CN104125173B - 数据通讯路径切换电路、车载路由器及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数据通信控制技术领域，提供了一种数据通讯路径切换电路、车载路由器及汽车。在本发明中，当主控制器未输出开关切换信号时，第一开关切换单元连通通信接口电路与接口转换电路，第二开关切换单元连通主控制器与无线通信模块；当主控制器输出开关切换信号时，第一开关切换单元和第二开关切换单元根据该开关切换信号连通通信接口电路至无线通信模块，从而在主控制器所读取的数据出现异常时，将数据通讯路径切换为从通信接口电路通过第一开关切换单元和第二开关切换单元至无线通信模块，则外部设备可通过通信接口电路直接进行数据读取，解决了现有技术在主控制器读取数据出现异常时，无法通过其他路径对无线通信模块进行数据读取的问题。
Description
技术领域
本发明属于数据通信控制技术领域，尤其涉及一种数据通讯路径切换电路、车载路由器及汽车。
背景技术
目前，对于汽车中的车载路由器，当需要对车载路由器中的无线通信模块(如LTE模块)进行数据读取时，用户在电脑上通过车载路由器的USB接口与主控制器(包含于车载路由器中)建立通信连接，并通过主控制器对无线通信模块的部分运行数据进行读取，电脑再由车载路由器的通信接口电路通过接口转换电路从主控制器获取数据，以便于后续的数据分析。然而，如果车载路由器中的主控制器因故障异常而导致所读取的数据相应地出现异常，则无法通过其他路径继续对无线通信模块的运行数据进行读取，电脑也就无法根据所读取到的运行数据对无线通信模块的运行状态进行分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数据通讯路径切换电路，旨在解决现有技术在车载路由器中的主控制器所读取的数据出现异常时，无法通过其他路径继续对无线通信模块的运行数据进行读取的问题。
本发明是这样实现的，一种数据通讯路径切换电路，与车载路由器中的主控制器、接口转换电路、无线通信模块及通信接口电路连接，所述主控制器连接所述接口转换电路和所述车载路由器中的USB接口电路，所述接口转换电路用于在串口协议与USB协议之间对数据进行转换；当所述主控制器通过所述USB接口电路接收到切换指令时，所述主控制器输出开关切换信号至所述数据通讯路径切换电路；
所述数据通讯路径切换电路包括第一开关切换单元和第二开关切换单元；
所述第一开关切换单元的通信正端和通信负端连接所述通信接口电路，所述第一开关切换单元的第一通信正端和第一通信负端连接所述接口转换电路，所述第一开关切换单元的开关控制端连接所述主控制器，所述第一开关切换单元的第二通信正端和第二通信负端分别连接所述第二开关切换单元的第二通信正端和第二通信负端，所述第二开关切换单元的开关控制端、第一通信正端及第一通信负端连接所述主控制器，所述第二开关切换单元的数据通信正端和数据通信负端连接所述无线通信模块；
当所述主控制器未输出开关切换信号时，所述第一开关切换单元连通所述通信接口电路与所述接口转换电路，所述第二开关切换单元连通所述主控制器与所述无线通信模块，所述主控制器通过所述第二开关切换单元读取所述无线通信模块的运行数据，并将所读取到的运行数据通过所述接口转换电路和所述第一开关切换单元输出至所述通信接口电路；
当所述主控制器输出所述开关切换信号时，所述第一开关切换单元和所述第二开关切换单元根据所述开关切换信号连通所述通信接口电路至所述无线通信模块，外部设备通过所述通信接口电路、所述第一开关切换单元及所述第二开关切换单元对所述无线通信模块的运行数据进行读取。
此外，所述数据通讯路径切换电路还包括电源检测单元；所述电源检测单元的检测端和输出端分别连接所述通信接口电路和所述主控制器；
当所述通信接口电路的电源输入被执行一次开关操作时，所述电源检测单元反馈路径复位信号至所述主控制器，所述主控制器根据所述路径复位信号输出开关复位信号，所述第一开关切换单元根据所述开关复位信号断开所述通信接口电路与所述第二开关切换单元之间的数据通路，并连通所述通信接口电路与所述接口转换电路；所述第二开关切换单元根据所述开关复位信号断开所述无线通信模块与所述第一开关切换单元之间的数据通路，并连通所述主控制器与所述无线通信模块。
本发明的另一目的还在于提供一种包括上述数据通讯路径切换电路的车载路由器。
本发明的又一目的还在于提供一种包括上述车载路由器的汽车。
本发明通过在车载路由器中采用包括第一开关切换单元和第二开关切换单元的数据通讯路径切换电路，当主控制器未输出开关切换信号时，第一开关切换单元连通通信接口电路与接口转换电路，第二开关切换单元连通主控制器与无线通信模块；当主控制器输出开关切换信号时，第一开关切换单元和第二开关切换单元根据该开关切换信号连通通信接口电路至无线通信模块，从而在主控制器所读取的数据出现异常时，将数据通讯路径切换为从通信接口电路通过第一开关切换单元和第二开关切换单元至无线通信模块，则外部设备可通过通信接口电路直接进行数据读取，进而解决了现有技术在车载路由器中的主控制器所读取的数据出现异常时，无法通过其他路径继续对无线通信模块的运行数据进行读取的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的数据通讯路径切换电路的模块结构图；
图2是本发明实施例提供的数据通讯路径切换电路的另一模块结构图；
图3是图1所示的数据通讯路径切换电路的示例电路结构图；
图4是图2所示的数据通讯路径切换电路的示例电路结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的数据通讯路径切换电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
数据通讯路径切换电路100与车载路由器中的主控制器200(如单片机、ARM处理器或者其他具备数据逻辑处理能力的可编程控制器)、接口转换电路300、无线通信模块400(如LTE模块)及通信接口电路500(如Micro USB接口电路，其包括Micro USB接口和MicroUSB接口电源电路)连接，主控制器200连接接口转换电路300和车载路由器中的USB接口电路600，接口转换电路300用于在串口协议与USB协议之间对数据进行转换，其可以是常用的UART to USB转换电路。当主控制器200通过USB接口电路600接收到切换指令时，主控制器200输出开关切换信号至数据通讯路径切换电路100，USB接口电路600与外部设备(如电脑)连接，外部设备通过USB接口电路600与主控制器200进行通信。车载路由器具备上述的无线通信模块400，可以实现LTE至WIFI的转换功能，从而为汽车中的人员提供无线网络接入服务。
数据通讯路径切换电路100包括第一开关切换单元101和第二开关切换单元102。
第一开关切换单元101的通信正端和通信负端连接通信接口电路500，第一开关切换单元101的第一通信正端和第一通信负端连接接口转换电路300，第一开关切换单元101的开关控制端连接主控制器200，第一开关切换单元101的第二通信正端和第二通信负端分别连接第二开关切换单元102的第二通信正端和第二通信负端，第二开关切换单元102的开关控制端、第一通信正端及第一通信负端连接主控制器200，第二开关切换单元102的数据通信正端和数据通信负端连接无线通信模块400。
当主控制器200未输出上述的开关切换信号时，第一开关切换单元101连通通信接口电路500与接口转换电路300，第二开关切换单元102连通主控制器200与无线通信模块400，主控制器200通过第二开关切换单元102读取无线通信模块400的运行数据，并将所读取到的运行数据通过接口转换电路300和第一开关切换单元101输出至通信接口电路500。此时，第一开关切换单元101与第二开关切换单元102之间的数据通路是断开的。
当主控制器200输出上述的开关切换信号(表明主控制器200因故障异常而导致所读取的运行数据相应地出现异常)时，第一开关切换单元101和第二开关切换单元102根据开关切换信号连通通信接口电路500至无线通信模块400，外部设备通过通信接口电路500、第一开关切换单元101及第二开关切换单元102对无线通信模块400的运行数据进行读取。用户可通过外部设备根据所读取到的运行数据对无线通信模块400的运行状态进行分析；分析的过程可以是根据所读取到运行数据生成数据变化曲线或者数据变化图示以便用户能够直观地了解无线通信模块400的运行状态。同时，在主控制器200输出上述的开关切换信号时，第一开关切换单元101会断开接口转换电路300与通信接口电路500之间的数据通路，第二开关切换单元102会断开主控制器200与无线通信模块400之间的数据通路。
此外，为了使数据通讯路径切换电路100在主控制器200恢复正常后能够切换回原来的数据通讯路径，如图2所示，数据通讯路径切换电路100还可以包括电源检测单元103；电源检测单元103的检测端和输出端分别连接通信接口电路500和主控制器200。
当通信接口电路500的电源输入被执行一次开关操作(即电源输入被断开并重新接入，例如插拔一次)时，电源检测单元103反馈路径复位信号至主控制器200，主控制器200根据该路径复位信号输出开关复位信号，第一开关切换单元101根据该开关复位信号断开通信接口电路500与第二开关切换单元102之间的数据通路，并连通通信接口电路500与接口转换电路300；第二开关切换单元102根据该开关复位信号断开无线通信模块400与第一开关切换单元102之间的数据通路，并连通主控制器200与无线通信模块400。
具体的，如图3和图4所示，第一开关切换单元101包括：
第一多路复用开关芯片U1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4；
第一多路复用开关芯片U1的数据正极D+和数据负极D-分别为第一开关切换单元101的通信正端和通信负端，第一多路复用开关芯片U1的第一数据正极1D+和第一数据负极1D-分别为第一开关切换单元101的第一通信正端和第一通信负端，第一多路复用开关芯片U1的选通输入脚S为第一开关切换单元101的开关控制端，第一多路复用开关芯片U1的使能脚连接第一电阻R1的第一端，第一多路复用开关芯片U1的电源脚VCC与第一电容C1的第一端及第二电容C2的第一端共接于直流电源(如图3和图4所示的+3.3V直流电源)，第一多路复用开关芯片U1的地脚GND与第一电阻R1的第二端、第一电容C1的第二端以及第二电容C2的第二端共接于地，第一多路复用开关芯片U1的第二数据正极2D+和第二数据负极2D-分别连接第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端，第二电阻R2的第二端和第三电阻R3的第二端分别为第一开关切换单元101的第二通信正端和第二通信负端，第四电阻R4连接于第一多路复用开关芯片U1的选通输入脚S与地之间。其中，第一多路复用开关芯片U1具体可以是型号为TS3USB221RSER的多路复用器。
如图3和图4所示，第二开关切换单元102包括：
第二多路复用开关芯片U2、第五电阻R5、第三电容C3、第四电容C4以及第六电阻R6；
第二多路复用开关芯片U2的数据正极D+和数据负极D-分别为第二开关切换单元102的数据通信正端和数据通信负端，第二多路复用开关芯片U2的第一数据正极1D+和第一数据负极1D-分别为第二开关切换单元102的第一通信正端和第一通信负端，第二多路复用开关芯片U2的第二数据正极2D+和第二数据负极2D-分别为第二开关切换单元102的第二通信正端和第二通信负端，第二多路复用开关芯片U2的选通输入脚S为第二开关切换单元102的开关控制端，第二多路复用开关芯片U2的使能脚连接第五电阻R5的第一端，第二多路复用开关芯片U2的电源脚VCC与第三电容C3的第一端及第四电容C4的第一端共接于直流电源(如图3和图4所示的+3.3V直流电源)，第二多路复用开关芯片U2的地脚GND与第五电阻R5的第二端、第三电容C3的第二端以及第四电容C4的第二端共接于地，第六电阻R6连接于第二多路复用开关芯片U2的选通输入脚S与地之间。其中，第二多路复用开关芯片U2具体可以是型号为TS3USB221RSER的多路复用器。
如图4所示，电源检测单元103包括：
第七电阻R7、第八电阻R8、第五电容C5、第九电阻R9、NPN型三极管Q1以及第十电阻R10；
第七电阻R7的第一端为电源检测单元103的检测端，第七电阻R7的第二端与第八电阻R8的第一端及第五电容C5的第一端共接于第九电阻R9的第一端，第八电阻R8的第二端与第五电容C5的第二端共接于地，第九电阻R9的第二端连接NPN型三极管Q1的基极，NPN型三极管Q1的集电极与第十电阻R10的第一端的共接点为电源检测单元103的输出端，NPN型三极管Q1的发射极接地，第十电阻R10的第二端连接直流电源(如图4所示的+3.3V直流电源)。
以下结合工作原理对上述的数据通讯路径切换电路作进一步说明：
当主控制器200未输出上述的开关切换信号至第一多路复用开关芯片U1的选通控制端S和第二多路复用开关芯片U2的选通控制端S时，第一多路复用开关芯片U1的数据正极D+和数据负极D-分别与其第一数据正极1D+和第一数据负极1D-相应连通，则通信接口电路500通过第一多路复用开关芯片U1与接口转换电路300连通并进行数据传输；同时，第二多路复用开关芯片U2的数据正极D+和数据负极D-分别与其第一数据正极1D+和第一数据负极1D-相应连通，则主控制器200通过第二多路复用开关芯片U2与无线通信模块400连通并进行数据读取。所以，主控制器200可通过第二多路复用开关芯片U2读取无线通信模块400的运行数据，并将所读取到的运行数据通过接口转换电路300和第一多路复用开关芯片U1输出至通信接口电路500。此时，由于第二多路复用开关芯片U2的数据正极D+和数据负极D-并没有分别与其第二数据正极2D+和第二数据负极2D-相应连通，且第一多路复用开关芯片U1的数据正极D+和数据负极D-也没有分别与其第二数据正极2D+和第二数据负极2D-相应连通，即第一开关切换单元101与第二开关切换单元102之间的数据通路是断开的，所以通信接口电路500无法通过第一开关切换单元101和第二开关切换单元102与无线通信模块400连通并进行数据传输。
当主控制器200输出上述的开关切换信号(表明主控制器200因故障异常而导致所读取的运行数据相应地出现异常)时，根据该开关切换信号，第一多路复用开关芯片U1的数据正极D+和数据负极D-切换为分别与其第二数据正极2D+和第二数据负极2D-相应连通，且第二多路复用开关芯片U2的数据正极D+和数据负极D-也切换为分别与其第二数据正极2D+和第二数据负极2D-相应连通，则外部设备(如电脑)便可通过通信接口电路500、第一多路复用开关芯片U1及第二多路复用开关芯片U2对无线通信模块400的运行数据进行读取。
当用户确认主控制器200恢复正常(或基于其他调试测试情况)需要切换回原来的通讯路径时，用户对通信接口电路500的电源输入执行一次开关操作(即电源输入被断开并重新接入，例如插拔一次)，第七电阻R7的第一端会接收到一个按照高-低-高变化的电平信号(即断开电源前为高电平，断开电源时为低电平，重新接入电源时为高电平)，NPN型三极管Q1在电平信号为低电平时截止，则NPN型三极管Q1的集电极生成高电平作为上述的路径复位信号，于是，主控制器200根据该路径复位信号输出开关复位信号至第一多路复用开关芯片U1的选通控制端S和第二多路复用开关芯片U2的选通控制端S，第一多路复用开关芯片U1的数据正极D+和数据负极D-又切换回分别与其第一数据正极1D+和第一数据负极1D-相应连通的状态，第二多路复用开关芯片U2的数据正极D+和数据负极D-也切换回分别与其第一数据正极1D+和第一数据负极1D-相应连通的状态，所以主控制器200又可以通过第二多路复用开关芯片U2从无线通信模块400读取运行数据，并通过接口转换电路300和第一多路复用开关芯片U1向通信接口电路500输出所读取到的运行数据。
基于上述数据通讯路径切换电路在车载路由器中的应用，本发明实施例还提供了一种包括上述数据通讯路径切换电路的车载路由器。而由于车载路由器是可以应用于汽车中，以便为车内人员提供无线网络接入服务的，所以本发明实施例还提供了一种包括上述车载路由器的汽车。
综上所述，本发明实施例通过在车载路由器中采用包括第一开关切换单元101和第二开关切换单元102的数据通讯路径切换电路100，当主控制器200未输出开关切换信号时，第一开关切换单元101连通通信接口电路500与接口转换电路300，第二开关切换单元102连通主控制器200与无线通信模块400；当主控制器200输出开关切换信号时，第一开关切换单元101和第二开关切换单元102根据该开关切换信号连通通信接口电路500至无线通信模块400，从而在主控制器200所读取的数据出现异常时，将数据通讯路径切换为从通信接口电路500通过第一开关切换单元101和第二开关切换单元102至无线通信模块400，则外部设备可通过通信接口电路500直接进行数据读取，进而解决了现有技术在车载路由器中的主控制器所读取的数据出现异常时，无法通过其他路径继续对无线通信模块的运行数据进行读取的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种数据通讯路径切换电路，与车载路由器中的主控制器、接口转换电路、无线通信模块及通信接口电路连接，所述主控制器连接所述接口转换电路和所述车载路由器中的USB接口电路，所述接口转换电路用于在串口协议与USB协议之间对数据进行转换；当所述主控制器通过所述USB接口电路接收到切换指令时，所述主控制器输出开关切换信号至所述数据通讯路径切换电路；其特征在于，所述数据通讯路径切换电路包括第一开关切换单元和第二开关切换单元；
所述第一开关切换单元的通信正端和通信负端连接所述通信接口电路，所述第一开关切换单元的第一通信正端和第一通信负端连接所述接口转换电路，所述第一开关切换单元的开关控制端连接所述主控制器，所述第一开关切换单元的第二通信正端和第二通信负端分别连接所述第二开关切换单元的第二通信正端和第二通信负端，所述第二开关切换单元的开关控制端、第一通信正端及第一通信负端连接所述主控制器，所述第二开关切换单元的数据通信正端和数据通信负端连接所述无线通信模块；
当所述主控制器未输出开关切换信号时，所述第一开关切换单元连通所述通信接口电路与所述接口转换电路，所述第二开关切换单元连通所述主控制器与所述无线通信模块，所述主控制器通过所述第二开关切换单元读取所述无线通信模块的运行数据，并将所读取到的运行数据通过所述接口转换电路和所述第一开关切换单元输出至所述通信接口电路；
当所述主控制器输出所述开关切换信号时，所述第一开关切换单元和所述第二开关切换单元根据所述开关切换信号连通所述通信接口电路至所述无线通信模块，外部设备通过所述通信接口电路、所述第一开关切换单元及所述第二开关切换单元对所述无线通信模块的运行数据进行读取。
2.如权利要求1所述的数据通讯路径切换电路，其特征在于，所述数据通讯路径切换电路还包括电源检测单元；所述电源检测单元的检测端和输出端分别连接所述通信接口电路和所述主控制器；
当所述通信接口电路的电源输入被执行一次开关操作时，所述电源检测单元反馈路径复位信号至所述主控制器，所述主控制器根据所述路径复位信号输出开关复位信号，所述第一开关切换单元根据所述开关复位信号断开所述通信接口电路与所述第二开关切换单元之间的数据通路，并连通所述通信接口电路与所述接口转换电路；所述第二开关切换单元根据所述开关复位信号断开所述无线通信模块与所述第一开关切换单元之间的数据通路，并连通所述主控制器与所述无线通信模块。
3.如权利要求1所述的数据通讯路径切换电路，其特征在于，所述第一开关切换单元包括：
第一多路复用开关芯片、第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻、第三电阻及第四电阻；
所述第一多路复用开关芯片的数据正极和数据负极分别为所述第一开关切换单元的通信正端和通信负端，所述第一多路复用开关芯片的第一数据正极和第一数据负极分别为所述第一开关切换单元的第一通信正端和第一通信负端，所述第一多路复用开关芯片的选通输入脚为所述第一开关切换单元的开关控制端，所述第一多路复用开关芯片的使能脚连接所述第一电阻的第一端，所述第一多路复用开关芯片的电源脚与所述第一电容的第一端及所述第二电容的第一端共接于直流电源，所述第一多路复用开关芯片的地脚与所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第二端以及所述第二电容的第二端共接于地，所述第一多路复用开关芯片的第二数据正极和第二数据负极分别连接所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端，所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端分别为所述第一开关切换单元的第二通信正端和第二通信负端，所述第四电阻连接于所述第一多路复用开关芯片的选通输入脚与地之间。
4.如权利要求1所述的数据通讯路径切换电路，其特征在于，所述第二开关切换单元包括：
第二多路复用开关芯片、第五电阻、第三电容、第四电容以及第六电阻；
所述第二多路复用开关芯片的数据正极和数据负极分别为所述第二开关切换单元的数据通信正端和数据通信负端，所述第二多路复用开关芯片的第一数据正极和第一数据负极分别为所述第二开关切换单元的第一通信正端和第一通信负端，所述第二多路复用开关芯片的第二数据正极和第二数据负极分别为所述第二开关切换单元的第二通信正端和第二通信负端，所述第二多路复用开关芯片的选通输入脚为所述第二开关切换单元的开关控制端，所述第二多路复用开关芯片的使能脚连接所述第五电阻的第一端，所述第二多路复用开关芯片的电源脚与所述第三电容的第一端及所述第四电容的第一端共接于直流电源，所述第二多路复用开关芯片的地脚与所述第五电阻的第二端、所述第三电容的第二端以及所述第四电容的第二端共接于地，所述第六电阻连接于所述第二多路复用开关芯片的选通输入脚与地之间。
5.如权利要求2所述的数据通讯路径切换电路，其特征在于，所述电源检测单元包括：
第七电阻、第八电阻、第五电容、第九电阻、NPN型三极管以及第十电阻；
所述第七电阻的第一端为所述电源检测单元的检测端，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端及所述第五电容的第一端共接于所述第九电阻的第一端，所述第八电阻的第二端与所述第五电容的第二端共接于地，所述第九电阻的第二端连接所述NPN型三极管的基极，所述NPN型三极管的集电极与所述第十电阻的第一端的共接点为所述电源检测单元的输出端，所述NPN型三极管的发射极接地，所述第十电阻的第二端连接直流电源。
6.一种车载路由器，其特征在于，所述车载路由器包括如权利要求1至5任一项所述的数据通讯路径切换电路。
7.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求6所述的车载路由器。
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