技术领域
[0001] 本实用新型属于车载系统技术领域，尤其涉及一种切换电路及装置。
背景技术
[0002] 目前，在对车载系统的主芯片进行选型时，有两种选择，第一是选择只具有一个USB
接口的主芯片，但是在这种情况下，该USB接口必须用于进行USB接口扩展，即扩展为可连接
行车记录仪、U盘或手机等多种从设备的多个USB接口，因而用户无法在该车载系统上使用苹果手机的carplay(苹果公司研发的一种车载娱乐系统)功能，导致用户体验差，用户黏度低。第二是选择具有一个USB接口和一个OTG接口的主芯片，USB接口用于进行USB接口扩展，OTG接口用于连接苹果手机以实现carplay功能，然而该类型的主芯片造价昂贵。
[0003] 基于上述理由，车载系统的主芯片在选型上受到限制，用户需要放弃苹果手机的carplay功能，或者选择造价较高的主芯片。因此，亟须研发一种新型电路，以解决单个USB接口的主芯片无法既实现USB接口扩展又实现carplay功能的问题。实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本实用新型
实施例提供了一种切换电路及装置，旨在解决解决单个USB接口的主芯片无法既实现USB接口扩展又实现carplay功能的问题。
[0005] 本实用新型实施例的第一方面提供了一种切换电路，包括：
[0006] 与车载系统的主芯片连接，用于将所述主芯片的USB接口扩展为多个USB扩展口的扩展模
块；
[0007] 与任意一个所述USB扩展口及所述主芯片的USB接口连接，并与第一外部设备连接，用于处于第一工作模式时，控制所述主芯片的USB接口与所述第一外部设备之间进行导通，以使所述第一外部设备作为主设备执行carplay功能，或者处于第二工作模式时，控制所述USB扩展口与所述第一外部设备之间导通，以使所述第一外部设备作为从设备进行工作的切换模块；以及
[0008] 与所述主芯片、所述扩展模块及所述切换模块连接，用于所述主芯片输出第一控制
信号时，控制所述扩展模块退出运行并控制所述切换模块切换到所述第一工作模式；或者所述主芯片输出第二
控制信号时，控制所述扩展模块进行工作并控制所述切换模块切换到所述第二工作模式的
开关模块。
[0009] 上述的切换电路；和
[0010] 与所述扩展模块及所述切换模块连接，用于对所述扩展模块和所述切换模块进行供电的电源模块。
[0011] 本实用新型实施例的第二方面提供了一种切换装置，包括：
[0012] 上述的一种切换电路及装置，通过开关模块控制扩展模块的工作状态和切换模块的工作模式，实现了对单个USB接口的主芯片既进行USB接口扩展又实现carplay功能，解决了主芯片选型受限的问题，节约成本。该切换电路及装置与车载系统的主芯片进行连接，用于将主芯片的USB接口扩展为多个USB扩展口，并且实现当接入的外部设备为苹果手机时，可选择性执行carplay功能。从而，即使该车载系统的主芯片仅具备单一的USB接口，也可通过连接该切换电路而实现既进行USB接口扩展又执行carplay功能，解决了主芯片选型受限的问题，用户体验良好，用户黏度高。
附图说明
[0013] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或
现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014] 图1为本实用新型一实施例提供的一种切换电路的模块结构示意图；
[0015] 图2为图1所示的切换电的示例电路图。
具体实施方式
[0016] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017] 请参阅图1，本实用新型实施例一实施例提供的一种切换电路的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
[0018] 一种切换电路，包括扩展模块10、切换模块30及开关模块20。
[0019] 该切换电路与车载系统的主芯片100进行连接，用于将主芯片的USB接口H扩展为多个USB扩展口，并且实现当接入的外部设备为苹果手机时，可选择性执行carplay功能。从而，即使该车载系统的主芯片100仅具备单一的USB接口，也可通过连接该切换电路而实现既进行USB接口扩展又执行carplay功能，解决了主芯片100选型受限的问题，用户体验良好，用户黏度高。
[0020] 其中，扩展模块10与车载系统的主芯片100连接，用于将主芯片的USB接口H(图1采用H表示)扩展为多个USB扩展口。
[0021] 具体地，可以采用单一USB接口的主芯片100，也可采用双USB接口或多USB接口的主芯片100。多个USB扩展口各自均可连接外部设备。主芯片的USB接口H连接扩展模块10的输入端口M。
[0022] 可选的，扩展模块10将主芯片100的一个USB接口扩展为四个USB扩展口(图1采用A、B、C及D表示)，四个USB扩展口可分别连接一台外部设备。
[0023] 主芯片的USB接口H、扩展模块10的USB扩展口A、B、C及D、扩展模块10的输入端口M以及下述切换模块30的接口E、F及G均用于传输
差分信号，因此端口A、B、C、D、E、F、G、H及M各自均包括两个信号端。
[0024] 外部设备包括但不限于行车记录仪、U盘、手机、平板及移动充电宝。
[0025] 切换模块30与任意一个USB扩展口及主芯片的USB接口H连接，并与第一外部设备(图1采用外部设备1表示)连接，用于处于第一工作模式时，控制主芯片的USB接口H与第一外部设备之间进行导通，以使第一外部设备作为主设备执行carplay功能，或者处于第二工作模式时，控制USB扩展口与第一外部设备之间导通，以使第一外部设备作为从设备进行工作。
[0026] 具体地，切换模块30具有两个输入端口(图1采用E和F表示)和一个输出端口(图1采用G表示)，主芯片的USB接口H连接切换模块30的输入端口E，扩展模块10的任意一个USB扩展口连接输入端口F，图1仅示出了USB扩展口A与输入端口F连接的情形。
[0027] 当切换模块30处于第一工作模式时，其输入端口E导通，输入端口F关断，主芯片的USB接口H、输入端口E以及输出端口G之间连通，当接入的第一外部设备为苹果手机，且该苹果手机打开了carplay功能时，该苹果手机作为主设备执行carplay功能。此时，切换模块30的端口G具有OTG(On-The-Go)功能，可实现将接入的两个设备进行主设备和从设备的
角色转换。
[0028] 当切换模块30处于第二工作模式时，其输入端口E关断，输入端口F导通，[0029] 主芯片的USB接口H输出的差分信号依次经扩展模块10的输入端口M、扩展模块10的输出端口A、切换模块30的输入端口F及切换模块30的输出端口G后，传输至第一外部设备，此时第一外部设备作为从设备进行工作，不执行carplay功能。切换模块30处于第二工作模式时，切换模块30的输出端口G相当于一个USB扩展口，替代了扩展模块10的输出端口A。
[0030] 开关模块20与主芯片100、扩展模块10及切换模块30连接，用于当主芯片100输出第一控制信号时，控制扩展模块10退出运行并控制切换模块30切换到第一工作模式；或者主芯片100输出第二控制信号时，控制扩展模块10进行工作并控制切换模块30切换到第二工作模式。
[0031] 具体地，开关模块20接收到主芯片100输出的第一控制信号时，进行导通；开关模块20接收到主芯片100输出的第二控制信号时，进行截止。第一控制信号为
高电平信号，第二控制信号为低电平信号。
[0032] 上述的一种切换电路，通过开关模块20控制扩展模块10的工作状态和切换模块30的工作模式，实现了对单个USB接口的主芯片100既进行USB接口扩展又实现carplay功能，解决了主芯片100选型受限的问题，节约成本。
[0033] 请参阅图2，为图1所示的切换电的示例电路图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
[0034] 在一可选实施例中，扩展模块10包括扩展单元101和保护单元102。
[0035] 其中，扩展单元101与主芯片的USB接口H连接，用于将主芯片的USB接口H扩展为多个USB扩展口。
[0036] 保护单元102与扩展单元101连接，用于防止扩展单元101受静电影响。
[0037] 扩展单元101包括集线器芯片U1、第一
电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2以及
晶体振荡器XT1。
[0038] 保护单元102包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一静电保护器ESD1以及第二静电保护器ESD2。
[0039] 在一可选实施例中，开关模块20包括NPN
三极管Q1和第三电容C3。
[0040] 在一可选实施例中，切换模块30包括转换芯片U2、第七电阻R7、第八电阻R8以及第三静电保护器ESD3。
[0041] 在一可选实施例中，上述的切换电路还包括接口保护模块40，接口保护模块40连接主芯片的USB接口H、扩展模块10及切换模块30，用于防止出现信号反射现象。
[0042] 具体地，信号在进行高速传输的过程中，在传输线上容易出现回波，部分信号被反射，因此需要增设接口保护模块40，保证源端与负载端具有相同的阻抗，以避免反射发生。
[0043] 在一可选实施例中，接口保护模块40包括第九电阻R9和第十电阻R10。
[0044] 下面结合图2的示例电路图，对切换电路的连接关系及工作原理进行详细解释：
[0045] 集线器芯片U1的第一差分输入端DMP和第二差分输入端DMU连接主芯片100的USB扩展口；集线器芯片U1的电平检测端VBUSM连接NPN三极管Q1的集
电极；集线器芯片U1的第一差分输出端DP1和第二差分输出端DM1分别连接转换芯片U2的第二正输入端HSD2+和第二负输入端HSD2-；集线器芯片U1的第三差分输出端DP2和第四差分输出端DM2连接第二外部设备；集线器芯片U1的第五差分输出端DP3、第六差分输出端DM3、第七差分输出端DP4及第八差分输出端DM4连接第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端、第五电阻R5的第一端及第六电阻R6的第一端。
[0046] 集线器芯片U1的时钟输出端XIN、第一电阻R1的第一端以及第二电阻R2的第一端共接，第一电阻R1的第二端、第一电容C1的第一端及
晶体振荡器XT1的第一端共接，晶体振荡器XT1的第二端、第二电容C2的第一端及第二电阻R2的第二端共接，第二电容C2的第二端接地。
[0047] 第三电阻R3的第二端连接第一静电保护器ESD1的第一输入端，第四电阻R4的第二端连接第一静电保护器ESD1的第二输入端，第五电阻R5的第二端连接第二静电保护器ESD2的第一输入端，第六电阻R6的第二端连接第二静电保护器ESD2的第二输入端。
[0048] 具体地，集线器芯片U1的第一差分输入端DPU和第二差分输入端DMU共同作为扩展模块10的输入端口M，用于接收主芯片100输出的差分信号。图2所示的接线端D90_USB_DP与接线端D90_USB_DM共同作为主芯片的USB接口H，用于传输差分信号。集线器芯片U1的第一差分输出端DP1和第二差分输出端DM1共同作为扩展模块10的USB扩展口A；集线器芯片U1的第三差分输出端DP2和第四差分输出端DM2共同作为扩展模块10的USB扩展口B；集线器芯片U1的第五差分输出端DP3和第六差分输出端DM3共同作为扩展模块10的USB扩展口C，第七差分输出端DP4和第八差分输出端DM4共同作为扩展模块10的USB扩展口D。
[0049] 第三电阻R3和第四电阻R4串接在扩展模块10的USB扩展口C上，第一静电保护器ESD1并接在USB扩展口C上，用于将信号线上的静电引至地。第五电阻R5和第六电阻R6串接在扩展模块10的USB扩展口D上，第二静电保护器ESD2并接在USB扩展口D上，用于将信号线上的静电引至地。
[0050] 转换芯片U2的第一正输入端HSD1+和转换芯片U2的第一负输入端HSD1-连接主芯片的USB接口H，转换芯片U2的正输出端D+连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端连接第三静电保护器ESD3的第一输入端，转换芯片U2的负输出端D-连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端连接第三静电保护器ESD3的第二输入端；第三静电保护器ESD3的输出端接地。
[0051] 转换芯片U2的输出使能端 接地，转换芯片U2的输入选择端S连接NPN三极管Q1的集电极。
[0052] 具体地，转换芯片U2的第一正输入端HSD1+和转换芯片U2的第一负输入端HSD1-共同作为切换模块30的输入端口E；转换芯片U2的第二正输入端HSD2+和转换芯片U2的第二负输入端HSD2-共同作为切换模块30的输入端口F；转换芯片U2的正输出端D+和转换芯片U2的负输出端D-共同作为切换模块30的输出端口G。
[0053] 当输入选择端S处于高电平状态时，转换芯片U2的输入端口E导通，输入端口F关断；当输入选择端S处于低电平状态时，转换芯片U2的输入端口E关断，输入端口F导通。
[0054] 图2采用OTG_DP1和OTG_DM1表示第一外部设备的接入端口，第一外部设备通过该接入端口连接转换芯片U2的输出端口G。
[0055] 第七电阻R7和第八电阻R8串接在转换芯片U2的输出端口G上，第三静电保护器ESD3并接在输出端口G上，将信号线上产生的静电引至地，保护转换芯片U2免受静电破坏。
[0056] NPN三极管Q1的基极连接主芯片100的控制端NRST_USB，NPN三极管Q1的发射端接地；第三电容C3的第一端连接NPN三极管Q1的集电极，第三电容C3的第二端接地。
[0057] 具体地，NPN三极管Q1的基极作为受控端，接收主控芯片的控制端NRST_USB输出的第一控制信号或者第二控制信号，其中，第一控制信号为高电平信号，第二控制信号为低电平信号。当接收第一控制信号时，NPN三极管Q1导通，集线器芯片U1的电平检测端VBUSM被置高，集线器芯片U1不工作，转换芯片U2的输入选择端S被置高，因此输入端口E导通，输入端口F关断；当接收第二控制信号时，NPN三极管Q1截止，集线器芯片U1的电平检测端VBUSM被置低，集线器芯片U1进行工作，转换芯片U2的输入选择端S被置低，因此输入端口F导通，输入端口E关断。
[0058] 可选的，车载系统开机后的初始状态，输出第一控制信号。
[0059] 第九电阻R9的第一端和第十电阻R10的第一端连接主芯片的USB接口H；第九电阻R9的第二端连接集线器芯片U1的第一差分输入端DPU及转换芯片U2的第一正输入端HSD1+，第十电阻R10的第二端连接集线器芯片U1的第二差分输入端DMU及转换芯片U2的第一负输入端HSD1-。
[0060] 本实用新型实施例的第二方面提供了一种切换装置，包括上述的切换电路，还包括与扩展模块10及切换模块30连接，用于对扩展模块10和所述切换模块30进行供电的电源模块。
[0061] 综上所述，本实用新型提供了一种切换电路及装置，通过开关模块控制扩展模块的工作状态和切换模块的工作模式，实现了对单个USB接口的主芯片既进行USB接口扩展又实现carplay功能，解决了主芯片选型受限的问题，节约成本。该切换电路及装置与车载系统的主芯片进行连接，用于将主芯片的USB接口扩展为多个USB扩展口，并且实现当接入的外部设备为苹果手机时，可选择性执行carplay功能。从而，即使该车载系统的主芯片仅具备单一的USB接口，也可通过连接该切换电路而实现既进行USB接口扩展又执行carplay功能，解决了主芯片选型受限的问题，用户体验良好，用户黏度高。
[0062] 在本文对各种电路和装置描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在
说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。
[0063] 另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用
硬件的形式实现，也可以采用
软件功能单元的形式实现。
[0064] 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。
