[0001] 本发明涉及端口复用技术领域，尤其涉及一种控制器端口复用电路及复用方法。

[0002] 汽车域控制器是车辆电控系统中的核心单元，随着车辆新功能的不断推出，车辆各种类型的信号也需要根据相应功能进行增加或者调整，控制器产品如果不能预留足够多的端口，可能在适配完某一款车型后，就无法满足其他车型的需求。但是控制器产品预留的资源越多，成本就会相应的上升。

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0028] 下面结合图1至图10描述本发明的控制器端口复用电路及复用方法。

[0029] 图1示出了本发明提供的一种控制器端口复用电路的结构示意图，参见图1，该电路包括多个第一复用单元11和多个第二复用单元12，其中：第一复用单元11，用于接收两路信号，两路信号包括一路模拟信号和一路数字信号，根据信号类型的选择信号，将两路信号接入到各自对应的采集端口上；
第二复用单元12，用于接收一路信号，一路信号为模拟信号或数字信号，将一路信号接入到两个采集端口上，两个采集端口包括模拟信号端口和数字信号端口。

[0030] 对此，需要说明的是，汽车域控制器是车辆电控系统中的核心单元，随着车辆新功能的不断推出，车辆各种类型的信号也需要根据相应功能进行增加或者调整，控制器产品如果不能预留足够多的端口，可能在适配完某一款车型后，就无法满足其他车型的需求。但是控制器产品预留的资源越多，成本就会相应的上升。为此，本发明提出端口复用。通过控制器的端口复用，可以提高产品的灵活性、通用性、及平台化。

[0031] 车辆上的各种类型的信号的采集主要是数字信号(DI)和模拟信号(AI)。DI(Digital Signal Input)是指数字信号输入端口，AI(Analog Signal Input)是指模拟信号输入端口。其中数字信号DI又分为高电平有效和低电平有效；模拟信号包含电压和电阻型信号采集。

[0032] 由于很多单片机(MCU)及其他类型的主控芯片的IO端口实际上既可以采集电平信号也可以采集脉冲信号，因此可以将PI(Pulse Signal Input)看成是一种数字信号。

[0033] 在本发明中，从对接入的信号类型的按需选择，以及对接入的信号的任意采集的设计角度，该电路包括多个第一复用单元和多个第二复用单元。第一复用单元能够对接入的信号类型进行按需选择，第二复用单元能够对接入的信号类型进行任意采集，即不去考虑接入的信号的具体类型。

[0034] 由于第一复用单元能够对接入的信号类型进行按需选择，相当于能够选择性的安排接入的模拟信号和数字信号。为此，第一复用单元同时能够接收两路信号，两路信号包括一路模拟信号和一路数字信号。此时，第一复用单元能够根据信号类型的选择信号，将两路信号接入到各自对应的采集端口上。这里的采集端口是采集单元的IO端口。即将接入的模拟信号，接入到模拟信号的IO端口；将接入的数字信号，接入到数字信号的IO端口。

[0035] 由于第二复用单元能够对接入的信号类型进行任意采集，相当于无论接入的信号类型是何种类型，均能够被采集到。为此，该第二复用单元能够接收一路信号，一路信号为模拟信号或数字信号，将一路信号接入到两个采集端口上，两个采集端口包括模拟信号端口和数字信号端口。如此，当接入的是模拟信号，接入的是两个采集端口中的模拟信号端口。当接入的是数字信号，接入的是两个采集端口中的数字信号端口。

[0036] 本发明提供的控制器端口复用电路，通过设置不同的复用单元，能够适配更多的信号接入情况，可满足控制器在面对不同型号设备时，同一端口采集不同类型信号的需求，这样对于简化设备系统设计成本，及平台化有重要的意义。

[0037] 在上述的控制器端口复用电路的进一步复用电路中，主要是对第一复用单元进行具体结构的解释说明，参见图2，图2示出的是单个第一复用单元和单个第二复用单元，其重在对复用单元的结构进行解释，如下：第一复用单元包括第一路复用子单元和第二路复用子单元，其中：
第一路复用子单元包括第一路接入端口J1、第一信号选择电路X1和第一路采集端口C1；第一路采集端口为模拟信号端口；第二路复用子单元包括第二路接入端口J2、第二信号选择电路X2和第二路采集端口C2；第二路采集端口为数字信号端口。

[0038] 若第一路接入端口接入模拟信号，则第二路接入端口接入数字信号；若第二路接入端口接入模拟信号，则第一路接入端口接入数字信号。

[0039] 第一信号选择电路和第二信号选择电路，均用于将接入的模拟信号选入到第一路采集端口，将接入的数字信号选入到第二路采集端口。

[0040] 从图2中可以看出，在每一路的采集端口的信号类型确定的情况下，当接入的信号类型不符的情况下，选择电路的作用是将接入的信号接入到合适的采集端口上。

[0041] 进一步的，参见图3，第一路复用子单元还包括第一路信号调理电路T1，第一路信号调理电路的输入端连接第一路接入端口J1，输出端连接第一信号选择电路X1；第二路复用子单元还包括第二路信号调理电路T2，第二路信号调理电路T2的输入端连接第二路接入端口J2，输出端连接第二信号选择电路X2。

[0042] 在本发明中，信号调理电路能够将接入的模拟信号或数字信号的电平幅值转换为采集端口能够识别的电平幅值范围，以及将转换后的模拟信号或数字信号进行电平超限保护。

[0043] 进一步的，继续参见图3，第二复用单元包括第二接入端口J3、第二信号调理电路T3和第二采集端口C3，其中：第二接入端口接入模拟信号或数字信号；
第二采集端口包括模拟信号端口和数字信号端口；
第二信号调理电路的输入端连接第二接入端口，输出端连接第二采集端口。

[0044] 进一步的，参见图4，第一复用单元还包括配置单元，其中：配置单元，用于向第一信号选择电路和第二信号选择电路传输第一类配置信号；
第一类配置信号，用于第一信号选择电路和第二信号选择电路将接入的模拟信号选入到第一路采集端口，将接入的数字信号选入到第二路采集端口。

[0045] 下面以图5对上述的具体内容进行解释说明，如下：端口以J‑x命名，J‑x可以采集模拟信号，或者数字信号；复用端口有两种类型，第一种命名为A类型，其组成为信号调理电路、信号选择电路，以及相关的配置单元和采集单元；A类型中的J1和J2为互斥关系，当J1采集模拟信号时，J2则为数字信号采集，同理，当J1采集数字信号时，J2则为模拟信号采集。配置单元的CS1和CS2为互斥信号，当CS1为高时，CS2为低电平；当CS1为低时，CS2为高电平。A类型端口复用需要两两组合，两者之间互斥，这样做既可以节省采集单元的IO口资源，也可以灵活配置信号类型；而B类型端口复用，是在A型端口的基础上去掉了信号选择电路，这样信号通过调理电路后，既连接采集单元的模拟IO口，同时也连接它的数字IO口。因此B型端口既可以做模拟信号采集也可以做数字信号采集，它与A型端口相比，一个端口就占用了两个采集单元的IO口，对资源消耗较大。因此通常将控制器的A、B两种信号采集方式组合使用。

[0046] 进一步的，如图6所示，信号选择电路包括非门电路、第一模拟开关和第二模拟开关，其中：非门电路的输入端接入第一类配置信号Csx，非门电路的输出端接入第二模拟开关的控制端，第二模拟开关的输入端连接接入的模拟信号或数字信号，第二模拟开关的输出端输出模拟信号或数字信号；
第一模拟开关的控制端接入第一类配置信号Csx，第一模拟开关的输入端连接接入的模拟信号或数字信号，第一模拟开关的输出端输出模拟信号或数字信号。

[0047] 当A型端口的信号经过信号调理电路后，需要信号选择电路选择该信号通往采集单元的模拟IO端口还是数字IO端口。

[0048] 配置单元的信号CSx一路控制1个通道的第一模拟开关，另外一路通过非门电路后控制另外1个通道的第二模拟开关。这样一个CSx信号总能选通一个通道。再配合1路A型端口，两者组合使用，就可以将A型端口信号配置为需要的信号类型。

[0049] 进一步的，如图7所示，信号调理电路包括电平转换电路和钳位保护电路，其中：电平转换电路，用于将接入的模拟信号或数字信号的电平幅值转换为采集端口能够识别的电平幅值范围；钳位保护电路，用于将转换后的模拟信号或数字信号进行电平超限保护。

[0050] 更进一步的是，信号调理电路还包括上拉电阻电路和电源选择电路，其中：上拉电阻电路，用于为接入的模拟信号或数字信号配置上拉电阻；
电源选择电路，用于为接入的模拟信号或数字信号配置电源。

[0051] 如图8所示，在信号采集过程中，有的信号采集需要配置有上拉电阻，有的信号则不需要，因此需要上拉电阻可配置。上拉电阻电路包括第一MOS管(MOS1)和电阻，其中：MOS1的栅极连接第二类配置信号Ckx，MOS1的漏极连接接入端口，MOS1的源极连接电阻Rup的一端，电阻的另一端连接电源电压Vsup。

[0052] 当配置单元将Ckx置为低时，MOS1导通，与之对应的端口电路则被配置为有上拉电阻；当配置单元将Ckx置为高时，MOS1截止，与之对应的端口电路则被配置为无上拉电阻。

[0053] 如图9所示，在信号采集过程中，需要有上拉电阻，上拉电阻需要连接电源，有的信号需要接5V电源，有的信号则需要接供电电源；为满足信号采集电路的不同电源的需求，需要有电源选择电路。电源选择电路包括第二MOS管(MOS2)和第三MOS管(MOS3)，其中：MOS2的源极连接第一电压VCC1，MOS2的栅极连接第三类配置信号Cp1，MOS2的漏极输出电源电压Vsup；
MOS3的源极连接第二电压VCC2，MOS3的栅极连接第三类配置信号Cp2，MOS3的漏极输出电源电压Vsup。

[0054] 当Cp1为低时，Vsup选择VCC1；当Cp2为低时，Vsup选择VCC2；为防止Cp1、Cp2同时为低，需要配置单元对Cp1和CP2进行设置。

[0055] 下面对本发明提供的控制器端口复用方法进行描述，下文描述的控制器端口复用方法与上文描述的控制器端口复用电路可相互对应参照。

[0056] 图10示出了本发明提供的一种基于上述控制器端口复用电路的复用方法的流程示意图，参见图10，该方法包括以下步骤：步骤101、接收两路信号，两路信号包括一路模拟信号和一路数字信号，根据信号类型的选择信号，将两路信号接入到各自对应的采集端口上；
步骤102、接收一路信号，一路信号为模拟信号或数字信号，将一路信号接入到两个采集端口上，两个采集端口包括模拟信号端口和数字信号端口。

[0057] 本发明提供的控制器端口复用方法，通过设置不同的复用单元，能够适配更多的信号接入情况，可满足控制器在面对不同型号设备时，同一端口采集不同类型信号的需求，这样对于简化设备系统设计成本，及平台化有重要的意义。

[0058] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。