接口电路及终端设备的制作方法

本发明涉及电连接领域，特别涉及一种接口电路及终端设备。

背景技术：

目前，USB接口作为标准的数据连接及充电接口，已经广泛应用于手机、平板电脑等终端设备上。通常，为了避免接口的冗余，USB接口往往能作为多个功能模块的接口而可被多个功能模块复用，例如，作为普通USB充电及数据连接的接口或者作为快速充电的接口。相应的，能够根据USB接口接入的对象而将USB接口快速定义为某一功能模块的接口的接口电路是有必要的，例如，根据接入的为普通USB接口还是快充充电器，而将USB接口作为普通USB模块的接口或者作为快充模块的接口。然而，现有的实现复用的接口电路都比较复杂。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种多功能接口电路及终端设备，能够通过简单的结构将一个连接接口复用为多个功能接口。

一方面，提供一种接口电路，用于将一终端设备的连接接口选择连接至终端设备的第一功能模块、第二功能模块及第三功能模块中的一个，其特征在于，所述接口电路包括：第一选择开关、第二选择开关、第一触发电路、第二触发电路及控制器。所述第一选择开关连接于所述连接接口以及所述第二选择开关、第一功能模块之间，用于选择将所述连接接口连接至所述第二选择开关或所述第一功能模块。所述第二选择开关连接于所述第一选择开关及所述第二功能模块、第三功能模块之间，用于选择将所述第一选择开关连接至第二功能模块或第三功能模块。所述第一触发电路连接于所述连接接口、所述第一选择开关及控制器之间，所述第二触发电路连接于所述第二选择开关及控制器之间。所述控制器用于至少基于所述第一触发电路从连接接口接收的电平信号而控制第一触发电路及第二触发电路产生相应的触发信号，以分别触发第一选择开关及第二选择开关的选择连通，从而选择建立第一功能模块、第二功能模块以及第三功能模块中的其中一个与连接接口的通信连接。

其中，所述连接接口包括电源引脚、数据引脚，所述第一触发电路与所述连接接口的电源引脚连接，所述第一选择开关连接于所述连接接口的数据引脚以及所述第二选择开关、第一功能模块之间，用于选择将所述连接接口的数据引脚连接至所述第二选择开关或所述第一功能模块。

其中，所述控制器在电源引脚为高电平时，产生第一模块连接触发信号，而触发第一选择开关选通连接接口与第一功能模块之间的连接；所述控制器并控制所述第一触发电路切换产生开关连接触发信号，而触发第一选择开关将连接接口切换至与所述第二选择开关进行连接，同时控制器控制第二触发电路产生第二模块连接触发信号，触发第二选择开关选通第一选择开关与第二模组模块之间的连接，从而建立连接接口的数据引脚与第二功能模块之间的连接。

其中，所述控制器在外部设备与第二功能模块之间通信成功时，保持所述第一选择开关及第二选择开关的连接状态，从而保持第二功能模块与连接接口的数据引脚的连接，此时，第二功能模块启动而与外部设备进行连接通信。

其中，所述控制器并在外部设备与第二功能模块之间通信失败时，控制第一触发电路切换产生第一模块连接触发信号，触发第一选择开关选通连接接口与第一功能模块3之间的连接，此时，第一功能模块启动而与外部设备进行连接通信。

其中，所述控制器并在电源引脚为低电平时，控制第一触发电路产生开关连接触发信号，而触发第一选择开关选通连接接口与所述第二选择开关之间的连接，同时控制器控制第二触发电路产生第三模块连接触发信号，触发第二选择开关选通第一选择开关与第三功能模块之间的连接，从而建立连接接口与第三功能模块之间的连接，此时，第三功能模块启动而与外部设备进行连接通信。

其中，所述第一功能模块为USB模块，所述第二功能模块为快充模块，所述第三功能模块为UART模块。

其中，所述连接接口的数据引脚包括正数据引脚及负数据引脚，所述第一选择开关包括第一、第二数据输入引脚、第一、第二、第三、第四数据输出引脚以及第一信号输入引脚，所述第二选择开关包括第三、第四数据输入引脚、第五、第六、第七、第八数据输出引脚以及第二信号输入引脚；响应第一信号输入引脚的输入信号，所述第一选择开关的第一、第二数据输入引脚被选择分别与第一、第二数据输出引脚连接或者分别与第三、第四数据输出引脚连接，响应第二信号输入引脚的输入信号，所述第二选择开关的第三、第四数据输入引脚被选择分别与第五、第六数据输出引脚连接或者分别与第七、第八数据输出引脚连接。

其中，所述第一选择开关的第一、第二数据输入引脚分别与所述连接接口的正数据引脚、负数据引脚连接，所述第一选择开关的第一、第二数据输出引脚分别与USB模块连接，所述第一选择开关的第三、第四数据输出引脚分别与第二选择开关的第三、第四数据输入引脚连接；所述第二选择开关的第五、第六数据输出引脚与快充模块连接，所述第二选择开关的第七、第八数据输出引脚与UART模块连接。

其中，所述第一触发电路包括并联于第一选择开关的信号输入引脚以及地之间的第一电阻及开关管，其中，所述第一电阻连接于所述第一选择开关的信号输入引脚以及地之间，所述开关管的漏极与信号输入引脚连接，源极接地，所述开关管的漏极还与所述连接接口的电源引脚连接。

其中，所述第二触发电路包括串联于所述第二选择开关的信号输入引脚及地之间的第二电阻及第三电阻。

其中，所述控制器包括第一控制端及第二控制端，所述第一控制端与所述第一触发电路的开关管的栅极连接，所述第二控制端与所述第二触发电路的第二电阻及第三电阻之间的连接节点连接。

其中，所述第一触发电路产生的第一模块连接触发信号为高电平信号，开关连接触发信号为低电平信号，所述开关管为高电平导通开关，在连接接口未连接外部设备时，所述控制器控制第一控制端输出低电平信号而控制所述开关管截止，当连接接口电源引脚为高电平时，则第一选择开关的信号输入引脚收到高电平的第一模块连接触发信号，而选通第一、第二数据输入引脚与第一、第二数据输出引脚的连接，此时，与第一、第二数据输出引脚连接的USB模块与连接接口的正数据引脚及负数据引脚连接。

其中，所述第二触发电路产生的第二模块连接触发信号为高电平信号，所述控制器并在外部设备被识别为设备后，控制所述第一控制端输出高电平信号，控制所述开关管导通，从而，所述第一选择开关的信号输入引脚通过所述导通的开关管接地而接收到低电平的开关连接触发信号，所述第一选择开关在接收到开关连接触发信号后，选通第一、第二数据输入引脚与第三、第四数据输出引脚的连接，从而，将连接接口的正数据引脚及负数据引脚分别连接至第二选择开关的第三、第四数据输入引脚；所述控制器并通过所述第二控制端输出高电平信号至所述第二电阻及第三电阻的连接节点，从而所述第二选择开关的第二信号输入端接收到高电平的第二模块连接触发信号，而选通所述第二选择开关的第三、第四数据输入引脚与第五、第六数据输出引脚之间的连接，此时，与第五、第六数据输出引脚连接的快充模块与连接接口的正数据引脚及负数据引脚连接，外部设备被识别为快充充电设备。

其中，所述控制器还包括接收端，所述接收端与所述快充模块连接，用于接收快充模块与外部设备的通信结果，如果快充模块与外部设备通信成功，则控制器维持所述第一控制端以及第二控制端均输出高电平信号；如果快充模块与外部设备通信失败，所述控制通过第一控制端输出低电平信号或不输出信号，使得所述开关管截止，从而，所述第一触发电路恢复输出高电平的第一模块触发信号，则第一选择开关的信号输入引脚收到高电平的第一模块连接触发信号，而选通第一、第二数据输入引脚与第一、第二数据输出引脚的连接，此时，与第一、第二数据输出引脚连接的USB模块与连接接口的正数据引脚及负数据引脚连接，正式进入USB通信模式。

其中，当所述连接接口的电源引脚为低电平，所述控制器控制第一控制端维持输出低电平信号或不输出信号，开关管截止，第一选择开关的信号输入引脚从所述电源引脚收到低电平的开关连接触发信号，而选通第一、第二数据输入引脚与第三、第四数据输出引脚的连接，所述控制器并通过所述第二控制端输出低电平信号至所述第二电阻及第三电阻的连接节点，从而所述第二选择开关的第二信号输入端接收到低电平的第三模块连接触发信号，而选通所述第二选择开关的第三、第四数据输入引脚与第七、第八数据输出引脚之间的连接，此时，与第七、第八数据输出引脚连接的UART模块与连接接口的正数据引脚及负数据引脚连接，进入UART通信模式。

其中，所述开关管为NPN三极管或NMOS场效应管。

另一方面，提供一种终端设备，包括连接接口、第一功能模块、第二功能模块、第三功能模块以及前述的接口电路。

其中，所述连接接口为USB接口，包括电源引脚、正数据引脚及负数据引脚。

其中，所述第一功能模块为USB模块，所述第二功能模块为快充模块，所述第三功能模块为UART模块。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：通过简单的接口电路，可选择将连接接口连接至USB模块作为普通USB接口，或选择将连接接口连接至快充模块作为快充接口，或选择将连接接口连接至UART模块作为UART接口使用，实现了通过一个连接接口复用多个功能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中的终端设备的功能模块示意图。

图2为本发明一实施例中的终端设备的具体电路图。

图3为本发明一实施例中的终端设备中的第一选择开关及第二选择开关的内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为本发明一实施例中的终端设备100的功能模块示意图。所述终端设备100包括连接接口1、接口电路2、第一功能模块3、第二功能模块4以及第三功能模块5。

所述连接接口1用于接入一外部设备200。

如图1所示，所述接口电路2包括第一选择开关21、第二选择开关22、第一触发电路23、第二触发电路24及控制器25。

所述第一选择开关21连接于所述连接接口1以及所述第二选择开关22、第一功能模块3之间，用于选择将所述连接接口1连接至所述第二选择开关22或所述第一功能模块3。

所述第二选择开关22连接于所述第一选择开关21及所述第二功能模块4、第三功能模块5之间，用于选择将所述第一选择开关21连接至第二功能模块4或第三功能模块5。

所述第一触发电路23连接于所述连接接口1、所述第一选择开关21及控制器25之间，所述第二触发电路24连接于所述第二选择开关22及控制器25之间。

所述控制器25用于至少基于所述第一触发电路23从连接接口1接收的电平信号而控制第一触发电路23及第二触发电路24产生相应的触发信号，以分别触发第一选择开关21及第二选择开关22的选择连通，从而选择建立第一功能模块3、第二功能模块4以及第三功能模块5中的其中一个与连接接口1的通信连接。相应的，选择建立与连接接口1连接的外部设备200与第一功能模块3、第二功能模块4以及第三功能模块5中的其中一个的通信连接。

具体的，所述连接接口1包括电源引脚P以及数据引脚D。在本实施例中，所述连接接口1为USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口。所述第一选择开关21连接于所述连接接口1的数据引脚D以及所述第二选择开关22、第一功能模块3之间，用于选择将所述连接接口1的数据引脚D连接至所述第二选择开关22或所述第一功能模块3。

所述第一触发电路23与所述连接接口1的电源引脚Vbus连接，在连接接口1接入外部设备200时的电源引脚Vbus为高电平时，产生第一模块连接触发信号，而触发第一选择开关21选通连接接口1的数据引脚D与第一功能模块3之间的连接。

所述控制器25用于在第一触发电路23产生第一模块连接触发信号后，控制所述第一触发电路23产生开关连接触发信号，而触发第一选择开关21选通连接接口1的数据引脚D与所述第二选择开关22之间的连接，同时控制器25控制第二触发电路24产生第二模块连接触发信号，触发第二选择开关22选通第一选择开关21与第二模组模块4之间的连接，从而建立连接接口1的数据引脚D与第二功能模块4之间的连接。所述第二功能模块4与连接接口1的数据引脚D连接后通过连接接口1的数据引脚D与外部设备200进行连接通信。

所述控制器25在外部设备200与第二功能模块4之间通信成功时，保持所述第一选择开关21及第二选择开关22的连接状态，从而保持第二功能模块4与连接接口1的数据引脚D的连接。此时，第二功能模块4启动而与外部设备200进行连接通信。

所述控制器25并在外部设备200与第二功能模块4之间通信失败时，控制第一触发电路23切换产生第一模块连接触发信号，触发第一选择开关21选通连接接口1与第一功能模块3之间的连接，此时，第一功能模块3启动而与外部设备200进行连接通信。

所述第一触发电路23在连接接口1接入外部设备200时的电源引脚P1为低电平时，产生开关连接触发信号，而触发第一选择开关21选通连接接口1与所述第二选择开关22之间的连接，同时控制器25控制第二触发电路24产生第三模块连接触发信号，触发第二选择开关22选通第一选择开关21与第三功能模块5之间的连接，从而建立连接接口1与第三功能模块5之间的连接。此时，第三功能模块5启动而与外部设备200进行连接通信。

在一实施例中，所述第一功能模块3包括USB模块31，所述USB模块31为用于实现USB数据通信等的功能芯片/电路。所述第二功能模块4包括快充模块41，所述快充模块41为实现快速充电功能的功能芯片/电路。所述第三功能模块5包括UART模块51，所述UART模块51为实现UART数据通信的功能芯片/电路。所述外部设备200可为USB设备，例如具有USB接口的电脑等设备，或可为快充充电器，也可为具有UART设备，即具有UART接口的终端设备。

其中，第二功能模块4启动而与外部设备200进行连接通信为：当外部设备为快充充电器时，所述快充模块41启动而与外部设备200进行连接通信，进入快速充电模式，此时连接接口1作为快充接口使用。第一功能模块3启动而与外部设备200进行连接通信为：当外部设备200为其他终端设备的USB接口时，所述USB模块31启动而与外部设备200进行连接通信，进入普通USB连接模式，此时连接接口1作为普通USB接口使用。第三功能模块5启动而与外部设备200进行连接通信为：当外部设备为其他终端设备的UART接口时，所述UART模块51启动而与外部设备200进行连接通信，进入UART连接模式，此时连接接口1作为UART连接接口使用。

请参阅图2，为本发明一实施例中的终端设备100的具体电路示意图。所述连接接口1包括电源引脚Vbus、数据引脚D以及接地引脚G，数据引脚D包括正数据引脚D+及负数据引脚D-。

所述第一选择开关21包括两个数据输入引脚D11、D12、四个数据输出引脚O11-O14以及信号输入引脚S1。所述第二选择开关22包括两个数据输入引脚D21、D22、四个数据输出引脚O21-O24以及信号输入引脚S2。

请一并参阅图3，为第一选择开关21及第二选择开关22的内部结构示意图。其中，所述第一选择开关21及第二选择开关22可为数控型双刀双掷开关，所述信号输入引脚S1及S2分别为第一选择开关21及第二选择开关22的受控端。响应信号输入引脚S1的输入信号，所述第一选择开关21的两个数据输入引脚D11、D12可分别与数据输出引脚O11、O12连接或者分别与数据输出引脚O13、O14连接。响应信号输入引脚S2的输入信号，所述第二选择开关22的两个数据输入引脚D21、D22可分别与数据输出引脚O21、O22连接或者分别与数据输出引脚O23、O24连接。

所述第一选择开关21的两个数据输入引脚D11、D12分别与所述连接接口1的正数据引脚D+、负数据引脚D-连接。所述第一选择开关21的其中两个数据输出引脚O11、O12与USB模块31连接，所述第一选择开关21的另外两个数据输出引脚O13、O14分别与第二选择开关22的两个数据输入引脚D21、D22连接。所述第二选择开关22的其中两个数据输出引脚O21、O22与快充模块41连接，所述第二选择开关22的另外两个数据输出引脚O23、O24与UART模块51连接。

所述第一触发电路23包括并联于第一选择开关21的信号输入引脚S1以及地之间的第一电阻R1及开关管Q1。其中，所述第一电阻R1连接于所述第一选择开关21的信号输入引脚S1以及地之间，所述开关管Q1的漏极与信号输入引脚S1连接，源极接地。所述开关管Q1的漏极还与所述连接接口1的电源引脚Vbus连接。

所述第二触发电路24包括串联于所述第二选择开关22的信号输入引脚S2及地之间的第二电阻R2及第三电阻R3。

所述控制器25包括第一控制端C1及第二控制端C2，所述第一控制端C1与所述第一触发电路23的开关管Q1的栅极连接，所述第二控制端C2与所述第二触发电路24的第二电阻R2及第三电阻R3之间的连接节点N1连接。

其中，所述第一触发电路23产生的第一模块连接触发信号为高电平信号，所述第一触发电路23产生的开关连接触发信号为低电平信号。所述开关管Q1为高电平导通开关，例如为NPN三极管管。在连接接口1未连接外部设备200时，所述控制器25控制第一控制端C1输出低电平信号而控制所述开关管Q1截止。当连接接口1连接外部设备200时，若所述连接接口1的电源引脚Vbus为高电平，则第一选择开关21的信号输入引脚S1收到高电平的第一模块连接触发信号，而选通数据输入引脚D11、D12与数据输出引脚O11、O12的连接。此时，与数据输出引脚O11、O12连接的USB模块31与连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-连接，外部设备200被识别为USB设备。

所述控制器25并在外部设备200被识别为USB设备后，控制所述第一控制端C1输出高电平信号，控制所述开关管Q1导通，从而，所述第一选择开关21的信号输入引脚S1通过所述导通的开关管Q1接地而接收到低电平的开关连接触发信号。所述第一选择开关21在接收到开关连接触发信号后，选通数据输入引脚D11、D12与数据输出引脚O13、O14的连接，从而，将连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-分别连接至第二选择开关22的数据输入引脚D21、D22。

其中，所述第二触发电路24产生的第二模块连接触发信号为高电平信号，所述第二触发电路24产生的第三模块连接触发信号为低电平信号。所述控制器25并通过所述第二控制端C2输出高电平信号至所述第二电阻R2及第三电阻R3的连接节点N1，从而所述第二选择开关22的信号输入端S2接收到高电平的第二模块连接触发信号，而选通所述第二选择开关22的两个数据输入引脚D21、D22与两个数据输出引脚O21、O22之间的连接。此时，与数据输出引脚O21、O22连接的快充模块41与连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-连接，外部设备200被识别为快充充电设备。

所述控制器25还包括接收端P1，所述接收端P1与所述快充模块41连接，用于接收快充模块41与外部设备200的通信结果。如果快充模块41与外部设备200通信成功，则维持所述第一控制端C1以及第二控制端C2均输出高电平信号。此时，快充模块41通过第一选择开关21及第二选择开关22与连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-连接，并通过连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-与外部设备200连接，而启动快速充电功能，进入快速充电模式。

如果快充模块41与外部设备200通信失败，所述控制器25通过第一控制端C1输出低电平信号或不输出信号(高阻状态)，使得所述开关管Q1截止。从而，所述第一触发电路23恢复输出高电平的第一模块触发信号，则第一选择开关21的信号输入引脚S1收到高电平的第一模块连接触发信号，而选通数据输入引脚D11、D12与数据输出引脚O11、O12的连接。此时，与数据输出引脚O11、O12连接的USB模块31与连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-连接，外部设备200被识别为USB设备而正式进入USB通信模式。

若所述连接接口1的电源引脚Vbus为低电平，所述控制器25控制第一控制端C1维持输出低电平信号或不输出信号，开关管Q1截止，第一选择开关21的信号输入引脚S1从所述电源引脚Vbus收到低电平的开关连接触发信号，而选通数据输入引脚D11、D12与数据输出引脚O13、O14的连接。此时，连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-分别连接至第二选择开关22的数据输入引脚D21、D22。

所述控制器25并通过所述第二控制端C2输出低电平信号至所述第二电阻R2及第三电阻R3的连接节点N1，从而所述第二选择开关22的信号输入端S2接收到低电平的第三模块连接触发信号，而选通所述第二选择开关22的两个数据输入引脚D21、D22与两个数据输出引脚O23、O24之间的连接。此时，与数据输出引脚O23、O24连接的UART模块41与连接接口1的正数据引脚D+及负数据引脚D-连接，外部设备200被识别为UART设备而进入UART通信模式。

其中，所述控制器25还包括侦测端T1，所述侦测端T1与所述连接接口1的电源引脚Vbus连接，所述控制端25在所述侦测端T1侦测端侦测到高电平时判断连接接口1有外部设备200接入。而当所述电源引脚Vbus为低电平，则不论连接接口1是否接入外部设备200，所述控制器25控制第一控制端C1维持输出低电平信号或不输出信号，以及控制第二控制端C1输出低电平，使得所述UART模块51与所述连接接口1的正电源引脚D+、负电源引脚D-连接。即，默认为UART通信模式。

从而，本发明中，通过所述较为简单的接口电路2，可选择将连接接口1连接至USB模块31作为普通USB接口，或选择将连接接口1连接至快充模块41作为快充接口，或选择将连接接口1连接至UART模块51作为UART接口51使用，实现了通过一个连接接口1复用多个功能的目的。

其中，在其他实施例中，所述开关管Q1也可为NMOS场效应管等。

值得注意的是，上述终端设备实施例中，所包括的各个单元/模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元/模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。