一端子排上的供电端口，所述第二开关管的控制端通过所述第一电阻连接所述第一接口检测支路的连接检测输入端。

4.根据权利要求1所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第二接口检测支路包括：

第二端子排、第二电阻和第三开关管，所述第二端子排上设置有所述第二接口检测支路的连接检测输入端，所述连接检测输入端通过所述第二电阻连接所述第三开关管的控制端，所述第三开关管的输入端用于连接第一电源，所述第三开关管的输出端连接地；所述第三开关管的输入端与所述第一电源的连接支路上设置有所述第二接口检测支路的连接检测输出端。

5.根据权利要求4所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第二接口检测支路还包括：

第二供电支路，所述第二供电支路上设置有第四开关管，所述第四开关管的输入端连接有第二电源，所述第四开关管的输出端连接所述第二端子排上的供电端口，所述第四开关管的控制端通过所述第二电阻连接所述第二接口检测支路的连接检测输入端。

6.根据权利要求3所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第一接口检测支路还包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二电源，所述第三电阻的另一端分别连接所述第一电阻和所述第一开关管的控制端。

7.根据权利要求5所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第二接口检测支路还包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端连接所述第二电源，所述第四电阻的另一端分别连接所述第二电阻和所述三开关管的控制端。

8.根据权利要求1所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述切换模块包括：

双通道单极双投模拟开关芯片和第五电阻，所述双通道单极双投模拟开关芯片的使能端通过所述第五电阻连接地。

9.根据权利要求2所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第一开关管为PNP型三级管。

10.根据权利要求3所述的USB接口切换电路，其特征在于，所述第二开关管为P型MOS管。