一种处理器IO口复用方法、装置和车载设备与流程

一种处理器io口复用方法、装置和车载设备
技术领域
1.本技术涉及芯片技术领域，尤其涉及一种处理器io口复用方法、装置和车载设备。


背景技术：

2.处理器的输入/输出(input output，io)口是处理器中非常重要的资源，有限的io口意味着io口越丰富，处理器的价格越高。在电动汽车中，车载设备的处理器在实现与个人电脑、汽车诊断仪等外接设备的交互时，相关技术通常是对外提供处理器的usb接口和uart串口，其中，usb接口以串口线与支持串行通信的外接设备连接，uart串口则是通过一个转接口芯片与支持rs系列串口(包括rs232/rs422/rs485串口等)的外接设备连接。然而，由于usb接口通信距离短，可靠性相较rs232/rs422/rs485串口不适合用于车载设备之间的长距离通信。在中央域控制器、车载rtk、v2x-obu等车载设备的设计中，usb接口通常用于开发阶段和维护阶段的调试。因此，上述相关技术的处理器对外提供专门的usb接口，是对io资源的一种浪费。


技术实现要素：

3.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本技术提供一种处理器io口复用方法、装置和车载设备，可以节省处理器的io资源，降低使用了处理器的车载设备的成本。
4.本技术第一方面提供一种处理器io口复用装置，所述装置包括可与第一接口连接的第一协议转换模块、可与第二接口连接的第二协议转换模块以及连接于处理器一io口与所述第一协议转换模块之间并且连接于所述处理器一io口与所述第二协议转换模块之间的信道选通模块；
5.所述信道选通模块，用于在需要使用所述第一接口时，接通所述第一接口至所述io口之间的信道并断开所述第二接口至所述io口之间的信道，在需要使用所述第二接口时，接通所述第二接口至所述io口之间的信道并断开所述第一接口至所述io口之间的信道；
6.所述第一协议转换模块，用于转换第一协议和第三协议的数据包并在所述第一接口至所述io口之间接通的信道传送，所述第一协议为所述第一接口支持的通信协议，所述第三协议为所述io口支持的通信协议；
7.所述第二协议转换模块，用于转换第二协议和所述第三协议的数据包并在所述第二接口至所述io口之间接通的信道传送，所述第二协议为所述第二接口支持的通信协议。
8.本技术第二方面提供一种处理器io口复用方法，应用于上述本技术第一方面提供的处理器io口复用装置，所述方法包括：
9.在需要使用所述第一接口时，所述信道选通模块接通所述第一接口至所述io口之间的信道并断开所述第二接口至所述io口之间的信道，所述第一协议转换模块转换第一协议和第三协议的数据包并在所述第一接口至所述io口之间接通的信道传送；
10.在需要使用所述第二接口时，所述信道选通模块接通所述第二接口至所述io口之
间的信道并断开所述第一接口至所述io口之间的信道，所述第二协议转换模块转换第二协议和所述第三协议的数据包并在所述第二接口至所述io口之间接通的信道传送。
11.本技术第三方面提供一种车载设备，所述车载设备包括上述本技术第一方面提供的处理器io口复用装置和处理器，该处理器通过其一io口或者其uart串口与处理器io口复用装置相连。
12.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：由于信道选通模块连接于处理器一io口与第一协议转换模块之间以及连接于处理器一io口与第二协议转换模块之间，并且在需要使用第一接口时，接通第一接口至io口之间的信道而断开第二接口至io口之间的信道，在需要使用第二接口时，接通第二接口至io口之间的信道而断开第一接口至io口之间的信道。换言之，处理器的一个io口能够分时向外提供两种接口功能，与相关技术需要两个io口才能提供两种接口功能相比，本技术的技术方案节省了处理器的io资源，从而降低了处理器或者使用该处理器的设备的成本。
13.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
14.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细地描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
15.图1是本技术实施例示出的处理器io口复用装置的结构示意图；
16.图2是本技术实施例示出的处理器io口复用装置中两个信道都接通时信号“逃窜”示意图；
17.图3是本技术另一实施例示出的处理器io口复用装置中两个信道都接通时信号“逃窜”示意图；
18.图4是本技术另一实施例示出的处理器io口复用装置的结构示意图；
19.图5是本技术另一实施例示出的处理器io口复用装置的结构示意图；
20.图6是本技术另一实施例示出的处理器io口复用装置的结构示意图；
21.图7是本技术实施例示出的处理器io口复用方法的流程示意图。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等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技术和简化描述，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，因此不能理解为对本技术的限制。此
外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本技术的描述中，“多个”、“若干”的含义是两个以上(含两个)，除非另有明确具体的限定。
24.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.在芯片、尤其是嵌入式芯片领域，处理器的输入/输出(input output，io)口是处理器中非常重要的资源，有限的io口意味着io口越丰富，处理器的价格越高。在电动汽车中，车载设备的处理器在实现与个人电脑、汽车诊断仪等外接设备的交互时，相关技术通常是对外提供处理器的usb接口和uart串口，其中，usb接口以串口线与支持串行通信的外接设备连接，uart串口则是通过一个转接口芯片与支持rs系列串口(包括rs232/rs422/rs485串口等)的外接设备连接。然而，由于usb接口通信距离短，可靠性相较rs232/rs422/rs485串口不适合用于车载设备之间的长距离通信。在中央域控制器、车载rtk、v2x-obu等车载设备的设计中，usb接口通常用于开发阶段和维护阶段的调试。因此，上述相关技术的处理器对外提供专门的usb接口，是对io资源的一种浪费。
27.针对上述问题，本技术实施例提供一种处理器io口复用方法、装置和车载设备，可以节省处理器的io资源，降低使用了处理器的车载设备的成本。
28.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
29.参见图1，是本技术实施例提供的处理器io口复用装置结构示意图。为了说明本技术的技术方案，仅仅示出了与本技术实施例相关的部分。图1示例的处理器io口复用装置主要包括可与第一接口连接的第一协议转换模块102、可与第二接口连接的第二协议转换模块103以及连接于处理器一io口与第一协议转换模块102之间并且连接于处理器一io口与第二协议转换模块103之间的信道选通模块101。在上述装置的模块中，信道选通模块101用于在需要使用第一接口时，接通第一接口至处理器的io口之间的信道并断开第二接口至处理器的io口之间的信道，在需要使用第二接口时，接通第二接口至处理器的io口之间的信道并断开第一接口至处理器的io口之间的信道。第一协议转换模块102用于转换第一协议和第三协议的数据包并在第一接口至处理器的io口之间接通的信道传送，第二协议转换模块103用于转换第二协议和第三协议的数据包并在第二接口至处理器的io口之间接通的信道传送，其中，第一协议为第一接口支持的通信协议，第二协议为第二接口支持的通信协议，第三协议为处理器的io口支持的通信协议。在图1示例的装置中，处理器的io口既可接收来自信道选通模块101的数据，又可以同时向第一协议转换模块102和第二协议转换模块103发送数据，而第一接口和第二接口均可外接其他电子设备，例如个人电脑、汽车诊断仪
等。通过这些接口、信道选通模块101、第一协议转换模块102和第二协议转换模块103，实现处理器与外接电子设备的数据交互。另需说明的是，由于处理器的io支持的通信协议可能与第一接口或/和第二接口支持的通信协议不同，因此，需要使用第一协议转换模块102和第二协议转换模块103对数据进行通信协议的转换。例如，在处理器通过io对外发送数据时，需要第一协议转换模块102将第一协议的数据包转换为第三协议的数据包，如此，第一接口连接的外部电子设备才能解析处理器通过io对外发送的这些数据；反之，在处理器通过io接收外部发送过来的数据时，需要第一协议转换模块102将第三协议的数据包转换为第一协议的数据包，如此，处理器才能解析处理器第一接口连接的外部电子设备发送的这些数据。
30.需要说明的是，在图1示例的装置中，之所以在接通第一接口至处理器的io口之间的信道的同时断开第二接口至处理器的io口之间的信道，或者，在接通第二接口至处理器的io口之间的信道的同时断开第一接口至处理器的io口之间的信道，是考虑到第一接口和第二接口均连接至信道选通模块101或处理器的io口，若在接通一个信道时不断开另一信道，则可能导致一个信道上传输的数据或信号“窜”至另一信道，影响另一接口外接的电子设备的正常工作。如图2所示，若在接通第一接口至处理器的io口之间的信道的同时，未断开第二接口至处理器的io口之间的信道，则一个可能的结果是在第一接口外接的电子设备向处理器的io口发送数据或信号时，该数据或信号沿着图中示例的箭头方向流向第二接口外接的电子设备，影响第二接口外接的电子设备的正常工作。类似地，若在接通第二接口至处理器的io口之间的信道的同时，未断开第一接口至处理器的io口之间的信道，则一个可能的结果是在第二接口外接的电子设备向处理器的io口发送数据或信号时，该数据或信号沿着图中示例的箭头方向流向第一接口外接的电子设备，如图3所示，从而影响第一接口外接的电子设备的正常工作。
31.从图1示例的处理器io口复用装置可知，由于信道选通模块101连接于处理器一io口与第一协议转换模块102之间以及连接于处理器一io口与第二协议转换模块103之间，并且在需要使用第一接口时，接通第一接口至io口之间的信道而断开第二接口至io口之间的信道，在需要使用第二接口时，接通第二接口至io口之间的信道而断开第一接口至io口之间的信道。换言之，处理器的一个io口能够分时向外提供两种接口功能，与相关技术需要两个io口才能提供两种接口功能相比，本技术的技术方案节省了处理器的io资源，从而降低了处理器或者使用该处理器的设备的成本。
32.图1示例的装置还可以包括与信道选通模块101相连的电源管理模块401，如图4所示本技术另一实施例提供的处理器io口复用装置。在图4示例的处理器io口复用装置中，电源管理模块401用于向信道选通模块101提供信道通断信号，这些信道通断信号可以使得图4示例的装置中，第一接口至处理器的io口之间的信道或第二接口至处理器的io口之间的信道处于接通或者断开状态。具体地，当电源管理模块401用于向信道选通模块101提供高电平信号时，信道选通模块101用于接通第一接口至处理器的io口之间的信道并断开第二接口至处理器的io口之间的信道，当电源管理模块401用于向信道选通模块101提供低电平信号时，信道选通模块101用于接通第二接口至处理器的io口之间的信道并断开第一接口至处理器的io口之间的信道。当第一接口至处理器的io口之间的信道接通，第二接口至处理器的io口之间的信道断开后，意味着处理器与第一接口外接的电子设备之间可以交互数
据，而处理器与第二接口外接的电子设备之间无法交互数据；同理，当第二接口至处理器的io口之间的信道接通，第一接口至处理器的io口之间的信道断开后，意味着处理器与第二接口外接的电子设备之间可以交互数据，而处理器与第一接口外接的电子设备之间无法交互数据。
33.图4示例的信道选通模块101可以是一个模拟开关芯片501，如图5所示本技术另一实施例提供的处理器io口复用装置。模拟开关芯片501的控制输入端(图中标注为in)与电源管理模块401的高电平信号或低电平信号的输出端相连，模拟开关芯片501的常开端(图中标注为no)与第一协议转换模块102的输出端相连，模拟开关芯片501的常闭端(图中标注为nc)与第二协议转换模块103的输出端相连，处理器的io口的输出端与第一协议转换模块102、第二协议转换模块102的输入端相连，处理器的io口的输入端与模拟开关芯片501的公共端(图中标注为com)相连。在图5示例的处理器io口复用装置中，当电源管理模块401通过模拟开关芯片501的控制输入端向模拟开关芯片501输入高电平信号时，模拟开关芯片501的公共端与常开端接通，模拟开关芯片501的公共端与常闭端断开，当电源管理模块401通过模拟开关芯片501的控制输入端向模拟开关芯片501输入低电平信号时，模拟开关芯片501的公共端与常开端断开，模拟开关芯片501的公共端与常闭端接通。一旦模拟开关芯片501的公共端与常开端接通、公共端与常闭端断开，则处理器与第一接口外接的电子设备之间可以交互数据，而处理器与第二接口外接的电子设备之间无法交互数据，如此，能够保护第二接口外接的电子设备正常工作不受影响；同样地，一旦模拟开关芯片501的公共端与常开端断开、公共端与常闭端接通，则处理器与第二接口外接的电子设备之间可以交互数据，而处理器与第一接口外接的电子设备之间无法交互数据，如此，能够保护第一接口外接的电子设备正常工作不受影响。图5示例的模拟开关芯片501可以是二选一型模拟开关芯片，例如ts5a9411等。
34.在本技术一个实施例中，图1示例的第一接口可以是通用串行总线(universal serial bus，usb)接口，第二接口可以为rs系列串口中的任意一种串口，处理器的io口可以为uart串口，第一协议转换模块102可以为usb至uart桥控制器，例如，型号为cp2102-gm的芯片，第二协议转换模块103可以为uart转rs串口芯片，例如，型号为sp3232e的芯片。在上述应用场景下，信道选通模块101可以为一模拟开关芯片601，如图6所示本技术另一实施例提供的处理器io口复用装置，其中，模拟开关芯片601的公共端与uart串口的输入端相连，模拟开关芯片601的控制输入端与usb接口中用于提供电平的电源线相连，模拟开关芯片601的常开端与usb至uart桥控制器602的输出端相连，模拟开关芯片601的常闭端与uart转rs串口芯片603的输出端相连。图6示例的装置中，需要使用第一接口的应用场景具体可以是在车载设备的开发和/或维护阶段，需要使用usb接口外接电子设备(例如，个人电脑)对包含了处理器的车载设备进行调试，而需要使用第二接口的应用场景具体可以是使用rs系列串口进行中央域控制器、车载rtk或/和v2x-obu等车载设备之间的长距离通信。
35.对于图6示例的处理器io口复用装置，当usb接口提供电平的电源线通过模拟开关芯片601的控制输入端向模拟开关芯片601输入高电平信号时，模拟开关芯片601的公共端与常开端接通，模拟开关芯片601的公共端与常闭端断开，当usb接口提供电平的电源线通过模拟开关芯片601的控制输入端向模拟开关芯片601输入低电平信号时，模拟开关芯片601的公共端与常开端断开，模拟开关芯片601的公共端与常闭端接通。需要说明的是，当
usb接口外接至个人电脑等电子设备时，usb接口的电源线即可通过模拟开关芯片601的控制输入端向模拟开关芯片601输入高电平信号，模拟开关芯片601的公共端与常开端接通，模拟开关芯片601的公共端与常闭端断开，usb接口至处理器的io口之间的信道形成通路，因此，可以通过该信道实现usb接口外接电子设备与处理器的交互，开展对车载设备的开发和/或维护的调试工作。一旦调试工作完成，usb接口不再外接至个人电脑等电子设备，相当于usb接口的电源线通过模拟开关芯片601的控制输入端向模拟开关芯片601输入低电平信号，模拟开关芯片601的公共端与常开端断开，模拟开关芯片601的公共端与常闭端接通，rs系列串口至处理器的io口之间的信道形成通路，可以通过该信道实现当前车载设备与rs系列串口连接的其他车载设备进行交互。
36.此外，需要说明的是，图6示例的装置中，rs系列串口包括rs232串口、rs422串口或rs485串口，相应地，当rs系列串口为rs232串口时，uart转rs接口芯片可以是uart转rs232串口芯片，当rs系列串口为rs422串口时，uart转rs接口芯片可以是uart转rs422串口芯片，当rs系列串口为rs485串口时，uart转rs接口芯片可以是uart转rs485串口芯片。
37.请参阅图7，是本技术实施例示出的处理器io口复用方法的流程示意图，图7示例的处理器io口复用方法可应用于图1至图6任一示例的处理器io口复用装置，该装置包括可与第一接口连接的第一协议转换模块、可与第二接口连接的第二协议转换模块以及连接于处理器一io口与第一协议转换模块之间并且连接于处理器一io口与第二协议转换模块之间的信道选通模块。图7示例的方法主要包括步骤s701至步骤s702，说明如下：
38.步骤s701：在需要使用第一接口时，信道选通模块接通第一接口至处理器的io口之间的信道并断开第二接口至处理器的io口之间的信道，第一协议转换模块转换第一协议和第三协议的数据包并在第一接口至处理器的io口之间接通的信道传送。
39.步骤s702：在需要使用第二接口时，信道选通模块接通第二接口至处理器的io口之间的信道并断开第一接口至处理器的io口之间的信道，第二协议转换模块转换第二协议和第三协议的数据包并在第二接口至处理器的io口之间接通的信道传送。
40.从图7示例的处理器io口复用方法可知，由于信道选通模块连接于处理器一io口与第一协议转换模块102之间以及连接于处理器一io口与第二协议转换模块之间，并且在需要使用第一接口时，接通第一接口至io口之间的信道而断开第二接口至io口之间的信道，在需要使用第二接口时，接通第二接口至io口之间的信道而断开第一接口至io口之间的信道。换言之，处理器的一个io口能够分时向外提供两种接口功能，与相关技术需要两个io口才能提供两种接口功能相比，本技术的技术方案节省了处理器的io资源，从而降低了处理器或者使用该处理器的设备的成本。
41.可选地，图7示例的方法中，还包括与信道选通模块相连的电源管理模块向信道选通模块提供信道通断信号。
42.可选地，图7示例的方法中，当电源管理模块向信道选通模块提供高电平信号时，信道选通模块接通第一接口至处理器的io口之间的信道并断开第二接口至处理器的io口之间的信道，当电源管理模块向信道选通模块提供低电平信号时，信道选通模块接通第二接口至处理器的io口之间的信道并断开第一接口至处理器的io口之间的信道。
43.可选地，图7示例的方法中，相应的装置中信道选通模块为一模拟开关芯片，模拟开关芯片的控制输入端与电源管理模块的高电平信号或低电平信号的输出端相连，模拟开
关芯片的常开端与第一协议转换模块的输出端相连，模拟开关芯片的常闭端与第二协议转换模块的输出端相连，处理器的io口的输出端与第一协议转换模块、第二协议转换模块的输入端相连，处理器的io口的输入端与模拟开关芯片的公共端相连；当电源管理模块通过控制输入端向模拟开关芯片输入高电平信号时，模拟开关芯片的公共端与常开端接通，模拟开关芯片的公共端与常闭端断开，当电源管理模块通过控制输入端向所述模拟开关芯片输入低电平信号时，模拟开关芯片的公共端与常开端断开，模拟开关芯片的公共端与常闭端接通。
44.可选地，图7示例的方法中，相应的装置中第一接口为通用串行总线usb接口，第二接口为rs系列串口中的任意一种串口，处理器的io口为uart串口，第一协议转换模块为usb至uart桥控制器，第二协议转换模块为uart转rs串口芯片。
45.可选地，图7示例的方法中，相应的装置中信道选通模块为一模拟开关芯片，模拟开关芯片的公共端与uart串口的输入端相连，模拟开关芯片的控制输入端与usb接口中用于提供电平的电源线相连，模拟开关芯片的常开端与usb至uart桥控制器的输出端相连，模拟开关芯片的常闭端与uart转rs串口芯片的输出端相连；当usb接口中用于提供电平的电源线通过控制输入端向模拟开关芯片输入高电平信号时，模拟开关芯片的公共端与常开端接通，模拟开关芯片的公共端与常闭端断开，当usb接口中用于提供电平的电源线通过控制输入端向模拟开关芯片输入低电平信号时，模拟开关芯片的公共端与常开端断开，模拟开关芯片的公共端与常闭端接通。
46.可选地，图7示例的方法中，相应的装置中rs系列串口包括rs232串口、rs422串口或rs485串口，当rs系列串口为rs232串口时，uart转rs接口芯片可以为uart转rs232串口芯片，当rs系列串口为rs422串口时，uart转rs接口芯片可以为uart转rs422串口芯片，当rs系列串口为rs485串口时，uart转rs接口芯片可以为uart转rs485串口芯片。
47.本技术实施例还提供一种车载设备，该车载设备可以包括处理器和上述图1至图6任一示例的处理器io口复用装置，该处理器通过其io口或者其uart串口与处理器io口复用装置相连。
48.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。