一种可插拔网络模块接口电路及带网络功能的装置的制作方法

1.本发明涉及网络模块接口电路技术领域，特别涉及一种可插拔网络模块接口电路及带网络功能的装置。


背景技术：

2.现在的教学会议一体机产品对于网络功能的需求越来越多，客户不同的产品对应的网络功能需求也不相同，不同的网络功能需求需要对应不同功能的板卡来实现，这样就会产生多个状态的板卡，对于整机厂家和板卡厂家的研发、供应链、生产、品质管控等各个环节都会增加大量的工作量，同时也会增加物料风险，成品备货风险等，不利于管控。
3.可以采用一块板卡兼容多个网络功能，根据不同的功能需求上件不同的模块，这样会造成板卡pcb的冗余设计，导致pcb成本和生产工艺上的成本增加。另外多个功能状态的板卡增加研发投入成本。且多个功能状态的板卡就要对应多个物料编码，对于生产管控非常不利，容易混乱和出错。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可插拔网络模块接口电路及带网络功能的装置，可以解决现有技术中不同的网络功能需求需要对应不同功能的板卡来实现，增加物料管控风险，也可以避免同一个板卡上设计多种功能，增加研发投入成本的问题。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.第一方面，本发明包括一种可插拔网络模块接口电路，包括网络模块接口、供电控制电路、检测电路和主控芯片，网络模块接口设置不同类型的网络功能引脚，网络模块插接到对应的网络功能引脚上；所述网络功能引脚通过网络功能电路连接到主控芯片；所述供电控制电路为插接到网络模块接口上的网络模块提供电压；所述检测电路分别与所述网络模块接口和所述主控芯片电连接，所述主控芯片通过所述检测电路检测所述网络模块接口插接的网络模块的类型，根据网络模块的类型加载对应的驱动文件。
7.进一步的，所述供电控制电路包括电阻rn20、电阻rn21、三极管qn2、电阻rn19、电阻rn17、电阻rn18、电容cn44、mos管qn1、电阻rn23、电阻rn22、电容cn1和电容cn2；电阻rn20的一端和电阻rn21的一端输入网络信号，电阻rn20的另一端连接三极管qn2的基极，电阻rn21的另一端和三极管qn2的发射极接地，三极管qn2的集电极连接电阻rn19的一端，电阻rn19的另一端连接电阻rn18的一端、电阻rn17的一端；电阻rn17的另一端输入电压；电阻rn18的另一端连接电容cn44的一端和mos管qn1的栅极，电容cn44的另一端和电阻rn17的另一端连接mos管qn1的源极，mos管qn1的漏极连接电阻rn23的一端和电阻rn22的一端；电阻rn22的另一端接地，电阻rn23的另一端连接电容cn1的一端和电容cn2的一端，并作为供电控制电路的输出端输出供电电压到网络模块接口的供电引脚。
8.进一步的，所述网络功能电路包括usb模组、wifi模组和蓝牙模组；usb模组的一端连接网络模块接口的wifi功能引脚后再串联一个电阻，之后连接到主控芯片；wifi模组包
括电阻rn34、电阻rn35、电阻rn32和三极管qn5，电阻rn34的一端和电阻rn35的一端连接网络模块接口的其中一个wifi功能引脚，电阻rn34的另一端连接三极管qn5的基极，电阻rn35的另一端和三极管qn5的发射极接地；三极管qn5的集电极和电阻rn32的另一端连接并输出wifi_wake信号到主控芯片；
9.蓝牙模组包括电阻rn38、电阻rn39、电阻rn36和三极管qn6，电阻rn38的一端和电阻rn38的一端连接网络模块接口的其中另一个wifi功能引脚，电阻rn38的另一端连接三极管qn6的基极，电阻rn39的另一端和三极管qn6的发射极接地；三极管qn6的集电极和电阻rn36的另一端连接并输出bt_wake信号到主控芯片；电阻rn36的一端和电阻rn32的一端连接主控芯片输出的vddio_h信号。
10.进一步的，所述检测电路包括4个检测分支电路，所述4个检测分支电路的一端分别连接网络模块接口的一个网络模块检测引脚，所述4个检测分支电路的另一端分别输出检测信号到主控芯片。
11.进一步的，所述检测信号为高电平信号或低电平信号，根据所述4个检测分支电路输出的4个检测信号的高电平和低电平的每一种组合，判断连接到网络模块接口的网络模块的类型。
12.进一步的，所述的可插拔网络模块接口电路还包括通讯电路，所述通讯电路包括4个通讯分支电路，所述4个通讯分支电路的一端分别连接网络模块接口的一个通讯引脚，所述4个通讯分支电路的另一端分别输出通讯信号到主控芯片。
13.进一步的，所述的可插拔网络模块接口电路还包括括指示灯电路，所述指示灯电路包括电阻rn110、电阻rn115、电阻rn111和三极管qn11，电阻rn110的一端和电阻rn115的一端连接主控芯片的led控制引脚，电阻rn110的另一端连接三极管qn11的基极，电阻rn115的另一端和三极管qn11的发射极接地；三极管qn11的集电极和电阻rn111的另一端连接并输出led控制信号到网络模块接口的指示灯引脚；电阻rn111的一端连接电压。
14.第二方面，本发明提供一种带网络功能的装置，包括上述可插拔网络模块接口电路。
15.本发明的可插拔网络模块接口电路及带网络功能的装置，将网络模块外置，做成可插拔的形式，同一块主板可以对应多种网络模块小板，网络模块小板与主板之间的接口定义一一对应，客户根据整机的网络功能需求选择不同的网络模块小板，主板不需要变更，所有机器的主板都共用一块主板。既降低了主板的物料风险，也无需一个网络模块小板上设置多个网络功能，降低研发投入成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
17.图1为本发明的网络模块接口示意图；
18.图2为本发明的供电控制电路的电路原理图；
19.图3为本发明的网络功能电路的原理图；
20.图4为本发明的检测电路的电路原理图；
21.图5为本发明的通讯电路的电路原理图；
22.图6为本发明的有线网络信号示意图；
23.图7为本发明的指示灯电路的电路原理图；
24.图8为本发明的可插拔网络模块接口电路的框图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
26.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
27.本发明的可插拔网络模块接口电路，如图8所示，包括网络模块接口、供电控制电路、检测电路和主板的主控芯片，网络模块接口设置不同类型的网络功能引脚，网络模块插接到对应的网络功能引脚上。网络功能引脚通过网络功能电路连接到主控芯片。供电控制电路为插接到网络模块接口上的网络模块提供电压。检测电路分别与网络模块接口和主控芯片电连接，主控芯片通过检测电路检测网络模块接口插接的网络模块的类型，根据网络模块的类型加载对应的驱动文件。
28.如图1所示，网络模块接口conn1采用80个引脚的tx24a插座，方便与网络模块的小板进行对插。网络模块接口包括供电引脚(引脚51/52/53/54)、wifi功能引脚(引脚70/71/73/74/76/77)、网络模块检测引脚(引脚60/61/79/80)、与主控芯片通讯的通讯引脚(引脚65/66/67/68)、三组有线网络输入引脚(引脚1至8、10至17、19至26)、指示灯引脚(引脚62)。
29.图2是供电控制电路的原理图，本发明的供电控制电路包括电阻rn20、电阻rn21、三极管qn2、电阻rn19、电阻rn17、电阻rn18、电容cn44、mos管qn1、电阻rn23、电阻rn22、电容cn1和电容cn2；电阻rn20的一端和电阻rn21的一端输入网络信号ethernet_pwr_en，电阻rn20的另一端连接三极管qn2的基极，电阻rn21的另一端和三极管qn2的发射极接地，三极管qn2的集电极连接电阻rn19的一端，电阻rn19的另一端连接电阻rn18的一端、电阻rn17的一端。电阻rn17的另一端输入电压 12v_in。电阻rn18的另一端连接电容cn44的一端和mos管qn1的栅极g，电容cn44的另一端和电阻rn17的另一端连接mos管qn1的源极s，mos管qn1的漏极d连接电阻rn23的一端和电阻rn22的一端。电阻rn22的另一端接地，电阻rn23的另一端连接电容cn1的一端和电容cn2的一端，并作为供电控制电路的输出端输出供电电压ethernet_12v到网络模块接口的供电引脚。
30.图2的工作原理为：当ethernet_pwr_en这个网络信号为高电平时，三极管qn2导通，拉低mos管qn1的g极电压，mos管qn1导通，ethernet_12v输出12v电压到网络模块接口的供电引脚。
31.图3是本发明的用于wifi功能的网络功能电路的原理图，包括usb模组、wifi模组
和蓝牙模组。usb模组的一端连接网络模块接口的wifi功能引脚后再串联一个电阻，之后连接到主控芯片。wifi模组包括电阻rn34、电阻rn35、电阻rn32和三极管qn5，电阻rn34的一端和电阻rn35的一端连接网络模块接口的其中一个wifi功能引脚(引脚64)，电阻rn34的另一端连接三极管qn5的基极，电阻rn35的另一端和三极管qn5的发射极接地。三极管qn5的集电极和电阻rn32的另一端连接并输出wifi_wake信号到主控芯片。蓝牙模组包括电阻rn38、电阻rn39、电阻rn36和三极管qn6，电阻rn38的一端和电阻rn38的一端连接网络模块接口的其中另一个wifi功能引脚(引脚63)，电阻rn38的另一端连接三极管qn6的基极，电阻rn39的另一端和三极管qn6的发射极接地。三极管qn6的集电极和电阻rn36的另一端连接并输出bt_wake信号到主控芯片。电阻rn36的一端和电阻rn32的一端连接主控芯片输出的vddio_h信号。
32.usb3.0信号和wifi唤醒信号和蓝牙唤醒信号分别经一个电阻后输出到主控芯片。usb信号直接连接wifi模组或者通过usb hub进行扩展挂载多个wifi模组或者其他usb设备。主控芯片可以通过wifi_wake和bt_wake这2个信号的高低电平变化来实现自动开机功能；wifi_wk为wifi模组的wifi唤醒引脚，正常工作时为低电平时，wifi_wake为高电平，待机时wifi模组收到开机的指令之后输出高电平，主控芯片检测到wifi_wake为低电平时自动进行开机操作。bt_wk为wifi模组的蓝牙唤醒引脚，正常工作时为低电平，bt_wake输出高电平，机器待机时wifi模组收到开机的指令之后输出高电平，主芯片检测到bt_wake为低电平时自动进行开机操作。开机是指让机器运行显示画面，不仅仅是打开wifi。
33.图4是网络模块小板的检测电路，包括4个检测分支电路，4个检测分支电路的一端分别连接网络模块接口的一个网络模块检测引脚，4个检测分支电路的另一端分别输出检测信号(ethernet_mode1、ethernet_mode2、ethernet_mode3和ethernet_mode4)到主控芯片。
34.第一检测分支电路包括电阻rn42、电阻rn43、电阻rn40和三极管qn7，电阻rn42的一端和电阻rn43的一端连接网络模块接口的第一网络模块检测引脚(引脚79)，电阻rn42的另一端连接三极管qn7的基极，电阻rn43的另一端和三极管qn7的发射极接地。三极管qn7的集电极和电阻rn40的另一端连接并输出检测信号ethernet_mode1到主控芯片。电阻rn40的一端接收主控芯片输出的vddio_m信号。
35.第二检测分支电路包括电阻rn46、电阻rn47、电阻rn44和三极管qn8，电阻rn46的一端和电阻rn47的一端连接网络模块接口的第二网络模块检测引脚(引脚80)，电阻rn46的另一端连接三极管qn8的基极，电阻rn47的另一端和三极管qn8的发射极接地。三极管qn8的集电极和电阻rn44的另一端连接并输出检测信号ethernet_mode2到主控芯片。电阻rn44的一端接收主控芯片输出的vddio_m信号。
36.第三检测分支电路包括电阻rn141、电阻rn142、电阻rn139和三极管qn15，电阻rn141的一端和电阻rn142的一端连接网络模块接口的第三网络模块检测引脚(引脚60)，电阻rn141的另一端连接三极管qn15的基极，电阻rn142的另一端和三极管qn15的发射极接地。三极管qn15的集电极和电阻rn139的另一端连接并输出检测信号ethernet_mode3到主控芯片。电阻rn139的一端连接电压 3.3v_n1。
37.第四检测分支电路包括电阻rn145、电阻rn146、电阻rn143和三极管qn16，电阻rn145的一端和电阻rn146的一端连接网络模块接口的第四网络模块检测引脚(引脚61)，电
阻rn145的另一端连接三极管qn16的基极，电阻rn146的另一端和三极管qn16的发射极接地。三极管qn16的集电极和电阻rn143的另一端连接并输出检测信号ethernet_mode4到主控芯片。电阻rn143的一端连接电压 3.3v_n1。
38.通过4个检测分支电路的组合来实现多种网络模块小板的自动检测，主控芯片可以通过检测信号的高低电平变化，来自动识别当前所接的网络模块型号，然后加载对应的驱动文件进行网络自动化配置；1个io口有2种电平状态，高电平为1，低电平为0，那4个检测分支电路输出的检测信号的组合就有对应关系举例说明如下：
39.0000表示模块1；
40.0001表示模块2；
41.......
42.1111表示模块16。
43.图4中，mode1～mode4每一个信号都有2个电平状态，高电平和低电平，当mode1为低电平时ethernet_mode1为高电平；当mode1为高电平时ethernet_mode1为高低电平；mode2～mode4的逻辑和mode1的逻辑一致，不同的模块接入，mode1～mode4的电平状态就不一样，从而对应ethernet_mode1～ethernet_mode4的电平状态也不一样，根据检测这4个引脚的电平状态与事先定义好的逻辑电平进行比对查询，就知道当前接入的是哪个模块。
44.图5是主控芯片与网络模块进行通讯的通讯电路，包括4个通讯分支电路，4个通讯分支电路的一端分别连接网络模块接口的一个通讯引脚，4个通讯分支电路的另一端分别输出通讯信号(rj45_1_led_det、rj45_2_led_det、ethernet_mdc和ethernet_mdio)到主控芯片。
45.第一通讯分支电路包括电阻rn24、电阻rn27、电阻rn25和三极管qn3，电阻rn24的一端和电阻rn27的一端连接网络模块接口的第一通讯引脚(引脚68)，电阻rn24的另一端连接三极管qn3的基极，电阻rn27的另一端和三极管qn3的发射极接地。三极管qn3的集电极和电阻rn25的另一端连接并输出通讯信号rj45_2_led_det到主控芯片。电阻rn25的一端接收主控芯片输出的vddio_m信号。
46.第二通讯分支电路包括电阻rn30、电阻rn31、电阻rn28和三极管qn4，电阻rn30的一端和电阻rn31的一端连接网络模块接口的第二通讯引脚(引脚67)，电阻rn30的另一端连接三极管qn4的基极，电阻rn31的另一端和三极管qn4的发射极接地。三极管qn4的集电极和电阻rn28的另一端连接并输出通讯信号rj45_1_led_det到主控芯片。电阻rn28的一端接收主控芯片输出的vddio_m信号。
47.第三通讯分支电路包括mos管qn10和电阻rn109，mos管qn10的漏极连接网络模块接口的第三通讯引脚(引脚65)，mos管qn10的栅极连接电压vddio_3v3，电阻rn109连接在mos管qn10的栅极和源极之间，mos管qn10的源极输出通讯信号ethernet_mdc到主控芯片。
48.第四通讯分支电路包括mos管qn9和电阻rn108，mos管qn9的漏极连接网络模块接口的第四通讯引脚(引脚66)，mos管qn9的栅极连接电压vddio_3v3，电阻rn108连接在mos管qn9的栅极和源极之间，mos管qn9的源极输出通讯信号ethernet_mdio到主控芯片。
49.通过这4个讯分支电路可以获取网络模块小板的网络状态和配置网络模块小板的网络状态；图1中引脚67(rj_eth1)和引脚68(rj_eth2)是连接其中一种网路模块网络端子的指示灯，rj45_1_led_det和rj45_2_led_det是连接到主控芯片的通讯信号，网口指示灯
亮时rj_eth1和rj_eth2为高电平，经过三极管反向之后rj45_1_led_det和rj45_2_led_det为低电平。网口指示灯灭时rj_eth1和rj_eth2为低电平，经过三极管反向之后rj45_1_led_det和rj45_2_led_det为高电平，这样主控芯片通过检测io口的高低电平状态就可以判断当前网络模块是否工作正常。
50.当网络模块上面有交换机芯片时，主控芯片和交换机芯片之间就可以通过mdio(management data input/output，管理数据输入输出)协议来通讯，即ethernet_mdc和ethernet_mdio这2个网络，主控芯片可以通过这2个io口来获取网络模块实际工作状态，配置模块的工作模式等，mos管qn9和qn10是用于电平隔离，使得mos管2边的电平网络彼此不受到影响。
51.图6是网络小板输出给到主板这边的有线网络信号，有3路有线网络，主板可以选择用于android、ops和sdm模块的网络；tn1,tn2,tn3是网络变压器，用于网络信号的电平隔离，保护后级电路不容易被损坏；tn3左侧器件rn59,rn62,rn102,rn105,rn91,cn113,cn114,dn57是用于阻抗匹配和抑制差模噪声，右侧器件电容cn111,cn112,cn115,cn116,dn53到dn48和rn60到rn107是用于抑制共模噪声的，tn1和tn2模块同理。
52.网络模块接口conn1里面有3路有线网络信号，就相当于是有3条网线从conn1进来，tn1部分左边是从端子conn1进来网络信号，右边是给到ops盒子的有线网络，同理tn2右边是给到sdm盒子的有线网络，tn3右边是给到主控芯片的有线网络信号，这3个部分是同时工作的。
53.进一步的，本发明的可插拔网络模块接口电路还包括指示灯电路，如图7所示，包括电阻rn110、电阻rn115、电阻rn111和三极管qn11，电阻rn110的一端和电阻rn115的一端连接主控芯片的led控制引脚lan_led，电阻rn110的另一端连接三极管qn11的基极，电阻rn115的另一端和三极管qn11的发射极接地。三极管qn11的集电极和电阻rn111的另一端连接并输出led控制信号lan3_led到网络模块接口的指示灯引脚。电阻rn111的一端连接电压vddio_3v3。
54.当网络小板没有其他功能只有一个网口功能时则可以使用此指示灯引脚进行配置网口灯的状态。
55.这个是控制网口端子上方灯的闪烁，lan3_led接网络接口指示灯的负极，正极接3.3v，默认lan_led为低电平0v，灯灭，当接入线主控android这边可以联网之后，lan_led输出pwm波形，lan3_led同样输出pwm波形，灯就可以进行闪烁，移以提示用户有线网络功能正常。
56.本发明还提供一种带网络功能的装置，包括上述可插拔网络模块接口电路。
57.本发明的带网络功能的装置，可以是无线网络，也可以是有线网络。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进
等，均应包含在本发明的保护范围之内。