模块切换电路及模块切换装置的制作方法

1.本技术实施例涉及电子电路技术领域，具体涉及模块切换电路及模块切换装置。


背景技术：

2.用户身份模块(subscriber identity module，sim)卡是电子设备接入网络的必需器件。用户可以购买运营商提供的sim卡，将sim卡插入电子设备内部的sim插座使用。随着通信技术的发展，嵌入式sim(embedded-sim，esim)逐渐推广。esim指将传统的sim卡直接作为硬件嵌入到电子设备上，因此，用户不需要额外插入sim卡。
3.由于目前esim未全面普及，所以电子设备需要兼容sim卡和esim。sim卡和esim之间的切换可以通过切换电路实现，但是，组成切换电路的分立器件数量多，成本高，并且电路连接复杂。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了模块切换电路及模块切换装置，该模块切换电路通过一个电阻和主控单元的输出端实现第一模块和第二模块之间的切换，使得电路中的分立器件数量少，成本低，并且电路连接简单。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种模块切换电路，该电路包括：
6.主控单元、第一模块、第二模块以及第一电阻；
7.该主控单元包括第一输入端、第一复位端以及第一输出端；该第一模块包括第二输出端以及第二复位端；该第二模块包括第三复位端；该第一电阻包括第一端口和第二端口；
8.该第一输入端与该第二输出端连接，该第一复位端和该第二复位端分别与该第一端口连接；该第一输出端和该第三复位端分别与该第二端口连接；
9.该第一模块，用于插入通用集成电路卡uicc；该第二模块，用于嵌入该uicc；
10.该主控单元，用于通过该第一输入端确定该第一模块中是否插入该uicc；
11.该主控单元，还用于在该第一模块中未插入该uicc的情况下，设置该第一输出端为高阻态，该主控单元与该第二模块通信；
12.该主控单元，还用于在该第一模块中插入该uicc的情况下，设置该第一输出端为低电平，该主控单元与该第一模块通信；
13.该第一电阻，用于在该第一复位端为高电平，该第一输出端为低电平的情况下，进行分压。
14.本技术实施例中，主控单元可以理解为用于接收和处理数据之后输出控制指令的功能模块。示例性地，该功能模块可以是通过运行软件程序代码对接收到的数据进行运算得到结果并输出指令的处理单元，例如中央处理器(central processing unit，cpu)或芯片等。
15.可以理解的是，本技术实施例中，模块(如第一模块或第二模块)的复位端持续为
高电平的情况下，模块处于工作状态；在复位端持续为低电平的情况下模块不工作。
16.本技术实施例提供的模块切换电路，在引入一个电阻的情况下，通过主控单元的一个输出端就可以实现模块切换，相比于由集成电路或多个分离器件组成的开关或切换电路，成本更低。
17.另外，本技术实施例提供的模块切换电路，在检测到uicc插入第一模块之后，首先复位第二模块，然后再切换到第一模块进行通信，是主控单元检测到外部变化后主动发起的切换动作，而不是异常后被动切换到第一模块，可靠性更高。
18.最后，本技术实施例提供的模块切换电路，第一模块和第二模块使用同一路信号线，用于切换的部分引入了一个电阻和控制单元的一个输出端，因此，印刷线路板(printed circuit board，pcb)可以占用更少的空间，信号走线也可以保护得更好。
19.在一种可能的实现方式中，该主控单元，还用于在确定该第一模块中插入该uicc，并且该第二模块中未嵌入该uicc的情况下，设置该第一输出端为高阻态，该主控单元与该第二模块通信。
20.在一种可能的实现方式中，在该第一模块中未插入该uicc的情况下，该第二输出端为第一电平；在该第一模块中插入该uicc的情况下，该第二输出端为第二电平；
21.在该第二输出端为该第二电平的情况下，该主控单元确定该第一模块中插入该uicc；
22.在该第二输出端为该第一电平的情况下，该主控单元确定该第一模块中未插入该uicc。
23.在一种可能的实现方式中，该第一电平为低电平，该第二电平为高电平；或者，该第一电平为高电平，该第二电平为低电平。
24.在一种可能的实现方式中，该主控单元还包括第一电源端，第一时钟端以及第一数据端；该第一模块还包括第二电源端，第二时钟端以及第二数据端；该第二模块还包括第三电源端，第三时钟端以及第三数据端；
25.该第二电源端和该第三电源端分别与该第一电源端连接；该第二时钟端和该第三时钟端分别与该第一时钟端连接；该第二数据端和该第三数据端分别与该第一数据端连接。
26.在一种可能的实现方式中，该高电平为大于或等于1.8伏的电压，该低电平为小于或等于0.3伏的电压。
27.在一种可能的实现方式中，该uicc包括用户标识模块sim卡或通用用户标识模块usim卡。
28.在一种可能的实现方式中，在该第二复位端为高电平的情况下，该第一模块工作；在该第三复位端为高电平的情况下，该第二模块工作。
29.在一种可能的实现方式中，在该第一模块中插入该uicc的情况下，该主控单元通过该第一输出端复位该第二模块。
30.第二方面，本技术实施例提供了一种模块切换装置，该装置包括第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的电路。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本技术实施例或背景技术中所需要使用的附图作简单的介绍。
32.图1是本技术实施例提供的一种包括切换开关的电路示意图；
33.图2是本技术实施例提供的一种包括切换电路的电路示意图；
34.图3是本技术实施例提供的一种模块切换电路的电路示意图；
35.图4是本技术实施例提供的另一种模块切换电路的电路示意图；
36.图5是本技术实施例提供的又一种模块切换电路的电路示意图；
37.图6是本技术实施例提供的又一种模块切换电路的电路示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地描述。需要说明的是，本技术的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”和“第二”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
39.本技术实施例中，通用集成电路卡(universal integrated circuit card，uicc)可以理解为用于承载电子设备连接网络所需要的信息的物理卡。示例性地，电子设备连接网络所需要的信息可以是用户信息、鉴权密钥、付费方式等。
40.指是在全球移动通信系统(global system for mobile communications，gsm)和通用移动通信系统(universal mobile telecommunications system，umts)网络的移动电话中使用的智能卡。
41.可以理解的是，一个uicc中可以包括一种或多种逻辑模块。示例性地，在全球移动通信系统(global system for mobile communications，gsm)网络中，uicc可以包含一个sim。而在通用移动通信系统(universal mobile telecommunications system，umts)网络中，uicc可以包含全球用户身份模块(universal subscriber identity module，usim)。另外，uicc还可以包含电子签名认证、电子钱包等模块。
42.本技术实施例中，esim可以理解为将传统sim卡直接嵌入到电子设备上，而不是作为独立的可移除零部件插入电子设备中，因此，用户无需插入物理sim卡。
43.随着科学技术的不断发展，esim卡的应用越来越广泛。由于esim具有体积小、可配置以及安全性高等优点，在物联网相关通信电子设备(例如手机，可穿戴设备等)中均有大规模应用。
44.但是，就目前的市场应用来看，esim还不能完全取代sim卡，而且很多场景下需要两者共存。示例性地，从兼容性考虑，需要向下兼容sim卡，esim只作为未来产品升级预留。从运维的角度考虑，当对esim相关的网络故障处理或网络升级时，需要使用sim卡来保证电子设备的上网功能；从可靠性考虑，在不同的地方使用电子设备时，不同的运营商的信号覆盖不同，信号强度不同，同时具备esim和sim卡可以得到稳定的网络服务。
45.综上可知，既然esim和sim卡兼容的场景需求存在，那么二者之间就必然要有一种切换的方法。
46.示例性地，请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种包括切换开关的电路示意图。如图1所示，该电路包括4个单元：主控单元、切换开关、esim以及sim。主控单元与切换开
关连接，切换开关分别与esim以及sim进行连接。其中：
47.主控单元的电源端vcc、数据端dat、时钟端clk、复位端rst以及控制总线分别与切换开关连接。
48.esim的电源端vcc1、数据端dat1、时钟端clk1、复位端rst1分别与切换开关连接。
49.sim的电源端vcc2、数据端dat2、时钟端clk2、复位端rst2分别与切换开关连接。
50.切换开关受主控单元的控制，具体地，主控单元根据软件下发的指令，通过控制总线对切换开关进行控制，使得切换开关选择esim和sim中的一个单元的电源端、数据端、时钟端和复位端分别与主控单元的电源端、数据端、时钟端和复位端进行连接，进而实现通信。
51.但是，如图1所示的电路不能在sim卡插入后立刻切换到sim进行通信，而需要软件预先下发指令选通在sim卡通道，便捷性差。另外，切换开关使用的是集成电路，电路成本较高。
52.示例性地，请参阅图2，图2是本技术实施例提供的一种包括切换电路的电路示意图。如图2所示，该电路包括4个单元：主控单元、开关电路、esim以及sim。其中：
53.主控单元的电源端vcc、时钟端clk以及复位端rst分别与esim的电源端vcc1、时钟端clk1以及复位端rst1连接。
54.主控单元的电源端vcc、时钟端clk以及复位端rst分别与sim的电源端vcc2、时钟端clk2以及复位端rst2连接。
55.主控单元的数据端dat与开关电路连接；esim的数据端dat1与开关电路连接；sim的数据端dat2和检测端det分别与开关电路连接。
56.sim的检测端det对开关电路进行控制，使得开关电路选择esim和sim中的一个单元的数据端与主控单元的数据端连接，进而实现通信。具体地，利用sim卡在卡在位和不在位的情况下，检测端det电平的高低不同来控制开关电路选通sim卡的数据端dat2或esim的dat1与主控单元的数据端dat连接。
57.正常情况下，sim卡的检测端det应该连接到主控单元，以便于控制单元快速正常处理sim卡的插拔动作。但是，如图2所示的电路中，sim卡的检测端det未连接至主控单元，而是作为开关电路的控制脚，因此，主控单元是在esim通信异常后被动切换至sim卡，属于非常规切换，潜在风险大，不安全。另外，开关电路的实现一般会使用金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)、三极管以阻容等多种分立器件，成本高，电路连接复杂。
58.基于图1和图2所示的电路的缺陷，本技术实施例提供了一种模块切换电路。具体地，请参阅图3，图3是本技术实施例提供的一种模块切换电路的电路示意图。
59.如图3所示，该模块切换电路包括主控单元301、第一模块302、第二模块303以及第一电阻304。其中：
60.主控单元301包括第一输入端3011、第一复位端3012以及第一输出端3013；第一模块302包括第二输出端3021以及第二复位端3022；第二模块303包括第三复位端3031；第一电阻304包括第一端口3041和第二端口3042。其中：
61.第一输入端3011与第二输出端3021连接，第一复位端3012和第二复位端3022分别与第一端口3041连接；第一输出端3013和第三复位端3031分别与第二端口3042连接。
62.第一模块302，用于插入uicc；第二模块303，用于嵌入uicc；
63.主控单元301，用于通过第一输入端3011确定第一模块302中是否插入uicc；
64.主控单元301，还用于在第一模块中未插入uicc的情况下，设置第一输出端3013为高组态，主控单元301与第二模块303通信；
65.主控单元301，还用于在第一模块301中插入uicc的情况下，设置第一输出端3013为地电平，主控单元301与第一模块302通信；
66.第一电阻304，用于在第一复位端3012为高电平，第一输出端3013为低电平的情况下，进行分压。
67.本技术实施例中，主控单元(图3中的主控单元301以及后文中的主控单元401和主控单元501)可以理解为用于接收和处理数据之后输出控制指令的功能模块，示例性地，该功能模块可以是通过运行软件程序代码对接收到的数据进行运算得到结果并输出指令的处理单元，例如cpu或芯片等。
68.本技术实施例中，第一模块302用于插入uicc，也就是说，第一模块302用于接收用户插入的物理卡。第二模块303用于嵌入uicc，也就是说，第一模块302用于将uicc作为硬件嵌入在电路中。
69.可以理解的是，第一模块302与第二模块303均用于实现uicc中包含的逻辑模块的功能，仅仅是在电路中的存在形式不同，即第一模块302中的uicc是插入的，第二模块303中的uicc是嵌入的。因此，主控单元301只需要选择其中一个模块进行通信。
70.可以理解的是，本技术实施例中，模块(如图3中的第一模块302或第二模块303)的复位端持续为高电平的情况下，模块处于工作状态；在复位端持续为低电平的情况下模块不工作。
71.可以理解的是，主控单元301通过与第二输出端3021连接的第一输入端3011的电平变化来确定第一模块中是否插入uicc。具体地，在一些实施例中，在第一模块302中未插入uicc的情况下，第二输出端3021为第一电平；在第一模块302中插入uicc的情况下，第二输出端3021为第二电平；
72.在第二输出端3021为该第二电平的情况下，主控单元301确定第一模块302中插入uicc；
73.在第二输出端3021为该第一电平的情况下，主控单元301确定第一模块302中未插入uicc。
74.在一些实施例中，该第一电平为低电平，该第二电平为高电平；或者，该第一电平为高电平，该第二电平为低电平。
75.可以理解的是，一般情况下，第一模块302中未插入uicc时第二输出端3021为低电平，插入uicc时第二输出端3021为高电平。但是，具体情况与第一模块的电路设计相关，即，也可以是第一模块302中插入uicc时第二输出端3021为低电平，未插入uicc时第二输出端3021为高电平。
76.具体地，在第一模块302中未插入uicc的情况下，主控单元301设置第一输出端3013为高阻态。
77.一般情况下，高阻态指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，高阻态对下级电路无任何影响。本技术实施例中，高阻态可以理解为断路。
78.可以理解的是，在第一模块302中未插入uicc的情况下，第二输出端3021和第二复位端3022可以理解为断开。因此，请参阅图4，在第一输出端3013为高阻态的情况下的电路可以等效为图4。其中：
79.主控单元401的第一输入端4011和第一输出端4013断开，第一模块402的第一输出端4021和第二复位端4022断开。主控单元401的第一复位端4012与第一电阻404的第一端口4041连接，第二模块403的第三复位端4031与第一电阻的第端口4042连接，实现主控单元401与第二模块403之间的通信。
80.具体地，主控单元401可以将第一复位端4012设置为低电平，对第二模块403进行初始化；在第二模块403初始化完成之后，将第一复位端4012设置为高电平，实现主控单元401与第二模块403之间的正常通信。
81.在第一模块302中插入uicc的情况下，主控单元301设置第一输出端3013为低电平。在上述情况下，电路可以等效为图5。其中：
82.主控单元501的第一输入端5011与第一模块502的第一输出端5021连接；主控单元501的第一复位端5012和第一模块502的第二复位端5022分别与第一电阻504的第一端口5041连接；主控单元501的第一输出端5013和第二模块503的第三复位端5031分别与第一电阻的第二端口5042连接。
83.由于第一输出端5013为低电平，且第二模块的第三复位端5031与第一输出端5013之间存在直接连接，因此，第二模块503的第三复位端5031为低电平，主控单元501复位第二模块503。
84.由于第一复位端5012与第二复位端5022直接连接(如图5中5012和5022之间加粗的连线)，主控单元501可以与第一模块502之间通信。具体地，主控单元501可以将第一复位端5012设置为低电平，对第一模块502进行初始化；在第一模块502初始化完成之后，将第一复位端5012设置为高电平，实现主控单元501与第一模块502之间的正常通信。
85.可以理解的是，在主控单元501与第一模块502之间正常通信时，第一复位端5012为高电平，第一输出端5013为低电平，因此，第一电阻504用于连接第一复位端5012和第一输出端5013进行分压，保护电路。
86.可以理解的是，在主控单元501检测到第一模块502中的uicc被拔出之后，将第一输出端5013设置为高阻态，进而与第二模块503之间进行通信，具体情况与图4所示的电路类似，这里不再赘述。
87.本技术实施例中，第一电阻(如图3中的第一电阻304，图4中的第一电阻404，图5中的第一电阻504)的取值可以根据实际情况进行调整。示例性地，第一电阻可以取值为10k欧。在要求功耗较低的情况下，第一电阻可以取值为50k至100k欧。可以理解的是，复位端只是电平控制，速率非常低，第一电阻对信号无影响。
88.综上，本技术实施例提供的模块切换电路，在引入一个电阻的情况下，通过主控单元的一个输出端就可以实现模块切换，相比于由集成电路或多个分离器件组成的开关或切换电路，成本更低。
89.另外，本技术实施例提供的模块切换电路，在检测到uicc插入第一模块之后，首先复位第二模块，然后再切换到第一模块进行通信，是主控单元检测到外部变化后主动发起的切换动作，而不是异常后被动切换到第一模块，可靠性更高。
90.最后，本技术实施例提供的模块切换电路，第一模块和第二模块使用同一路信号线，用于切换的部分引入了一个电阻和控制单元的一个输出端，因此，pcb可以占用更少的空间，信号走线也可以保护得更好。
91.针对图3所示的电路示意图。在一些实施例中，主控单元301，还用于在确定第一模块302中插入uicc，并且第二模块303中未嵌入uicc的情况下，设置第一输出端3013为高阻态，主控单元301与第二模块303通信。
92.可以理解的是，在第一模块302中插入uicc之后，主控单元301设置第一输出端3013为低电平，既可以保证主控单元301与第一模块302之间通信，又可以保证复位第二模块303。具体可参阅图5的描述。
93.上述情况针对的情况是第二模块处于正常状态。但是在第二模块303处于损坏或维修状态时，主控单元301需要设置第一输出端3013为高阻态，以提高电路的稳定性。
94.在一些实施例中，uicc包括用户标识模块sim卡或通用用户标识模块usim卡。
95.本技术实施例中，高电平可以理解为大于或等于1.8伏的电压，低电平可以理解为小于或等于0.3伏的电压。示例性地，目前常规的sim卡可以采用1.8v电压，也可以采用3v，主控单元301可以根据实际情况进行自适应性调整。
96.可以理解的是，一个uicc中可以包括一种或多种逻辑模块，在uicc包括sim的情况下，第一模块302可以理解为用于插入sin卡的插座，第二模块可以理解为嵌入的sim，即esim。
97.在一些实施例中，主控单元还包括第一电源端，第一时钟端以及第一数据端；第一模块还包括第二电源端，第二时钟端以及第二数据端；第二模块还包括第三电源端，第三时钟端以及第三数据端；
98.该第二电源端和该第三电源端分别与该第一电源端连接；该第二时钟端和该第三时钟端分别与该第一时钟端连接；该第二数据端和该第三数据端分别与该第一数据端连接。具体地，以uicc包括sim模块为例，第一模块可以理解为sim卡的插座，第二模块可以理解为esim，上述实施例的电路如图6所示。其中：
99.主控单元包括第一电源端vcc，第一时钟端clk、第一复位端rst、第一数据端dat、第一输入端det以及第一输出端io；sim模块包括第二电源端vcc1，第二时钟端clk1、第二复位端rst1、第二数据端dat1以及第二输出端det1；esim模块包括第三电源端vcc2，第三时钟端clk2、第三复位端rst2以及第三数据端dat2。其中：
100.第二电源端vcc1和第三电源端vcc2分别与第一电源端vcc连接；第二时钟端clk1和第三时钟端clk2分别与第一时钟端clk连接；第二数据端dat1和第三数据端dat2分别与第一数据端dat连接；第一输入端det与第二输出端det1连接；第一复位端rst和第二复位端rst1分别连接到电阻r1的第一端口；第三复位端rst2和第一输出端io分别连接到电阻r1的第二端口；该第一端口与该第二端口为不同的端口。
101.对图6所示的电路的控制实现sim和esim的切换可以参考前文图3、图4以及图5的相关描述，这里不再赘述。
102.本技术实施例提供了一种模块切换装置，具体地，该模块切换装置包括上述模块切换电路；还可以包括以下一种或多种：
103.充电管理模块，用于从充电器接收充电输入。其中，充电器可以是无线充电器，也
可以是有线充电器。
104.天线，用于发射和接收电磁波信号。每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。
105.移动通信模块，可以提供应用在模块切换装置上的包括2g/3g/4g/5g等无线通信的解决方案。该移动通信模块可以包括至少一个滤波器，开关，功率放大器，低噪声放大器(low noise amplifier，lna)等。
106.无线通信模块，可以提供应用在模块切换装置上的包括无线局域网(wireless local area networks，wlan)(如无线保真(wireless fidelity，wi-fi)网络)，蓝牙(bluetooth，bt)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)，调频(frequency modulation，fm)，近距离无线通信技术(near field communication，nfc)，红外技术(infrared，ir)等无线通信的解决方案。
107.示例性地，该模块切换装置可以是手机、可穿戴设备以及车载设备等实体设备，本技术对此不作限制。
108.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。