[实用新型]一种可扩展GPIO口的USB接口扩展装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机的USB接口扩展技术，特别涉及一种可扩展GPIO口的USB接口扩展技术。

背景技术

随着计算机技术的快速发展，各类计算机外设的需求也越来越多。USB接口由于其标准化、速度快、即插即用等特点成为计算机外设与主机通信接口的首选。各类计算机外设数量的增多导致计算机主机本身提供的USB接口数量往往满足不了实际应用的需求，USB接口扩展装置能有效解决这一矛盾。另外计算机主机针对继电器、蜂鸣器、发光LED等IO类外部设备的控制，通常采用选配基于PCI总线的通用IO模块来实现。这一方案硬件成本高、软件配置相对较复杂。可扩展GPIO口的USB接口扩展装置可以使计算机主机直接通过USB接口控制继电器、蜂鸣器、发光LED等IO类外部设备，这种方式控制的软件实现相对简单、硬件成本低。

在许多恶劣环境如高温、高湿、振动冲击、电磁干扰等的应用场合，计算机及其外设的可靠性就显得十分重要。因此，USB接口扩展装置需采用一定的先天加固措施，才能满足恶劣环境下对高温、高湿、振动冲击、电磁干扰等各项环境的适应性要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可扩展GPIO口的USB接口扩展装置，使得计算机通过自身的1路USB接口扩展出6路标准的USB接口和6路GPIO口，从而既能实现对6个USB接口的计算机外设与6个IO类外部设备的控制，同时也能满足恶劣环境下对高温、高湿、振动冲击、电磁干扰等各项环境的适应性要求。

本实用新型的技术方案如下：金属壳体1，金属壳体1内设置有可扩展GPIO口的USB接口扩展模块。

所述可扩展GPIO口的USB接口扩展模块，通过集成电路将计算机主机自身的1路USB接口扩展为7路标准的USB接口，其中6路USB接口对外用以连接计算机外部设备，另外1路USB接口通过连接USB/串口转换模块将其转换为计算机的标准通用串口；该串口与单片机的串行口互连；通过单片机的GPIO口对外控制六路IO类外部设备。

所述金属壳体1的缝隙处垫了导电橡胶并用螺钉锁紧密封。

金属壳体1的底部设计了6颗螺钉的安装孔，用于固定在控制机柜或操控台内部。对外接口连接器选用广泛应用于航天、航空领域的J14系列带锁紧装置金属矩形连接器，具备连接可靠性高，抗振性能好，防电磁干扰等特点。

本实用新型的有益效果在于：通过采用可扩展GPIO口的USB接口扩展装置的方案，可以在仅占用计算机主机1路USB接口资源的情况下，实现对6个USB接口的计算机外设与6个IO类外部设备的控制。这对在有多个计算机外设，而计算机主机提供的对外USB和GPIO接口有限制的场合往往可以起到关键的作用。

附图说明

图1是本实用新型提供的可扩展GPIO口的USB接口扩展装置原理框图。

图2是本实用新型提供的可扩展GPIO口的USB接口扩展装置的对外接口布局与标识图。

图3是本实用新型提供的可扩展GPIO口的USB接口扩展装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

如附图1所示，可扩展GPIO口的USB接口扩展装置通过使用Philips公司集成电路（如ISP1521等）将计算机主机自身的1路USB接口扩展为7路标准的USB接口，其中6路USB接口对外用以连接计算机外部设备，另外1路USB接口通过连接Prolific公司的USB/串口转换模块（如PL2303等）将其转换为计算机的标准通用串口(RS232)。该串口与Philips公司单片机模块（如P89LV51RD2等）的串行口互连。单片机模块经此串口解析主机发出的控制指令，通过单片机的GPIO口对外控制继电器、蜂鸣器、发光LED等IO类外部设备。

附图2是本实用新型提供的可扩展GPIO口的USB接口扩展装置的对外接口布局与标识图。“电源”为该模块的交流220V电源输入。“USB”为连接计算机主机USB接口的上行USB端口。“USB1-USB6”为扩展的USB端口。“I/O” 为扩展的GPIO端口。

附图3是本实用新型提供的可扩展GPIO口的USB接口扩展装置的结构示意图。该装置采用金属的壳体密封，金属壳体的缝隙处垫了导电橡胶并用螺钉锁紧，壳体的底部设计了6颗螺钉的安装孔，用于将其固定在控制机柜或操控台内部。对外接口连接器选用广泛应用于航天、航空领域的J14系列带锁紧装置金属矩形连接器，具备连接可靠性高，抗振性能好，防电磁干扰等特点。