一种USB接口复用电路及其控制方法与流程

一种usb接口复用电路及其控制方法
技术领域
1.本发明涉及电路技术领域，具体为一种usb接口复用电路及其控制方法。


背景技术：

2.相关技术中，很多芯片使用usb接口用于固件的离线烧写，而由于usb-hub芯片较贵，且pcb板空间有限，如果只为了固件的烧写而单独增加usb-hub芯片或者增加usb接口，会额外增加无必要的成本。
3.因此，有必要提供一种解决方案，能够通过usb接口实现主控模块固件烧录、芯片的固件烧录和外部设备usb连接(otg)的复用。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种usb接口复用电路及其控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
5.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种usb接口复用电路，包括：usb接口、数据通道切换开关、主控模块、芯片、模式切换电路、数据通道控制电路及供电电路；
7.所述usb接口连接所述数据通道切换开关，所述数据通道切换开关分别连接所述主控模块和芯片，所述主控模块还与所述模式切换电路连接，所述数据通道控制电路的一端分别连接所述模式切换电路和供电电路，所述数据通道控制电路的另一端连接所述数据通道切换开关；所述供电电路分别连接所述usb接口、主控模块和芯片；
8.所述供电电路，用于当对芯片进行固件烧录时，对芯片供电；当对主控模块进行固件烧录或使用otg功能时，对主控模块供电；当主控模块使用otg功能时，若主控模块处于host模式，对外部设备供电；
9.所述模式切换电路，用于当主控模块使用otg功能时，切换主控模块的工作模式；其中，所述主控模块的工作模式包括device模式和host模式；
10.所述数据通道控制电路，用于当所述供电电路对主控模块供电时，向所述数据通道切换开关触发选择主控模块的数据通道的切换信号；当所述供电电路对芯片供电时，向所述数据通道切换开关触发选择芯片的数据通道的切换信号；
11.所述数据通道切换开关，用于响应所述数据通道控制电路触发的切换信号，当所述供电电路对主控模块供电时，选择主控模块的数据通道与usb接口的数据通道进行连接；当所述供电电路对芯片供电时，选择芯片的数据通道与usb接口的数据通道进行连接。
12.进一步地，所述供电电路包括：供电电源、电源开关、稳压器、单刀双掷开关、第十三电阻；
13.所述供电电源与所述主控模块的vcc脚连接，所述电源开关的使能端与所述主控模块的gpio脚连接，所述第十三电阻的一端与所述主控模块的vbus脚连接，所述第十三电阻的另一端、所述电源开关的输出端、以及所述数据通道控制电路的一端共同连接所述模
式切换电路，所述第十三电阻的另一端还连接单刀双掷开关的第一不动端，所述单刀双掷开关的第二不动端连接所述芯片的vcc脚，所述单刀双掷开关的动端通过vbus线连接所述usb接口的vbus脚。
14.进一步地，所述单刀双掷开关的第二不动端和所述芯片的vcc脚之间设置有稳压器。
15.进一步地，当主控模块使用otg功能时，响应用户触发的切换动作，若所述切换动作为通过模式切换电路将所述主控模块的工作模式切换为device模式，则触发所述主控模块的id脚为高电平，使所述主控模块处于device模式，并触发主控模块的gpio脚被拉低，使所述电源开关关断；若所述切换动作为通过模式切换电路将所述主控模块的工作模式切换为host模式，则触发所述主控模块的id脚为低电平，使所述主控模块处于device模式，并触发主控模块的gpio脚被拉高，使所述电源开关关断。
16.进一步地，所述模式切换电路包括：第一电阻、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一电容、第二电容、三极管、mos管、轻触开关；
17.所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端共同连接主控模块的id脚，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别连接所述mos管的漏极和所述第六电阻的一端，所述第八电阻的两端分别连接所述mos管的栅极和源极，所述mos管的栅极连接所述第十二电阻的一端，所述第十二电阻另一端与所述三极管的集电极连接，所述第六电阻的另一端分别连接所述轻触开关的一端、所述第九电阻的一端、所述第二电容的一端、所述三极管的基极；所述轻触开关的另一端分别连接所述第五电阻的一端、所述第一电容的一端、所述第十电阻的一端，所述第五电阻的另一端分别连接所述数据通道控制电路的一端、所述电源开关的输出端、所述第十三电阻的另一端、所述单刀双掷开关的第一不动端，所述第一电容的另一端、所述第九电阻的另一端、所述第一电容的另一端、所述三极管的发射极共同连接所述第十一电阻的一端，所述第十电阻的另一端和所述第十一电阻的另一端共同接地。
18.进一步地，所述模式切换电路还包括：第七电阻和发光二极管，所述第七电阻的一端分别连接所述第二电阻的另一端、所述mos管的漏极、所述第六电阻的一端；所述第七电阻的另一端连接所述发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极接地。
19.进一步地，所述数据通道控制电路包括第三电阻和第四电阻，所述第四电阻的一端分别连接所述mos管的源极、所述第八电阻的一端、所述第五电阻的另一端、所述单刀双掷开关的第一不动端、所述第十三电阻的另一端、所述电源开关的输出端，所述第四电阻的另一端分别连接所述第三电阻的一端、所述数据通道切换开关的s脚，所述第三电阻的另一端接地。
20.一种usb接口复用电路的控制方法，应用于上述任一所述的usb接口复用电路，所述方法包括以下步骤：
21.步骤s100、确定usb接口复用电路的工作模式；所述usb接口复用电路的工作模式包括：对芯片进行固件烧录、对主控模块进行固件烧录和主控模块使用otg功能；
22.步骤s200、基于所述usb接口复用电路的工作模式确定所述供电电路的供电对象，控制所述供电电路向供电对象进行供电；其中，所述供电对象包括芯片和主控模块，当对芯
片进行固件烧录时，所述供电电路对芯片供电；当对主控模块进行固件烧录或使用otg功能时，所述供电电路对主控模块供电；
23.步骤s300、当所述供电电路对主控模块供电时，数据通道控制电路向所述数据通道切换开关触发选择主控模块的数据通道的切换信号；当所述供电电路对芯片供电时，数据通道控制电路向所述数据通道切换开关触发选择芯片的数据通道的切换信号；
24.步骤s400、响应所述数据通道控制电路触发的切换信号，当所述供电电路对主控模块供电时，数据通道切换开关选择主控模块的数据通道与usb接口的数据通道进行连接；当所述供电电路对芯片供电时，数据通道切换开关选择芯片的数据通道与usb接口的数据通道进行连接；
25.步骤s500、当主控模块使用otg功能时，响应用户触发的切换动作，通过模式切换电路切换主控模块的工作模式；其中，所述主控模块的工作模式包括device模式和host模式。
26.本发明的有益效果是：本发明提供一种usb接口复用电路及其控制方法，根据usb接口复用电路的工作模式确定所述供电电路的供电对象，控制所述供电电路向供电对象进行供电；当主控模块使用otg功能时，通过模式切换电路将主控模块的工作模式在device模式和host模式之间切换；通过数据通道切换开关选择与usb接口的数据通道连接的数据通道；从而实现一个usb口对一个主控模块和一颗芯片的软件固件烧录，并能实现主控模块外接usb设备的otg功能。本发明能够通过usb接口实现主控模块固件烧录、芯片的固件烧录和外部设备usb连接(otg)的复用。
附图说明
27.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。
28.图1是本发明实施例中一种usb接口复用电路的电路框图；
29.图2是本发明实施例中一种usb接口复用电路的电路原理图；
30.图3是本发明实施例中一种usb接口复用电路的仿真示意图。
具体实施方式
31.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包
括本数。
34.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
35.参考图1，本发明实施例提供一种usb接口复用电路，包括：usb接口j1、数据通道切换开关u2、主控模块u1、芯片u3、模式切换电路100、数据通道控制电路200及供电电路300；
36.所述usb接口j1连接所述数据通道切换开关u2，所述数据通道切换开关u2分别连接所述主控模块u1和芯片u3，所述主控模块u1还与所述模式切换电路100连接，所述数据通道控制电路200的一端分别连接所述模式切换电路100和供电电路300，所述数据通道控制电路200的另一端连接所述数据通道切换开关u2；所述供电电路300分别连接所述usb接口j1、主控模块u1和芯片u3；
37.所述供电电路300，用于当对芯片u3进行固件烧录时，对芯片u3供电；当对主控模块u1进行固件烧录或使用otg功能时，对主控模块u1供电；当主控模块u1使用otg功能时，若主控模块u1处于host模式，对外部设备供电；
38.具体地，由于host模式端给device模式端供电，当主控模块u1或芯片u3处于device模式，usb接口j1用于固件烧录时，与usb接口j1连接的外部设备通过供电电路300给主控模块u1或芯片u3供电；当usb接口j1用于实现otg功能时，通过供电电路300给外部设备供电；所述usb接口j1的功能包括固件烧录和otg；
39.所述模式切换电路100，用于当主控模块u1使用otg功能时，切换主控模块u1的工作模式；其中，所述主控模块u1的工作模式包括device模式和host模式；
40.具体地，模式切换电路100控制主控模块u1在device模式和host模式之间进行切换；通过模式切换电路100控制主控模块u1是处于device模式(固件烧录)、还是处于host模式(otg)，实现usb接口j1的host模式/device模式切换，
41.需要说明的是，主控模块u1是usb接口复用电路的核心，主控模块u1支持host/device模式切换，即支持主控模块u1外挂usb设备。所述芯片u3为支持usb接口j1固件烧录的功能ic，譬如视频转换芯片、音视频转换芯片、dp1.4到hdmi2.0b转换器芯片(如型号为capstone cs5263的芯片)等。当所述芯片u3工作时，例如，需要对芯片进行固件烧写时，芯片处于device模式。
42.所述数据通道控制电路200，用于当所述供电电路300对主控模块u1供电时，向所述数据通道切换开关u2触发选择主控模块u1的数据通道的切换信号；当所述供电电路300对芯片u3供电时，向所述数据通道切换开关u2触发选择芯片u3的数据通道的切换信号；
43.具体地，当需要对芯片u3进行固件烧录时，供电电路300确定供电对象为芯片u3，触发芯片u3的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接的切换信号；当需要对主控模块u1进行otg时，供电电路300确定供电对象为主控模块u1，触发主控模块u1的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接的切换信号。
44.所述数据通道切换开关u2，用于响应所述数据通道控制电路200触发的切换信号，当所述供电电路300对主控模块u1供电时，选择主控模块u1的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接；当所述供电电路300对芯片u3供电时，选择芯片u3的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接。
45.也就是说，数据通道切换开关u2决定usb接口j1的数据通道是与主控模块u1的数据通道连接，还是与芯片u3的数据通道连接。
46.需要说明的是，usb接口j1存在多种形式，如usb-a、micro-usb等，它们形状不同，usb2.0通信主要使用vbus脚、dm脚、dp脚和gnd脚。由于在电气上micro-usb比usb-a等接口多了一个id脚，为了兼容，所以电路上该id脚作悬空处理。
47.本发明提供的实施例中，当对芯片u3进行固件烧录时，通过供电电路300对芯片u3供电；当对主控模块u1进行固件烧录或使用otg功能时，通过供电电路300对主控模块u1供电；当主控模块u1使用otg功能时，若主控模块u1处于host模式，通过供电电路300对外部设备供电；当主控模块u1使用otg功能时，通过模式切换电路100将主控模块u1的工作模式在device模式和host模式之间切换；当所述供电电路300对主控模块u1供电时，通过数据通道切换开关u2选择主控模块u1的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接；当所述供电电路300对芯片u3供电时，通过数据通道切换开关u2选择芯片u3的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接；从而实现一个usb口对一个主控模块u1和一颗芯片u3的软件固件烧录，并能实现主控模块u1外接usb设备的otg功能。在一些实施例中，所述数据通道切换开关u2的型号为圣邦微的sgm7227yms10g/tr，主控模块u1的型号为simcom的sim8070模组。由于usb信号为高速信号，数据通道切换开关u2使用专用型号的芯片u3进行通道切换，实现usb接口j1的数据通道与主控模块u1或芯片u3的数据通道连接。数据通道切换开关u2中的s脚接收数据通道控制电路200的切换信号：s脚为高电平时，h_dm、h_dp与dm、dp导通；s脚为低电平时，l_dm、l_dp与dm、dp导通。oe为使能脚，拉低使能。
48.参考图2，在一些实施例中，所述供电电路300包括：供电电源vcc_soc、电源开关u4、稳压器u5、单刀双掷开关switch、第十三电阻r3；
49.所述供电电源vcc_soc与所述主控模块u1的vcc脚连接，所述电源开关u4的使能端en与所述主控模块u1的gpio脚连接，所述第十三电阻r3的一端与所述主控模块u1的vbus脚连接，所述第十三电阻r3的另一端、所述电源开关u4的输出端out、以及所述数据通道控制电路200的一端共同连接所述模式切换电路100，所述第十三电阻r3的另一端还连接单刀双掷开关switch的第一不动端31，所述单刀双掷开关switch的第二不动端21连接所述芯片u3的vcc脚，所述单刀双掷开关switch的动端1通过vbus线连接所述usb接口j1的vbus脚。
50.本实施例中，单刀双掷开关switch用于切换vbus线的通路，当需要对芯片u3进行固件烧录时，单刀双掷开关switch打到第二不动端21，使动端1和第二不动端21导通；当需要对主控模块u1进行固件烧录或使用otg功能时，单刀双掷开关switch打到第一不动端31，使动端1和第一不动端31导通；
51.在一些实施例中，所述单刀双掷开关switch的第二不动端21和所述芯片u3的vcc脚之间设置有稳压器u5。
52.在一实施例中，所述电源开关u4的输入端in接入的电压为5v，所述供电电源vcc_soc为主控模块u1提供电源，电压为5v；供电电源vcc_soc和电源开关u4的供电一直存在。当芯片u3的vcc脚需要5v供电时，直接把vcc脚与单刀双掷开关switch的第二不动端21相连即可；当芯片u3的vcc是3.3v或其它电压供电时，需要添加稳压器u5进行降压，把单刀双掷开关switch的第二不动端21接到稳压器u5的输入端in，芯片u3的vcc接到稳压器u5的输出端out。稳压器u5可采用微盟的me6211c33m5g/500ma、圣邦微的sgm2028-3.3等；
53.在一些实施例中，当主控模块u1使用otg功能时，响应用户触发的切换动作，若所述切换动作为通过模式切换电路100将所述主控模块u1的工作模式切换为device模式，则触发所述主控模块u1的id脚为高电平，使所述主控模块u1处于device模式，并触发主控模块u1的gpio脚被拉低，使所述电源开关u4关断；若所述切换动作为通过模式切换电路100将所述主控模块u1的工作模式切换为host模式，则触发所述主控模块u1的id脚为低电平，使所述主控模块u1处于device模式，并触发主控模块u1的gpio脚被拉高，使所述电源开关u4关断。
54.本实施例中，电源开关u4用于主控模块u1使用otg功能时，usb接口复用电路对外部设备进行供电。由主控模块u1控制该电源开关u4的是否输出电源，当主控模块u1处于device模式时，此电源开关u4关断无输出，并能有效防止外部设备通过vbus线倒灌电压进usb接口复用电路内部；当主控模块u1处于host模式时，此电源开关u4打开输出，对外部设备供电。
55.主控模块u1的id脚高电平时为device模式、id脚低电平时为host模式；当处在device模式时，还会判断vbus脚是否为高电平，如果为高电平，才会拉高dp脚的电平。主控模块u1的gpio脚在上电初(usb接口复用电路未运行起来之前)默认状态是低电平的gpio脚：主控模块u1处于host模式时，主控模块u1的gpio脚被拉高；主控模块u1处于device模式时，主控模块u1的gpio脚被拉低。当主控模块u1处于host模式时，通过第十三电阻r3限制流入所述主控模块u1的vbus脚的电流，从而通过gpio脚控制电源开关u4对外部设备进行供电；
56.在一些实施例中，所述模式切换电路100包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第一电容c1、第二电容c2、三极管q2、mos管q1、轻触开关sw1；
57.所述第一电阻r1的一端和所述第二电阻r2的一端共同连接主控模块u1的id脚，所述第一电阻r1的另一端接地，所述第二电阻r2的另一端分别连接所述mos管q1的漏极和所述第六电阻r6的一端，所述第八电阻r8的两端分别连接所述mos管q1的栅极和源极，所述mos管q1的栅极连接所述第十二电阻r12的一端，所述第十二电阻r12另一端与所述三极管q2的集电极连接，所述第六电阻r6的另一端分别连接所述轻触开关sw1的一端、所述第九电阻r9的一端、所述第二电容c2的一端、所述三极管q2的基极；所述轻触开关sw1的另一端分别连接所述第五电阻r5的一端、所述第一电容c1的一端、所述第十电阻r10的一端，所述第五电阻r5的另一端分别连接所述数据通道控制电路200的一端、所述电源开关u4的输出端out、所述第十三电阻r3的另一端、所述单刀双掷开关switch的第一不动端31，所述第一电容c1的另一端、所述第九电阻r9的另一端、所述第一电容c1的另一端、所述三极管q2的发射极共同连接所述第十一电阻r11的一端，所述第十电阻r10的另一端和所述第十一电阻r11的另一端共同接地。
58.在一实施例中，所述mos管q1采用p沟mos晶体管，mos管q1的源极接电源输入，漏极作为输出端out接负载。
59.所述模式切换电路100的工作原理为：
60.usb接口复用电路上电初，电源输入端in经过第五电阻r5、第一电容c1、第十一电阻r11组成第一电容c1的充电回路。第一电容c1两端存在电压差(a正b负)，vab≈1.2v。此
时，三极管q2的vbe＝0，处于截止状态，mos管q1的vgs＝0，同样处于截止状态，mos管q1的漏极输出端out无电压输出。此时，主控模块u1的id脚被第一电阻r1拉低到地为低电平，处于host模式；
61.当短暂按下轻触开关sw1后，第一电容c1、轻触开关sw1、第九电阻r9组成第一电容c1的放电回路(图2所示的顺时针方向)，电流流过第九电阻r9在两端产生电压差，三极管q2的vbe等于第九电阻r9两端电压，三极管q2的vbe和第九电阻r9两端电压均约等于0.6v，三极管q2导通。三极管q2导通后，电源输入端in5v经过第八电阻r8、第十二电阻r12、三极管q2、第十一电阻r11形成通路，并在第八电阻r8上产生压降，使得mos管q1的vgs＜vgs(th)＜0，mos管q1导通，mos管q1的漏极输出电压约等于5v。此时，经过第二电阻r2和第一电阻r1分压后，主控模块u1的id脚被拉高，处于device模式；
62.松开轻触开关sw1，mos管q1输出5v电压经过第六电阻r6、第九电阻r9、第十一电阻r11形成通路，根据叠加定理可知，此时第十一电阻r11电压约为1.2v，第九电阻r9电压约为1.8v，三极管q2的vbe约为0.6v，保证三极管q2导通，实现模式切换电路100的自锁；
63.当再次按下轻触开关sw1时，第二电容c2、第九电阻r9、轻触开关sw1组成第二电容c2的放电回路(图2所示的逆时针方向)，此时三极管q2的基极(图2所示的c点)电压被拉低，三极管q2的be间电压vbe＜0.6v，三极管q2截止，第八电阻r8两端无电压差，mos管q1也截止，mos管q1的漏极无输出并被拉低，主控模块u1的id脚被拉低，为host模式；
64.再次松开轻触开关sw1，电源输入端in经过电阻第五电阻r5、第一电容c1、第十一电阻r11组成第一电容c1的充电回路，重新给第一电容c1充电，第一电容c1两端存在电压差(图2所示的a点为正，b点为负)，vab≈1.2v。再次按下按键，即可重复上述电路动作。
65.需要说明的是，轻触开关sw1又叫按键开关，使用时以满足操作力的条件向开关操作方向施压开关功能闭合接通，当撤销压力时开关即断开，其内部结构是靠金属弹片受力变化来实现通断的。
66.本实施例通过模式切换电路100实现主控模块u1的host模式/device模式切换，模式切换电路100使用mos管q1作为输出，带负载能力强，可适应不同等效负载电阻。
67.在一些实施例中，所述模式切换电路100还包括：第七电阻r7和发光二极管ed1，所述第七电阻r7的一端分别连接所述第二电阻r2的另一端、所述mos管q1的漏极、所述第六电阻r6的一端；所述第七电阻r7的另一端连接所述发光二极管ed1的阳极，所述发光二极管ed1的阴极接地。
68.本实施例中，当主控模块u1的id脚被第一电阻r1拉低到地为低电平，处于host模式时，发光二极管ed1灭；主控模块u1的id脚被拉高，处于device模式，发光二极管ed1亮；通过发光二极管ed1能够作为主控模块u1在host模式/device模式下对应的指示灯，清晰明了，便于观察使用。
69.在一些实施例中，所述数据通道控制电路200包括第三电阻r3和第四电阻r4，所述第四电阻r4的一端分别连接所述mos管q1的源极、所述第八电阻r8的一端、所述第五电阻r5的另一端、所述单刀双掷开关switch的第一不动端31、所述第十三电阻r3的另一端、所述电源开关u4的输出端out，所述第四电阻r4的另一端分别连接所述第三电阻r3的一端、所述数据通道切换开关u2的s脚，所述第三电阻r3的另一端接地。
70.本实施例中，数据通道控制电路200用于数据通道的切换。当需要对芯片u3进行固
件烧录时，单刀双掷开关switch处于第二不动端21和动端1导通时，数据通道切换开关u2的s脚被第三电阻r3电阻拉低，usb接口j1的数据通道与芯片u3的数据通道连接；当单刀双掷开关switch处于第一不动端31和动端1导通时，第三电阻r3、第四电阻r4经过分压后，把数据通道切换开关u2的s脚拉高，usb接口j1的数据通道与主控模块u1的数据通道连接。
71.本发明通过单刀双掷开关switch对vbus线通道的切换，配合第三电阻r3、第四电阻r4这两个上下拉电阻，在硬件上实现usb数据通道的自动切换，无需软件介入，可靠性高；特别适合用于使用外挂监控芯片u3、usb接口复用电路日志保存在外部芯片u3的产品，由于usb接口复用电路日志不保存在主控模块u1内部，由外部监控芯片u3保存usb接口复用电路运行的所有日志，当usb接口复用电路跑飞、卡机时，通过读取保存在外部监控芯片u3的usb接口复用电路日志进行问题分析，极大的提高了问题分析效率。
72.本发明实施例提供的usb接口复用电路工作原理为：
73.(1)把单刀双掷开关switch打到第二不动端21，第二不动端21和动端1导通，插入usb数据线，外部设备(例如电脑等)通过vbus脚对数据通道切换开关u2、芯片u3供电；
74.(2)若芯片u3的vcc脚支持5v供电，则可以直接使用usb接口j1的vbus线对芯片u3使用5v供电，单刀双掷开关switch的第二不动端21和芯片u3的vcc脚物理直连，无需加入稳压器u5的稳压器u5；若芯片u3的vcc脚使用3.3v或其它供电电压，则需要在单刀双掷开关switch的第二不动端21和芯片u3的vcc脚之间增加稳压的稳压器u5；
75.(3)此时数据通道切换开关u2的s脚被电阻第三电阻r3下拉到地，为低电平，usb接口j1的数据通道与芯片u3数据通道相连，即可对芯片u3进行固件烧写；
76.(4)把单刀双掷开关switch打到第一不动端31，第一不动端31和动端1导通，此时三极管q2截止、mos管q1截止，主控模块u1的id脚为低电平。插入usb数据线，vbus线上的5v电压使得数据通道切换开关u2的s脚被拉高，usb接口j1的数据通道与主控模块u1的数据通道相连；
77.(5)vbus线上的5v电压向模式切换电路100供电，短暂按下轻触开关sw1后松开，第一电容c1通过轻触开关sw1、第九电阻r9组成的放电回路进行放电，并在第九电阻r9上产生压降，第一电容c1两端电压差vba≈1.2v＞三极管q2的be间导通压降0.6v，使得三极管q2导通、随之mos管q1导通，主控模块u1的id脚被拉高，主控模块u1处于device模式，发光二极管ed1灯亮；
78.(6)第六电阻r6、第九电阻r9、第十一电阻r11组成的通路让电路保持自锁；
79.(7)由于主控模块u1的vbus脚也被拉高到外部vbus线的5v，此时主控模块u1拉高dp，开始枚举，即可对主控模块u1进行固件烧写；
80.(8)对主控模块u1和芯片u3固件烧录完固件后，当无需对芯片u3进行固件烧录时，单刀双掷开关switch默认打到第一不动端31，让第一不动端31和动端1保持导通；
81.(9)再次短暂按下轻触开关sw1并松开，第二电容c2、第九电阻r9、轻触开关sw1组成第二电容c2的放电回路(图2所示的逆时针方向)，c点电压被拉低，三极管q2的be间电压vbe＜0.6v，三极管q2截止，第八电阻r8两端无电压差，mos管q1也截止，mos管q1的3脚无输出并被拉低，主控模块u1的id脚被拉低，为host模式，发光二极管ed1灯灭；
82.(10)当再次按下轻触开关sw1时，电路重复步骤(5)的动作；
83.(11)usb接口复用电路开机后，当usb接口复用电路检测到处于hots模式时，软件
把gpio脚拉高，电源开关u4打开，电源通过电源开关u4、单刀双掷开关switch、vbus线对外供电；
84.(12)电源开关u4输出5v的同时，也使得数据通道切换开关u2的s脚被拉高，usb接口j1的数据通道与主控模块u1的数据通道相连，即可实现主控模块u1的otg功能；
85.(13)由于第十二电阻r12的存在，且第十二电阻r12阻值合适(阻值远高于外部usb设备的等效负载电阻)，将使得流入主控模块u1的vbus脚的电流非常小，电源开关u4在第十二电阻r12上的能量损耗也非常小，电源开关u4的能量几乎全部流向外部usb设备；
86.(14)当usb接口复用电路断电重新开机，模式切换电路100中的mos管q1默认不导通，主控模块u1处于host模式，用于外接usb设备；
87.当反复按下轻触开关sw1时，即可实现主控模块u1的host模式/devoce的切换。从而实现usb接口j1的三合一复用功能。
88.参考图3，图3为本发明提供的usb接口复用电路仿真结果示意图，从仿真结果可看出，符合上述理论分析。其中，使用压控开关模拟轻触开关sw1的按键动作，虚线为压控开关的特性曲线：上升沿为按键按下，下降沿为按键松开，高电平脉宽2秒为按键按下持续时间(消抖)，低电平4秒为按键松开时间。每一个周期(高电平2秒 低电平4秒)代表一次按键的按下和松开，如此反复。实线为mos管q1的输出电压曲线，从图3可看出，mos管q1输出电压在轻触开关sw1的每一个上升沿时发生翻转，即开关每按下并松开一次，输出电压状态翻转一次。
89.此外，本发明实施例提供一种usb接口复用电路的控制方法，应用于上述任一实施例所述的usb接口复用电路，所述方法包括以下步骤：
90.步骤s100、确定usb接口复用电路的工作模式；所述usb接口复用电路的工作模式包括：对芯片u3进行固件烧录、对主控模块u1进行固件烧录和主控模块u1使用otg功能；
91.步骤s200、基于所述usb接口复用电路的工作模式确定所述供电电路300的供电对象，控制所述供电电路300向供电对象进行供电；其中，所述供电对象包括芯片u3和主控模块u1，当对芯片u3进行固件烧录时，所述供电电路300对芯片u3供电；当对主控模块u1进行固件烧录或使用otg功能时，所述供电电路300对主控模块u1供电；
92.步骤s300、当所述供电电路300对主控模块u1供电时，数据通道控制电路200向所述数据通道切换开关u2触发选择主控模块u1的数据通道的切换信号；当所述供电电路300对芯片u3供电时，数据通道控制电路200向所述数据通道切换开关u2触发选择芯片u3的数据通道的切换信号；
93.步骤s400、响应所述数据通道控制电路200触发的切换信号，当所述供电电路300对主控模块u1供电时，数据通道切换开关u2选择主控模块u1的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接；当所述供电电路300对芯片u3供电时，数据通道切换开关u2选择芯片u3的数据通道与usb接口j1的数据通道进行连接；
94.步骤s500、当主控模块u1使用otg功能时，响应用户触发的切换动作，通过模式切换电路100切换主控模块u1的工作模式；其中，所述主控模块u1的工作模式包括device模式和host模式。
95.尽管本发明公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考
所附权利要求，考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。