CN102611148A - 配置充电端口的方法与控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配置充电端口的方法与控制器，该方法包括：记录一最大允许值与一已允许值；当一装置连接于一界面端口时，比较最大允许值与已允许值，以决定该界面端口允许作为一充电端口使用。
Description
技术领域
本发明是关于配置充电端口的方法与控制器，特别是关于可依各界面端口上连接装置的充电需求动态实现多个充电端口的方法与控制器。
背景技术
电子系统，像是电脑系统，会设置界面端口以连接(耦接)各种外接的装置。例如说，电脑系统可设置多个符合通用串行总线(USB，Universal SerialBus)规格的界面端口，以和各种外接的装置交换数据信号。
在界面端口规格中，电子系统与外接的装置不仅可经由界面端口交换数据，装置还能经由界面端口汲取电力。例如说，各外接的装置可以是由电池供电的装置；当装置连接于界面端口后，便可由界面端口汲取电力以为其电池充电。像是在通用串行总线规格下，便制定有电池充电规格(battery chargingspecification)。因为充电时需要充足的电流，故能为装置提供足够电流(大于一预设电流值)的界面端口即为充电端口(charging port)。
不过，在电子系统的多个界面端口中，由于电子系统能供应给所有界面端口的总电力是有限的，并非每一个界面端口都能成为充电端口。
在一种充电端口配置中，电子系统的多个界面端口中只有固定的一(或多个)界面端口能作为充电端口，其它的界面端口无法作为充电端口。使用者必须将需要充电的装置连接(attach)至该固定的界面端口才能为装置充电；若连接至其他界面端口，就无法正常为装置充电。因此，此种配置欠缺实用上的弹性。
发明内容
本发明提出一种更具弹性的充电端口配置，以依据各界面端口连接装置的充电需求动态配置充电端口。
本发明提供一种配置充电端口的方法，包括：记录一最大允许值与一已允许值，并为各界面端口分别记录一对应的状态位。当一装置连接于一界面端口时，比较该最大允许值与已允许值，以决定该界面端口是否可被允许为充电端口。若最大允许值大于已允许值，便可将该界面端口对应的状态位设定为一第一内容(如逻辑1)，以允许该界面端口为充电端口。而已允许值也对应地被修改，例如将已允许值递增1以代表又有一界面端口被允许为充电端口。
反之，若最大允许值等于已允许值，则使该界面端口对应的状态位为一第二内容(如逻辑0)，不允许该界面端口为充电端口。
当有装置由某一界面端口移除而不再连接于该界面端口，可检查该界面端口对应的状态位是否为该第一内容；若是，则对应的状态位可被重新设定为第二内容，并复原已允许值，例如说将已允许值递减1，以代表有一界面端口不再为充电端口。
本发明又提供一种控制器，控制多个界面端口，其设有一第一寄存器、一第二寄存器、一状态寄存器与一仲裁模块。第一寄存器暂存一最大允许值，第二寄存器暂存一已允许值；状态寄存器为各界面端口分别记录一状态位。当一装置连接于某一界面端口时，仲裁模块比较最大允许值与已允许值，以决定该界面端口是否可被允许为一充电端口。若最大允许值大于已允许值，仲裁模块将该界面端口对应的状态位设定为第一内容，以允许该界面端口为充电端口；仲裁模块亦对应改变已允许值。反之，仲裁模块则使该界面端口对应的状态位为第二内容，不允许该界面端口为充电端口。
当有装置由某一界面端口移除而不再连接时，仲裁模块检查该界面端口对应的状态位是否为第一内容；若是，仲裁模块会将该界面端口对应的状态位设为第二内容，并复原已允许值。
本发明可动态、弹性地配置充电端口，只要电子系统的供电情形许可(即最大允许值MCP大于已允许值ACP)，任何界面端口都能作为充电端口以为连接的装置提供充电的功能。本发明控制器可以是符合通用串行总线(USB)规格的集线器控制器(hub controller)或主控制器(host controller)，以在通用串行总线规格的电池充电规格(battery charging specification)下将本发明充电端口配置技术应用于各种具有通用串行总线规格界面端口的电子系统，例如集线器、主机板及/或电脑系统。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1所示为一已知控制器实现一充电端口配置的情形。
图2所示为依据本发明一实施例的控制器实现充电端口配置的示意图。
图3与图4所示为图2控制器的运作流程。
具体实施方式
请参考图1，其所示为于一已知控制器10中进行充电端口配置的示意图。控制器10控制N个界面端口Pa(1)至Pa(N)，并设有一状态寄存器12。对应于N个界面端口Pa(1)至Pa(N)，状态寄存器12中有N个位Ra(1)至Ra(N)作为状态位。第n个位Ra(n)对应第n个界面端口Pa(n)，其内容用以指示界面端口Pa(n)是否可作为充电端口。
各界面端口Pa(1)至Pa(N)的电路架构相同，以第n个界面端口Pa(n)为例来说明：界面端口Pa(n)可供一装置(未绘出)连接，设有一物理层模块PHYa(n)以实现物理层功能，例如说是侦测是否有装置连接，在装置连接时传输电力至装置，并进行信号的发射及/或接收，以和连接的装置进行数据交换。另外，界面端口Pa(n)中亦设有一与门14，耦接于状态寄存器12与物理层模块PHYa(n)。当装置连接于界面端口Pa(n)时，若装置有充电需求，物理层模块PHYa(n)就会发出要求Qa(n)；与门14会将要求Qa(n)和位Ra(n)作与运算以形成响应Aa(n)。响应Aa(n)用以通知物理层模块PHYa(n)是否可将界面端口Pa(n)提供为一充电端口。
在控制器10中，各位Ra(1)至Ra(N)的内容是固定的：例如说，图1的例子中只有位Ra(N)为逻辑1，其他各位Ra(1)至Ra(N-1)均为逻辑0。因此，只有界面端口Pa(N)可作为充电端口；在其他界面端口Pa(n)中(n不等于N)，由于位Ra(n)为逻辑0，故响应Aa(n)恒为否定，使界面端口Pa(n)不被允许为充电端口。也就是说，当使用者要为装置充电时，必须要将装置连接至界面端口Pa(N)；若连接至其他界面端口，则无法充电。
请参考图2，其所示为在本发明一实施例的控制器20中进行充电端口配置的示意图。控制器20控制N个界面端口P(1)至P(N)，并设有两个寄存器24、26、一状态寄存器22与一仲裁模块28。寄存器24记录一最大允许值MCP(其可为一预设的定值)，寄存器26则暂存一已允许值ACP。状态寄存器22中有N个位R(1)至R(N)作为状态位，分别对应于N个界面端口P(1)至P(N)。第n个位R(n)对应第n个界面端口P(n)，其内容用以指示界面端口P(n)是否可作为充电端口。
各界面端口P(1)至P(N)可以是符合通用串行总线规格的界面端口，以第n个界面端口P(n)为例来说明：界面端口P(n)可供一装置(未绘出)连接，设有一物理层模块PHY(n)以实现物理层功能，例如说侦测是否有装置连接，在装置连接时传输电力至装置，并进行信号的发射及/或接收，以和连接的装置进行数据交换。当装置连接于界面端口P(n)时，若装置有充电需求，物理层模块PHY(n)就会发出要求Q(n)，并接收对应的响应A(n)。响应A(n)用以通知物理层模块PHY(n)是否可将界面端口P(n)提供为一充电端口。在图2实施例中，界面端口P(n)耦接寄存器22，以位R(n)的内容作为响应A(n)。
仲裁模块28耦接各物理层模块PHY(1)至PHY(N)，接收要求Q(1)至Q(N)。仲裁模块28亦耦接寄存器24、26与状态寄存器22。仲裁模块28可由寄存器24读取最大允许值MCP，可读取并改变寄存器26中暂存的已允许值ACP，并可分别读取与改变状态寄存器22中的各位R(1)至R(N)。最大允许值MCP代表N个界面端口中总共有几个界面端口可作为充电端口，其值可依据控制器20可用的总电流与实现单一充电端口所需提供的额定充电电流两项因素来决定。已允许值ACP则代表N个界面端口中已经有几个界面端口为充电端口。
仲裁模块28为控制器20实现动态的充电端口配置。当一装置连接于任一界面端口P(n)时(n可以等于1至N)，若装置有充电需求，物理层模块PHY(n)便会发出要求Q(n)。仲裁模块28依据装置的充电需求比较最大允许值MCP与已允许值ACP，以决定界面端口P(n)是否可被允许为一充电端口。若最大允许值MCP大于已允许值ACP，代表控制器20还有剩余提供充电端口。因此，仲裁模块28便可将界面端口P(n)对应的状态位R(n)设定为逻辑1，以允许界面端口P(n)成为充电端口。仲裁模块28亦会对应改变已允许值ACP，例如说是将已允许值ACP递增1，代表已允许为充电端口的界面端口个数增加了一个。当物理层模块PHY(n)由响应A(n)中获得允许，便可通知连接的装置，使连接的装置可由界面端口P(n)汲取足以充电的电力(电流)。
相对地，当物理层模块PHY(n)依据装置的充电需求而提出要求Q(n)时，若最大允许值MCP等于已允许值ACP，代表控制器20已经无法提供更多的充电端口。因此，仲裁模块28会将位R(n)维持于逻辑0，不允许界面端口P(n)成为充电端口。物理层模块PHY(n)由响应A(n)中未获得允许，便会通知连接的装置不得汲取过大的电流。
由上述描述可知，本发明可动态地配置充电端口；只要情形许可(MCP＞ACP)，各个界面端口P(n)都能成为充电端口。不论使用者将待充电的装置连接至任何一个界面端口，都能顺利地进行充电。
当有任一界面端口P(n)(n可以等于1到N)连接的装置移除而不再连接于界面端口P(n)时，物理层模块PHY(n)会通知仲裁模块28，仲裁模块28可检查界面端口P(n)对应的位R(n)是否为逻辑1。若是，代表界面端口P(n)先前作为充电端口；因此，仲裁模块28可将已允许值ACP复原至先前的值，例如说将已允许值ACP递减1，代表已有一个充电端口的配额被释放。并且，仲裁模块28也会将界面端口P(n)对应的位R(n)重新设定为逻辑0。
延续图2的实施例，请参考图3与图4；图3与图4所示为控制器20依据本发明一实施例而进行充电端口配置的流程100与200。
流程100的主要步骤有：
步骤102：一装置连接至任一界面端口P(n)并提出充电需求。
步骤104：比较最大允许值MCP与已允许值ACP，若最大允许值大于已允许值ACP(或是(MCP-ACP)＞0)，进行步骤106，反之则进行步骤108。
步骤106：将界面端口P(n)对应的状态位R(n)设定为逻辑1以允许其成为充电端口，并将已允许值ACP递增1。
步骤108：维持状态位R(n)为逻辑0，不允许P(n)成为充电端口。
流程200的主要步骤则有：
步骤202：有装置由某一界面端口P(n)移除。
步骤204：检查界面端口P(n)对应的状态位R(n)是否为逻辑1；若是，进行步骤206；反之则进行步骤208。
步骤206：将状态位R(n)重新设定为逻辑0，并将已允许值ACP递减1以复原至先前的已允许值。
步骤208：维持状态位R(n)为逻辑0。
在图2至图4的实施例中，是依据寄存器24与26中的最大可允许值MCP与已允许值ACP来判断是否还有其他的界面端口可作为充电端口。等效地，也可在寄存器24与26中分别记录最大可允许值MCP与一可允许余额值以控制充电端口配置，可允许余额值即等于(MCP-ACP)。当可允许余额值大于0时，可将有充电需求的界面端口配置为充电端口，并将可允许余额值递减1。当有一充电端口不再连接装置时，就可将可允许余额值递增1。再者，最大可允许值MCP也可以是最大可允许的总电流(或总电力、总功率)，已允许值ACP则是已允许为充电端口的各界面端口所需的总电流(或总电力、总功率)。在此种实施例中，在步骤106中更新已允许值ACP时，可使ACP＝ACP+CPI(n)，CPI(n)代表第n个界面端口所需的电流(或电力、功率)；对应地，当在步骤206中复原已允许值ACP时，可使ACP＝ACP-CPI(n)。
总体来说，本发明可动态、弹性地配置充电端口，只要电子系统的供电情形许可(即最大允许值MCP大于已允许值ACP)，任何界面端口都能作为充电端口以为连接的装置提供充电的功能。本发明控制器可以是符合通用串行总线(USB)规格的集线器控制器(hub controller)或主控制器(host controller)，以在通用串行总线规格的电池充电规格(battery charging specification)下将本发明充电端口配置技术应用于各种具有通用串行总线规格界面端口的电子系统，例如集线器、主机板及/或电脑系统。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (14)
1.一种配置充电端口的方法，其特征是，包含：
记录最大允许值；
记录已允许值；以及
当装置连接于界面端口时，比较上述最大允许值与上述已允许值，以决定上述界面端口允许作为充电端口使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包含：
若上述最大允许值大于上述已允许值，允许上述界面端口作为上述充电端口使用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包含：
若上述最大允许值等于上述已允许值，不允许上述界面端口作为上述充电端口使用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包含：
记录上述界面端口的状态位；
当上述状态位为第一内容时，上述界面端口允许作为上述充电端口使用，当上述状态位为第二内容时，上述界面端口不允许作为充电端口使用；以及
在允许上述界面端口作为充电端口使用时，将上述状态位设定为上述第一内容。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，还包含：
当上述装置不再连接于上述界面端口，检查上述状态位是否为上述第一内容；若是，则将上述状态位设定为上述第二内容。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，还包含：
当上述界面端口允许作为充电端口使用时，改变上述已允许值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，还包含：
当上述装置不再连接于上述界面端口，检查上述状态位是否为上述第一内容；若是，则复原上述已允许值。
8.一种控制器，控制界面端口，其特征是，包含：
第一寄存器，暂存最大允许值；
第二寄存器，暂存已允许值；
仲裁模块；当装置连接于上述界面端口时，上述仲裁模块比较上述最大允许值与上述已允许值，以决定上述界面端口允许作为充电端口使用。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征是，其中，若上述最大允许值大于上述已允许值，上述仲裁模块允许上述界面端口作为上述充电端口使用。
10.根据权利要求8所述的控制器，其特征是，其中，若上述最大允许值等于上述已允许值，上述仲裁模块不允许上述界面端口作为上述充电端口使用。
11.根据权利要求8所述的控制器，其特征是，还包含：
状态寄存器，记录状态位；
其中，若上述仲裁模块根据比较上述最大允许值与上述已允许值将上述状态位设定为第一内容，则上述界面端口允许作为上述充电端口使用，且若上述仲裁模块根据比较上述最大允许值与上述已允许值将上述状态位设定为第二内容，则上述界面端口不允许作为上述充电端口使用。
12.根据权利要求11所述的控制器，其特征是，其中，当上述装置移除连接于上述界面端口，上述仲裁模块检查上述状态位是为上述第一内容，则上述仲裁模块将上述状态位设定为上述第二内容。
13.根据权利要求11所述的控制器，其特征是，其中，当上述仲裁模块允许上述界面端口作为上述充电端口使用时，上述仲裁模块改变上述已允许值。
14.根据权利要求13所述的控制器，其特征是，其中，当上述装置移除连接于上述界面端口，上述仲裁模块检查上述状态位是为上述第一内容，则上述仲裁模块复原上述已允许值。
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