一种USB通信线路切换装置及车载TBOX的制作方法

一种usb通信线路切换装置及车载tbox
技术领域
1.本技术涉及电路设计技术领域，特别是涉及一种usb通信线路切换装置及车载tbox。


背景技术：

2.随着汽车领域的飞速发展，现有的智能汽车通常都安装有tbox（telematics box），该tbox指车载远程通信终端，也称为车联网终端。目前，tbox装置的系统下载有两种方法：方法一是通过外接调试板（debug板）来实现系统下载，但该方法需要把usb口映射为一个或几个与正常通信口分开放置的程序下载口，程序下载口一般会设置在调试板上，难免会增加硬件成本或需要拆开机壳才能实现下载；方法二则是借助ab双系统来实现系统下载，可以通过线刷或空中下载技术（over-the-air technology，ota）实现系统下载，虽有利于在一个系统损坏的情况下仍能实现有效数据的导出和系统修复，但也存在需要占用额外的存储空间、启动速度较慢等缺点，而且当两个系统都发生故障时，系统无法正常启动。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种usb通信线路切换装置，通过两个开关芯片实现usb通信线路的切换，可以兼容不同硬件配置情况下的车载tbox。
4.为了达到上述目的，第一方面本发明提供了一种usb通信线路切换装置，应用于车载tbox 中，所述车载tbox指车载远程通信终端，该装置分别连接车载tbox的外接usb接口和通信模块，该装置包括第一开关芯片、第二开关芯片和线路切换控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均包括s端、不动端和第一动端；第一开关芯片的不动端用于连接外接usb接口，第二开关芯片的不动端用于连接通信模块；第一开关芯片的第一动端用于连接第二开关芯片的第一动端；第一开关芯片的s端和第二开关芯片的s端用于连接线路切换控制端，以通过线路切换控制端接收线路切换信号；线路切换信号包括第一信号，第一信号用于触发第一开关芯片和第二开关芯片闭合第一动端，使得通信模块与外接usb接口连通。
5.在一些实施例中，在车载tbox中包含应用处理器时，该装置还连接应用处理器的第一usb接口和第二usb接口；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均还包括第二动端，第一开关芯片的第二动端用于连接应用处理器的第一usb接口，第二开关芯片的第二动端用于连接应用处理器的第二usb接口；线路切换信号还包括第二信号，第二信号用于触发第一开关芯片和第二开关芯片闭合第二动端，使得外接usb接口与应用处理器的第一usb接口连通，以及使得通信模块与应用处理器的第二usb接口连通。
6.在一些实施例中，该装置还包括第一与门和跳线装置，跳线装置和应用处理器均设有通道选择端；其中，线路切换控制端连接第一与门的输出端；第一与门的第一输入端用于连接应用处理器的通道选择端，第一与门的第二输入端用于连接跳线装置的通道选择端。
7.在一些实施例中，该装置还包括控制器、与非门和或非门，控制器、应用处理器和跳线装置均设有模式设置端，通信模块设有模式切换控制端；或非门的两个输入端分别用于连接应用处理器的模式设置端和控制器的模式设置端，或非门的输出端连接与非门的第一输入端，与非门的第二输入端用于连接跳线装置的模式设置端，与非门的输出端连接通信模块的模式切换控制端，以向通信模块发送模式切换信号；模式切换信号包括第三信号和第四信号，其中，第三信号用于指示通信模块进入下载模式，第四信号用于指示通信模块进入工作模式。
8.在一些实施例中，该装置还包括第一非门、第二非门、第三非门、第二与门和第三开关，第三开关设有控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均还包括使能端，第一开关芯片的使能端用于连接外接usb接口的usb插入检测端；外接usb接口的usb插入检测端经第二非门反相后连接第二与门的第一输入端；第一与门的输出端依次通过第一非门和第三非门连接第二与门的第二输入端，第二与门的输出端用于连接第三开关的控制端，以向第三开关的控制端发送第三开关控制信号，第三开关控制信号用于触发第三开关打开或闭合；第三开关设置在电源和应用处理器的第一usb接口的vbus端子之间，其中，第三开关闭合时，应用处理器的第一usb接口的vbus端子与电源连通，第三开关打开时，应用处理器的第一usb接口的vbus端子与电源不连通。
9.在一些实施例中，该装置还包括第四非门；第四非门的输入端连接外接usb接口的vbus信号转换端，第四非门的输出端连接外接usb接口的usb插入检测端，外接usb接口的usb插入检测端连接控制器，控制器用于根据usb插入检测端接收到的信号判断外接usb接口是否与usb数据线连接。
10.在一些实施例中，该装置还包括或门、第五非门和第四开关，控制器和应用处理器均设有通信模块usb开关端，第四开关设有控制端；或门的第一输入端用于连接控制器的通信模块usb开关端，或门的第二输入端用于连接应用处理器的通信模块usb开关端，或门的输出端连接第五非门的输入端，第五非门的输出端连接第二开关芯片的使能端；或门的输出端还连接第四开关的控制端，以向第四开关的控制端发送第四开关控制信号，第四开关控制信号用于触发第四开关打开或闭合；第四开关设置在电源和通信模块的usb接口的vbus端子之间，其中，第四开关闭合时，通信模块的usb接口的vbus端子与电源连通，第四开关打开时，通信模块的usb接口的vbus端子与电源不连通。
11.在一些实施例中，上述控制器包括第一复位端和第二复位端；其中，控制器的第一复位端用于连接应用处理器，以向应用处理器发送第一复位信号，第一复位信号用于指示应用处理器重启；
控制器的第二复位端用于连接通信模块，以向通信模块发送第二复位信号，第二复位信号用于指示通信模块重启。
12.在一些实施例中，上述控制器还包括版本检测端，控制器根据版本检测端接收到的信号判断usb通信线路切换装置所在的车载tbox的版本。
13.在一些实施例中，第一开关芯片和第二开关芯片均为双路单刀双掷开关芯片。
14.第二方面，本技术提供了一种车载tbox，该车载tbox中包含如以上各实施例中的usb通信线路切换装置。
15.在一些实施例中，该车载tbox中包含如以上各实施例中的usb通信线路切换装置、控制器、通信模块、外接usb接口和应用处理器。
16.在另一些实施例中，该车载tbox中包含如以上各实施例中的usb通信线路切换装置、控制器、通信模块和外接usb接口。
17.第三方面，本技术还提供了上述任一种车载tbox的控制方法，该方法包括：在车载tbox的硬件情况允许时，将跳线装置引出到外部的连接器端子以使跳线装置对地开路或短路，使得跳线装置输出的跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）和跳线模式设置信号（jp_usb_force）为高电平或低电平，跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）用于控制线路切换控制信号（usb_ch_sel）变化，跳线模式设置信号（jp_usb_ force）用于控制模式切换信号（usb_force）变化，以实现通过线路切换控制信号（usb_ch_sel）和模式切换信号（usb_force）对车载tbox进行控制；或者，在跳线装置没有引出到外部的连接器端子时，跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）和跳线模式设置信号（jp_usb_ force）均为高电平，向外接usb接口发送第一控制指令，第一控制指令用于指示应用处理器或控制器改变线路切换控制信号（usb_ch_sel）和模式切换信号（usb_force），以对车载tbox进行控制；或者，通过控制器的can/uart接口向控制器发送第二控制指令，第二控制指令用于指示应用处理器或控制器改变线路切换控制信号（usb_ch_sel）和模式切换信号（usb_force），以对车载tbox进行控制。
18.与现有技术相比，本技术提供了一种usb通信线路切换装置，该装置分别连接车载tbox的外接usb接口和通信模块，该装置包括第一开关芯片、第二开关芯片和线路切换控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均包括s端、不动端和第一动端；第一开关芯片的不动端用于连接外接usb接口，第二开关芯片的不动端用于连接通信模块；第一开关芯片的第一动端用于连接第二开关芯片的第一动端；第一开关芯片的s端和第二开关芯片的s端用于连接线路切换控制端，以通过线路切换控制端接收线路切换信号。该装置可以通过线路切换信号对两个开关芯片进行控制，实现通信模块与外接usb接口之间的连接，从而实现对usb通信线路的快速切换，可以兼容不同硬件配置的车载tbox。
附图说明
19.图1为一些实施例中usb通信线路切换装置的一种应用环境图；图2为一些实施例中usb通信线路切换装置的结构示例图；图3为一些实施例中usb通信线路切换装置的电路框图；图4为一些实施例中应用处理器的第一usb接口的控制电路框图；
图5为一些实施例中usb插入检测端的电路框图；图6为一些实施例中通信模块的usb接口的控制电路框图；图7为另一些实施例中车载tbox的结构框图；图8为另一些实施例中车载tbox的应用场景列表；图9为另一些实施例中车载tbox的应用场景转换示意图；图10为再一些实施例中车载tbox的结构框图；图11为再一些实施例中车载tbox的应用场景列表；图12为再一些实施例中车载tbox的应用场景转换示意图。
具体实施方式
20.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本技术保护的范围。
21.实施例一目前，在车载tbox的设计过程中，请参见图1，车载tbox中通常包含设有usb接口（m_usb）的通信模块（module），一些车载tbox还会设置一个直接对用户开放的外接usb接口（external_usb，在图1中缩写为ext_usb）用以连接到计算机设备（比如图1中的pc）或车载信息娱乐系统（in-vehicle infotainment，在图1中缩写为ivi）。其中，该车载tbox指上述的在智能汽车通常都安装的tbox，即上述的车载远程通信终端，也称为车联网终端。
22.同时，不同的车载tbox还有高低版本之分，高低版本的车载tbox的主要区别在于有无应用处理器（application processor，ap）的相关电路，ap可以采用目前常用的系统级芯片（system on chip，soc），且ap上设有至少两个usb接口（第一usb接口和第二usb接口，比如图1所示的ap_usb1和ap_usb2）。对于高版本的车载tbox，需要实现ivi和ap，ap和module之间的正常通信；对于低版本的车载tbox，需要实现ivi和module之间的正常通信；而且在高低两个版本下，均需要实现对ap和/或module的程序下载，即将pc/ivi的程序下载到车载tbox的ap和/或module。
23.如图2所示，本技术实施例中提供了一种usb通信线路切换装置，可以应用于图1所示的车载tbox的应用环境中，该装置分别连接车载tbox的外接usb接口和通信模块。其中，该装置应用的车载tbox可以是各种类型或版本的tbox，并可以具有包括v2x功能在内的各种通信功能；比如该tbox可以是v2x-box、4g-tbox、5g-tbox等。
24.上述装置包括第一开关芯片、第二开关芯片和线路切换控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均包括s端、不动端和第一动端；其中，s端为开关芯片的控制端，开关芯片可以在受到s端接收到的信号触发时闭合第一动端。
25.第一开关芯片的不动端用于连接外接usb接口（ext_usb），第二开关芯片的不动端用于连接通信模块（module）；第一开关芯片的第一动端连接第二开关芯片的第一动端；第一开关芯片的s端和第二开关芯片的s端用于连接线路切换控制端，以通过线路切换控制端接收线路切换信号；线路切换信号包括第一信号，第一信号用于触发第一开关芯片和第二
开关芯片闭合第一动端，使得通信模块（module）与外接usb接口（ext_usb）连通。
26.本实施例中提供了一种usb通信线路切换装置，该装置分别连接车载tbox的外接usb接口和通信模块，可以通过两个开关芯片实现通信模块与外接usb接口之间的通信连接，还可以通过线路切换信号对两个开关芯片进行控制，从而实现通信模块与外接usb接口之间的usb通信线路。
27.在一些实施方式中，车载tbox中包含应用处理器，此时，该usb通信线路切换装置还连接应用处理器的第一usb接口和第二usb接口；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均还包括第二动端，第一开关芯片的第二动端用于连接应用处理器（ap）的第一usb接口（ap_usb1），第二开关芯片的第二动端用于连接应用处理器（ap）的第二usb接口（ap_usb2）。
28.线路切换信号还包括第二信号，第二信号用于触发第一开关芯片和第二开关芯片闭合第二动端，使得外接usb接口（ext_usb）与应用处理器（ap）的第一usb接口（ap_usb1）连通，以及使得通信模块（module）与应用处理器（ap）的第二usb接口（ap_usb2）连通。
29.在图2中，ap_usb1_dp、ap_usb1_dn分别为ap_usb1的d+、d-信号；ap_usb2_dp、ap_usb2_dn为ap_usb2的d+、d-信号；m_usb_dp、m_usb_dn为module的usb接口的d+、d-信号，即第二开关芯片的不动端用于连接通信模块（module）的usb接口（m_usb）；ext_usb_dp、ext_usb_dn为ext_usb的d+、d-信号。
30.在上述实施方式中，车载tbox中包含应用处理器，usb通信线路切换装置可以根据接收到的线路切换信号对第一开关芯片和第二开关芯片进行控制，实现“通信模块到外接usb接口”与“通信模块到应用处理器、外接usb接口到应用处理器
”ꢀ
这两种通信线路之间的快速切换，从而兼容不同硬件配置的车载tbox。
31.在一些实施方式中，为了便于对上述装置中的开关芯片进行控制，第一开关芯片和第二开关芯片均包括使能端，使能端可以接收用于控制开关芯片是否输出的使能信号。
32.在一些实施方式中，线路切换控制端可以受控于应用处理器（ap），比如，线路切换控制端可以接收应用处理器（ap）发送的信号，从而根据接收到的信号对第一开关芯片和第二开关芯片进行控制。
33.具体地，如果车载tbox的版本是高版本，那么车载tbox中包含应用处理器（ap），在应用处理器（ap）向线路切换控制端发送高电平信号时，第一开关芯片和第二开关芯片的s端均接收到高电平信号，该高电平信号可以触发第一开关芯片和第二开关芯片闭合第二动端；在应用处理器（ap）向线路切换控制端发送低电平信号时，该低电平信号可以触发第一开关芯片和第二开关芯片闭合第一动端。
34.如果车载tbox的版本是低版本，那么车载tbox中不包含应用处理器（ap），因而第一开关芯片和第二开关芯片的s端均只能接收到低电平信号，该低电平信号触发第一开关芯片和第二开关芯片闭合第一动端。
35.在上述实施方式中，在该装置应用于高版本车载tbox时，用户可以通过应用处理器控制车载tbox内部通信线路的切换，在该装置应用于低版本车载tbox时，其中不包含应用处理器，因此两个开关芯片这个只能接收到低电平信号，以使第一开关芯片和第二开关芯片闭合第一动端，只实现低版本车载tbox中包含的外接usb接口（ext_usb）和通信模块（module）之间的通信通道。
36.在一些实施方式中，该装置还包括第一与门和跳线装置（jumper），跳线装置
（jumper）和应用处理器（ap）均设有通道选择端；其中，线路切换控制端连接第一与门的输出端；第一与门的第一输入端用于连接应用处理器的通道选择端，第一与门的第二输入端用于连接跳线装置的通道选择端。
37.其中，第一与门的两个输入端分别用于接收应用处理器的通道选择端发送的ap通道选择信号ap_usb_ch_sel和跳线装置的通道选择端发送的跳线通道选择信号jp_usb_ch_sel，可见，线路切换信号usb_ch_sel是由ap通道选择信号ap_usb_ ch_sel和跳线通道选择信号jp_usb_ ch_sel作为输入信号经过第一与门得到的输出信号，基于与门的逻辑特性可知，上述实施方式中，用户既可以通过主动置高或置低应用处理器输出的ap通道选择信号ap_usb_ch_sel来选择usb通信线路，也可以利用跳线方式选择usb通信线路。
38.具体实施时，如图3所示，用户可以将该跳线装置发送的跳线通道选择信号jp_usb_ch_sel默认设置为高电平信号，那么，应用处理器（ap）输出的ap通道选择信号ap_usb_ch_sel为高电平信号时，第一与门输出的线路切换信号usb_ch_sel为高电平，即usb_ch_sel=1，第一开关芯片和第二开关芯片的s端接收usb_ch_sel信号，使得此时的usb通信路径为ext_usb连接ap_usb1，ap_usb2连接m_usb，ext_usb用于连接pc/ivi；由于存在ap，此时的车载tbox为高版本，一方面，pc/ivi可以通过ext_usb和ap_usb1实现对ap的程序下载，同时ivi也可实现与ap的正常usb通信；另一方面，pc/ivi可以通过ap_usb1,ap_usb2和m_usb实现对module的程序下载，同时ap也可实现与module的正常usb通信。
39.应用处理器（ap）输出的ap通道选择信号ap_usb_ch_sel为低电平信号时，第一与门输出的线路切换信号usb_ch_sel为低电平，即usb_ch_sel=0，使得此时usb通信路径为ext_ usb连接m_usb，ext_usb用于连接pc/ivi。此时，在车载tbox为高版本的情况下，pc/ivi可以通过ext_usb和m_usb实现对通信模块（module）的程序下载；在车载tbox为低版本的情况下，pc/ivi可以通过ext_usb和m_usb实现对module的程序下载，同时ivi也可实现与module的正常usb通信。
40.在上述实施方式中，用户可以分别通过该跳线装置或应用处理器向线路切换控制端发送信号以控制两个开关芯片在哪端闭合，方便实现usb通信线路的快速切换；此外，在具体实施过程中，可以利用ap和/或module芯片内置的bootloader来实现其程序的正常运行和下载状态转换，比传统的双系统技术更稳定可靠，快速有效。
41.本实施例中提供了一种usb通信线路切换装置，该装置分别连接车载tbox的外接usb接口和通信模块，该装置包括第一开关芯片、第二开关芯片和线路切换控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均包括s端、不动端和第一动端；第一开关芯片的不动端用于连接外接usb接口，第二开关芯片的不动端用于连接通信模块；第一开关芯片的第一动端用于连接第二开关芯片的第一动端；第一开关芯片的s端和第二开关芯片的s端用于连接线路切换控制端，以通过线路切换控制端接收线路切换信号；进一步地，在车载tbox中包含应用处理器时，该usb通信线路切换装置还连接应用处理器的第一usb接口和第二usb接口，第一开关芯片和第二开关芯片均还包括第二动端，第一开关芯片的第二动端用于连接应用处理器的第一usb接口，第二开关芯片的第二动端用于连接应用处理器的第二usb接口。
42.上述usb通信线路切换装置可以通过线路切换信号控制两个开关芯片的闭合位置以实现通信模块、外接usb接口和应用处理器之间的连接，实现了对usb通信线路的快速切换，可以兼容不同硬件配置的车载tbox。
43.实施例二基于上述实施例一，在本实施例中提供的一种usb通信线路切换装置，其具体电路结构设计如图3所示。
44.该装置还包括控制器（microcontroller unit，mcu）、与非门和或非门，控制器、应用处理器和跳线装置均设有模式设置端，通信模块（module）设有模式切换控制端；或非门的两个输入端分别用于连接应用处理器的模式设置端和控制器的模式设置端，分别用于接收应用处理器输出的ap模式设置信号ap_usb_force和控制器的控制器模式设置信号mcu_usb _force；或非门的输出端连接与非门的第一输入端，因此与非门的第一输入端接收或非门的输出信号；与非门的第二输入端用于连接跳线装置的模式设置端以接收跳线装置输出的跳线模式设置信号jp_usb_force，与非门的输出端连接通信模块的模式切换控制端，以向通信模块发送模式切换信号usb_force。
45.其中，模式切换信号usb_force包括第三信号和第四信号，其中，第三信号用于指示通信模块进入下载模式，第四信号用于指示通信模块进入工作模式。
46.具体地，可以预先设置第三信号为高电平，第四信号为低电平。则模式切换信号usb_force为高电平时，通信模块进入下载模式，模式切换信号usb_force为低电平时，通信模块进入正常的工作模式。
47.在具体实施过程中，模式切换信号usb_force是由ap模式设置信号ap_usb_force、控制器模式设置信号mcu_usb_force作为输入信号经过或非门得到的输出信号，以及跳线模式设置信号jp_usb_force作为与非门的两个输入信号而得到的与非门的输出信号。
48.在上述实施方式中，用户可以通过控制器、应用处理器、跳线装置等多种途径来控制通信模块进入下载模式/工作模式，便于实现通信模块的模式转换。例如，主动置高或置低应用处理器输出的ap模式设置信号ap_usb_force使通信模块进入正常模式/下载模式，或利用跳线装置设置跳线模式设置信号jp_usb_force使通信模块进入正常模式/下载模式，或者通过mcu主动置高或置低使通信模块进入正常模式/下载模式。具体实施时，可以将跳线模式设置信号jp_usb_force默认设置为高电平信号，则模式切换信号usb_force主要受控制器、应用处理器所输出的信号控制。
49.在一些实施方式中，如图4所示，该装置还包括第一非门、第二非门、第三非门、第二与门和第三开关，第三开关设有控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均还包括使能端，其中，第一开关芯片的使能端可以接收使能信号oe1，第二开关芯片的使能端可以接收使能信号oe2。当oe1和oe2均为低电平时，输出使能；当oe1和oe2均为高电平时，禁止输出呈高阻状态。
50.第一开关芯片的使能端用于连接外接usb接口的usb插入检测端。其中，该usb插入检测端用于接收usb插入检测信号ext_usb_det，第一开关芯片的使能端从上述usb插入检测端接收到的输出使能信号oe1即等于usb插入检测信号ext_usb_det，在oe1为低电平时，输出使能。上述实施方式中，输出使能信号oe1受usb插入检测信号ext_usb_det控制，从而保证无论车载tbox的版本高低，只有在外接usb接口处有usb数据线插入时，打开usb数据通道。
51.外接usb接口的usb插入检测端经第二非门反相后连接第二与门的第一输入端；第一与门的输出端依次通过第一非门和第三非门连接第二与门的第二输入端，第二与门的输
出端用于连接第三开关的控制端，以向第三开关的控制端发送第三开关控制信号，第三开关控制信号用于触发第三开关打开或闭合；第三开关设置在电源和应用处理器的第一usb接口的vbus端子之间，其中，第三开关闭合时，应用处理器的第一usb接口的vbus端子与电源连通，第三开关打开时，应用处理器的第一usb接口的vbus端子与电源不连通。
52.其中，第三开关闭合时，电源令ap_usb1的vbus端子变为高电平，ap_usb1开始工作；电源可以为常用的usb供电电源，比如+5v电源。
53.具体地，在车载tbox为高版本的情况下，当外接usb接口有usb数据线插入（ext_usb_det=0），并且ap正常启动后，可以通过ap通道选择信号ap_usb_ch_sel将线路切换信号usb_ch_sel置高（usb_ch_sel=1），也即将线路切换信号usb_ch_sel的逻辑非信号置低，从而使得ap_usb1的vbus端子ap_usb1_vbus=5v，开启ap_usb1的正常通信传输。在具体实施时，ap仅在启动初始阶段支持下载更新程序，启动完后可实现一般usb通信功能。
54.在车载tbox为低版本时，车载tbox不包含ap，因ap通道选择信号ap_usb_ch _sel=0，所以线路切换信号usb_ch_sel=0，从而ap_usb1的供电信号ap_usb1_vbus=0。
55.在上述实施方式中，在车载tbox中存在应用处理器的情况下，若外接usb接口有usb数据线插入，usb通信线路切换装置可以通过控制第三开关闭合来为应用处理器的第一usb接口供电，从而实现ap_usb1的正常通信传输；而在车载tbox中不存在应用处理器的情况下，usb通信线路切换装置控制第三开关断开，无需对不存在的应用处理器的第一usb接口供电，因此usb通信线路切换装置具有良好的兼容性，可以适用于低版本或高版本的车载tbox。
56.在一些实施方式中，如图5所示，为了便于判断外接usb接口是否与usb数据线连接，该装置还包括第四非门；第四非门的输入端连接外接usb接口的vbus信号转换端，第四非门的输出端连接外接usb接口的usb插入检测端，外接usb接口的usb插入检测端连接控制器，控制器用于根据usb插入检测端接收到的信号判断外接usb接口是否与usb数据线连接，以作为在车载tbox为低版本的情况下，控制器连通外接usb接口和通信模块的usb接口的开启条件。
57.其中，当外接usb接口有usb数据线插入时，pc/ivi会令ext_usb_vbus变为高电平，ext_usb_vbus经过变换后输入到第四非门，第四非门输出usb插入检测信号ext_usb_det为低电平；当外接usb接口无usb数据线插入时，ext_usb_vbus变为低电平， ext_usb_ vbus经过变换后输入到第四非门，第四非门输出usb插入检测信号ext_usb_det为高电平。
58.在一些实施方式中，如图6所示，该装置还包括或门、第五非门和第四开关，控制器和应用处理器均设有通信模块usb开关端，第四开关设有控制端；或门的第一输入端用于连接控制器的通信模块usb开关端，或门的第二输入端用于连接应用处理器的通信模块usb开关端，或门的输出端连接第五非门的输入端，第五非门的输出端连接第二开关芯片的使能端。
59.其中，第二开关芯片的使能端用于从第五非门接收输出使能信号oe2，第五非门从或门的输出端获取到输入信号，或门的两个输入信号分别是控制器的通信模块usb开关端输出的第一通信模块usb开关信号mcu_usb2_vbus_en和应用处理器的通信模块usb开关端输出的第二通信模块usb开关信号ap_usb2_vbus_en。输出使能信号oe2受第一通信模块usb开关信号mcu_usb2_vbus_en和第二通信模块usb开关信号ap_usb2_ vbus_en控制，保证只
有当tbox系统试图连接通信模块的usb接口（m_usb）时，开启第二开关芯片，打开usb数据通道。
60.或门的输出端还连接第四开关的控制端，以向第四开关的控制端发送第四开关控制信号，第四开关控制信号用于触发第四开关打开或闭合；第四开关设置在电源和通信模块的usb接口的vbus端子之间，其中，第四开关闭合时，通信模块的usb接口的vbus端子与电源连通，第四开关打开时，通信模块的usb接口的vbus端子与电源不连通。
61.其中，第四开关控制信号为高电平时，第四开关闭合，通信模块的usb接口的vbus端子m_usb_vbus接收到高电平，通信模块的usb接口（m_usb）开始工作；第四开关控制信号为低电平时，第四开关断开，通信模块的usb接口（m_usb）不工作。
62.具体地，在车载tbox为高版本时，控制器输出开关信号mcu_usb2_vbus_en=0，应用处理器输出ap_usb2_vbus_en =1，或门输出的第四开关控制信号为高电平，第四开关闭合，m_usb_vbus=5v；在车载tbox为低版本时，控制器输出mcu_usb2_vbus _en=1，应用处理器输出ap_usb2_vbus_en=0，或门输出的第四开关控制信号为高电平，第四开关闭合，m_usb_vbus=5v；仅在控制器输出mcu_usb2 _vbus _en=0，应用处理器输出ap_usb2_vbus_en=0时，或门输出的第四开关控制信号为低电平，第四开关断开，m_usb_vbus=0v。
63.在上述实施方式中，该装置可以通过第四开关控制信号来控制第四开关断开或闭合，以便为通信模块的usb接口供电，从而控制通信模块的usb接口工作。
64.在一些实施方式中，控制器包括第一复位端和第二复位端。其中，控制器的第一复位端用于连接应用处理器，以向应用处理器发送第一复位信号（比如图3所示的reset_ap信号），第一复位信号用于指示应用处理器重启。控制器的第二复位端用于连接通信模块，以向通信模块发送第二复位信号（比如图3所示的reset_module信号），第二复位信号用于指示通信模块重启。
65.在上述实施方式中，由于ap和通信模块一般仅在系统启动初始阶段才能进行程序下载，因此可以通过控制器的第一复位端对ap进行重启，或者通过第二复位端对通信模块进行重启，以使ap/通信模块处于适合程序下载的状态。
66.在一些实施方式中，控制器包括版本检测端，控制器根据版本检测端接收到的信号判断usb通信线路切换装置所在的车载tbox的版本。
67.其中，控制器的版本检测端用于接收hw_hver信号，并根据该hw_hver信号判断usb通信线路切换装置所在的车载tbox的版本。用户可以根据实际电路结构，设置hw_hver信号与tbox的版本的关系。例如：hw_hver信号为高电平时，车载tbox为高版本，hw_hver信号为低电平时，车载tbox为低版本，或者相反设置也可，在此对hw_hver信号与tbox的版本的关系不做限制。上述实施方式中，可以控制器的版本检测端检测车载tbox的版本，便于控制器根据车载tbox的版本对usb通信线路切换装置进行控制。
68.实施例三在本实施例中，提供了一种高版本的车载tbox，如图7所示，该车载tbox中包含如以上各实施例中所述的usb通信线路切换装置、控制器、跳线装置、通信模块、外接usb接口和应用处理器。
69.请参见图8和图9，高版本的车载tbox一般具有h1、h2、h31和h32等应用场景，其中，h1场景对应的通信路径是pc/ivi
↔
ext_usb
↔
ap_usb1
↔
ap，实现ap的程序下载功能；h2场
景对应的通信路径是ivi
↔
ext_usb
↔
ap_usb1
↔
ap以及ap
↔ꢀ
ap_usb2
↔
m_usb
↔
module，分别实现ap与ivi通信，以及ap与module通信；h31场景对应的通信路径是pc/ivi
↔
ext_usb
↔
ap_usb1
ꢀ↔
ap
↔
ap_usb2
↔
m_usb
↔
module，可以实现module程序下载；h32场景对应的通信路径是pc/ivi
↔
ext_usb
↔
m_usb
↔
module，也可以实现module程序下载。
70.以下对上述高版本的车载tbox结合应用场景进行详细说明：为了符合产品实际应用情况，可规定h2为高版本的车载tbox的初始状态。在本实施例中，可以将jp_usb_ch_sel和jp_usb_force都默认为高电平。比如，在车载tbox硬件允许的情况下，可以将跳线装置引出到对外的连接器端子, 令该跳线装置和系统地开路或短路，则jp_usb_ch_sel和jp_usb_force为高电平或低电平。需要注意的是，通过跳线方式改变usb_ch_ sel和usb_force的状态只是其中一种方式，本实施例中车载tbox的硬件电路支持用ap或mcu来改变usb_ch_sel和usb_force的状态。
71.①
h2到h1的状态转移依赖跳线通道选择信号jp_usb_ch_sel和ap通道选择信号ap_usb_ch_sel令线路切换信号usb_ch_sel=1，如ext_usb外部有连接usb数据线，即usb插入检测信号ext_usb_det=0，由图4可知，这时ap_usb1_vbus=5v, apusb1开始工作。建立usb通信路径pc/ivi
↔
ext_usb
↔
ap_usb1
↔
ap。同时pc/ivi仅在ap启动系统初始阶段可以对ap做出下载程序指示，做出下载指示后系统才会进入到ap程序下载模式。启动系统的实施方法可包括mcu应用第一复位端（比如图3所示的reset_ap管脚）实现对ap重启。
72.②
h1到h2的状态转移依赖跳线通道选择信号jp_usb_ch_sel和ap通道选择信号ap_usb_ch_sel令线路切换信号usb_ch_sel=1，如ext_usb外部有连接usb数据线，即usb插入检测信号ext_usb_det=0，由图4可知，这时ap_usb1_vbus=5v, apusb1开始工作。建立usb通讯路径：pc/ivi
↔
ext_usb
↔
ap_usb1
↔
ap。同时pc/ivi在ap启动系统初始阶段未对ap做出下载程序指示，系统正常启动后可实现ap与ivi，ap与module的正常usb通讯功能。启动系统的实施方法可包括完成下载后ap自行重启系统和完成下载后由ap通知mcu应用第一复位端（比如图3所示的reset_ap管脚）实现对ap重启。
73.③
h2到h31的状态转移依赖跳线通道选择信号jp_usb_ch_sel和ap通道选择信号ap_usb_ch_sel令线路切换信号usb_ch_sel=1，ap_usb2_vbus_en =1 使ap_usb2_vbus和m_usb_vbus变为高电平。ap_usb1与ext_usb，ap_usb2与module建立连接：pc/ivi
↔
ext_usb
↔ꢀ
ap_usb1
↔
ap
↔
ap_usb2
↔
m_usb
↔
module。ap正常启动后，收到pc/ivi程序下载指令开启下载线程，程序被存入ap的附属存储区，保持ap_usb2_vbus_en=1 使ap_usb 2_vbus和m_usb_vbus均变为高电平，ap与module之间不断开usb连接。依赖jp_usb_force=0或ap_usb_force=1令模式切换信号usb_force置高，重启module，使module进入强制下载模式，ap将已下载程序转移到module。启动系统的实施方法包括由ap通知mcu应用第二复位端（比如图3所示的reset_module管脚）实现对module重启。
74.④
h31到h2的状态转移在下载程序完毕之后，令jp_usb_force=1且ap_usb_force=0，mcu_usb_force=0使模式切换信号usb_force置低，保持线路切换信号usb_ch_sel=1，ap_usb2_vbus_en=1 使
ap_usb2_vbus和m_usb_vbus为高电平。重新启动module，使module退出强制下载模式。等待module正常启动后，回归h2状态。启动系统实施方法包括完成下载后module自行重启系统和完成下载后由ap通知mcu应用第二复位端（比如图3所示的reset_module管脚）实现对module重启。
75.⑤
h2到h32的状态转移一种方法是通过设置跳线通道选择信号jp_usb_ch_sel =0直接使线路切换信号usb_ch_sel=0，另一种方法是设置h2状态下的初始态线路切换信号usb_ch_sel为高电位，ap收到pc/ivi程序下载指令后通过ap通道选择信号ap_usb_ch_sel=0使线路切换信号usb_ch_sel=0，两种情况最终都建立usb通路：pc/ivi
↔
ext_usb
ꢀ↔
m_usb
↔
module。令ap_usb2_vbus_en=1 使ap_usb2_vbus和m_usb_vbus为高电平。依赖jp_usb_force=0或ap_usb_force=1使模式切换信号usb_force置高，重新启动module，使module进入强制下载模式，pc/ivi可以对module实现程序下载。启动系统的实施方法包括由mcu应用第二复位端（比如图3所示的reset_module管脚）实现对module重启。
76.⑥
h32到h2的状态转移在下载程序完毕之后，令jp_usb_force=1且ap_usb_force=0，mcu_usb_force=0使模式切换信号usb_force置低，依赖jp_usb_ch_sel和ap_usb_ch_sel令线路切换信号usb_ch_sel=1，保持ap_usb2_vbus_en=1 使ap_usb2_vbus和m_usb_vbus为高电平。重新启动module，使module退出强制下载模式。等待module正常启动后，回归h2状态。启动系统实施方法包括完成下载后module自行重启系统和完成下载后由module通知mcu应用第二复位端（比如图3所示的reset_module管脚）实现对module重启。
77.上述实施例中提供了一种高版本的车载tbox，包含上述usb通信线路切换装置、控制器、跳线装置、通信模块、外接usb接口和应用处理器，该高版本的车载tbox通过usb通信线路切换装置可以方便快捷地实现“通信模块到外接usb接口”与“通信模块到应用处理器、外接usb接口到应用处理器
”ꢀ
这两种通信线路之间的快速切换。
78.实施例四在本实施例中，提供了一种低版本的车载tbox，如图10所示，该车载tbox中包含如以上各实施例中所述的usb通信线路切换装置、控制器、跳线装置、通信模块和外接usb接口。
79.请参见图11和图12，低版本的车载tbox一般具有l1和l2两种应用场景，其中，l1场景对应的通信路径是pc/ivi
↔
ext_usb
↔
m_usb
ꢀ↔
module，实现module程序下载功能，l2场景对应的通信路径是ivi
↔
ext_usb
↔
m_usb
↔
module，实现ivi与module正常usb通信功能，为了符合产品实际应用情况，可规定l2为低版本的车载tbox的初始状态。以下对上述低版本的车载tbox结合应用场景进行详细说明：
⑦
l2到l1的状态转移在本实施例中，由于车载tbox是低版本，没有贴装ap，所以ap通道选择信号ap_usb_ch_sel=0，则线路切换信号usb_ch_sel=0。车载tbox内部建立usb通路：pc/ivi
↔
ext_usb
↔
m_usb
↔
module。
80.同理，由于没有贴装ap，所以ap_usb2_bus_en, ap_usb1_vbus, ap_usb2_vbus, ap_usb_force均保持低电平。
81.在车载tbox为低版本且ext_usb_det=0 时，mcu使mcu_usb2 _vbus_en=1，从而m_usb_vbus为高电平。一种方法是令跳线模式设置信号jp_usb_force=0，置高模式切换信号usb_force；另一种方法是通过如图3所示的mcu的can或uart通信线下达命令使控制器模式设置信号mcu_usb_force=1，置高模式切换信号usb_force。
82.重新启动module，使module进入强制下载模式，此时pc/ivi可以对module实现程序下载。启动系统的实施方法可包括mcu应用第二复位端（比如图3所示的reset_module管脚）实现对module重启。
83.⑧
l1到l2的状态转移在对module完成程序下载后，保持线路切换信号usb_ch_sel=0，此时usb通路：pc/ivi
↔
ext_usb
↔
m_usb
↔
module，令jp_usb_ force=1且ap_usb_force=0，mcu_usb_force=0，使模式切换信号usb_force置低，保持mcu_usb2_vbus_en=1 使m_usb_vbus为高电平。
84.通过mcu输出的信号reset_module重新启动module，使其退出强制下载模式。
85.等待module正常启动后，回归l2状态。启动系统的实施方法包括完成下载后module自行重启系统和mcu应用第二复位端（比如图3所示的reset_module管脚）实现对module重启。
86.上述实施例中提供了一种低版本的车载tbox，包含上述usb通信线路切换装置、控制器、跳线装置、通信模块和外接usb接口，该低版本的车载tbox通过usb通信线路切换装置可以方便快捷地实现通信模块的模式切换。
87.实施例五在本实施例中，提供了基于以上任一实施例中的车载tbox的控制方法，具体可以包括以下三种方法：在一些实施方式中，可以使用第一种方法实现车载tbox的控制，该方法包括以下步骤：在车载tbox的硬件情况允许时，将跳线装置引出到外部的连接器端子以使跳线装置对地开路或短路，使得跳线装置输出的跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）和跳线模式设置信号（jp_usb_force）为高电平或低电平，跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）用于控制线路切换控制信号（usb_ch_sel）变化，跳线模式设置信号（jp_usb_ force）用于控制模式切换信号（usb_force）变化，以实现通过线路切换控制信号（usb_ch_sel）和模式切换信号（usb_force）对车载tbox进行控制。
88.具体地，通过跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）将线路切换控制信号（usb_ch_sel）设为高电平，以及通过跳线模式设置信号（jp_usb_force）将模式切换信号（usb_force）设为高电平，线路切换控制信号（usb_ch_sel）用于指示第一开关芯片和第二开关芯片闭合第二动端，使得外接usb接口与应用处理器的第一usb接口连通且通信模块与应用处理器的第二usb接口连通，模式切换信号（usb_force）用于指示通信模块（module）进入下载模式。
89.上述实施方式中，提供了一种车载tbox的控制方法，能够通过跳线装置对车载tbox的usb通信线路切换和通信模块的模式切换进行控制，操作简单方便。
90.在另一些实施方式中，跳线装置没有引出到外部的连接器端子，跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）和跳线模式设置信号（jp_usb_ force）均默认设置为高电平。在上述情况下，可以采用第二种方法对车载tbox进行控制，该方法具体包括以下步骤：向外接usb接
口发送第一控制指令，第一控制指令用于指示应用处理器或控制器改变线路切换控制信号（usb_ch_sel）和模式切换信号（usb_force），以对车载tbox进行控制。
91.上述实施方式中，提供了一种车载tbox的控制方法，可以通过外接usb接口向应用处理器或控制器发送指令，以实现对车载tbox的控制，进而实现usb通信线路切换和通信模块的模式切换，便于用户通过外接usb接口进行操作。
92.在再一些实施方式中，在跳线装置没有引出到外部的连接器端子，跳线通道选择信号（jp_usb_ch_sel）和跳线模式设置信号（jp_usb_ force）均为高电平的情况下，还可以采用第三种方法对车载tbox进行控制，该方法具体包括以下步骤：通过控制器的can/uart接口向控制器发送第二控制指令，第二控制指令用于指示应用处理器或控制器改变线路切换控制信号（usb_ch_sel）和模式切换信号（usb_force），以对车载tbox进行控制。
93.上述实施方式中，提供了一种车载tbox的控制方法，可以直接通过控制器来改变线路切换控制信号和模式切换信号，实现对车载tbox的控制，该方法可以直接在车载tbox上进行，无需使用跳线装置和外接接口。
94.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种usb通信线路切换装置，应用于车载tbox中，所述车载tbox指车载远程通信终端，其特征在于，所述装置分别连接所述车载tbox的外接usb接口和通信模块，所述装置包括第一开关芯片、第二开关芯片和线路切换控制端；其中，所述第一开关芯片和所述第二开关芯片均包括s端、不动端和第一动端；所述第一开关芯片的不动端用于连接所述外接usb接口，所述第二开关芯片的不动端用于连接所述通信模块；所述第一开关芯片的第一动端用于连接所述第二开关芯片的第一动端；所述第一开关芯片的s端和所述第二开关芯片的s端用于连接所述线路切换控制端，以通过所述线路切换控制端接收线路切换信号；所述线路切换信号包括第一信号，所述第一信号用于触发所述第一开关芯片和所述第二开关芯片闭合第一动端，使得所述通信模块与所述外接usb接口连通。2.根据权利要求1所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，在所述车载tbox中包含应用处理器时，所述装置还连接所述应用处理器的第一usb接口和第二usb接口；其中，所述第一开关芯片和所述第二开关芯片均还包括第二动端，所述第一开关芯片的第二动端用于连接所述应用处理器的第一usb接口，所述第二开关芯片的第二动端用于连接所述应用处理器的第二usb接口；所述线路切换信号还包括第二信号，所述第二信号用于触发所述第一开关芯片和所述第二开关芯片闭合第二动端，使得所述外接usb接口与所述应用处理器的第一usb接口连通，以及使得所述通信模块与所述应用处理器的第二usb接口连通。3.根据权利要求2所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述装置还包括第一与门和跳线装置，所述跳线装置和所述应用处理器均设有通道选择端；其中，所述线路切换控制端连接所述第一与门的输出端；所述第一与门的第一输入端用于连接所述应用处理器的通道选择端，所述第一与门的第二输入端用于连接所述跳线装置的通道选择端。4.根据权利要求3所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述装置还包括控制器、与非门和或非门，所述控制器、所述应用处理器和所述跳线装置均设有模式设置端，所述通信模块设有模式切换控制端；所述或非门的两个输入端分别用于连接所述应用处理器的模式设置端和所述控制器的模式设置端，所述或非门的输出端连接所述与非门的第一输入端，所述与非门的第二输入端用于连接所述跳线装置的模式设置端，所述与非门的输出端连接所述通信模块的模式切换控制端，以向所述通信模块发送模式切换信号；所述模式切换信号包括第三信号和第四信号，其中，所述第三信号用于指示所述通信模块进入下载模式，所述第四信号用于指示所述通信模块进入工作模式。5.根据权利要求4所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述装置还包括第一非门、第二非门、第三非门、第二与门和第三开关，所述第三开关设有控制端；其中，所述第一开关芯片和所述第二开关芯片均还包括使能端，所述第一开关芯片的使能端用于连接所述外接usb接口的usb插入检测端；所述外接usb接口的usb插入检测端经所述第二非门反相后连接所述第二与门的第一输入端；所述第一与门的输出端依次通过所述第一非门和所述第三非门连接所述第二与门的
第二输入端，所述第二与门的输出端用于连接所述第三开关的控制端，以向所述第三开关的控制端发送第三开关控制信号，所述第三开关控制信号用于触发所述第三开关打开或闭合；所述第三开关设置在电源和所述应用处理器的第一usb接口的vbus端子之间，其中，所述第三开关闭合时，所述应用处理器的第一usb接口的vbus端子与电源连通，所述第三开关打开时，所述应用处理器的第一usb接口的vbus端子与电源不连通。6.根据权利要求5所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述装置还包括第四非门；所述第四非门的输入端连接所述外接usb接口的vbus信号转换端，所述第四非门的输出端连接所述外接usb接口的usb插入检测端，所述外接usb接口的usb插入检测端连接所述控制器，所述控制器用于根据所述usb插入检测端接收到的信号判断所述外接usb接口是否与usb数据线连接。7.根据权利要求6所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述装置还包括或门、第五非门和第四开关，所述控制器和所述应用处理器均设有通信模块usb开关端，所述第四开关设有控制端；所述或门的第一输入端用于连接所述控制器的通信模块usb开关端，所述或门的第二输入端用于连接所述应用处理器的通信模块usb开关端，所述或门的输出端连接所述第五非门的输入端，所述第五非门的输出端连接所述第二开关芯片的使能端；所述或门的输出端还连接所述第四开关的控制端，以向所述第四开关的控制端发送第四开关控制信号，所述第四开关控制信号用于触发所述第四开关打开或闭合；所述第四开关设置在所述电源和所述通信模块的usb接口的vbus端子之间，其中，所述第四开关闭合时，所述通信模块的usb接口的vbus端子与所述电源连通，所述第四开关打开时，所述通信模块的usb接口的vbus端子与所述电源不连通。8.根据权利要求4至7任意一项所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述控制器包括第一复位端和第二复位端；其中，所述控制器的第一复位端用于连接所述应用处理器，以向所述应用处理器发送第一复位信号，所述第一复位信号用于指示所述应用处理器重启；所述控制器的第二复位端用于连接所述通信模块，以向所述通信模块发送第二复位信号，所述第二复位信号用于指示所述通信模块重启。9.根据权利要求8所述的usb通信线路切换装置，其特征在于，所述控制器还包括版本检测端，所述控制器根据所述版本检测端接收到的信号判断所述usb通信线路切换装置所在的车载tbox的版本。10.一种车载tbox，其特征在于，所述车载tbox包括如权利要求1至9中任一项所述的usb通信线路切换装置。

技术总结
本申请涉及一种USB通信线路切换装置，该装置分别连接车载TBOX的外接USB接口和通信模块，该装置包括第一开关芯片、第二开关芯片和线路切换控制端；其中，第一开关芯片和第二开关芯片均包括S端、不动端和第一动端；第一开关芯片的不动端用于连接外接USB接口，第二开关芯片的不动端用于连接通信模块；第一开关芯片的第一动端用于连接第二开关芯片的第一动端；第一开关芯片的S端和第二开关芯片的S端用于连接线路切换控制端，以通过线路切换控制端接收线路切换信号。采用该USB通信线路切换装置能够通过两个开关芯片实现USB通信线路的切换，可以兼容不同硬件配置的车载TBOX。可以兼容不同硬件配置的车载TBOX。可以兼容不同硬件配置的车载TBOX。


技术研发人员：薛贤海
受保护的技术使用者：宁波均联智行科技股份有限公司
技术研发日：2022.02.08
技术公布日：2022/3/8