串行收發(fā)接口模塊與usb接口模塊共用端口電路及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口電路及工作方法，為解決嵌入式系統(tǒng)的外設(shè)接口模塊相互獨(dú)立，互不兼容，無法共享連接端口的問題。本發(fā)明的共用端口電路包括單片機(jī)與USB端口，單片機(jī)包括：與USB端口連接的串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊；與所述串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊分別連接以阻斷接口模塊通訊的接口屏蔽單元；與所述接口屏蔽單元和主控單元連接以檢測接入共用端口的外部設(shè)備接口模塊類型，并將檢測信息發(fā)送給所述主控單元的檢測單元；與所述接口屏蔽單元和檢測單元連接以根據(jù)檢測單元發(fā)送的檢測信息控制接口屏蔽單元的主控單元。
【專利說明】
串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口電路及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口電路及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要通過通用設(shè)備接口模塊，如A/D、D/A、I/O等，處理器通過通用設(shè)備接口模塊和傳感器或其它外設(shè)連接，實(shí)現(xiàn)處理器的輸入/輸出功能。每個(gè)外設(shè)通常只有一個(gè)獨(dú)立的功能，且外設(shè)與處理器的連接依據(jù)接口模塊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，各自獨(dú)立，互不兼容，無法共享連接頭，同理，與連接頭配合使用的端口也相互獨(dú)立。但隨著USB協(xié)議的發(fā)展，USB接口模塊已經(jīng)成為通用接口模塊，多數(shù)獨(dú)立外設(shè)接頭也采用USB接口模塊，以滿足和各種智能設(shè)備的連接需要。例如藍(lán)牙適配器通過USB接口模塊插接電腦的USB端口，實(shí)現(xiàn)電腦與其它外設(shè)的藍(lán)牙通信。但是對于嵌入式系統(tǒng)裝置而言，U盤使用USB接口模塊，藍(lán)牙或WIFI模塊需要通過執(zhí)行相應(yīng)協(xié)議的串行收發(fā)接口模塊連接處理器，無法使用市面上的USB接口模塊外設(shè)實(shí)現(xiàn)無線傳輸功能。所以應(yīng)改變現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)的串行接口模塊與USB接口模塊的電路連接關(guān)系，使用一個(gè)端口連接多個(gè)不同類型的外設(shè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，簡化系統(tǒng)接口模塊的配置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種一個(gè)USB端口可以連接多個(gè)不同功能外設(shè)的串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口電路及工作方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口電路，包括單片機(jī)與共用的USB端口，單片機(jī)包括:與USB端口連接的串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊;與所述串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊分別連接以阻斷接口模塊通訊的接口屏蔽單元;與所述接口屏蔽單元和主控單元連接以檢測接入共用端口的外部設(shè)備接口模塊類型，并將檢測信息發(fā)送給所述主控單元的檢測單元;與所述接口屏蔽單元和檢測單元連接以根據(jù)檢測單元發(fā)送的檢測信息控制接口屏蔽單元的主控單元。
[0005]所述串行收發(fā)接口模塊線包括數(shù)據(jù)發(fā)送線和數(shù)據(jù)接收線，所述數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口引腳D-連接，所述數(shù)據(jù)接收線與USB端口引腳D+連接;所述USB接口模塊線包括數(shù)據(jù)傳輸線D-和數(shù)據(jù)傳輸線D+;USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸線D-與USB端口引腳D-連接，數(shù)據(jù)傳輸線D+與USB端口引腳D+連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述串行收發(fā)接口模塊為UART接口模塊;UART接口模塊的數(shù)據(jù)接收線與USB端口引腳D+連接，UART接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口引腳D-連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述串行收發(fā)接口模塊還包括SPI接口模塊;所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)接收線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)接收線與USB端口引腳D+連接，所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口弓I腳D-連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述串行收發(fā)接口模塊還包括USB接口模塊;所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)接收線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)接收線、數(shù)據(jù)傳輸線D+與USB端口引腳D+連接，所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線、USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸線D-與USB端口引腳D-連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述串行收發(fā)接口模塊為SPI接口模塊，SPI接口模塊的數(shù)據(jù)接收線與USB端口的電氣接口模塊D+連接，SPI接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口的電氣接口模塊D-連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述串行收發(fā)接口模塊為USB接口模塊，兩個(gè)USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸線D-與USB端口引腳D-連接，數(shù)據(jù)傳輸線D+與USB端口引腳D+連接。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述電路還包括電源電路，所述電源電路與USB端口引腳的電源腳連接，所述USB端口引腳還包括接地的返回腳。
[0012]進(jìn)一步地，所述串行收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收線和數(shù)據(jù)發(fā)送線經(jīng)過電阻接地。
[0013]本發(fā)明還提供一種共用端口電路的工作方法，包括以下步驟:
[0014]S1:主控單元控制接口屏蔽單元交替屏蔽串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊；
[0015]S2:檢測單元通過步驟SI中未被屏蔽的接口模塊檢測接入共用端口的外部設(shè)備接口模塊類型，并將檢測信息發(fā)送給所述主控單元；
[0016]S3:若外部設(shè)備接口模塊類型為USB接口模塊，主控單元控制接口屏蔽單元屏蔽串行收發(fā)接口模塊，使用USB協(xié)議與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)；
[0017]若外部設(shè)備接口模塊類型為串行收發(fā)接口模塊，主控單元控制接口屏蔽單元屏蔽USB接口模塊，使用串行收發(fā)接口模塊協(xié)議與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)。
[0018]本發(fā)明中單片機(jī)的串行收發(fā)接口模塊通過共用USB端口與外設(shè)連接通訊，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)端口與不同功能的外設(shè)連接。嵌入式系統(tǒng)無需設(shè)置多個(gè)種類不同的接口模塊來滿足連接外設(shè)的需要，串行收發(fā)接口模塊通過共用電路即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)端口的連接，簡化了嵌入式系統(tǒng)的安裝和配置。
【附圖說明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0020]圖1為串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口的電路框圖；
[0021 ]圖2為單片機(jī)與端口設(shè)備通訊流程圖；
[0022]圖3為USB接口模塊與UART接口模塊共用端口的電路圖；
[0023]圖4為USB接口模塊與SPI接口模塊共用端口的電路圖；
[0024]圖5為USB接口模塊與SP1接口模塊、UART接口模塊共用端口的電路圖；
[0025]圖6為多個(gè)USB接口模塊共用端口的電路圖；
[0026]圖7為多個(gè)USB接口模塊與SPI接口模塊、UART接口模塊共用端口的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，參照附圖對本發(fā)明的串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口的電路進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]如圖1所示，串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊與一個(gè)共用端口連接，且分別和接口屏蔽單元連接，接口屏蔽單元連接主控單元和檢測單元。
[0029]如圖2所示，主控單元控制接口屏蔽單元不斷地交替屏蔽USB接口模塊和串行收發(fā)模塊，檢測單元通過接口屏蔽單元未屏蔽的接口模塊檢測與共用端口連接的外部設(shè)備的接口模塊類型。
[0030]當(dāng)檢測單元通過USB接口模塊檢測到外設(shè)使用USB協(xié)議通訊，檢測單元將檢測到的外部設(shè)備的接口模塊類型信息發(fā)送給主控單元，主控單元屏蔽串行收發(fā)接口模塊，使用USB協(xié)議與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，直至外部設(shè)備端口與共用端口斷開連接。
[0031]當(dāng)檢測單元通過串行收發(fā)接口模塊檢測到外設(shè)使用串行收發(fā)接口模塊協(xié)議通訊，檢測單元將檢測到的外部設(shè)備的接口模塊類型信息發(fā)送給主控單元，主控單元屏蔽USB接口模塊，使用串行收發(fā)接口模塊協(xié)議與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，直至外部設(shè)備端口與共用端口斷開連接。
[0032]如圖3所示，共用USB端口的串行收發(fā)接口模塊包括USB接口模塊與UART接口模塊。USB接口模塊的工作電壓為5V，USB接口模塊線為四線，即VCC，D+，D-和GND。USB端口用于插接外部設(shè)備，在此電路連接中USB有主從設(shè)備之分。主設(shè)備即USB HOST端為單片機(jī)的USB接口模塊，USB信號為差分信號，信號線為D+、D-，在USB HOST端，D+和D-各接一個(gè)下拉電阻，與USB端口的D+、D-連接，當(dāng)USB設(shè)備插入U(xiǎn)SB端口時(shí)，主單片機(jī)檢測到插入設(shè)備信號，判斷有設(shè)備接入以及該設(shè)備的類型，并與此設(shè)備開始通信。
[0033]UART接口模塊的工作電壓為5V，UART接口模塊線包括RXD數(shù)據(jù)接收線和TXD數(shù)據(jù)發(fā)送線。RXD數(shù)據(jù)接收線、USB HOST端的D+接口模塊線均與USB端口的D+連接。TXD數(shù)據(jù)發(fā)送線、USB HOST端的D-接口模塊線均與USB端口的D-連接。
[0034]單片機(jī)在工作期間，不斷切換USB接口模塊與UART接口模塊檢測接入共用端口的外設(shè)類型。檢測過程中，當(dāng)外設(shè)使用其中一種協(xié)議接口模塊時(shí)，系統(tǒng)屏蔽另一接口模塊，使用外設(shè)通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，消除其可能帶來的影響或可能存在的沖突。
[0035]例如，使用U盤插入端口，單片機(jī)通過USB接口模塊檢測到外設(shè)使用USB協(xié)議通訊，則屏蔽UART接口模塊，使用USB協(xié)議與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，直至U盤被拔出。U盤拔出后，單片機(jī)繼續(xù)不斷切換USB接口模塊與UART接口模塊檢測接入共用接口模塊的外設(shè)類型。
[0036]當(dāng)使用UART接口模塊藍(lán)牙模塊，插入U(xiǎn)SB端口時(shí)，單片機(jī)檢測到外設(shè)使用UART協(xié)議通訊，則屏蔽USB接口模塊，使用UART協(xié)議與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，直至藍(lán)牙模塊被拔出。藍(lán)牙模塊拔出后，單片機(jī)繼續(xù)不斷切換USB接口模塊與UART接口模塊檢測接入共用端口的外設(shè)類型。
[0037]如圖4所示，共用端口的串行收發(fā)接口模塊包括USB接口模塊與SPI接口模塊，共用端口為USB端口 WSB接口模塊與SPI接口模塊的工作電壓為5V，SPI總線由四條信號線組成:串行時(shí)鐘線SCLK、串行數(shù)據(jù)發(fā)送線SD0、串行數(shù)據(jù)接收線SDI與低電平有效從機(jī)選擇線SS。串行數(shù)據(jù)接收線SD1、USB HOST端的D+接口模塊線均與USB端口的D+連接。串行數(shù)據(jù)發(fā)送線SD0,USB HOST端的D-接口模塊線均與USB端口的D-連接。
[0038]單片機(jī)在工作期間，不斷切換USB接口模塊與SPI接口模塊檢測接入共用端口的外設(shè)類型。檢測過程中，當(dāng)外設(shè)使用其中一種協(xié)議接口模塊時(shí)，系統(tǒng)屏蔽另一接口模塊，消除其可能帶來的影響或可能存在的沖突。
[0039]例如，使用U盤插入端口，單片機(jī)通過USB接口模塊檢測到外設(shè)使用USB協(xié)議通訊，則屏蔽SPI接口模塊，使用USB協(xié)議與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，直至U盤被拔出。U盤拔出后，單片機(jī)繼續(xù)不斷切換USB接口模塊與SPI接口模塊檢測接入共用接口模塊的外設(shè)類型。
[0040]當(dāng)使用SPI接口模塊插入U(xiǎn)SB端口時(shí)，單片機(jī)檢測到外設(shè)使用SPI協(xié)議通訊，則屏蔽USB接口模塊，使用SPI協(xié)議與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，直至SPI接口模塊被拔出。SPI接口模塊拔出后，單片機(jī)繼續(xù)不斷切換USB接口模塊與SPI接口模塊檢測接入共用端口的外設(shè)類型。
[0041 ]如圖5所示，共用端口的串行收發(fā)接口模塊包括USB接口模塊、SPI接口模塊和UART接口模塊。三者的工作電壓相同，均為SV13UARIlt 口模塊RXD數(shù)據(jù)接收線與SPI接口模塊串行數(shù)據(jù)接收線SDI ,USB HOST端的D+接口模塊線均與USB端口的D+連接。UART接口模塊TXD數(shù)據(jù)發(fā)送線與SPI接口模塊串行數(shù)據(jù)發(fā)送線SD0、USB HOST端的D-接口模塊線均與USB端口的D-連接。
[0042]單片機(jī)在工作期間，不斷切換USB接口模塊、SPI接口模塊和UART接口模塊檢測接入共用端口的外設(shè)類型。檢測過程中，當(dāng)外設(shè)使用其中一種協(xié)議接口模塊時(shí)，系統(tǒng)屏蔽另外兩個(gè)接口模塊，消除其可能帶來的影響或可能存在的沖突。
[0043]如圖6所示，共用端口的串行收發(fā)接口模塊為USB接口模塊，每個(gè)USB接口模塊的D+接口模塊線均與USB端口的D+連接，D-接口模塊線與USB端口的D-連接。兩個(gè)USB接口模塊共用一個(gè)USB端口。
[0044]如圖7所示，共用端口的串行收發(fā)接口模塊包括USB接口模塊、SPI接口模塊和UART接口模塊，每種接口模塊各兩組。六者的工作電壓相同，均為5V。兩個(gè)UART接口模塊的RXD數(shù)據(jù)接收線、兩個(gè)SPI接口模塊的串行數(shù)據(jù)輸入線SD1、兩個(gè)USB HOST端的D+接口模塊線均與USB端口的D+連接。兩個(gè)UART接口模塊的TXD數(shù)據(jù)發(fā)送線、兩個(gè)SPI接口模塊的串行數(shù)據(jù)輸出線SD0、兩個(gè)USB HOST端的D-接口模塊線均與USB端口的D-連接。
[0045]單片機(jī)在工作期間，不斷切換USB接口模塊、SPI接口模塊和UART接口模塊檢測接入共用端口的外設(shè)類型。檢測過程中，當(dāng)外設(shè)使用其中一種協(xié)議接口模塊時(shí)，系統(tǒng)屏蔽其它接口模塊，消除其可能帶來的影響或可能存在的沖突。
[0046]本發(fā)明中單片機(jī)的串行收發(fā)接口模塊通過共用USB端口與外設(shè)連接通訊，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)端口與不同功能的外設(shè)連接。嵌入式系統(tǒng)無需設(shè)置多個(gè)種類不同的接口模塊來滿足連接外設(shè)的需要，串行收發(fā)接口模塊通過共用電路即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)端口的連接，簡化了嵌入式系統(tǒng)的安裝和配置。
[0047]可以理解的，以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制;應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，可以對上述技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行自由組合，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍；因此，凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種串行收發(fā)接口模塊與USB接口模塊共用端口電路，包括單片機(jī)與USB端口，其特征在于，所述單片機(jī)包括: 與所述USB端口連接的串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊； 與所述串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊分別連接以阻斷接口模塊通訊的接口屏蔽單元； 與所述接口屏蔽單元和主控單元連接以檢測接入共用端口的外部設(shè)備接口模塊類型，并將檢測信息發(fā)送給所述主控單元的檢測單元； 與所述接口屏蔽單元和檢測單元連接以根據(jù)檢測單元發(fā)送的檢測信息控制接口屏蔽單元的主控單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊線包括數(shù)據(jù)發(fā)送線和數(shù)據(jù)接收線，所述數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口引腳D-連接，所述數(shù)據(jù)接收線與USB端口引腳D+連接； 所述USB接口模塊線包括數(shù)據(jù)傳輸線D-和數(shù)據(jù)傳輸線D+; USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸線D-與USB端口引腳D-連接，數(shù)據(jù)傳輸線D+與USB端口引腳D+連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊為UART接口模塊;UART接口模塊的數(shù)據(jù)接收線與USB端口引腳D+連接，UART接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口引腳D-連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊還包括SPI接口模塊;所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)接收線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)接收線與USB端口引腳D+連接，所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口引腳D-連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊還包括USB接口模塊;所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)接收線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)接收線、數(shù)據(jù)傳輸線D+與USB端口引腳D+連接，所述UART接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線、SPI接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線、USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸線D-與USB端口引腳D-連接。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊為SPI接口模塊，SPI接口模塊的數(shù)據(jù)接收線與USB端口的電氣接口模塊D+連接，SPI接口模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送線與USB端口的電氣接口模塊D-連接。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊為USB接口模塊，兩個(gè)USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸線D-與USB端口引腳D-連接，數(shù)據(jù)傳輸線D+與USB端口引腳D+連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7所述的共用端口電路，其特征在于，所述電路還包括電源電路，所述電源電路與USB端口引腳的電源腳連接，所述USB端口引腳還包括接地的返回腳。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的共用端口電路，其特征在于，所述串行收發(fā)接口模塊的數(shù)據(jù)接收線和數(shù)據(jù)發(fā)送線經(jīng)過電阻接地。10.—種如上述權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述的共用端口電路的工作方法，其特征在于，包括以下步驟: SI:主控單元控制接口屏蔽單元交替屏蔽串行收發(fā)接口模塊和USB接口模塊； S2:檢測單元通過步驟SI中未被屏蔽的接口模塊檢測接入共用端口的外部設(shè)備接口模塊類型，并將檢測信息發(fā)送給所述主控單元； S3:若外部設(shè)備接口模塊類型為USB接口模塊，主控單元控制接口屏蔽單元屏蔽串行收發(fā)接口模塊，使用USB協(xié)議與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)； 若外部設(shè)備接口模塊類型為串行收發(fā)接口模塊，主控單元控制接口屏蔽單元屏蔽USB接口模塊，使用串行收發(fā)接口模塊協(xié)議與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06F13/40GK105930293SQ201610421845
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】彭有杰, 武永強(qiáng), 王定仲
【申請人】深圳拓邦股份有限公司