一种非接触式调试接口及嵌入式系统的制作方法

本实用新型涉及电学、光学领域，具体为一种非接触式调试接口及嵌入式系统。

背景技术：

大部分具有一定功能的现代电子设备都是由嵌入式电路系统构成，从功能复杂的智能手机到简单的LED开关控制，从应用于物联网的大规模微功耗设备到应用于复杂运算的高性能设备。在这些电子设备中，都有一个或者多个控制处理器来进行各种通用或者专用的数据处理和控制。

在嵌入式电路系统的设计中，通常会将一个或多个控制处理器的调试接口以某种形式连接出来，进而调试、生产或者维护过程中，对控制处理器的程序下载、更新、指令输入、调试信息打印、日志读取等功能。最基本的调试接口，通常为通用异步通信接口（UART）。

由于这种调试接口往往可以直接访问控制处理器，具有很高的控制权限。因此在设备作为成品形式交付用户时，会通过一定的结构、电气设计而被保护或隐藏。防止用户在实际使用过程中，由于误操作或者恶意的非法操作，导致设备工作异常或者被攻击和破解。

常见的调试接口保护或者隐藏方法，一般有如下几种：将调试接口以测试点形式保留在印刷电路板上；将调试接口放置在设备内部，只有通过打开设备机壳或者拆卸部件；将调试接口通过类似多选一开关的电路形式复用于其它连接到设备外部的功能接口上；将调试接口通过一种特殊结构的接口连接设备外部，普通用户无法确切了解接口的功能定义。

但上述方案也都存在实际应用中存在一定的安全性、复杂性、不便利性以及可靠性等问题。

以印刷电路板测试点形式或者内部调试接口的方式，对于设备在实际运行过程中需要进行调试和维护，会带来很大的操作不便。往往需要通过拆卸设备的外壳或者部件才能够连接上。

复用到其它外部功能接口上，可以解决后期运维调试人员在不需要拆解设备的情况下，对设备进行接入调试。但这种复用的情况，有如下一些限制：因为需要复用现有的外部接口，其电气性能需要和调试接口相近，否则会极大增加切换的成本并可能影响正常的接口功能；如果同一个厂商的设备有多种型号，而每种型号的外部接口不尽相同，会大幅度增加调试接口设计的复杂性，需要针对每种设备的实际情况选择最合适的接口来设计一种复用方案，着也大幅度增加后期运维调试人员的管理难度。

而设计一个特殊外部接口，实质上也是将调试接口直接暴露在设备外部，存在一定的安全隐患。并且对于很多实际设备而言，多增加的接口也需要额外的空间和位置布局，也会增加较大的成本。

另外，以上的调试接口都是需要运维调试或者开发人员将调试接口进行物理接触连接，存在损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种非接触式调试接口，可以应用于嵌入式系统，以解决现有技术中的一种或以上的技术问题。

实现上述目的的技术方案是：一种非接触式调试接口，包括一发光源、一调试控制电路及一光线传感器。所述发光源用于产生光信号，所述发光源连接于所述调试控制电路，所述调试控制电路控制发光源的打开和关闭；所述光线传感器用于检测光信号；所述光线传感器的输出连接到所述解调控制电路的输入。

在本实用新型的一实施例中，所述调试控制电路包括一振荡电路和一模拟开关，所述模拟开关控制振荡电路的打开和关闭。

在本实用新型的一实施例中，所述光线传感器包括可见光光敏二极管、可见光光敏三极管、红外光敏二极管、红外光敏三极管中的一种。

在本实用新型的一实施例中，所述解调控制电路为一检波电路，包括一二极管、一电容以及一缓冲器。

在本实用新型的一实施例中，所述发光源包括LED指示灯、发光二极管中的至少一种。

本实用新型的另一目的在于：提供一种嵌入式系统，具有第一目的中的非接触式调试接口。

实现上述目的的技术方案是：一种嵌入式系统，包括一调试端和一设备端；所述调试端和所述设备端均包括非接触式调试接口；所述调试端和所述设备端通过非接触式调试接口连接；其中，所述调试端的光线传感器用于感应所述设备端的发光源的光信号；所述设备端的光线传感器用于感应所述调试端的发光源的光信号。

在本实用新型的一实施例中，所述调试端包括一调试控制器，其中，所述调试控制电路连接至所述调试控制器的调试UART接口的数据输入引脚；所述调试控制电路连接至所述调试控制器的调试UART接口的数据输出引脚。

在本实用新型的一实施例中，所述设备端包括一控制处理器，其中，所述解调控制电路连接至所述控制处理器的调试UART接口的数据输出引脚；所述调试控制电路连接至所述控制处理器的调试UART接口的数据输出引脚。

本实用新型的优点是：本实用新型的非接触式调试接口及具有该调试接口的嵌入式系统，调试接口采用非接触方式，现场使用方便，可靠性高，接口损坏可能性低，有效降低了调试接口的损坏率；调试接口隐蔽性好、安全性高，使用普通电源指示灯和外壳孔隙即可完成，普通用户不易发现和察觉调试接口的存在；成本较低，不需要使用特殊定制的接口，设计简单，使用方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步解释。

图1是本实用新型实施例的设备端结构模块示意图；

图2是本实用新型实施例的第一调试控制电路结构模块示意图；

图3是本实用新型实施例的第一解调控制电路结构模块示意图；

图4是本实用新型实施例的调试端结构模块示意图；

图5是本实用新型实施例的第二调试控制电路结构模块示意图；

图6是本实用新型实施例的第二解调控制电路结构模块示意图；

图7是本实用新型实施例的嵌入式系统连接结构示意图。

图中标识如下：

1设备端； 11第一发光源；

12第一调试控制电路； 13第一光线传感器；

14第一解调控制电路； 121第一振荡电路；

122第一模拟开关； 141第一二极管；

142第一电容； 143第一缓冲器；

2调试端； 21第二发光源；

22第二调试控制电路； 23第二光线传感器；

24第二解调控制电路； 221第二振荡电路；

222第二模拟开关； 241第二二极管；

242第二电容； 243第二缓冲器。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

实施例

如图7所示，一种嵌入式系统，包括一设备端1和一调试端2。调试端2和设备端1均包括非接触式调试接口；所述调试端2和所述设备端1通过非接触式调试接口连接。

具体的，如图1所示，所述设备端1的非接触式调试接口包括一第一发光源11、一第一调试控制电路12、一第一光线传感器13、一第一解调控制电路14以及一控制处理器。其中，第一发光源11，用于产生光信号；本实施例中，第一发光源11可以是嵌入式设备用作指示的常亮电源LED指示灯，或者是一个独立受控的发光二极管（LED）。

如图2所示，第一发光源11连接于第一调试控制电路12，第一调试控制电路12控制发光源的打开和关闭。第一调试控制电路12包括一第一振荡电路121和一第一模拟开关122，第一模拟开关122控制第一振荡电路121的打开和关闭。第一调试控制电路12连接至控制处理器的调试UART接口的数据输出引脚。

第一光线传感器13用于检测调试端2的发光源的光信号。在本实施例中，第一光线传感器13可以是普通可见光光敏二极管或者可将光光敏三极管组成，也可以是红外光敏二极管或者红外光敏三极管。第一光线传感器13的输出连接到第一解调控制电路14的输入。为了使第一光线传感器13不直接暴露在设备外面，可以将其安装在缝隙、外壳小孔或者面板背后，从而隐藏起来不易被普通用户发现。如果采用红外光敏元件，则不需要考虑设备本身发光源对第一光线传感器13的干扰，否则需要增加考虑其位置尽量不会被第一发光源11干扰。

第一解调控制电路14为一检波电路，第一解调控制电路14连接至所述控制处理器的调试UART接口的数据输出引脚。本实施例中，第一解调控制电路14包括第一二极管141、第一电容142以及第一缓冲器143。具体的连接，如图3所示。

如图4所示，同样的，所述调试端2的非接触式调试接口包括一第二发光源21、一第二调试控制电路22、一第二光线传感器23、一第二解调控制电路24以及一调试控制器。其中，第二发光源21，用于产生光信号；本实施例中，第二发光源21可以是嵌入式设备用作指示的常亮电源LED指示灯，或者是一个独立受控的发光二极管（LED）。

如图5所示，第二发光源21连接于第二调试控制电路22，第二调试控制电路22控制发光源的打开和关闭。第二调试控制电路22包括一第二振荡电路221和一第二模拟开关222，第二模拟开关222控制第二振荡电路221的打开和关闭。第二调试控制电路22连接至控制处理器的调试UART接口的数据输出引脚。

第二光线传感器23用于检测调试端2的发光源的光信号。在本实施例中，第二光线传感器23可以是普通可见光光敏二极管或者可将光光敏三极管组成，也可以是红外光敏二极管或者红外光敏三极管。第二光线传感器23的输出连接到第二解调控制电路24的输入。为了使第二光线传感器23不直接暴露在设备外面，可以将其安装在缝隙、外壳小孔或者面板背后，从而隐藏起来不易被普通用户发现。如果采用红外光敏元件，则不需要考虑设备本身发光源对第二光线传感器23的干扰，否则需要增加考虑其位置尽量不会被第二发光源21干扰。

第二解调控制电路24为一检波电路，第二解调控制电路24连接至所述控制处理器的调试UART接口的数据输出引脚。本实施例中，第二解调控制电路24包括第二二极管241、第二电容242以及第二缓冲器243。具体的连接，如图6所示。

其中，第二光线传感器23用于感应第一发光源11的光信号；第一光线传感器13用于感应第二发光源21的光信号。

将调试端2的第二发光源21靠近设备端1的第一光线传感器13，将设备端1的第一发光源11靠近调试端2的第二光线传感器23。

嵌入式系统的控制处理器调试UART接口的数据输出引脚，在没有需要输出调试信号的时候，通常保持高电平。此时会关闭第一模拟开关122，使第一震荡器的输出无法控制设备端1的第一发光源11，此时第一发光源11正常发光常亮。

当有调试数据输出的时候，UART接口的数据输出引脚会变为高低变化的电平。当输出的低电平时，此时，第一模拟开关122打开，第一振荡器可以控制第一发光源11进行快速闪烁。第一振荡器的工作频率根据UART接口的通讯速率进行调整，通常可以是传输波特率的10倍以上，一般可以超过10KHz。如果传输的波特率超过10K，则可以用数据输出管脚直接控制第一发光源11。由于控制第一发光源11的开关频率非常高，且传输的数据也不会总是低电平，因此人肉眼无法直接观察到第一发光源11的亮度变化，从而使普通用户不会意识到第一发光源11在传输调试数据。当输出信号为高电平时，则关闭第一发光源11的闪烁。原理上类似通讯的ASK调试，即对调试信息进行了ASK调试后控制发光源。

设备端1的第一光线传感器13接收到调试端2的第二发光源21发出的光信号后，将光信号转化为电信号，经过设备端1的第一解调电路进行解调，将信号转换成控制处理器可以识别的UART接口的高低电平信号。

对于调试端2，其发送给嵌入式系统的调试信息的工作原理也是相同的。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。