[0001] 本实用新型涉及芯片领域，具体地涉及一种可扩展升级的通信模块。

[0002] 随着科技发展速度的加快，芯片领域中各种功能模块也不断地升级和更新。当功能模块升级时，通常需要将设备中的整个主板都进行更换，操作复杂、成本较高。如果不更换主板的话，目前常用的手段是把模块中使用的应用处理器(AP,Application Processor)本身的GPIO接口引出来，以在模块外部进行功能的扩展。然而，在实际应用中，这种引出接口的方式存在以下问题：

[0003] (1)模块的GPIO接口数量受到其应用处理器自带的GPIO数量的限制，如果终端设备所要连接的外接设备较多，所需的GPIO接口数量超过了模块本身应用处理器自带的GPIO数量，则无法应用；

[0004] (2)GPIO的数量与应用处理器的定位相关联。定位高端的应用处理器，其GPIO数量通常较多，定位低端的应用处理器，其GPIO数量通常较少。以4G模块和5G模块为例，4G模块具有应用处理器AP1，5G模块具有应用处理器AP2，AP1的GPIO数量是N1，AP2的GPIO数量是N2，N1

[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无需更改载板PCB即可进行终端设备扩展升级的通信模块。

[0006] 本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种可扩展升级的通信模块，其特征在于，包括：应用处理器和至少一个GPIO扩展芯片，所述应用处理器具有至少一个扩展接口，所述至少一个GPIO扩展芯片与所述至少一个扩展接口电连接，每个所述GPIO扩展芯片用于提供若干对外连接的扩展引脚，所述扩展引脚的数量使得所述通信模块的总引脚数量等于所要扩展升级形成的目标通信模块的总引脚数量。

[0007] 在本申请的一实施例中，所述扩展接口包括至少一个I2C接口。

[0008] 在本申请的一实施例中，一个所述I2C接口同时与多个所述GPIO扩展芯片电连接，每个所述GPIO扩展芯片具有至少一个地址接口，所述地址接口用于为所述多个GPIO扩展芯片设置不同的地址。

[0009] 在本申请的一实施例中，多个所述I2C接口与多个所述GPIO扩展芯片一一对应电连接。

[0010] 在本申请的一实施例中，每个所述GPIO扩展芯片内部具有寄存器，所述应用处理器通过所述扩展接口发送控制信号至对应的GPIO扩展芯片，所述控制信号用于控制对应的所述寄存器，从而控制所述GPIO扩展芯片的扩展引脚的功能。

[0011] 在本申请的一实施例中，所述扩展引脚的功能包括：输出高电平、输出低电平和输入中断信号。

[0012] 在本申请的一实施例中，所述扩展接口包括一个USB接口，所述通信模块还包括USB‑HUB芯片，所述USB‑HUB芯片与所述一个USB接口电连接，用于将所述一个USB接口扩展为多个USB扩展接口。

[0013] 在本申请的一实施例中，所述扩展接口还包括SPI接口。

[0014] 在本申请的一实施例中，所述通信模块是4G模块，所述目标通信模块是5G模块。

[0015] 在本申请的一实施例中，还包括存储模块、射频收发模块、无线通信模块和电源管理模块中的任意个，所述应用处理器与存储模块、射频收发模块、无线通信模块和电源管理模块中的任意个电连接。

[0016] 本申请的通信模块在模块内部设置了若干个GPIO扩展芯片，并且通过应用处理器的扩展接口与该若干个GPIO扩展芯片电连接，每个GPIO扩展芯片都能提供多个对外连接的扩展引脚，使该通信模块的总引脚数量等于所要扩展升级形成的目标通信模块的总引脚数量，增加GPIO接口的同时实现了通信模块的向上兼容。在需要进行升级时，可以直接将该通信模块替换为目标通信模块，而无需更改设备中主板的PCB设计，替换主板，具有实现方便、开发周期短、节约成本等有益效果。

[0022] 为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

[0023] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

[0024] 如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

[0025] 在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0026] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

[0027] 以下，基于附图对本实用新型的实施例加以说明。但是，以下所示的实施例是用于将本实用新型的技术思想具体化的可扩展升级的通信模块的例示，本实用新型的可扩展升级的通信模块并不特定为以下的内容。进而，本说明书是为了容易理解权利要求的范围，将对应于实施例所示的构件的编号赋予“权利要求书”及“实用新型内容”栏中所示的构件。但是，绝非将权利要求中所示的构件特定为实施例的构件。特别是记载于实施例的构成构件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等，如无特定的记载，则其意图并不是将本实用新型的范围只限定于此，只不过为说明例。

[0028] 然而，各附图所示的构件的尺寸或位置关系等有时为了明确说明而有夸张。进而，在以下的说明中，对于相同的名称、符号，表示相同或同质的构件，适宜省略其详细说明。进而，构成本实用新型的各要素可以是以相同的构件构成多个要素从而以一个构件兼用多个要素的形态，相反地也可以是由多个构件分担一个构件的功能来实现。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也可利用于其它的实施例、实施方式等。另外，在本说明书中，“上”并不限于与上表面接触而形成的情况，也包含分隔地形成于上方的情况，还以也包含层与层之间存在有介在层的含义而使用。

[0029] 本申请的可扩展升级的通信模块可以应用于任何类型的通信模块，本申请对该通信模块的具体协议、软硬件实现方式都不做限制。该通信模块可以用于任何具有通信功能的终端设备、移动终端等。优选地，本申请的通信模块适用于POS机、台式收银机、PDA、平板电脑等。

[0030] 本申请的可扩展升级的通信模块包括：应用处理器和至少一个GPIO扩展芯片，应用处理器具有至少一个扩展接口，至少一个GPIO扩展芯片与至少一个扩展接口电连接，每个GPIO扩展芯片用于提供若干对外连接的扩展引脚，扩展引脚的数量使得通信模块的总引脚数量等于所要扩展升级形成的目标通信模块的总引脚数量。本申请对GPIO扩展芯片的数量、扩展接口的数量和类型都不做限制。其中，GPIO扩展芯片可以是本领域目前常规使用的GPIO扩展芯片。根据AP自身的设置，扩展接口可以是I2C、USB、SPI等类型的接口。一个扩展接口可以与一个或多个GPIO扩展芯片电连接。

[0031] 图1是本申请一实施例的通信模块的示例性框图。参考图1所示，该实施例的通信模块100包括一个应用处理器110和3个GPIO扩展芯片121、122、123，该应用处理器110具有3个扩展接口131、132、133，并分别与GPIO扩展芯片121、122、123电连接。如图1所示，每个GPIO扩展芯片具有x个对外连接的扩展引脚。例如，GPIO扩展芯片121对外连接的x个扩展引脚分别标记为GPIO101、GPIO102、GPIO103、…、GPIO10x。GPIO扩展芯片122、123也是类似的。需要说明，通常通信模块的内部并没有设置GPIO扩展芯片，本申请通过在通信模块内部设置至少一个GPIO扩展芯片，增加了通信模块的GPIO接口数量。

[0032] 假设通信模块100原来的总引脚数量是P1，其所要兼容或扩展升级的目标通信模块的总引脚数量是P2，并且P2>P1，P2‑P1＝P3，则，该3个GPIO扩展芯片121、122、123的扩展引脚数量之和等于P3。

[0033] 在一些实施例中，通信模块是4G模块，目标通信模块是5G模块。以该实施例为例，假设4G模块的总引脚数量是32，5G模块的总引脚数量是64，二者的数量差为32。则通信模块100中设置2个GPIO扩展芯片，每个扩展芯片包括16个扩展引脚，即可将该4G模块扩展升级为与5G模块具有相同数量的总引脚。在后续需要进行模块更新时，只需从主板或载板上将该4G模块取下来，直接替换上5G模块即可，在硬件上无需对主板或载板做出任何改动，操作简单，成本低。

[0034] 需要说明，每个GPIO扩展芯片可以支持多路GPIO输入/输出，具体的数量和GPIO扩展芯片的型号有关。因此，可以根据通信模块自身和目标通信模块之间总引脚数量之差来选择合适的GPIO扩展芯片，以对所要选择的GPIO扩展芯片的数量、成本等进行优化，同时考虑到主板面积的利用率，还可以同时考虑GPIO扩展芯片的面积，以综合优化设计。

[0035] 在一些实施例中，扩展接口131、132、133都是I2C接口。如图1所示，在该实施例中，每个I2C接口与一个GPIO扩展芯片连接，I2C接口和GPIO扩展芯片一一对应。

[0036] 图2是本申请另一实施例的通信模块的示例性框图。参考图2所示，在该实施例中，通信模块200包括一个应用处理器210和1个扩展接口230，并通过该1个扩展接口230同时与3个GPIO扩展芯片221、222、223电连接。与图1所示实施例类似的，图2所示实施例中的每个GPIO扩展芯片具有x个对外连接的扩展引脚。例如，GPIO扩展芯片221对外连接的x个扩展引脚分别标记为GPIO101、GPIO102、GPIO103、…、GPIO10x。GPIO扩展芯片222、223也是类似的。

[0037] 参考图2所示，假设该扩展接口230是I2C接口。例如该通信模块200的应用处理器AP只有一个可用的I2C接口，则通过图2所示的实施方式，可以通过选通的方式，仅通过一个I2C接口与多个GPIO扩展芯片电连接。

[0038] 图3是本申请一实施例的通信模块中通过一个扩展接口连接多个扩展芯片的示例。参考图3，该应用处理器310通过一个I2C接口与2个GPIO扩展芯片321、322连接。具体地，每个GPIO扩展芯片321、322都具有用于连接I2C接口的SCL、SDA引脚，其中，SCL引脚用于连接I2C接口的串行时钟线，SDA引脚用于连接I2C接口的串行数据线。进一步地，GPIO扩展芯片321、322都具有地址接口AD0、AD1。GPIO扩展芯片321的地址接口AD0、AD1都接地，GPIO扩展芯片322的地址接口AD0接地，AD1则接电源VCC，表示二者的地址不同。根据该实施例，应用处理器310可以通过地址来选择需要使用的GPIO扩展芯片。

[0039] 进一步地，如图3所示，每个GPIO扩展芯片321、322都具有电源引脚VCC，该引脚VCC除了与电源连接之外，还通过一电容连接至地。每个GPIO扩展芯片321、322都具有16个对外连接的扩展引脚。

[0040] 需要说明，图3所示的GPIO扩展芯片321、322具有2个地址接口AD0、AD1，则理论上可以设置4个具有不同地址的GPIO扩展芯片。当地址接口数量越多，则该一个扩展接口可以连接的GPIO扩展芯片的数量越多。

[0041] 在一些实施例中，每个GPIO扩展芯片内部具有寄存器，应用处理器通过扩展接口发送控制信号至对应的GPIO扩展芯片，控制信号用于控制对应的寄存器，从而控制GPIO扩展芯片的扩展引脚的功能。参考图1所示，当应用处理器110要控制GPIO扩展芯片121的扩展引脚GPIO101的功能时，应用处理器110通过扩展接口131发送控制信号C1到GPIO扩展芯片121，该控制信号C1用于控制GPIO扩展芯片121内部的寄存器，从而控制扩展引脚GPIO101的功能。

[0042] 在一些实施例中，扩展引脚的功能包括：输出高电平、输出低电平和输入中断信号。应用处理器110控制对应扩展引脚的状态，使其可以具备相应的功能。此处的功能仅为示例，在具体实施时，扩展引脚还可以包括其他任意适宜的功能。

[0043] 在一些实施例中，扩展接口还可以是USB接口。对于一些通信模块来说，其应用处理器通常具有一个USB接口，为了对USB接口进行扩展应用，该通信模块还包括USB‑HUB芯片，该USB‑HUB芯片与应用处理器的一个USB接口电连接，用于将该一个USB接口扩展为多个USB扩展接口。在这些实施例中，多个GPIO扩展芯片与经过扩展之后的多个USB扩展接口相连接，同样可以实现对通信模块引脚数量的扩展。

[0044] 图4是本申请一实施例的通信模块的示例性框图。参考图4所示，该实施例的通信模块400除了包括应用处理器410、GPIO扩展芯片421、422之外，还包括存储模块440、射频收发模块450、无线通信模块460和电源管理模块470。应用处理器410具有2个I2C接口431、432，并通过I2C接口431与GPIO扩展芯片421电连接，通过I2C接口432与GPIO扩展芯片422电连接。每个GPIO扩展芯片421、422都具有x个对外连接的扩展引脚。图4中用圆圈表示外接引脚。

[0045] 具体地，存储模块440包括DRAM和ROM，该两个存储模块都与应用处理器410电连接。射频收发模块450包括收发器Transceiver和2个前端模块FEM，通过收发器Transceiver与应用处理器410电连接。无线通信模块460和电源管理模块470分别与应用处理器410电连接。目标通信模块中也同样包括这些模块。

[0046] 根据图4所示的实施例，该通信模块400的总引脚数量等于所要扩展形成的目标通信模块的总引脚数量，并且各个引脚的布局也都与目标通信模块的布局相同。在需要进行升级时，可以直接将通信模块400替换为目标通信模块，而无需更改主板的PCB设计，替换主板，实现了向上兼容的能力，具有实现方便、节约成本等有益效果。对于包括本申请的通信模块在内的电子设备来说，在升级时可能仅需进行软件上的更新，而无需改变硬件，开发周期短，并且能够延长电子设备的使用寿命，节约成本。

[0047] 尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的实用新型实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本实用新型实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

[0048] 同理，应当注意的是，为了简化本实用新型披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本实用新型实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本实用新型对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

[0049] 一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本实用新型一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

[0050] 虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。