本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于USB接口的燒錄電路、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和MCU固件燒錄方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的電子設(shè)備為了降低成本和美觀等設(shè)計(jì)需求，需要盡可能減少外露接口的設(shè)計(jì)，在此設(shè)計(jì)需求下，對(duì)于一些設(shè)置有MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)的電子設(shè)備，為更新電子設(shè)備的MCU固件，在燒錄升級(jí)過(guò)程中，可以利用電子設(shè)備的USB接口進(jìn)行燒錄。

如中國(guó)發(fā)明專利(201310141942.7)公開(kāi)了一種通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)程序燒錄的電路及存儲(chǔ)器電路，其技術(shù)手段是通過(guò)搭建硬件電路，控制存儲(chǔ)器芯片的程序燒錄控制信號(hào)端的狀態(tài)，使得外接設(shè)備(例如電腦)能夠使用普通的USB接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器芯片進(jìn)行空片軟件升級(jí)。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)用USB接口來(lái)燒錄固件，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)軟件被誤燒寫(xiě)和閱讀的情況，缺少針對(duì)燒錄USB接口的保護(hù)功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述USB燒錄接口缺乏保護(hù)功能，會(huì)造成軟件被誤燒寫(xiě)和閱讀的問(wèn)題，提出了本發(fā)明的一種基于USB接口的燒錄電路、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和MCU固件燒錄方法，以解決或者部分解決上述技術(shù)問(wèn)題。

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于USB接口的燒錄電路，所述USB接口的D-引腳通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件接至MCU的SWIM引腳；所述USB接口的D+引腳通過(guò)第二開(kāi)關(guān)元件接至MCU的復(fù)位引腳；所述USB接口的ID引腳電連接所述第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件；

當(dāng)所述USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器時(shí)，所述燒錄器向所述ID引腳輸入燒錄控制信號(hào)，控制所述第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件的閉合或斷開(kāi)。

可選地，所述第一開(kāi)關(guān)元件為第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏極接至USB接口的D-引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端，所述第一NMOS管的源極接至MCU的SWIM引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端；所述第二開(kāi)關(guān)元件為第二NMOS管，所述第二NMOS管的源極接至USB接口的D+引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端，所述第二NMOS管的漏極接至MCU的復(fù)位引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端；所述第一NMOS管和第二NMOS管的柵極共同接至所述USB接口的ID引腳；

所述USB接口的ID引腳通過(guò)一下拉電阻接地，當(dāng)ID引腳無(wú)燒錄控制信號(hào)輸入時(shí)為低電平，所述第一NMOS管和第二NMOS管截止；當(dāng)所述USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器時(shí)，所述燒錄器向所述ID引腳輸入高電平信號(hào)，控制所述第一NMOS管和第二NMOS管導(dǎo)通。

可選地，所述高電平信號(hào)為3.3V電壓信號(hào)。

可選地，所述USB接口的D-、D+和ID引腳通過(guò)靜電阻抗器接地，實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)。

可選地，所述第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件為繼電器或開(kāi)關(guān)芯片。

依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，該頭盔的USB接口設(shè)置有如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于USB接口的燒錄電路，當(dāng)該頭盔的USB接口連接USB充電線時(shí)對(duì)頭盔進(jìn)行充電，當(dāng)該頭盔的USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器時(shí)，對(duì)頭盔內(nèi)的MCU進(jìn)行燒錄。

依據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種MCU固件燒錄方法，該方法包括：

將USB接口的D-引腳通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件接至MCU的SWIM引腳；將USB接口的D+引腳通過(guò)第二開(kāi)關(guān)元件接至MCU的復(fù)位引腳；將USB接口的ID引腳電連接所述第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件；

將USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器，通過(guò)所述燒錄器向所述ID引腳輸入燒錄控制信號(hào)，控制所述第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件的閉合或斷開(kāi)。

可選地，采用第一NMOS管為所述第一開(kāi)關(guān)元件，將所述第一NMOS管的漏極接至USB接口的D-引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端，將所述第一NMOS管的源極接至MCU的SWIM引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端；

采用第二NMOS管為所述第二開(kāi)關(guān)元件，將所述第二NMOS管的源極接至USB接口的D+引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端，將所述第二NMOS管的漏極接至MCU的復(fù)位引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端；

將所述第一NMOS管和第二NMOS管的柵極共同接至所述USB接口的ID引腳；

無(wú)燒錄時(shí)，將所述USB接口的ID引腳通過(guò)一下拉電阻接地，使ID引腳處于低電平，控制所述第一NMOS管和第二NMOS管截止；燒錄時(shí)，通過(guò)燒錄線連接所述USB接口和燒錄器，所述燒錄器向所述ID引腳輸入燒錄控制信號(hào)使ID引腳處于高電平，控制所述第一NMOS管和第二NMOS管導(dǎo)通。

可選地，將所述USB接口的D-、D+和ID引腳通過(guò)靜電阻抗器接地，實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)。

可選地，采用繼電器或開(kāi)關(guān)芯片為所述第一和第二開(kāi)關(guān)元件。

綜上所述，本發(fā)明的燒錄電路基于設(shè)備上已有的USB接口實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU固件的燒錄，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路，控制燒錄通路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，采用ID引腳引入燒錄控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒錄功能的使能控制，形成對(duì)MCU的保護(hù)，確保充電和燒錄功能很好地分離，在充分利用設(shè)備已有接口實(shí)現(xiàn)燒錄功能的基礎(chǔ)上，避免了MCU的軟件被誤燒寫(xiě)，保證了MCU內(nèi)軟件的安全性，提高了電子設(shè)備的可靠性；對(duì)于應(yīng)用了上述燒錄電路的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，通過(guò)復(fù)用USB接口實(shí)現(xiàn)充電和燒錄的雙重功能，可以減少頭盔上的接口數(shù)量，節(jié)省頭盔設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)獲得更美觀的外形，迎合用戶的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明燒錄電路的設(shè)計(jì)構(gòu)思框架圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種基于USB接口的具有燒錄保護(hù)功能的MCU燒錄電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種MCU燒錄電路的具體實(shí)施方案；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種MCU燒錄方法步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明出于節(jié)約成本和改善設(shè)備外形的目的，在不增加外部接口的情況下，充分利用設(shè)備已有的充電接口，來(lái)構(gòu)建對(duì)設(shè)備中MCU固件進(jìn)行燒錄的燒錄電路，發(fā)明構(gòu)思如圖1所示，在設(shè)備已有的USB接口和MCU之間形成傳輸燒錄信息的燒錄通路，并在燒錄通路上設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電路，從USB接口引入燒錄使能信號(hào)，控制燒錄功能的開(kāi)啟和關(guān)閉，防止在連接充電線時(shí)對(duì)MCU內(nèi)軟件的誤燒寫(xiě)，使燒錄電路具有保護(hù)功能。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種基于USB接口的具有燒錄保護(hù)功能的MCU燒錄電路結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，一種基于USB接口的燒錄電路，USB接口210的D-引腳通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件220接至MCU230的SWIM引腳；USB接口210的D+引腳通過(guò)第二開(kāi)關(guān)元件240接至MCU230的復(fù)位引腳；USB接口210的ID引腳電連接第一開(kāi)關(guān)元件220和第二開(kāi)關(guān)元件240；當(dāng)USB接口210通過(guò)燒錄線連接燒錄器時(shí)(燒錄線和燒錄器未示出)，燒錄器向ID引腳輸入燒錄控制信號(hào)，控制第一開(kāi)關(guān)元件220和第二開(kāi)關(guān)元件240的閉合或斷開(kāi)。

由于USB接口只有5個(gè)引腳，除了充電引腳VBUS和GND，還剩3個(gè)引腳D-、D+和ID腳，本設(shè)計(jì)分別為其分配了SWIM、復(fù)位和燒錄使能信號(hào)。這樣設(shè)計(jì)是由于USB線材的設(shè)計(jì)一般不使用ID引腳，或者將其接地處理。在本設(shè)計(jì)中，該ID引腳拉低時(shí)，燒錄電路處于關(guān)閉狀態(tài)。

本發(fā)明的燒錄電路基于設(shè)備上已有的USB接口實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU固件的燒錄，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路，控制燒錄通路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，采用ID引腳引入燒錄控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒錄功能的使能控制，形成對(duì)MCU的保護(hù)，確保充電和燒錄功能很好地分離，在充分利用設(shè)備已有接口實(shí)現(xiàn)燒錄功能的基礎(chǔ)上，避免了MCU的軟件被誤燒寫(xiě)，保證了MCU內(nèi)軟件的安全性，提高了電子設(shè)備的可靠性。

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種MCU燒錄電路的具體實(shí)施方案。如圖3所示，第一開(kāi)關(guān)元件為第一NMOS管Q6，第一NMOS管Q6的漏極接至USB接口的D-引腳，并通過(guò)一上拉電阻R63接至電源端，第一NMOS管Q6的源極接至MCU的SWIM引腳，并通過(guò)一上拉電阻R34接至電源端；第二開(kāi)關(guān)元件為第二NMOS管Q7，第二NMOS管Q7的源極接至USB接口的D+引腳，并通過(guò)一上拉電阻R64接至電源端，第二NMOS管Q7的漏極接至MCU的復(fù)位引腳，并通過(guò)一上拉電阻R1接至電源端；第一NMOS管Q6和第二NMOS管Q7的柵極共同接至USB接口的ID引腳。USB接口的ID引腳通過(guò)一下拉電阻R66接地，當(dāng)ID引腳無(wú)燒錄控制信號(hào)輸入時(shí)為低電平，第一NMOS管Q6和第二NMOS管Q7截止；當(dāng)USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器時(shí)，燒錄器向ID引腳輸入高電平信號(hào)，控制第一NMOS管Q6和第二NMOS管Q7導(dǎo)通。

其中該USB接口為Micro USB接口，其第1引腳(VBUS)和第5引腳(GND)，作為充電接口，可以接受標(biāo)準(zhǔn)的USB線對(duì)該設(shè)備進(jìn)行充電；第2引腳(D-)通過(guò)第一NMOS管Q6引到SWIM口，第3引腳(D+)通過(guò)第二NMOS管Q7引到MCU的復(fù)位引腳，第4引腳(ID)為燒錄電路的使能引腳FW_UPDATE，當(dāng)為其提供適當(dāng)?shù)母唠娖綍r(shí)就可以打開(kāi)MCU的燒錄接口。

其中，上拉電阻R63、R64、R34和R1為與其相連的信號(hào)提供一個(gè)可靠的電平，下拉電阻R66為使能引腳提供一個(gè)可靠的高電平。

本設(shè)計(jì)中，采用NMOS管作為開(kāi)關(guān)元件，由于NMOS價(jià)格更為低廉，能夠降低電路的成本。下面以單片機(jī)MCU連接J-l ink仿真器燒錄為例，介紹如圖3所示的燒錄電路的工作原理：

當(dāng)FW_UPDATE為高電平時(shí)，電路信號(hào)傳輸如下：

對(duì)于單總線SWIM，SWIM總線為雙向通信，當(dāng)數(shù)據(jù)流向?yàn)閺腏-l ink到MCU時(shí)，當(dāng)J-l ink端SWIM信號(hào)為高電平，由于NMOS管Q6源極為高電平，NMOS管Q6管截止，MCU端SWIM為高電平；當(dāng)J-l ink端MCU SWIM信號(hào)為低電平時(shí)，由于NMOS管Q6自動(dòng)二極管導(dǎo)通的原因，NMOS管Q6的源極為低電平，即MCU端SWIM為低電平。

當(dāng)數(shù)據(jù)流向?yàn)閺腗CU到J-Link時(shí)，當(dāng)MCU端SWIM為高電平時(shí)，NMOS管Q6處在截止?fàn)顟B(tài)，由于NMOS管Q6漏極上拉到了高電平，NMOS管Q6也是截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)J-Link端SWIM為高電平；當(dāng)MCU端SWIM為低電平時(shí)，NMOS管Q6導(dǎo)通，NMOS管Q6漏極為低電平，J-Link端SWIM為低電平。

這樣當(dāng)FW_UPDATE為高電平時(shí)，達(dá)到了NMOS管Q6兩端電平的正確傳遞，SWIM可以正常通信。

對(duì)于復(fù)位信號(hào)NRST，當(dāng)NMOS管Q7源極發(fā)出復(fù)位信號(hào)后(低電平)時(shí)，由于NMOS管Q7導(dǎo)通，此時(shí)NMOS管Q7漏極為低電平，此時(shí)MCU執(zhí)行復(fù)位動(dòng)作。當(dāng)Q7源極為高電平時(shí)，NMOS管Q7截止，MCU端NRST被上拉到高電平，MCU停止復(fù)位。

這樣當(dāng)FW_UPDATE為高電平時(shí)，復(fù)位通路也可以正常通信。

反之，當(dāng)FW_UPDATE為低電平時(shí)，NMOS管Q6和Q7均處于截止?fàn)顟B(tài)，信號(hào)通路被截?cái)?，不能正常通信。例如?dāng)SWIM總線信號(hào)流向?yàn)閺腗CU到J-link時(shí)，當(dāng)NMOS管Q6源極為低電平時(shí)，NMOS管Q6截止，此時(shí)NMOS管Q6源極為高電平，其低電平不能有效傳到J-link端，即不能正常進(jìn)行SWIM通信。同理，從J-link發(fā)送的低電平復(fù)位信號(hào)也被截?cái)?，不能正常控制MCU復(fù)位。

可選地，燒錄器通過(guò)ID引腳輸入的高電平信號(hào)為3.3V電壓信號(hào)。3.3V為電路設(shè)計(jì)中較常用的電壓，可以方便地通過(guò)燒錄器來(lái)提供，簡(jiǎn)化電路的設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，如圖3所示，USB接口的D-、D+和ID引腳通過(guò)靜電阻抗器ESD12、ESD18和ESD24接地，實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)，避免靜電影響開(kāi)關(guān)元件的正常工作或是危害電路的安全。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件也可以為繼電器或開(kāi)關(guān)芯片。例如采用常開(kāi)繼電器，當(dāng)有燒錄控制信號(hào)輸入時(shí)，切換為閉合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)通路的導(dǎo)通，當(dāng)然，還可以采用如PMOS管等其他類型的具有開(kāi)關(guān)性能的元器件，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)通路的開(kāi)關(guān)切換即可。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，如圖4所示，該頭盔400的USB接口設(shè)置有上述的基于USB接口的燒錄電路，當(dāng)該頭盔的USB接口連接USB充電線時(shí)對(duì)頭盔進(jìn)行充電，當(dāng)該頭盔的USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器時(shí)，對(duì)頭盔內(nèi)的MCU進(jìn)行燒錄。

通常，該USB插孔為Micro USB，本身就具有小巧的特點(diǎn)，通過(guò)復(fù)用USB接口實(shí)現(xiàn)充電和燒錄的雙重功能，可以減少頭盔上的接口數(shù)量，節(jié)省頭盔設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)獲得更美觀的外形，迎合用戶的需求，且由于本申請(qǐng)的燒錄電路采用ID引腳引入燒錄控制信號(hào)，形成對(duì)MCU的保護(hù)，確保充電和燒錄功能很好地分離，不會(huì)由于充電線連接造成頭盔MCU軟件的誤燒寫(xiě)，使頭盔的使用更加安全可靠。

基于相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還公開(kāi)了一種MCU固件燒錄方法，如圖5所示，該方法包括：

步驟S510，將USB接口的D-引腳通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件接至MCU的SWIM引腳；將USB接口的D+引腳通過(guò)第二開(kāi)關(guān)元件接至MCU的復(fù)位引腳；將USB接口的ID引腳電連接第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件。

步驟S520，將USB接口通過(guò)燒錄線連接燒錄器，通過(guò)燒錄器向ID引腳輸入燒錄控制信號(hào)，控制第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件的閉合或斷開(kāi)。

本方法基于設(shè)備上已有的USB接口實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU固件的燒錄，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路，控制燒錄通路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，采用ID引腳引入燒錄控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒錄功能的使能控制，在充分利用設(shè)備已有接口實(shí)現(xiàn)燒錄功能的基礎(chǔ)上，避免了MCU的軟件被誤燒寫(xiě)，保證了MCU內(nèi)軟件的安全性，提高了電子設(shè)備的可靠性。

優(yōu)選地，步驟S510中第一和第二開(kāi)關(guān)元件的具體設(shè)置為：采用第一NMOS管為第一開(kāi)關(guān)元件，將第一NMOS管的漏極接至USB接口的D-引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端，將第一NMOS管的源極接至MCU的SWIM引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端；采用第二NMOS管為第二開(kāi)關(guān)元件，將第二NMOS管的源極接至USB接口的D+引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端，將第二NMOS管的漏極接至MCU的復(fù)位引腳，并通過(guò)一上拉電阻接至電源端；將第一NMOS管和第二NMOS管的柵極共同接至USB接口的ID引腳。

步驟S520的具體操作為，無(wú)燒錄時(shí)，將USB接口的ID引腳通過(guò)一下拉電阻接地，使ID引腳處于低電平，控制第一NMOS管和第二NMOS管截止；燒錄時(shí)，通過(guò)燒錄線連接USB接口和燒錄器，燒錄器向ID引腳輸入燒錄控制信號(hào)使ID引腳處于高電平，控制第一NMOS管和第二NMOS管導(dǎo)通。

優(yōu)選地，將USB接口的D-、D+和ID引腳通過(guò)靜電阻抗器接地，實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)，避免靜電影響開(kāi)關(guān)元件的正常工作或是危害電路的安全。

可選地，第一和第二開(kāi)關(guān)元件為繼電器或開(kāi)關(guān)芯片。例如采用常開(kāi)繼電器，當(dāng)有燒錄控制信號(hào)輸入時(shí)，切換為閉合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)通路的導(dǎo)通，當(dāng)然，還可以采用如PMOS管等其他類型的具有開(kāi)關(guān)性能的元器件，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)通路的開(kāi)關(guān)切換即可。

綜上所述，本發(fā)明的燒錄電路基于設(shè)備上已有的USB接口實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU固件的燒錄，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路，控制燒錄通路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，采用ID引腳引入燒錄控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒錄功能的使能控制，形成對(duì)MCU的保護(hù)，在充分利用設(shè)備已有接口實(shí)現(xiàn)燒錄功能的基礎(chǔ)上，避免了MCU的軟件被誤燒寫(xiě)，保證了MCU內(nèi)軟件的安全性，提高了電子設(shè)備的可靠性；對(duì)于應(yīng)用了上述燒錄電路的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，通過(guò)復(fù)用USB接口實(shí)現(xiàn)充電和燒錄的雙重功能，可以減少頭盔上的接口數(shù)量，節(jié)省頭盔設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)獲得更美觀的外形，迎合用戶的需求。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)、擴(kuò)展等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。