接口兼容系统、兼容控制方法、电子设备及可读存储介质与流程

1.本发明涉及电力电子领域，尤其涉及接口兼容系统、兼容控制方法、电子设备及可读存储介质。


背景技术：

2.目前市场上许多电子产品，例如音箱、电视棒等都具有micro usb(universal serial bus，通用串行总线)接口。对消费者而言，该接口的主要功能就是充电。而对于开发者而言，单单充电功能是远远不够的，尤其在产品的开发和测试阶段，开发者需要调试，测试等，往往需要常用的usb和串口才能进行。
3.对于很多产品，usb接口、串口uart(universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)接口及耳机接口往往都是独立的接口，从产品外观来看，接口复杂，无形中增加了产品的体积，且在开发者调试或产品出厂测试时，需要使用不同的接口线连接，增加了调试和测试的复杂性。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种接口兼容系统、兼容控制方法、电子设备及可读存储介质，旨在解决如何优化现有的接口设计，降低产品调试和测试的复杂度的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种接口兼容系统，所述接口兼容系统包括：
6.兼容接口，所述兼容接口用于插接多种预设接头；
7.开关电路，所述开关电路用于根据所述预设接头的类型调整开闭状态；
8.系统芯片，所述系统芯片用于根据所述预设接头的类型执行对应的功能；
9.所述兼容接口和开关电路电性连接，所述兼容接口和系统芯片电性连接，所述开关电路和系统芯片电性连接。
10.可选地，所述预设接头包括usb信号接头、串口uart信号接头和耳机接头。
11.可选地，所述系统芯片用于控制输出usb信号、串口uart信号和耳机信号。
12.可选地，所述开关电路包括：
13.第一开关，所述第一开关用于开关usb信号；
14.第二开关，所述第二开关用于切换串口uart信号和耳机信号；
15.隔离开关，所述隔离开关用于隔离所述兼容接口与第二开关之间的usb信号。
16.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种兼容控制方法，所述兼容控制方法应用于如上所述的接口兼容系统，所述兼容控制方法包括以下步骤：
17.当检测到预设接头接入所述兼容接口时，获取所述兼容接口中标识引脚的状态；
18.根据所述兼容接口中标识引脚的状态调整所述开关电路，以使所述系统芯片正常执行与所述预设接头对应的功能。
19.可选地，所述根据所述兼容接口中标识引脚的状态调整所述开关电路，以使所述系统芯片正常执行与所述预设接头对应的功能的步骤包括：
20.当所述预设接头为usb信号接头时，所述标识引脚的状态为悬空或低电平，将所述开关电路中的第一开关使能，隔离开关截止，第二开关不使能，以使所述系统芯片输出usb信号。
21.可选地，所述根据所述兼容接口中标识引脚的状态调整所述开关电路，以使所述系统芯片正常执行与所述预设接头对应的功能的步骤还包括：
22.当所述预设接头为串口uart信号接头时，所述标识引脚的状态为高电平，将所述开关电路中的第一开关不使能，隔离开关导通，第二开关使能且切换为uart输出模式，以使所述系统芯片输出uart信号。
23.可选地，所述根据所述兼容接口中标识引脚的状态调整所述开关电路，以使所述系统芯片正常执行与所述预设接头对应的功能的步骤还包括：
24.当所述预设接头为耳机接头时，所述标识引脚的状态为高电平，将所述开关电路中的第一开关不使能，隔离开关导通，第二开关使能且切换为耳机输出模式，以使所述系统芯片输出耳机信号。
25.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的兼容控制程序，所述兼容控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的兼容控制方法的步骤。
26.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有兼容控制程序，所述兼容控制程序被处理器执行时实现如上所述的兼容控制方法的步骤。
27.本发明提出一种接口兼容系统、兼容控制方法、电子设备及可读存储介质，克服了现有技术中接口设计复杂多样，需要使用不同的接口线连接进行产品调试和测试，复杂度高的问题。本发明从目前开发者调试、产品产线测试及用户实际使用等方面出发，基于现有的micro usb接口，设计了一种将usb功能、串口uart调试功能和耳机信号输出功能集于一体的兼容性方案，优化了现有的接口设计，增加了现有接口的兼容性，有效地降低了产品调试和测试的复杂度。本发明在产品内部增加相关的逻辑控制模块和执行模块，将产品的usb、uart和耳机接口线均基于micro usb接口进行设计，增加接口的兼容性，使几种功能共用同一个micro usb接口，功能之间可以任意切换，达到满足产品测试、调试和耳机输出三种功能的通用性的效果。基于本发明的接口设计进行产品改进，能够明显地减少产品的接口数量以使产品外型更加精简美观。
附图说明
28.图1为本发明接口兼容系统一实施例的结构示意图；
29.图2为本发明接口兼容系统一实施例中兼容接口的引脚分布示意图；
30.图3为本发明接口兼容系统一实施例中部分预设接头的引脚分布示意图；
31.图4为本发明接口兼容系统一实施例的细化结构示意图；
32.图5为本发明接口兼容系统一实施例的应用场景示意图；
33.图6为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图；
34.图7为本发明兼容控制方法一实施例的流程示意图。
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
36.附图标号说明：
37.标号名称标号名称vbus电源接线/enu1使能端d-信号负极enu2使能端d+信号正极p0u2信号输入端id标识引脚p1u2信号输入端gnd接地点csu2片选端rx信号接收a0耳机信号通道tx信号发送a1耳机信号通道l+耳机左声道b0uart信号通道l-耳机右声道b1uart信号通道
具体实施方式
38.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.本发明实施例提供一种接口兼容系统，参照图1，图1为本发明接口兼容系统一实施例的结构示意图。
40.本实施例中，所述接口兼容系统包括：
41.兼容接口100，所述兼容接口100用于插接多种预设接头；
42.开关电路200，所述开关电路200用于根据所述预设接头的类型调整开闭状态；
43.系统芯片300，所述系统芯片300用于根据所述预设接头的类型执行对应的功能；
44.所述兼容接口100和开关电路200电性连接，所述兼容接口100和系统芯片300电性连接，所述开关电路200和系统芯片300电性连接；
45.当所述预设接头接入所述兼容接口100时，所述开关电路200根据所述预设接头的类型调整开闭状态，以使所述系统芯片300执行与所述预设接头对应的功能。
46.需要说明的是，所述兼容接口100为micro usb母头接口，micro usb是usb 2.0标准的一个便携版本，该接口通常用于usb的接口通信，参照图2，图2为本实施例中兼容接口100的引脚分布示意图，从图2可以得知，从上往下，兼容接口100的引脚分别为vbus,d-,d+,id,gnd；其中vbus为5v，d+,d-为信号正极和信号负极，用于传递通信信号，gnd为接地引脚，id引脚用于支持usb otg功能设备的主从切换，它允许设备既可作为主机，也可作为外设。其中，usb otg(on the go，正在进行中)技术用于实现没有主机时设备与设备之间的数据传输。例如：手机或者数码相机等电子设备可以直接与打印机相连并打印照片。对otg功能而言，主机设备称为a设备，外设称为b设备，例如手机既可以当做外设，又可以当做主机来传送数据，这需要由id接口状态来决定。
47.可以理解的是，所述电性连接指的是各个存在电性连接关系的结构或模块之间能够相互传递电信号以及通信信号，即所述兼容接口100、开关电路200和系统芯片300之间都能相互传递电信号以及通信信号。
48.作为一个实例，本实施例中，所述预设接头包括usb信号接头、串口uart信号接头和耳机接头，所述预设接头与所述兼容接口100插接适配。
49.可以理解的是，上述兼容接口100可以接入usb信号接头，所述usb信号接头可以是
4pin的usb普通接头，即接头上包含的引脚为vbus,d-,d+,gnd，也可以是5pin的usb otg接头，即接头上包含的引脚与所述兼容接口100上的引脚一致；当otg设备通过usb otg接头接入包含上述兼容接口100的产品(本实施例中提到的产品均指包含上述兼容接口100的产品)时，若otg设备检测到id引脚接地，表示otg设备作为a设备(主机)使用，若检测到id引脚悬空，则表示otg设备作为b设备(外设)使用。
50.需要说明的是，本实施例中的串口uart信号接头和耳机接头是经过重新设计的接头，目的是为了使其能够顺利接入上述兼容接口100并实现正常通信。一般用于调试的uart需要3个连接口：rx,tx,gnd，其中rx和tx用于上位机跟产品的数据收发；而耳机输出接口需要3根线通信：l+,l-,gnd，其中l+,l-分别为耳机的左声道和右声道信号。考虑到otg功能符合usb标准，并且为产品后续可能使用到的功能，因此micro usb接口兼容耳机和uart时必须考虑usb的otg功能。本实施例中，对于串口uart信号接头和耳机接头的公头接口设计可参照图3进行理解，图3为本实施例中串口uart信号接头和耳机接头的引脚分布示意图，从图3中可以得知，左边为串口uart信号接头的公头接口设计，从上往下，串口uart信号接头的公头接口的引脚分别为vbus,rx,tx,id,gnd，其中，vbus引脚与id引脚相连；右边为耳机信号接头的公头接口设计，从上往下，耳机信号接头的公头接口的引脚分别为vbus,l+,l-,id,gnd，其中，vbus引脚与id引脚相连。
51.可以理解的是，当上述图3中串口uart信号接头和耳机接头的公头插接至图2中兼容接口100的母头时，各引脚以图中从上往下的顺序一一对应。
52.作为一个实例，本实施例中，所述系统芯片用于控制输出usb信号、串口uart信号和耳机信号。
53.可以理解的是，当接入所述兼容接口100的预设接头为usb信号接头时，所述系统芯片执行的对应功能为接收usb信号和输出usb信号，当所述usb信号接头为usb普通接头时，所述系统芯片的工作模式为usb普通模式，当所述usb信号接头为usb otg接头时，所述系统芯片的工作模式为usb otg模式；当接入所述兼容接口100的预设接头为串口uart信号接头时，所述系统芯片执行的对应功能为接收串口uart信号和输出串口uart信号；当接入所述兼容接口100的预设接头为耳机信号接头时，所述系统芯片执行的对应功能为输出耳机信号。
54.本实施例中还提供一种接口兼容系统的细化结构示意图，参照图4，图4中可以得知，所述开关电路200包括：
55.第一开关201，所述第一开关201分别与兼容接口100和系统芯片300电性连接，用于开关usb信号；
56.第二开关202，所述第二开关202分别与兼容接口100和系统芯片300电性连接，用于切换串口uart信号和耳机信号；
57.隔离开关203，所述隔离开关203分别与兼容接口100和第二开关202电性连接，用于隔离所述兼容接口100与第二开关202之间的usb信号。
58.应理解的是，上述不同预设接头的接入会使得兼容接口100中的部分引脚产生不同的信号输入，为了使系统芯片300执行的功能与预设接头相对应，则需要通过开关电路根据不同的信号输入判定预设接头的类型并将输入信号正确地导入系统芯片300上的对应信号接口，避免产生由于信号无法识别导致即使接头插入接口外部设备也无法收到来自产品
的回应的问题。
59.在本实施例中，当接入所述兼容接口100的预设接头为usb信号接头时，第一开关201使能，使得接入产品的主机设备或外设设备能够通过第一开关201中的usb信号通道与系统芯片300通过usb通信，而隔离开关203截止，使得输入的usb信号无法通过第二开关202输入到系统芯片300；
60.当接入所述兼容接口100的预设接头为串口uart信号接头时，第一开关201不使能，使得输入的串口uart信号无法通过第一开关201输入到系统芯片300中的usb信号接口，第二开关202使能并将输出通道切换至串口uart信号通道，隔离开关203导通，使得接入产品的串口uart调试设备能够通过第二开关202的串口uart信号通道与系统芯片300进行数据交互；
61.当接入所述兼容接口100的预设接头为耳机信号接头时，第一开关201不使能，第二开关使能并将输出通道切换至耳机信号通道，隔离开关203导通，使得接入产品的耳机设备能够通过第二开关202的耳机信号通道正常接收系统芯片300输出的耳机信号。
62.本实施例中还提供一种接口兼容系统的应用场景示意图，参照图5，上述兼容接口100以及图2即对应图5中的micro usb母头(以下简称为母头)，第一开关对应u1单刀单掷开关，第二开关202对应u2单刀双掷开关，隔离开关203对应mos管sw1和mos管sw2，系统芯片300对应u4系统soc(system on chip，系统级芯片)模块；
63.此外，从图5中还可以得知，在u2和u4之间还包括u3耳机运放，该耳机运放模块用于对系统soc输出的耳机信号进行放大，并将放大后的耳机信号通过u2输出至接入产品的耳机设备中，母头左侧包括三种可以与其插接适配的预设接头，即usb信号接头、串口uart信号接头和耳机信号接头，其中，串口uart信号接头左侧包括一串口转换模块和一上位机，该上位机通常为调试用的计算机设备，该串口转换模块用于调试时usb和uart信号的转换。
64.应理解的是，当上述信号接头接入母头时，公头与母头的引脚连接关系均为从上至下一一对应；
65.其余的连接关系说明如下：
66.母头的vbus引脚与u1的vbus引脚相连，且外接一电阻r1和系统5v的工作电压，u2和u3同样具备类似的工作电压输入；
67.母头的d-引脚与u1的d-引脚相连，母头的d+引脚与u1的d+引脚相连，u1的usb接口与u4的usb接口相连，共同形成usb信号输入输出通道，母头的id引脚与u1的/en引脚相连，使得u1能够根据母头id引脚的变化调整使能状态，当/en引脚使能(低电平或悬空有效)后控制u1内部开关闭合，信号可以通过，反之，信号不能通过；
68.母头的d-引脚与sw1的源极d相连，母头的id引脚与sw1的栅极g以及u2的en引脚相连，sw1的漏极s与u2的p0引脚相连；
69.母头的d+引脚与u2的cs引脚以及sw2的源极d相连，母头的id引脚与sw2的栅极g相连，sw2的漏极s与u2的p1引脚相连；
70.u2的a0引脚与u3的l+引脚相连，u2的a1引脚与u3的l-引脚相连，u3的耳机输入接口与u4的耳机输出接口相连；
71.u2的b0引脚与u4的tx引脚相连，u2的b1引脚与u4的rx引脚相连；
72.母头的id引脚与u4的id引脚相连，使得u4能够根据母头id引脚的状态即时获知将
要执行的功能；
73.至此，图5中的连接关系已说明完毕，以下表1为体现不同预设接头类型与图5中接口兼容系统各组成部分的变化状态的判别逻辑表。
74.表1接口兼容系统判别逻辑表
[0075][0076]
需要说明的是，在初始状态时，即没有任何接头插入到母头中时，母头的id引脚悬空，u1模块的使能引脚/en悬空状态，使能u1模块，此时插入普通4pin的usb设备可以直接与系统通信。同时，由于id引脚悬空，起到开关作用的mos管的栅极也为浮空状态，因此两个mos管即sw1和sw2均截止，切断了usb信号与u2模块的联系，不会对u2模块造成任何影响。当带有otg功能的外部设备通过usb otg接头插入到母头时，由于otg设备内部会将id引脚拉低，u1模块的使能引脚/en为低电平，使能u1模块，此时插入的otg设备可以直接与系统通信。
[0077]
当插入重新设计的串口uart信号接头或耳机信号接头时，由于id引脚与vbus连接，因此id引脚被拉至系统的5v高电平，u1模块关闭，u2模块的使能引脚en拉高，u2工作；由于mos管的栅极连接到id引脚，因此被拉至高电平。由于uart信号为0～3.3v的脉冲信号，耳机输出信号功率一般都比较少，只有几毫瓦左右，输出电压幅值也只有几百毫伏，因此两个mos管均能可靠导通，因此串口uart信号或耳机信号可以输入到u2模块，此时u2模块需要确认具体是哪一个信号。本实施例中通过u2模块的cs引脚状态来继续判断。当插入串口uart信号接头时，上位机会通过usb口给串口转换模块供电，串口转换模块的rx或tx引脚会被拉高至3.3v，由于cs为高电平触发，因此可以触发cs引脚，u2模块切换到bo/b1输出，连接到系统soc的rx和tx以进行串口uart调试。对于耳机信号，该信号为系统soc的输出信号，经过u3运放模块放大后输出到外部设备，因此当耳机信号接头插入时，cs引脚由于连接到l-，而该引脚为浮空状态，不会检测到电平，因此不影响cs的判断，当cs检测到浮空状态时，在u2使能的前提下，会将开关切换到a0/a1口，与u3运放通信，接收经过u3放大过后的系统soc输出的耳机信号。
[0078]
在本实施例中提出了一种接口兼容系统，克服了现有技术中接口设计复杂多样，需要使用不同的接口线连接进行产品调试和测试，复杂度高的问题。本实施例从目前开发者调试、产品产线测试及用户实际使用等方面出发，基于现有的micro usb接口，设计了一种将usb功能、串口uart调试功能和耳机信号输出功能集于一体的兼容性方案，优化了现有的接口设计，增加了现有接口的兼容性，有效地降低了产品调试和测试的复杂度。本实施例在产品内部增加相关的逻辑控制模块和执行模块，将产品的usb、uart和耳机接口线均基于micro usb接口进行设计，增加接口的兼容性，使几种功能共用同一个micro usb接口，功能之间可以任意切换，达到满足产品测试、调试和耳机输出三种功能的通用性的效果。基于本实施例的接口设计进行产品改进，能够明显地减少产品的接口数量以使产品外型更加精简
美观。
[0079]
本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上述各实施例所述的接口兼容系统，所述电子设备可以是音箱、遥控器、电视棒、手机以及具备micro usb接口的终端设备等，参照图6，图6为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图。
[0080]
如图6所示，该电子设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(central processing unit，cpu)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(wireless-fidelity，wi-fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(random access memory，ram)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储设备。
[0081]
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0082]
如图6所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及兼容控制程序。
[0083]
在图6所示的电子设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明电子设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在电子设备中，所述电子设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的兼容控制程序，并执行本发明实施例提供的兼容控制方法。
[0084]
本发明实施例还提供一种兼容控制方法，所述兼容控制方法应用于上述各实施例中的接口兼容系统和电子设备，参照图7，图7为本发明一种兼容控制方法一实施例的流程示意图。
[0085]
本实施例中，所述兼容控制方法包括：
[0086]
步骤s10，当检测到预设接头接入所述兼容接口时，获取所述兼容接口中标识引脚的状态；
[0087]
步骤s20，根据所述兼容接口中标识引脚的状态调整所述开关电路，以使所述系统芯片正常执行与所述预设接头对应的功能。
[0088]
作为一个实例，步骤s20包括：
[0089]
当所述预设接头为usb信号接头时，所述标识引脚的状态为悬空或低电平，将所述开关电路中的第一开关使能，隔离开关截止，第二开关不使能，以使所述系统芯片输出usb信号。
[0090]
作为一个实例，步骤s20还包括：
[0091]
当所述预设接头为串口uart信号接头时，所述标识引脚的状态为高电平，将所述开关电路中的第一开关不使能，隔离开关导通，第二开关使能且切换为uart输出模式，以使所述系统芯片输出uart信号。
[0092]
作为一个实例，步骤s20还包括：
[0093]
当所述预设接头为耳机接头时，所述标识引脚的状态为高电平，将所述开关电路中的第一开关不使能，隔离开关导通，第二开关使能且切换为耳机输出模式，以使所述系统
芯片输出耳机信号。
[0094]
可以理解的是，本实施例提供的兼容控制方法与上述接口兼容系统对应，能够实现上述接口兼容系统各实施例中所述的功能，所述标识引脚即上述实施例中的id引脚，本实施例中对于开关电路的调整可以是由程序进行控制，也可以是开关电路本身根据兼容接口的变化进行的自动调整。
[0095]
根据上述接口兼容系统的各个实施例可知，所述接口兼容系统中的系统芯片中也包含一标识引脚，其与兼容接口的标识引脚相连，当有接头插入所述兼容接口时，若该标识引脚的状态产生变化，则系统芯片可以即时获知将要执行哪一类型的功能，为信号的正确交互提供了保障。同时，由于标识引脚的变化还会影响第一开关、第二开关的使能状态以及隔离开关的导通/截止状态，且输入信号的高低电平能够影响第二开关中片选端进行开关切换，因此开关电路为接入设备和系统芯片之间的数据交互提供了又一重保障，若无所述开关电路，则可能出现系统芯片执行的功能与外接设备不对应，导致信号交互错乱的问题。
[0096]
在本实施例中提供了一种兼容控制方法，基于所述兼容控制方法对上述实施例中的接口兼容系统进行控制，克服了现有技术中接口设计复杂多样，需要使用不同的接口线连接进行产品调试和测试，复杂度高的问题。本实施例为上述接口兼容系统提供了双重保障，实现了接口兼容性功能的同时，保证了系统芯片与外接设备的正常通信，避免了信号交互错乱的问题。
[0097]
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可以设置于上述各实施例中的电子设备中，所述计算机可读存储介质上存储有兼容控制程序，所述兼容控制程序被处理器执行时实现如上所述各实施例中的兼容控制方法。
[0098]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0099]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0100]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0101]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。