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1、10申请公布号CN104111909A43申请公布日20141022CN104111909A21申请号201410322090622申请日20140705G06F13/4020060171申请人孙亚东地址450000河南省郑州市中原区嵩山南路140号72发明人孙亚东余健王相涛张银钱54发明名称一种车载智能终端USB扩展设备57摘要本发明涉及一种将USB接口扩展为多功能接口的设备，具体涉及一种车载智能终端USB扩展设备，包括电源、微控制器、USB接口、RS232接口、按键接口、信号输入接口，所述的电源接入车载电瓶，用以向微控制器、USB接口和RS232接口提供电源，所述的电源包括第一级电源和第二。
2、级电源，所述的第一级电源是由线性稳压芯片U5及外围电路构成的DCDC降压开关电源，所述的第二级电源是由线性稳压芯片U4及其外围电路构成的线性稳压电源；所述的微控制器作为核心器件，用于处理信号或者中断输入或者协调各个接口间的通信，本发明设计合理，节省了成本、缩小了体积又增加了稳定性，非常利于推广实施。51INTCL权利要求书2页说明书4页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图7页10申请公布号CN104111909ACN104111909A1/2页21一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于包括电源、微控制器、USB接口、RS232接口、按键接口、。
3、信号输入接口，所述的电源接入车载电瓶，用以向微控制器、USB接口和RS232接口提供电源，所述的电源包括第一级电源和第二级电源，所述的第一级电源是由线性稳压芯片U5及外围电路构成的DCDC降压开关电源，所述的第二级电源是由线性稳压芯片U4及其外围电路构成的线性稳压电源；所述的微控制器作为核心器件，用于处理信号或者中断输入或者协调各个接口间的通信；所述的USB接口的接收端USBD、发射端USBD分别与微控制器的引脚PA12和引脚PA11连接，RS232接口与微控制器的引脚PA9和引脚PA10连接。2根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的按键接口和信号输入接口与微控制。
4、器控制连接。3根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的微控制器采用33V的TTL电平，所述的微控制器与RS232接口之间通过电平转换器U2进行TTL电平到RS232电平的转换。4根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的第一级电源包括一保护电路，该保护电路由电流保险丝F1、二极管D2与二极管D1组成，所述的保护电路的后方通过电阻R4与电阻R10的分压实现微控制器对电源电压的监测，所述的保护电路与其后方之间连接有一共模电感T1，用来消除电磁的传导干扰。5根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的第二级电源包括一过压保。
5、护电路，该过压保护电路由电阻R8、R9、基准芯片U7、三极管Q1和三极管Q5组成，用以防止过压烧坏连接的设备和后级线性稳压芯片U4，所述的电阻R8、R9用以调节保护电压。6根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的微处理器采用意法半导体的STM32F103C8T6，该芯片基于ARMCOTEXM3内核，支持USB20，并且拥有3个串行接口。7根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的微控制器的引脚RST7连接有复位电容C50，引脚OSCIN5、OSCOUT6分别外接有电容C44、电容C45，在电容C44、电容C4之间连接有晶振Y1，所述的微处理。
6、器的引脚BOOT044与由触发器J8与电阻R1组成的启动模式BOOT0跳线连接，线性稳压芯片U4的BOOT1通过电阻R5接地，VDD33经L2为微控制器的模拟电源VDDA供电，LED2为该扩展设备的状态指示灯。8根据权利要求3所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的电平转换器U2将微控制器电平的U1_TX（PA9）和U2_TX（PA1）转换为RS232电平的TXD1和TXD2，将RS232电平的RXD1和RXD2转换为微控制器电平的U1_RX（PA10）和U2_RX（PA2）。9根据权利要求1所述的一种车载智能终端USB扩展设备，其特征在于所述的RS232接口上设置有一预置的GP。
7、S接口J3，还通过J2设置有三个按键接口，该按键采用触点开关，所述的RS232接口包括第一信号输入检测电路、第二信号输入检测电路、第一按键输入检测消抖电路、第二按键输入检测消抖电路和第三按键输入检测消抖电路，所述的第一信号输入检测电路由三极管Q7、电阻R16、R36、R43和电容C3组成，通过ACC_CPU的高低电平检测外部输入信号ACC_IN，所述的第二信号输入检测电路由电阻R23、R24和电容C16、二极管D4组成，通过PAR_AD_CPU进行输入信号的检测，所述的第一按键输入检测消抖电路由电阻权利要求书CN104111909A2/2页3R7、R37和电容C5组成，所述的第二按键输入检测消。
8、抖电路由电阻R13、R14和电容C6组成，所述的第三按键输入检测消抖电路由电阻R17、R19和电容C7组成。权利要求书CN104111909A1/4页4一种车载智能终端USB扩展设备技术领域0001本发明涉及一种将USB接口扩展为多功能接口的设备，具体涉及一种车载智能终端USB扩展设备。背景技术0002现在USB串行总线应用范围非常广泛，车载电脑或智能导航系统大都有USB接口，而车载行业监控镜头和一些其他设备大都只提供串口，无法与车载电脑或智能导航系统直接相连，同时还存在驾驶时操作车载电脑或智能导航系统不方便不安全的情况。目前的解决方案是通过USB转串口集成芯片提供USB与串口之间的转换，这种。
9、方法无法提供多余的按键接口，如果再单独加上MCU来提供按键接口则增加了系统成本且通信受限于串口速度。我们的解决方案是通过一个支持USB的可编程MCU来实现USB到串口的转换同时实现信号输入及按键接口，节约了成本，同时提高了可靠性。发明内容0003本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种车载智能终端USB扩展设备，将USB接口扩展为串口和信号输入接口，很好的将车载智能终端与车载监控镜头连接在一起，信号输入接口可实时获取车辆的一些信息而且提高驾驶人员对车载智能终端的操作时的安全性。同时实现通过USB接口由车上电源对车载智能终端（如车载平板等）供电。0004本发明的目的是这样实现的一种车载智能。
10、终端USB扩展设备，包括电源、微控制器、USB接口、RS232接口、按键接口、信号输入接口，所述的电源接入车载电瓶，用以向微控制器、USB接口和RS232接口提供电源，所述的电源包括第一级电源和第二级电源，所述的第一级电源是由线性稳压芯片U5及外围电路构成的DCDC降压开关电源，所述的第二级电源是由线性稳压芯片U4及其外围电路构成的线性稳压电源；所述的微控制器作为核心器件，用于处理信号或者中断输入或者协调各个接口间的通信；所述的USB接口的接收端USBD、发射端USBD分别与微控制器的引脚PA12和引脚PA11连接，RS232接口与微控制器的引脚PA9和引脚PA10连接。0005通过USB扩展。
11、设备把从串口获取数据和车辆信号及按键信号经USB接口传送到车载平板电脑等车载智能终端。微控制器将USB接口分为两个逻辑通道，通道1负责带USB接口的车载智能终端与串口设备间的连通,在这个通道上，扩展设备只做为数据中转；通道2负责智能终端与USB扩展设备间的交互，包括按键和其他信号输入，电源检测，电源输出控制，及外接GPS模块时智能终端与GPS模块的通讯。0006基于以上所述，所述的按键接口和信号输入接口与微控制器控制连接。0007基于以上所述，所述的微控制器采用33V的TTL电平，所述的微控制器与RS232接口之间通过电平转换器U2进行TTL电平到RS232电平的转换。0008基于以上所述，所。
12、述的第一级电源包括一保护电路，该保护电路由电流保险丝F1、说明书CN104111909A2/4页5二极管D2与二极管D1组成，所述的保护电路的后方通过电阻R4与电阻R10的分压实现微控制器对电源电压的监测，所述的保护电路与其后方之间连接有一共模电感T1，用来消除电磁的传导干扰。0009基于以上所述，所述的第二级电源包括一过压保护电路，该过压保护电路由电阻R8、R9、基准芯片U7、三极管Q1和三极管Q5组成，用以防止过压烧坏连接的设备和后级线性稳压芯片U4，所述的电阻R8、R9用以调节保护电压。0010基于以上所述，所述的微处理器采用意法半导体的STM32F103C8T6，该芯片基于ARMCOT。
13、EXM3内核，支持USB20，并且拥有3个串行接口。0011基于以上所述，所述的微控制器的引脚RST7连接有复位电容C50，引脚OSCIN5、OSCOUT6分别外接有电容C44、电容C45，在电容C44、电容C4之间连接有晶振Y1，所述的微处理器的引脚BOOT044与由触发器J8与电阻R1组成的启动模式BOOT0跳线连接，线性稳压芯片U4的BOOT1通过电阻R5接地，VDD33经L2为微控制器的模拟电源VDDA供电，LED2为该扩展设备的状态指示灯。0012基于以上所述，所述的电平转换器U2将微控制器电平的U1_TX（PA9）和U2_TX（PA1）转换为RS232电平的TXD1和TXD2，将R。
14、S232电平的RXD1和RXD2转换为微控制器电平的U1_RX（PA10）和U2_RX（PA2）。0013基于以上所述，所述的RS232接口上设置有一预置的GPS接口J3，还通过J2设置有三个按键接口，该按键采用触点开关，所述的RS232接口包括第一信号输入检测电路、第二信号输入检测电路、第一按键输入检测消抖电路、第二按键输入检测消抖电路和第三按键输入检测消抖电路，所述的第一信号输入检测电路由三极管Q7、电阻R16、R36、R43和电容C3组成，通过ACC_CPU的高低电平检测外部输入信号ACC_IN，所述的第二信号输入检测电路由电阻R23、R24和电容C16、二极管D4组成，通过PAR_AD。
15、_CPU进行输入信号的检测，所述的第一按键输入检测消抖电路由电阻R7、R37和电容C5组成，所述的第二按键输入检测消抖电路由电阻R13、R14和电容C6组成，所述的第三按键输入检测消抖电路由电阻R17、R19和电容C7组成。0014工作方式首先，在微控制器需要一个配套的程序，外接设备与微控制器连接后，程序可通过USB接口直接与接在设备J1接口的串口设备进行通讯。设备在检测到外部按键输入或信号输入时，可以通过USB接口向微控制器发送相关信号，微控制器的程序作出相应处理，同时可根据需要微控制器主动向设备查询电源或其他信号状态，或发出控制信号。0015本发明的有益效果是1、适用范围广，只要带有USB。
16、接口的智能设备都能通过此转接设备与串口设备连接成一个系统。00162、能够外接按键，操作简单方便。00173、可外接GPS设备。00184、本发明设计合理，节省了成本、缩小了体积又增加了稳定性，非常利于推广实施。附图说明0019图1是本发明USB扩展设备系统框图。说明书CN104111909A3/4页60020图2是USB接口扩展设备内部结构关系图。0021图3是第一级电源电路图。0022图4是第二级电源电路图。0023图5是芯片STM32F103C8的芯片及外围电路。0024图6是USB接口电路。0025图7是按键和其它接口电路。具体实施方式0026下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述。
17、。0027图1为整体结构图。通过USB扩展设备，使带有USB接口的车载平板电脑等车载智能设备能与拥有串行接口的设备进行数据通讯，且能接受按键或其它输入。0028如图2、3、4、5所示，一种车载智能终端USB扩展设备，包括电源、微控制器、USB接口、RS232接口、按键接口、信号输入接口，所述的电源接入车载电瓶，用以向微控制器、USB接口和RS232接口提供电源，所述的电源包括第一级电源和第二级电源，所述的第一级电源是由线性稳压芯片U5及外围电路构成的DCDC降压开关电源，第一级电源将来自电瓶的输入降压至53V，供第二级电源、通过USB接口和RS232接口对外供电。所述的第二级电源是由线性稳压芯。
18、片U4及其外围电路构成的线性稳压电源，第二级电源使用线性稳压器件将53V降至33V对MCU（U6）和RS232的电平转换芯片（U2）供电。所述的微控制器作为核心器件，用于处理信号或者中断输入或者协调各个接口间的通信；所述的USB接口的接收端USBD、发射端USBD分别与微控制器的引脚PA12和引脚PA11连接，RS232接口与微控制器的引脚PA9和引脚PA10连接。0029基于以上所述，所述的按键接口和信号输入接口与微控制器控制连接。0030基于以上所述，所述的微控制器采用33V的TTL电平，所述的微控制器与RS232接口之间通过电平转换器U2进行TTL电平到RS232电平的转换。0031如图。
19、3所示，基于以上所述，所述的第一级电源包括一保护电路，防止反接或过压过流对设备的损坏，是后级电源稳定的基础。该保护电路由电流保险丝F1、二极管D2与二极管D1组成，所述的保护电路的后方通过电阻R4与电阻R10的分压实现微控制器对电源电压的监测，接至微控制器的引脚PA0。所述的保护电路与其后方之间连接有一共模电感T1，用来消除电磁的传导干扰。0032如图4所示，基于以上所述，所述的第二级电源包括一过压保护电路，该过压保护电路由电阻R8、R9、基准芯片U7、三极管Q1和三极管Q5组成，用以防止过压烧坏连接的设备和后级线性稳压芯片U4，所述的电阻R8、R9用以调节保护电压。超过设定电压后，U7将Q1。
20、与Q5拉低，不再对外供电，防止因过压烧坏连接的设备和后级线性稳压芯片U4。三极管Q2与电阻R11、R12用于控制对外电源输出，可根据需要关闭对外电源输出，连接到MCU的PB15。F2与F3为自恢复保险丝，在超过设定电流后会自动熔断以保护其他路电源不受影响并在负载正常后自动恢复。0033基于以上所述，所述的微处理器采用意法半导体的STM32F103C8T6，该芯片基于ARMCOTEXM3内核，支持USB20，并且拥有3个串行接口。0034基于以上所述，所述的微控制器的引脚RST7连接有复位电容C50，引脚OSCIN5、说明书CN104111909A4/4页7OSCOUT6分别外接有电容C44、电。
21、容C45，在电容C44、电容C4之间连接有晶振Y1，所述的微处理器的引脚BOOT044与由触发器J8与电阻R1组成的启动模式BOOT0跳线连接，线性稳压芯片U4的BOOT1通过电阻R5接地，VDD33经L2为微控制器的模拟电源VDDA供电，LED2为该扩展设备的状态指示灯。0035基于以上所述，所述的电平转换器U2将微控制器电平的U1_TX（PA9）和U2_TX（PA1）转换为RS232电平的TXD1和TXD2，适于远程传输，将RS232电平的RXD1和RXD2转换为微控制器电平的U1_RX（PA10）和U2_RX（PA2），与微控制器匹配。是外部RS232信号到MCU的桥梁。三极管Q4、电阻。
22、R19、R20、R15构成了一个可控制的枚举机制，在系统启动成功后拉低USB_CONNECT,三极管Q4导通，USBD经R15上拉至VDD33,上位机开始枚举，且在设备复位后可重新枚举，增强了USB连接的可靠性。J4为设备对外的10针接口，其中PIN1PIN5为USB接口，PIN6备用，PIN7、PIN8用于接车辆信号，PIN9、PIN10为电源输入。0036基于以上所述，J1为RS232接口，含5V对外供电。所述的RS232接口上设置有一预置的GPS接口J3，还通过J2设置有三个按键接口，该按键采用触点开关，所述的RS232接口包括第一信号输入检测电路、第二信号输入检测电路、第一按键输入检测。
23、消抖电路、第二按键输入检测消抖电路和第三按键输入检测消抖电路，所述的第一信号输入检测电路由三极管Q7、电阻R16、R36、R43和电容C3组成，通过ACC_CPU的高低电平检测外部输入信号ACC_IN，所述的第二信号输入检测电路由电阻R23、R24和电容C16、二极管D4组成，通过PAR_AD_CPU进行输入信号的检测，所述的第一按键输入检测消抖电路由电阻R7、R37和电容C5组成，所述的第二按键输入检测消抖电路由电阻R13、R14和电容C6组成，所述的第三按键输入检测消抖电路由电阻R17、R19和电容C7组成。在设备检测到按键信号后，将信号通过USB输入到USB上位机（车载智能终端），在USB上位机运行的软件定义这些按键的实际功能。说明书CN104111909A1/7页8图1说明书附图CN104111909A2/7页9图2说明书附图CN104111909A3/7页10图3说明书附图CN104111909A104/7页11图4说明书附图CN104111909A115/7页12图5说明书附图CN104111909A126/7页13图6说明书附图CN104111909A137/7页14图7说明书附图CN104111909A14。