CN221303970U - Usb功能选用电路、终端设备和设备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术，公开一种USB功能选用电路、终端设备和设备系统，包括：控制输入端、第一选通模块、第二选通模块、USB座子和USB集线器，控制输入端分别电连接第一选通模块、第二选通模块的使能端，控制输入端用于接入控制芯片，第一选通模块的第一差分端用于接入控制芯片的USB端口，第一选通模块的第二差分端电连接第二选通模块的第二差分端，第一选通模块的第三差分端电连接USB集线器的第一导通端，第二选通模块的第二差分端电连接USB集线器的第二导通端，第二选通模块的第一差分端电连接USB座子。本实用新型旨在提供一种可切换USB功能的USB功能选用电路。

Description

USB功能选用电路、终端设备和设备系统

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种USB功能选用电路、终端设备和设备系统。

背景技术

USB（Universal Serial Bus）是一种广泛使用的通信技术，并且广泛应用在消费电子及商业手持类终端中，以便于终端设备接入各种外设（比如摄像头、触屏、身份证阅读器、二维码阅读器等），而这类终端的USB通信一般由主控芯片来控制实现。

但由于这类主控芯片一般只有一路USB端口，该USB端口既要给芯片升级烧录固件用的，又要作为HOST（主机）外接外设使用，而目前终端设备要实现这两种USB功能的切换，需要基于ID（Identity）专用引脚或者CC（Configuration Channel）协议实现功能切换。当终端设备需要接入的外设（如USB-A接口的商业类外设）不具备ID专用引脚或者CC协议时，就只能选用其中一项功能，而无法实现USB功能的切换。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型提出一种USB功能选用电路、终端设备和设备系统，旨在提供一种可切换USB功能的USB功能选用电路。

为实现上述目的，本实用新型提出一种USB功能选用电路，包括：控制输入端、第一选通模块、第二选通模块、USB座子和USB集线器，其中，所述控制输入端分别电连接所述第一选通模块、所述第二选通模块的使能端，所述控制输入端用于接入控制芯片，所述第一选通模块的第一差分端用于接入所述控制芯片的USB端口，所述第一选通模块的第二差分端电连接所述第二选通模块的第二差分端，所述第一选通模块的第三差分端电连接所述USB集线器的第一导通端，所述第二选通模块的第二差分端电连接所述USB集线器的第二导通端，所述第二选通模块的第一差分端电连接所述USB座子。

可选的，所述第一选通模块包括第一模拟开关芯片和第一电容，其中，所述第一电容连接在所述第一模拟开关芯片的电源端与地线端之间；所述第一选通模块的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端，即为所述第一模拟开关芯片的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端。

可选的，所述第二选通模块包括第二模拟开关芯片、第二电容和电阻，其中，所述第二模拟开关芯片的电源端经所述第二电容接地；所述第二选通模块的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端，即为所述第二模拟开关芯片的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端；所述电阻连接在所述第二模拟开关芯片的使能端与地线端之间。

可选的，所述第一选通模块和所述第二选通模块均基于模拟开关构建，所述模拟开关的型号为BL1532-MSOP。

本实用新型进一步提出一种终端设备，所述终端设备包括控制芯片，以及如上所述的USB功能选用电路；其中，所述控制芯片的控制输出端电连接所述USB功能选用电路的控制输入端，所述控制芯片的USB端口电连接所述USB功能选用电路中的第一选通模块。

本实用新型进一步提出一种设备系统，包括如上所述的终端设备；

所述设备系统还包括烧录设备，所述烧录设备与所述终端设备的USB座子可拆卸连接；

和/或，所述设备系统还包括多个外设，所述外设与所述终端设备的USB集线器可拆卸连接。

本实用新型技术方案的有益效果在于：USB功能选用电路可以根据控制芯片输出的电平信号，灵活地实现USB升级和USB外设拓展的功能，只需输出相应的控制信号，即可实现USB功能的自动切换，使得用户可以轻松实现USB升级或USB外设拓展功能，大大提高了设备的灵活性。而且在物理接口数量有限的控制芯片的应用中，该电路方案使用单一USB接口即可实现升级和USB接口拓展。

附图说明

图1为本实用新型USB功能选用电路一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型USB功能选用电路另一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型终端设备一实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型中的一部分实施例，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作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。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述，仅用于描述目的（如用于区分相同或同类元件），而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种USB功能选用电路，参照图1，该USB功能选用电路包括控制输入端、第一选通模块、第二选通模块、USB座子和USB集线器，其中，所述控制输入端分别电连接所述第一选通模块、所述第二选通模块的使能端SEL，所述控制输入端用于接入控制芯片，所述第一选通模块的第一差分端D1用于接入所述控制芯片的USB端口，所述第一选通模块的第二差分端D2电连接所述第二选通模块的第二差分端D2，所述第一选通模块的第三差分端D3电连接所述USB集线器的第一导通端，所述第二选通模块的第二差分端D2电连接所述USB集线器的第二导通端，所述第二选通模块的第一差分端D1电连接所述USB座子。

本实施例中，控制输入端用于接入控制芯片的控制输出端，并将控制芯片发送的控制信号传递至第一选通模块和第二选通模块的使能端SEL。其中，控制芯片可以是终端设备的CPU芯片或SOC芯片。

可选的，第一差分端D1、第二差分端D2和第三差分端D3均分别包括正、负差分端。且第一选通模块的第一差分端D1对应的正、负差分端，分别连接控制芯片的USB端口的正、负差分端；第一选通模块的第二差分端D2对应的正、负差分端，分别连接第二选通模块的第二差分端D2对应的正、负差分端；第一选通模块的第三差分端D3对应的正、负差分端，分别连接USB集线器的第一导通端对应的正、负差分端；第二选通模块的第一差分端D1对应的正、负差分端，分别连接USB座子的正、负差分端；第二选通模块的第三差分端D3对应的正、负差分端，分别连接USB集线器的第二导通端对应的正、负差分端。

其中，USB座子可用于连接外部设备，如外部的烧录设备；USB集线器可用于连接多个USB外设。

可选的，当控制芯片需要基于USB烧录固件，即使用USB升级功能（即USB OTG（USBON-THE-GO）功能）时，则输出低电平信号，此时第一选通模块、第二选通模块的使能端SEL通过控制输入端接收到低电平信号时，则控制第一差分端D1、第二差分端D2连通（第三差分端D3禁用），此时控制芯片的USB端口、第一选通模块的第一差分端D1、第一选通模块的第二差分端D2、第二选通模块的第二差分端D2、第二选通模块的第一差分端D1、USB座子之间即可形成通路，此时控制芯片即可使用USB升级功能。这样当烧录设备接入到USB座子时，即可通过烧录设备对控制芯片进行升级。

可选的，当控制芯片需要拓展多个USB外设时，即使用USB接口拓展功能（即HOST功能）时，则输出高电平信号，此时第一选通模块、第二选通模块的使能端SEL通过控制输入端接收到高电平信号时，则控制第一差分端D1、第三差分端D3连通（第二差分端D2禁用），此时控制芯片的USB端口、第一选通模块的第一差分端D1、第一选通模块的第三差分端D3、USB集线器、第二选通模块的第三差分端D3、第二选通模块的第一差分端D1、USB座子之间即可形成通路，此时控制芯片即可使用USB接口拓展功能。此时即可基于USB集线器实现外扩多路USB接口，即可通过USB集线器同时接入多个USB外设。

这样，USB功能选用电路可以根据控制芯片输出的电平信号，灵活地实现USB升级和USB外设拓展的功能，只需输出相应的控制信号，即可实现USB功能的自动切换，使得用户可以轻松实现USB升级或USB外设拓展功能，大大提高了设备的灵活性。而且在物理接口数量有限的控制芯片的应用中，该电路方案使用单一USB接口即可实现升级和USB接口拓展。适用于各类硬件嵌入式系统设备外扩接口需求的场合，尤其是在了有环境限制、需要远程更新和系统维护的场合，拥有更广阔的应用前景。

在一实施例中，在上述实施例的基础上，参照图2，所述第一选通模块包括第一模拟开关芯片U1和第一电容C1，其中，所述第一电容C1连接在所述第一模拟开关芯片U1的电源端（VCC）与地线端（GND）之间；所述第一选通模块的使能端SEL、第一差分端D1、第二差分端D2和第三差分端D3，即为所述第一模拟开关芯片U1的使能端SEL、第一差分端D1、第二差分端D2和第三差分端D3。

当然，第一模拟开关芯片U1的电源端和地线端，还分别连接相应的电源和地线。

其中，第一电容C1在第一模拟开关芯片U1的电源端和地线端之间形成了一个隔离层。这样可以防止电源端和地线端之间的干扰和相互干扰，提高系统的抗干扰能力和稳定性。

第一电容C1还可以起到滤波的作用，对电源信号进行平滑处理，去除其中的噪声和干扰。这有助于提供稳定的电源供应，保证系统正常工作。

可选的，所述第一电容C1的取值范围可以是50nF~150nF，可选为100 nF。

在一实施例中，在上述实施例的基础上，参照图2，所述第二选通模块包括第二模拟开关芯片U2、第二电容C2和电子R，其中，所述第二模拟开关芯片U2的电源端经所述第二电容C2接地；所述第二选通模块的使能端SEL、第一差分端D1、第二差分端D2和第三差分端D3，即为所述第二模拟开关芯片U2的使能端SEL、第一差分端D1、第二差分端D2和第三差分端D3；所述电子R连接在所述第二模拟开关芯片U2的使能端SEL与地线端之间。

可选的，第二电容C2和第一电容C1类似，可以储存电荷并保持电荷状态。在本电路方案中，第二电容C2连接在第二模拟开关芯片U2的电源端和地线之间，可以起到类似于第一电容C1的滤波作用和电源隔离作用。

可选的，所述第二电容C2的取值范围可以是50nF~150nF，可选为100 nF；所述电子R的取值范围可以是1kΩ~10kΩ，可选为4.7kΩ。

当然，第二模拟开关芯片U2的电源端和地线端，还分别连接相应的电源和地线。

在一实施例中，在上述实施例的基础上，所述第一选通模块和所述第二选通模块均基于模拟开关（或称USB选通开关）构建，所述模拟开关的型号为BL1532-MSOP。

本实用新型进一步提出一种终端设备，参照图3，终端设备包括控制芯片和USB功能选用电路，该USB功能选用电路的具体结构参照上述实施例，由于本终端设备采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

其中，所述控制芯片的控制输出端电连接所述USB功能选用电路的控制输入端，所述控制芯片的USB端口电连接所述USB功能选用电路中的第一选通模块的第一差分端D1。

本实用新型进一步提出一种设备系统，设备系统包括终端设备，该终端设备的具体结构参照上述实施例，由于本设备系统采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

可选的，所述设备系统还包括烧录设备，所述烧录设备与所述终端设备的USB座子可拆卸连接（如烧录设备通过相应的USB线接入到USB座子）。

可选的，所述设备系统还包括多个外设（即USB外设），所述外设与所述终端设备的USB集线器可拆卸连接（如外设通过相应的USB接口到USB集线器）。

以上所述的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。

Claims (6)

1.一种USB功能选用电路，其特征在于，包括：控制输入端、第一选通模块、第二选通模块、USB座子和USB集线器，其中，所述控制输入端分别电连接所述第一选通模块、所述第二选通模块的使能端，所述控制输入端用于接入控制芯片，所述第一选通模块的第一差分端用于接入所述控制芯片的USB端口，所述第一选通模块的第二差分端电连接所述第二选通模块的第二差分端，所述第一选通模块的第三差分端电连接所述USB集线器的第一导通端，所述第二选通模块的第二差分端电连接所述USB集线器的第二导通端，所述第二选通模块的第一差分端电连接所述USB座子。

2.如权利要求1所述的USB功能选用电路，其特征在于，所述第一选通模块包括第一模拟开关芯片和第一电容，其中，所述第一电容连接在所述第一模拟开关芯片的电源端与地线端之间；所述第一选通模块的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端，即为所述第一模拟开关芯片的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端。

3.如权利要求1所述的USB功能选用电路，其特征在于，所述第二选通模块包括第二模拟开关芯片、第二电容和电阻，其中，所述第二模拟开关芯片的电源端经所述第二电容接地；所述第二选通模块的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端，即为所述第二模拟开关芯片的使能端、第一差分端、第二差分端和第三差分端；所述电阻连接在所述第二模拟开关芯片的使能端与地线端之间。

4.如权利要求1-3中任一项所述的USB功能选用电路，其特征在于，所述第一选通模块和所述第二选通模块均基于模拟开关构建，所述模拟开关的型号为BL1532-MSOP。

5.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括控制芯片，以及如权利要求1-4中任一项所述的USB功能选用电路；其中，所述控制芯片的控制输出端电连接所述USB功能选用电路的控制输入端，所述控制芯片的USB端口电连接所述USB功能选用电路中的第一选通模块。

6.一种设备系统，其特征在于，包括如权利要求5所述的终端设备；

所述设备系统还包括烧录设备，所述烧录设备与所述终端设备的USB座子可拆卸连接；

和/或，所述设备系统还包括多个外设，所述外设与所述终端设备的USB集线器可拆卸连接。