一种电子主板、电子设备及调试系统的制作方法

本发明涉及开发调试技术领域，尤其涉及一种电子主板、电子设备及调试系统。

背景技术：

随着城市精细化管理的推进，物联网技术的发展，减少电子设备及系统在运营维护维修过程中产生的二次费用、越来越被企业和机构所共识，设计免维护、高可靠的电子产品及系统是对制造商的要求也是对设计人员的要求，其中针对低功耗、长续航、免维护的物联网产品，一次性电池也被广泛应用。

一次性电池以锂亚电池为例，具有容量大、体积小、成本低、高可靠等优点。但在应用的过程中不可被充电、否则可能会发生爆炸、由于容量大一旦爆炸、后果不堪设想。

对于一些使用一次性电池的电子设备，在投入使用之前，开发工程师在嵌入式开发过程中会用调试工具为电子设备的电子主板供电，同时也有工程师直接拿一次性锂亚电池为电子主板供电，如果电子主板没有特殊处理，一旦开发工程师犯错用调试工具为电子主板供电，同时也用一次性电池为电子主板供电，轻则会烧毁电子主板或者调试工具，重则一次性电池会因被充电而发生意外爆炸。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术中在对电子主板进行调试的过程中容易对为电子主板进行供电的一次性电池进行充电，进而导致产生烧毁电子主板或者调试工具或者一次性电池爆炸的风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种电子主板，所述电子主板采用一次性电池进行供电，所述电子主板包括：

微控制单元，包括电源输入端和信号引脚，所述电源输入端与所述一次性电池连接；

端口，与所述微控制单元的信号引脚连接，所述端口用于连接外围器件；

其中，所述端口包括电源引脚，所述电源引脚通过第一单向导电器件与所述一次性电池连接，所述第一单向导电器件的正极与所述一次性电池连接，所述第一单向导电器件的负极与所述电源引脚连接。

在本发明的较佳实施方式中，所述第一单向导电器件为二极管或者单向晶闸管。

在本发明的较佳实施方式中，所述端口还包括复位引脚，所述复位引脚通过第二单向导电器件与所述微控制单元连接，所述第二单向导电器件的正极与所述微控制单元连接，所述第二单向导电器件的负极与所述复位引脚连接。

在本发明的较佳实施方式中，所述第二单向导电器件为二极管或者单向晶闸管。

在本发明的较佳实施方式中，所述外围器件包括调试工具。

为实现上述目的，本发明还提供了一种电子设备，包括：

上述的电子主板；

一次性电池，与所述电子主板连接，用于向所述电子主板提供电能。

为实现上述目的，本发明还提供了一种调试系统，包括：

上述的电子主板；

调试工具，用于对所述电子主板进行仿真调试；

调试转接板，包括第一端口和第二端口，所述第一端口与所述电子主板的端口连接，所述第二端口与所述调试工具连接。

在本发明的较佳实施方式中，所述第一端口和所述电子主板的端口为具有防呆作用的端子。

在本发明的较佳实施方式中，所述第二端口包括第一子端口和第二子端口，所述第一子端口为仿真端口，所述第二子端口为串口。

在本发明的较佳实施方式中，所述调试工具包括仿真调试工具和串口调试工具，所述仿真端口连接所述仿真调试工具，所述串口连接所述串口调试工具。

本发明提供的技术方案具有以下技术效果：

1、通过将在端口的电源引脚和一次性电池之间设置第一单向导电器件，从而防止端口在连接外围器件之后由外围器件通过端口给一次性电池进行充电，进而防止因为给一次性电池进行充电，导致产生烧毁电子主板或者调试工具或者一次性电池爆炸的风险，提高了使用一次性电池供电的电子设备的安全性。

2、一次性电池可以设置在电子主板上，从而可以减少接线和引线。另一方面，一次性电池也可以是与电子主板分开设置，这样方便进行一次性电池的更换。

3、为了较少电路结构的复杂性，避免增加控制链路，可以优选二极管作为第一单向导电器件。也即是在tvcc线上串一颗防反二极管，防止外围器件通过端口给一次性电池充电。

4、第二单向导电器件采用二极管，也即，通过在复位引脚reset线上串一颗防反二极管，来解决因电平不匹配导致烧毁电子主板及外围器件的安全风险问题。

5、通过设置单向导电器件，能够解决上述安全问题并方便工程师开发调试，能避免因工程师疏忽犯错操作，忘记拔掉一次性电池而烧毁电子主板的mcu或st-link或j-link等调试仿真工具以及usb转ttl串口工具等因一次性电池被充电发生意外爆炸进而导致的设备及人身安全风险事故的发生。

6、考虑到实际调试需要，在系统功能异常场景，需要将j-link或st-link及usb转ttl串口工具与调试主板的mcu进行连接排查异常，因此该方案也适用于并满足该类需求，且不会因以上操作而危及设备及人身安全。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的电子主板一个较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的电子主板另一个较佳实施例的结构示意图；

图3是本发明的调试系统一个较佳实施例的结构示意图；

图4是本发明的调试系统另一个较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为了阐释的目的而描述了本发明的一些示例性实施例，需要理解的是，本发明可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

本发明实施例提供了一种电子主板，该电子主板可以是电子设备上的主板，属于电子设备的控制核心。通过电子主板上的各器件之间的相互配合完成对电子设备的控制等功能。本发明实施例的电子主板也可以是在研发过程中，用于进行仿真调试的调试主板，供研发人员完成嵌入式开发。本发明实施例的电子主板上采用一次性电池进行供电。该一次性电池可以是锂亚电池，也可以是其他的一次性电池，本发明实施例不做限定。由于锂亚电池具有高容量、体积小、成本低、高可靠等优点，本发明实施例优选采用一次性锂亚电池为电子主板进行供电。

如图1所示，本发明实施例所述的电子主板包括：微控制单元(microcontrollerunit；简称为mcu)和与mcu连接的端口。

mcu与所述一次性电池bat连接，该一次性电池bat也为该mcu进行供电。具体地，mcu包括电源输入端和信号引脚，所述电源输入端与一次性电池连接，信号引脚与端口连接，该端口用于连接外围器件。本发明实施例的端口用于与外围器件连接，也即是提供与外界进行通讯的接口。外围器件可以是在使用过程中，接入电子主板的其他设备，用于对电子设备进行相应的控制或者软件升级等操作。该外围器件也可以是指在研发过程中对电子主板进行调试的调试工具。

本发明实施例中，所述端口包括电源引脚tvcc，所述电源引脚tvcc通过第一单向导电器件d1与所述一次性电池bat连接，所述第一单向导电器件d1的正极与所述一次性电池bat连接，所述第一单向导电器件d1的负极与所述电源引脚tvcc连接。

单向导电器件为具有单向导电性能的半导体器件。其通常具有相应的正极和负极。电流只能从正极流向负极，不能从负极流向正极，从而具有单向导通的特性。单向导通性能主要是基于pn结的属性，pn结用一定的工艺方法将两种杂质半导体结合在一起，由于界面两侧载流子浓度不同而产生载流子扩散运动。p型区空穴向n型区扩散，n型区自由电子向p型区扩散。在边界两侧两种载流子产生复合，形成带正电和负电的离子。它们不能移动，而在边界两侧形成空间电荷区，称为pn结。

pn结加正向电压时，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，称为pn结导通；pn结加反向电压时，只有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，称为pn结截止。这就是pn结的单向导电性。具有单向导线性的器件可以是二极管、桥式整流堆、单相晶闸管以及用于电子电路中的半导体模块。

根据本发明实施例，通过将在端口的电源引脚和一次性电池之间设置第一单向导电器件，从而防止端口在连接外围器件之后由外围器件通过端口给一次性电池进行充电，进而防止因为给一次性电池进行充电，导致产生烧毁电子主板或者调试工具或者一次性电池爆炸的风险，提高了使用一次性电池供电的电子设备的安全性。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例的一次性电池可以设置在电子主板上，从而可以减少接线和引线。另一方面，一次性电池也可以是与电子主板分开设置，这样方便进行一次性电池的更换。

作为本发明实施例的一种可选实施方式，本发明实施例所述第一单向导电器件为二极管或者单向晶闸管。

二极管是用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。它具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。

晶闸管(thyristor)是晶体闸流管的简称，又可称作可控硅整流器，以前被简称为可控硅。单向晶闸管是晶闸管的一种，也具有单向导通性能，但是其道通性更多需要进行控制。

本发明实施例中，为了较少电路结构的复杂性，避免增加控制链路，可以优选二极管作为第一单向导电器件。也即是在tvcc线上串一颗防反二极管，防止给一次性电池充电。

作为一种可选实施方式，本发明实施例中，如图2所示，所述端口还包括复位引脚reset，所述复位引脚reset通过第二单向导电器件d2与所述微控制单元mcu连接，所述第二单向导电器件d2的正极与所述微控制单元mcu连接，所述第二单向导电器件d2的负极与所述复位引脚reset连接。

复位引脚reset是复位信号的输入端，高电平有效。该复位引脚还有第二功能，即为备用电源的输入端。

本实施例中，第二单向导电器件与上述第一单向导电器件具备相同的属性，也即是单向导电性，具体不再赘述。第二单向导电器件与上述第一单向导电器件可以为相同的器件，也可以采用不同的器件。所述第二单向导电器件可以是二极管或者单向晶闸管。

同样，作为进一步优选实施方式，所述第二单向导电器件采用二极管，也即，通过在复位引脚reset线上串一颗防反二极管，来解决因电平不匹配导致烧毁电子主板及外围器件的安全风险问题。

如上所述，本发明实施例中，所述外围器件包括调试工具。该调试工具可以是仿真调试工具或者串口调试工具，其中，仿真调试工具可用于对电子设备的主板进行仿真调试，串口调试工具则用于对电子主板进行串口调试。

本发明实施例中，仿真调试工具可以是st-link或j-link等调试仿真工具，串口调试工具可以是usb转ttl串口工具。

其中，st-link其主要功能有：

(1)编程功能：可烧写flashrom、eeprom、afr等；

(2)仿真功能：支持全速运行、单步调试、断点调试等各种调试方法，可查看io状态，变量数据等；

(3)仿真性能：采用usb2.0接口进行仿真调试，单步调试，断点调试，反应速度快；

(4)编程性能：采用usb2.0接口，进行swim/jtag/swd下载，下载速度快。

j-link是针对arm设计的一个小型usb到jtag转换盒。它通过usb连接到运行windows的pc主机。j-link无缝集成到iarembeddedworkbenchforarm中，它完全兼容pnp(即插即用)：

(1)支持所有arm7和arm9体系；

(2)下载速度高达50kb/秒；

(3)无需外接电源(usb取电)；

(4)最高jtag速度达8mhz；

(5)自动速度识别；

(6)固件可升级；

(7)20脚标准jtag连接器；

(8)带usb连线和20脚的扁平线缆；

(9)可以用于keil，iar，ads等平台速度，效率，功能均比ulink强j-link仿真器v8版，其仿真速度和功能远非简易的并口wiggler调试器可比。j-link支持arm7、arm9、arm11、cortex-m3核心，支持ads、iar、keil开发环境。v8.0版本除拥有上一版本v7.0的全部功能外，软硬件上都有改进：

(1)v8.0版的swd硬件接口支持1.2-5.0v的目标板，v7.0只能支持3.3v的目标板。

(2)v8.0使用双色led可以指示更多的工作状态，v7.0只有1个led指示灯。

(3)v8.0增强了jtag驱动能力，提高了目标板的兼容性。

(4)优化了固件结构，使应用程序区扩大一j-linkarm主要特点。

目前，很多研发工程师未意识到，在开发调试阶段，st-link或j-link等调试仿真工具以及usb转ttl串口工具的5v供电可能会对一次性电池进行充电，进而发生意外爆炸。本发明实施例通过设置单向导电器件，能够解决上述安全问题并方便工程师开发调试，能避免因工程师疏忽犯错操作，忘记拔掉一次性电池而烧毁电子主板的mcu或st-link或j-link等调试仿真工具以及usb转ttl串口工具等因一次性电池被充电发生意外爆炸进而导致的设备及人身安全风险事故的发生。

考虑到实际调试需要，在系统功能异常场景，需要将j-link或st-link及usb转ttl串口工具与调试主板的mcu进行连接排查异常，因此该方案也适用于并满足该类需求，且不会因以上操作而危及设备及人身安全。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：本发明上述实施例的电子主板；一次性电池，与所述电子主板连接，用于向所述电子主板提供电能。

本实施例中，电子主板为本发明上述实施例提供的电子主板，该主板包括mcu和端口，mcu与所述一次性电池bat连接，该一次性电池bat也为该mcu进行供电。端口与所述微控制单元的信号引脚连接，所述端口用于连接外围器件。本发明实施例的端口用于与外围器件连接，也即是提供与外界进行通讯的接口。外围器件可以是在使用过程中，向电子主板接入的其他设备，用于对电子设备进行相应的控制或者软件升级等操作。该外围器件也可以是指在研发过程中对电子主板进行调试的调试工具。

当电子设备在进行调试过程中，主要是对电子主板进行调试，此时，电子主板可以称为调试主板，一次性电池可以是锂亚电池，也可以是其他的一次性电池，本发明实施例不过限定。由于锂亚电池具有高容量、体积小、成本低、高可靠等优点，本发明实施例优选采用一次性锂亚电池为电子主板进行供电。

根据本发明实施例，通过采用上述电子主板作为电子设备的控制核心，由于上述电子主板上设置有单向导电器件，从而使得电子主板上的端口即使连接有其他的外围器件时，也不会对一次性电池进行充电，从而可以防止端口在连接外围器件之后由外围器件通过端口给一次性电池进行充电，进而防止因为给一次性电池进行充电，导致产生烧毁电子主板或者调试工具或者一次性电池爆炸的风险，提高了使用一次性电池供电的电子设备的安全性。

本发明实施例还提供了一种调试系统，如图3所示，该调试系统包括：

电子主板10；

调试工具20，用于对所述电子主板进行仿真调试；

调试转接板30，包括第一端口31和第二端口32，所述第一端口31与所述电子主板10的端口连接，所述第二端口32与所述调试工具20连接。

本实施例中，电子主板为本发明上述实施例提供的电子主板，该主板包括mcu和端口，mcu与所述一次性电池bat连接，该一次性电池bat也为该mcu进行供电。与所述微控制单元连接，用于与外围器件连接。本发明实施例的端口用于与外围器件连接，也即是提供与外界进行通讯的接口。外围器件可以是在使用过程中，向电子主板接入的其他设备，用于对电子设备进行相应的控制或者软件升级等操作。该外围器件也可以是指在研发过程中对电子主板进行调试的调试工具。

可选地，本发明实施例，所述第二端口包括第一子端口和第二子端口，所述第一子端口为仿真端口，所述第二子端口为串口，具体地。所述调试工具20包括仿真调试工具和串口调试工具，所述仿真端口连接所述仿真调试工具，所述串口连接所述串口调试工具。仿真调试工具可用于对电子设备的主板进行仿真调试，串口调试工具则用于对电子主板进行串口调试。本发明实施例中，仿真调试工具可以是st-link或j-link等调试仿真工具，串口调试工具可以是usb转ttl串口工具。具体的引脚连接，如图4所示。

调试转接板30则可以用于对调试工具与电子主板上的端口进行转接，具体可以进行电平转换等作用。该调试转接板30可以包括电平转换电路，作用是解决电子主板与调试工具间因信号线电平不一致导致的不能通信问题。

根据本发明实施例，通过采用上述电子主板作为电子设备的调试主板，由于上述电子主板上设置有单向导电器件，从而使得电子主板上的端口即使连接有其他的调试工具时，也不会对一次性电池进行充电，从而可以防止端口在连接调试工具之后由调试工具通过端口给一次性电池进行充电，进而防止因为给一次性电池进行充电，导致产生烧毁电子主板或者调试工具或者一次性电池爆炸的风险，提高了使用一次性电池供电的电子设备的安全性。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例中，所述第一端口和所述电子主板的端口为具有防呆作用的端子。对电子主板与调试转接板的端口采用防呆的端子，可以增加操作难度，防止研发工程师直接将调试工具的端口连接到电子主板上，进一步降低人为插拔线导致的对一次性电池充电的问题，减少研发工程师犯错的机会。

本发明实施例中，第一子端口和第二子端口为通用端子，作用是分别直接接j-link或st-link及usb转ttl串口工具、方便开发工程师调试。

综上，本发明实施例所能达到的技术效果如下：

通过将在端口的电源引脚和一次性电池之间设置第一单向导电器件，从而防止端口在连接外围器件之后由外围器件通过端口给一次性电池进行充电，进而防止因为给一次性电池进行充电，导致产生烧毁电子主板或者调试工具或者一次性电池爆炸的风险，提高了使用一次性电池供电的电子设备的安全性。

一次性电池可以设置在电子主板上，从而可以减少接线和引线。另一方面，一次性电池也可以是与电子主板分开设置，这样方便进行一次性电池的更换。

为了较少电路结构的复杂性，避免增加控制链路，可以优选二极管作为第一单向导电器件。也即是在tvcc线上串一颗防反二极管，防止给一次性电池充电。

第二单向导电器件采用二极管，也即，通过在复位引脚reset线上串一颗防反二极管，来解决因电平不匹配导致烧毁电子主板及外围器件的安全风险问题。

通过设置单向导电器件，能够解决上述安全问题并方便工程师开发调试，能避免因工程师疏忽犯错操作，忘记拔掉一次性电池而烧毁电子主板的mcu或st-link或j-link等调试仿真工具以及usb转ttl串口工具等因一次性电池被充电发生意外爆炸进而导致的设备及人身安全风险事故的发生。

考虑到实际调试需要，在系统功能异常场景，需要将j-link或st-link及usb转ttl串口工具与调试主板的mcu进行连接排查异常，因此该方案也适用于并满足该类需求，且不会因以上操作而危及设备及人身安全。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。