CN104657314A - 用于串行总线接口的系统和方法 - Google Patents

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CN104657314A CN201410656422.4A CN201410656422A CN104657314A CN 104657314 A CN104657314 A CN 104657314A CN 201410656422 A CN201410656422 A CN 201410656422A CN 104657314 A CN104657314 A CN 104657314A
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    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry

Abstract

本发明涉及用于串行总线接口的系统和方法。根据实施例，一种操作具有功率连接和第一数据连接的充电端口的方法包括：确定兼容设备是否耦合到充电端口，并且经由第一数据连接接收来自兼容设备的串行数据流。串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号，并且该方法进一步包括将请求的功率供应电压和/或电流施加到功率连接。

Description

用于串行总线接口的系统和方法
技术领域
 本公开一般涉及电子设备，并且更具体地涉及用于串行总线接口的系统和方法。
背景技术
 随着诸如移动电话和平板之类的便携式电子设备正变得在计算上越来越强大和复杂，它们也消耗更多的功率。为了适应这些增加的功率需求量，用来为这种设备提供功率的电池的储能容量往往相应地增加。
 在许多便携式产品中，通用串行总线（USB）往往被用作通信端口，并用作功率输送端口以适应电池充电。例如，标准的USB 2.0兼容端口可提供7.5W的最大功率输送（5V，以1.5A）到可用来再充电便携式设备的电池的专用充电端口。然而，随着平板设备的电池容量的日益增加，例如从5600mAh到8000mAh和10000mAh，为这些设备充电的时间相应地增加。例如，使用标准的USB 2.0兼容端口，花大约2小时40分钟来再充电5600mAh的电池，但是花4小时45分钟来再充电10000mAh。
 然而，通过增加充电电流或充电电压，可实现更快的充电时间。在一些情况下，“Y”连接器可用来组合两个USB端口的输出以提供更高的电流，或者一些非标准的USB类型的实现方式可允许更高的电流。
发明内容
 根据实施例，一种操作具有功率连接和第一数据连接的充电端口的方法包括：确定兼容设备是否耦合到充电端口，并且经由第一数据连接接收来自兼容设备的串行数据流。该串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号，并且该方法进一步包括将请求的功率供应电压和/或电流施加到功率连接。
附图说明
 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图的下列描述，在附图中：
 图1a-b图示实施例的充电系统和相应的波形图；
 图2图示示出实施例的系统的操作的波形图；
 图3a-b图示描述串行数据传输方法和示例性的串行数据传输字的波形图；
 图4图示实施例的系统的接口电路；
 图5图示进一步的实施例的系统的接口电路；
 图6图示实施例的方法的流程图；
 图7图示实施例的充电电路的示意图；以及
 图8图示实施例的智能电缆电路的示意图。
 不同图中相应的数字和符号一般指的是相应的部分，除非另有指示。绘制附图以清楚地图示优选实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。为了更清楚地图示某些实施例，指示相同的结构、材料或工艺步骤的变化的字母可跟随附图数字。
具体实施方式
 以下详细论述本优选实施例的制造和使用。然而，应当理解的是：本发明提供可体现在各种各样的具体上下文中的许多适用的发明概念。论述的具体实施例仅仅说明制造和使用该发明的具体方式，而不限制该发明的范围。
 将相对于具体上下文中的优选实施例描述本发明，一种用于串行总线接口的系统和方法，该串行总线接口可用于USB充电端口和便携式设备之间的通信。该发明也可应用于其它系统和应用，其它系统和应用包括执行串行通信和/或向电子设备提供功率的其它电路。
 在实施例中，充电系统包括专用充电端口，该专用充电端口被配置成向经由USB电缆连接的设备提供功率。在检测操作之后，充电系统参与与连接的设备的串行双向通信。在该双向通信期间，可在充电器和连接的设备之间、在USB电缆的D+和D-线中的至少一个上、通过使用被定义为高和低状态的专用电压电平来交换各种参数。例如，连接的设备可为专用充电端口指示请求的充电电压以提供到连接的设备。在这种情况下，专用充电端口可调节向连接的设备提供充电的功率供应电路的输出电压。
 图1a图示根据本发明的实施例的功率系统100。我们的系统100包括经由USB连接120耦合到便携式设备110的功率适配器102。应当理解的是：在一些实施例中，便携式设备110可代表经由USB电缆耦合到功率适配器102的任何设备。正如所示，USB连接120包括信号线（即功率供应连接VBUS）、接地连接GND以及数据线D+和D-。在替代实施例中，可使用其它功率和数据连接来代替USB连接120。
 功率适配器102包括向功率供应连接VBUS提供功率的可调的功率供应104。在本发明的实施例中，可通过改变可调的功率供应104的输出电压而调节提供给便携式设备110的功率量。例如，在各种数量的步骤中，可在大约5V和大约20V之间调节功率供应连接VBUS的电压。替换地，可使用此范围之外的电压，这取决于特定实施例及其规范。
 功率适配器102还包括耦合到数据线D+和D-的接口电路108。在实施例中，接口电路108包括被配置成参与功率适配器102和便携式设备110之间的双向串行通信的发送器和接收器。控制器106操作接口电路108，并提供对可调的功率供应104的控制。
 便携式设备110包括从功率适配器102内的可调的功率供应104接收功率的功率供应/充电器112。取决于便携式设备110的特定实现方式，功率供应/充电器112可以按功率连接VBUS的各种电压进行操作。例如，在正常操作模式期间，当功率连接VBUS被设置为大约5V时，功率供应/充电器112可向便携式设备110提供足够的功率。另一方面，在充电操作期间，或者在快速充电操作期间，当功率连接VBUS被设定为更高的电压（诸如12V或20V）时，功率供应/充电器112可能能够更快地充电耦合到便携式设备110的电池（未示出）。在实施例中，便携式设备110可向功率适配器102发用于功率连接VBUS的请求的功率供应电压的信号。该信令例如可经由接口电路114发生，该接口电路114包括能够执行与功率适配器102的串行通信的发送器和接收器，并为便携式设备110提供一种方式以向功率适配器100指示：便携式设备110能够以比标准的5V USB功率电压高的电压操作。控制器116操作接口电路114，并且USB接口118经由接口电路114耦合到数据引脚D+和D-。在一些实施例中，不是使用标准USB接口的高速电路来执行功率适配器102和便携式设备110之间的通信，从而允许使用更简单的物理接口的双向通信。
 图1b示出图示在初始化系统100时的USB接口120的操作的波形图。在时间段132期间，在功率适配器102和便携式设备110之间执行检测操作。该检测操作可用来建立：功率适配器102和便携式设备110各自能够实施例的串行通信操作。在实施例中，使用数据引脚D+和D-执行检测操作。一旦已经建立：功率适配器102和便携式设备110能够串行通信，两个设备之间的串行通信开始。在图示的示例中，从便携式设备110发送串行数据136并由功率适配器102接收。另一方面，串行数据138代表来自功率适配器102和便携式设备110的通信。在一个实施例中，通过将数据线D+经由上拉电阻耦合到上拉电压而建立数据线D+上的电压电平。如图1B的波形图中所示，上拉电压在时间134处耦合到数据线D+。在实施例中，在数据线D+上以使用数据线D-作为参考的伪差分方式发送数据。通过使用D-作为信令参考而代替携带功率供应电流和接地噪声的接地连接GND，可在一些实施例中实现更安静的操作。替换地，可在数据线D+或D-上发送数据并参考GND。
 在实施例中，功率适配器可在VUSB处最初提供5V功率供应电压，5V功率供应电压是用于USB设备的标准功率供应电压。然而，在图示的示例中，串行数据136包括用于更高的功率供应电压的请求。正如所示，功率供应连接VBUS的电压在串行数据136的接收之后的时间段140期间从5V增加到12V。
 图2图示在适配器102和便携式设备（PD）110之间的实施例检测和双向通信序列的波形图，其提供与USB电池充电规范（USB BC 1.2）的1.2版本的兼容性，本文通过引用将其全部并入。USB BC 1.2规范定义一种过程，其中便携式设备（PD）可确定它是否连接到与主机或集线器的USB 2.0定义兼容的标准下行端口（SDP）、与具有额外功率供应功能性的主机或集线器的USB 2.0定义兼容的充电下行端口（CDP）或通过USB连接器输出功率但不列举下行设备的专用充电端口（DCP）。该检测过程被分成区别SDP和其它设备类型的初级检测阶段，以及区分DCP和CDP的次级检测阶段。
 例如，USB BC 1.2兼容的便携式设备（PD）在初级检测期间在D+上以及在次级检测期间在D-上施加VDP_SRC                                                0.6V的电压电平。此外，它在初级检测期间比较D-和VDAT_REF 0.325V的电压电平，并在次级检测期间比较D-和D+。可选地，它在初级检测期间比较D-和VLGC 1.4V的电压电平，并在次级检测期间比较D-和D+。
 在本发明的实施例中，设备检测开始于USB BC 1.2的初级和次级检测，并且然后继续确定连接的设备是否能够执行实施例的双向串行通信的检测序列。如图2中所示，当PD断言大约0.325V和大约1.4V之间的电压时，例如在时间202、在数据线D+上的0.6V，初级检测阶段220开始。如果PD检测适配器在时间206、在数据线D-上提供高于大约0.325V的电压，PD确定它连接的设备不是SDP。接着，在次级检测阶段222中，PD断言在时间208、在数据线D-上高于大约0.325V的电压，例如0.6V。如果PD检测适配器在时间204、在数据线D+上提供高于大约0.325V的电压，PD确定它连接的设备不是CDP，因此指示该设备可能是DCP或实施例充电设备。
 接着，在充电器检测阶段期间，在时间210，PD断言数据线D+上大于1.4V的电压，例如3.3V，并断言数据线D-上小于大约1.4V的电压，例如0.6V。PD发送查询212，而适配器提供对查询212的响应214。查询例如可包括标识数据、接口版本号和/或PD的电压和电流需求，而答案例如可包括标识数据、接口版本号和/或适配器的电压和电流容量。一旦PD从适配器接收响应214，充电器检测阶段224结束，并且更多的通信216现在可能发生，或者从适配器到PD，或者从PD到适配器。一旦结束通信，导致引脚D+和D-低到关闭阶段228。然而，应当理解的是：在替代实施例中，可使用其它检测方法，这取决于特定的应用及其规范。
 图3a图示波形图，而图3b图示可用来实现本发明的实施例中的双向串行信令的时间-距离调制信令方法的数据字。此方法被描述在号码为7,636,806、标题为“Electronic System and Method for Sending or Receiving a Signal（用于发送或接收信号的电子系统和方法）”、在2009年12月22日发布的美国专利中，通过引用将该申请全部并入本文。正如图3a中所示，通过调制从高至低（下降沿）和从低到高（上升沿）电平的信号变化之间的时间来编码串行数据，反之亦然。在随后的信号的切换之间编码数据。边沿之间的短的持续时间τSWI指定二进制0，较长的持续时间3τSWI指定二进制1，而>5τSWI的甚至更长的持续时间编码停止信号。应当理解的是：在替代实施例中，除了τSWI、3τSWI和>5τSWI以外的不同时间段可用来编码数据。
 图3b图示由关于图3a所述的三个代码组成的示例性的数据字。正如所示，停止符号用来分隔数据字。在数据字内，用18个信号切换（9个下降沿和9个上升沿）编码17位的信息。数据字包含训练序列以建立字的位定时，以及它奇偶校验信息以保护数据完整性。此外，反转位用来在数据字包含太多二进制位的情况下缩短传输。在替代实施例中，数据工作可包括大于或小于17位。应当进一步理解的是：图3a-b中所示的编码方法仅仅是可在本发明的实施例中使用的许多可能的编码方法中的一个示例。
 在实施例中，功率适配器和便携式设备之间的双向串行通信可用来执行许多不同的功能。例如，数据可用来提供适配器的标识，包括型号、制造商和其它参数。交换的数据也可用来提供适配器的密码认证，例如使用口令和响应算法。实施例的串行接口还可用来允许便携式设备查询适配器容量，并提供扩展的输出电压控制。例如，便携式设备可请求特定的功率供应电压。这种电压范围可从低电压到大于20V，并且任意电压可以是可寻址的。此外，实施例的串行接口可用来在适配器和便携式设备之间协商最大充电电流。
 在一些实施例中，串行通信可用来在适配器中和/或在便携式设备中传送传感器状态。例如，适配器可具有温度传感器，该温度传感器的读数可由便携式设备经由串行通信获得。除了温度数据外，包括但不限于AC电压、消耗的功率的适配器参数和输出电压测量的其它遥测可被提供给便携式设备。在一些实施例中，串行数据交换也可用于电缆标识和认证。
 图4图示了示出适配器接口402和便携式设备接口420内的实施例电路的示意图。在一些实施例中，适配器接口402和便携式设备接口420可用来实现分别在图1中所示的接口电路108和114。适配器接口402包括起接收器作用的比较器404。正如所示，数据线D+的电压与1.4V的阈值电压比较，以确定接收的信号电平。比较器404的输出接收可耦合到适配器的控制器的信号RX。应当理解的是：在替代实施例中，可为比较器404使用不同的阈值电平。
 适配器接口402还进一步包括延迟电路406，OR（或）门408和410，以及耦合到线D+和D-的晶体管412。正如所示，当D+小于1.4V的阈值时，晶体管412打开，从而将D+和D-连接一起，这便于初级和次级检测。当D+具有大于1.4V的电压时，晶体管412被快速关闭，这在实施例的双向串行通信期间将D+从D-断开。延迟电路406防止晶体管412在串行通信的过程期间再次打开。然而，如果D+的电压小于1.4V超过大约2ms，线D+和D-之间的连接被重新建立，反之，导致D+小于1.4V不到2ms的通信脉冲不在D+和D-之间重新建立连接。在一些实施例中，当D+的电压小于1.4V超过大约2ms时，在线D+和D-之间建立永久的连接。应当理解的是：2ms的延迟仅仅是可用在实施例的适配器接口中的许多可能的延迟值的一个示例。在替代实施例中，可使用不同的延迟值和不同的阈值，这取决于特定的实施例及其规范。此外，使用比较器404、延迟406、OR门408和410以及晶体管412的电路实现方式可使用其它电路来实现。
 在适配器接口402和便携式设备接口420之间数据传输期间，便携式设备接口420经由开关晶体管430将线D-耦合到0.6V，并经由上拉电阻422和开关晶体管424将线D+上拉到3.3V。通过根据逻辑信号TXB切换晶体管412的打开和关闭，适配器接口发送数据，逻辑信号TXB是发送的串行数据位的逻辑反转版本。然而，应当理解的是，在一些实施例中，也可使用非反转信号。当晶体管412打开时，D+经由便携式设备接口电路420中的晶体管430而被下拉到0.6V，晶体管430起下拉开关的作用，而当晶体管412关闭时，D+由上拉电阻422和开关晶体管424上拉。上拉电阻422可具有大约1kΩ和大约10Ωk之间的电阻，例如4.7Ωk，然而，也可使用此范围外的电阻值，这取决于系统的特定需求。数据线D+接收的状态由比较器426感测，并与便携式设备接口电路420中的1.4V比较。
 同样地，通过根据逻辑信号TXB切换晶体管430的打开和关闭，便携式设备接口发送数据，逻辑信号TXB是便携式设备侧上发送的串行数据位的逻辑反转版本。当晶体管430打开时，D+被下拉到0.6V，而当晶体管430关闭时，D+由上拉电阻422和开关晶体管424上拉。数据线D+的接收的状态由比较器404感测，并与适配器接口电路402中的1.4V比较。
 便携式设备进一步包括：可用来将线D-下拉到0.6V的开关晶体管436，以及可用来将线D-拉到接地的开关晶体管440。开关晶体管424、430、436和440可用来在本文所述的初级和次级检测阶段期间提供信令。在一些实施例中，开关晶体管428和438将线D+和D-耦合到USB收发器（未示出）。
 图5图示包括额外的接口电路450的系统，额外的接口电路450可被包括在智能电缆中，该智能电缆也可用来与适配器接口电路402和便携式设备接口420通信。通过根据信号TXB而经由开关454将线D+和D-可切换地连接在一起，接口电路450进行发送；当开关晶体管454打开时，线D+经由便携式设备接口电路420中的晶体管436而被拉至0.6V；而当开关晶体管454关闭时，线D+经由上拉电阻422和开关晶体管424 而被上拉到3.3V。数据由比较器452接收。在一些实施例中，适配器接口电路402可通过经由发送的数据字中的不同地址而分别寻址用户设备和智能电缆。
 应当理解的是：本文详述并在图4和图5中所示的电压电平仅仅是许多可能的示例中的两个。在替代实施例中，可使用关于参考电压和阈值电压二者的不同的电压电平。
 图6图示可由便携式设备使用以建立与实施例的适配器的通信的实施例的方法的流程图600。在图示的实施例中，在步骤602中通过断言线D+上的电压VDP_SRC，由便携式设备启动初级检测。如果在线D-处的电压小于VDAT_REF，则用户设备确定附连的设备是SDP。另一方面，如果在线D-处的电压大于VDAT_REF，在步骤604中执行次级检测，在步骤604中，便携式设备断言线D+上的电压VDM_SRC。如果在线D+处的电压小于VDAT_REF，则用户设备确定附连的设备是CDP。否则，该设备前进以确定附连的设备是否能够实施例的串行通信。
 在步骤608中，便携式设备将线D+拉到电压VDAT_REF，并且然后在步骤610中经由线D+发送查询。如果便携式设备在步骤612中成功地从适配器接收返回的响应，用户设备确定连接的设备与实施例的串行数据通信兼容。否则，便携式设备确定连接的设备是DCP。在一些实施例中，步骤610和612的查询-响应过程可以重复。在实施例中，VDAT_REF=0.325V，VDP_SRC=0.6V，VDM_SRC=0.6V以及VDP_UP=3.3V。替换地，可使用其它电压。
 图7中描述实施例的适配器的实现方式700。微控制器（μC）704用来控制通信和检测，而AC/DC转换器702用来从AC线电压生成在VBUS处的DC供应电压。可使用开关模式功率供应或本领域中已知的其它功率供应架构来实现AC/DC转换器702。微控制器704可控制AC/DC转换器的输出电压。在一些实施例中，通过基于从AC/DC转换器702感测的电流和电压反馈而生成开关信号，可控制输出电压。串行器710向OR门410和晶体管412提供反转发送的信号TXB，而解串器708从比较器404接收所接收的信号RX。在一些实施例中，设备相关的数据可存储在非易失性存储器706中，可经由USB接口、使用实施例的串行数据传输方法向连接的设备发送设备相关的数据。
 图8中描述实施例的智能电缆电路750的示意图。在实施例中，电路750可被布置在电缆内，例如在连接器的一部分内。在一些实施例中，电缆可以是USB或其它电缆类型。当连接到便携式设备时，电路750可传送这种参数，诸如制造商名称、序列号、电缆类型、电流处理容量、电压处理容量，以及使用本文所述的实施例的通信系统和方法的其它参数。在一些实施例中，通过向耦合到D+和D-的便携式的其它设备提供密码密钥和/或密码响应，电路750可提供密码认证。
 类似于图7的适配器的实现方式，微控制器（μC）704用来使用实施例的方法控制通信和检测。串行器710向晶体管412提供反转发送的信号TXB，而解串器708从比较器404接收所接收的信号RX。在一些实施例中，设备相关的数据可存储在非易失性存储器706中，可经由USB接口、使用实施例的串行数据传输方法向连接的设备发送设备相关的数据。
 根据实施例，一种操作具有功率连接和第一数据连接的充电端口的方法包括：确定兼容设备是否耦合到充电端口，并且经由第一数据连接接收来自兼容设备的串行数据流。串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号，并且该方法进一步包括将请求的功率供应电压和/或电流施加到功率连接。
 在实施例中，充电端口进一步包括第二数据连接，来自兼容设备的串行数据流包括参考第二数据连接的伪差分传输。接收串行数据流可进一步包括接收时间-距离调制的数据流。此外，确定兼容设备是否耦合到充电端口可包括：确定第一数据连接的电压是否大于第一阈值，在确定第一数据连接的电压大于第一阈值之后，监测用于查询的第一数据连接，并且如果接收查询，确定兼容设备耦合到充电端口。
 该方法可进一步包括：经由第一数据连接而向兼容设备发送响应和/或在第一数据连接上将进一步的数据发送到兼容设备。在实施例中，该响应或进一步的数据包括产品编号、产品名称、序列号、版本号、额定功率、电压供应容量、电流供应容量、温度、功率消耗、AC输入电压、DC输出电压、密码密钥和密码口令或响应中的至少一个。
 在实施例中，兼容设备包括通用串行总线（USB）设备，并且确定兼容设备是否耦合到充电端口包括执行初级检测阶段和次级检测阶段。
 根据进一步的实施例，一种操作经由功率连接和第一数据连接耦合到充电端口的设备的方法包括：建立与充电端口的数据连接；并经由第一数据连接发送串行数据流。串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号，并且该方法进一步包括：经由功率连接而从充电端口接收请求的功率供应电压和/或电流。建立数据连接可包括：断言第一数据连接上的第一电压，在第一数据连接上发送查询，以及从充电端口接收响应。在一些实施例中，该查询包括用于功率供应电压和/或电流的请求。此外，发送串行数据流可包括发送时间-距离调制的数据流。该方法可进一步包括：在第一数据连接上将进一步的数据发送到充电端口。
 在一些实施例中，该设备包括通用串行总线（USB）设备，并且该设备经由第二数据连接进一步耦合到充电端口。建立数据连接包括：断言第一数据连接上的第一电压，在断言第一电压之后，确定第二数据连接的电压是否大于第一阈值，如果第二数据连接的电压大于第一阈值，断言第二数据连接上的第二电压，在断言第二电压之后，确定第一数据连接的电压是否大于第一阈值，断言第一数据连接上的第三电压，在断言第三电压之后，在第一数据连接上发送查询，当如果在第一数据连接上接收对查询的响应时，确定建立数据连接。
 在实施例中，发送串行数据流包括：使用电阻器将第一数据连接上拉到第三电压，并且当串行数据流的符号处于第一状态时，使用开关晶体管将第一数据连接耦合到第四电压。
 根据进一步的实施例，一种充电端口电路包括：具有第一数据线连接的线接口电路，该第一数据线连接被配置成耦合到接口总线的第一数据线，并且被配置成在第一数据线连接处接收串行数据流。串行数据流可包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号。该充电端口电路可进一步包括：耦合到接口电路并被配置成耦合到可调节的功率供应的控制器电路。该控制器电路可被配置成：确定兼容设备是否耦合到接口总线，并调节可调的功率供应，以向接口总线的功率线提供请求的功率供应电压。
 在实施例中，线接口电路包括被配置成在第一数据线连接处测量电压的接收器电路，其中接收器包括耦合到控制器的输出。该接收器可包括耦合在第一数据线连接和第二数据线连接之间的开关，第二数据线连接被配置成耦合到接口总线的第二数据线。此外，该控制器被进一步配置成：通过改变耦合在第一数据线连接和第二数据线连接之间的开关的状态，在第一数据线连接上发送数据。
 在一些实施例中，接收器包括比较器。充电端口可进一步包括：耦合在第一数据线连接和第二数据线连接之间的开关，第二数据线连接被配置成耦合到接口总线的第二数据线。在一些实施例中，控制器可被配置成：确定第一数据连接的电压是否大于第一阈值，并且在确定第一数据连接的电压大于第一阈值之后，监测用于查询的第一数据连接。
 在实施例中，兼容设备可以是USB设备。在一些实施例中，充电端口可包括可调的功率供应。
 根据进一步的实施例，一种系统包括：具有第一数据线端子和功率端子的总线接口电路，其中总线接口电路被配置成耦合到充电端口。该系统进一步包括耦合到总线接口电路的控制器，其中该控制器被配置成：经由总线接口电路建立与充电端口的数据连接，并且经由第一数据线端子向充电端口发送串行数据流，其中串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号。该控制器被进一步配置成：经由功率端子从充电端口接收请求的功率供应电压和/或电流。
 在实施例中，总线接口电路包括被配置成在第一数据线端子处测量电压的接收器电路，并且接收器包括耦合到控制器的输出。该控制器可被配置成：断言第一数据线端子上的第一电压，在基于接收器电路的输出断言第一电压之后，确定总线接口电路的第二数据端子线的电压是否大于第一阈值，如果第二数据线端子的电压大于第一阈值，断言第二数据线端子上的第二电压，在基于接收器电路的输出断言第二电压之后，确定第一数据线端子的电压是否大于第一阈值，断言第一数据线端子上的第三电压，在断言第三电压之后，在第一数据线端子上发送查询，并且当如果在第一数据线端子上接收对查询的响应时，确定建立数据连接。
 在实施例中，总线接口电路包括：耦合在第一数据线端子和第一参考电压之间的第一可切换的上拉电阻或电流源，耦合在第一数据线端子和第二参考电压之间的第一下拉开关，以及耦合在第二数据线端子和第二参考电压之间的第二下拉开关。该总线接口电路还可包括：具有耦合到第一数据线端子的输入的比较器。该控制器可被配置成：通过根据查询数据切换第一下拉开关而发送查询。
 在实施例中，通用串行总线（USB）收发器耦合到总线接口电路的第二数据线端子和第一数据端子。在一些实施例中，总线接口电路进一步包括第二数据线端子，并且使用第二数据线端子作为参考，经由第一数据线端子发送串行数据流。
 根据进一步的实施例，一种智能电缆电路包括线接口电路，该线接口电路具有：被配置成耦合到接口总线的第一数据线的第一数据线连接，被配置成耦合到接口总线的第二数据线的第二数据线连接，被配置成耦合到接口总线的功率连接的功率线连接，以及被配置成耦合到接口总线的接地连接的接地连接，其中接口总线是通用串行总线（USB）。该智能电缆电路进一步包括控制器电路，该控制器电路耦合到接口电路并被配置成：确定兼容设备是否经由第一数据线连接耦合到接口总线，并且使用参考第二数据线连接的伪差分信令，在第一数据线连接处发送包括多个符号的串行数据流。
 在实施例中，串行数据流包括产品编号、产品名称、序列号、版本号、额定功率、电压供应容量、电流供应容量、温度、功率消耗、AC输入电压、DC输出电压、多个密码密钥和一个密码密钥、密码口令和密码响应中的至少一个。
 本发明的实施例的优点包括快速充电耦合到连接的USB设备的电池并且在一些情况下保持与其它USB设备的兼容性的能力。其它优点包括适配器的标识（例如制造商、产品编号、产品名称、版本号、电压供应容量、AC输入电压、DC输出电压、序列号）、适配器和PD之间的相互密码认证以及从适配器到PD的操作参数的遥测。
 虽然已经相对于说明性实施例描述了本发明，但该描述并非旨在被解释为限制性的意义。在参照该描述时，说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例对本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (32)

1.一种操作具有功率连接和第一数据连接的充电端口的方法，该方法包括：
确定兼容设备是否耦合到充电端口；
经由第一数据连接接收来自兼容设备的串行数据流，其中串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号；以及
将请求的功率供应电压和/或电流施加到功率连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
充电端口进一步包括第二数据连接；以及
来自兼容设备的串行数据流包括参考第二数据连接的伪差分传输。
3.根据权利要求1所述的方法，其中接收串行数据流包括接收时间-距离调制的数据流。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定兼容设备是否耦合到充电端口包括：
确定第一数据连接的电压是否大于第一阈值；
在确定第一数据连接的电压大于第一阈值之后，监测用于查询的第一数据连接；以及
如果接收查询，确定兼容设备耦合到充电端口。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：经由第一数据连接而向兼容设备发送响应。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：在第一数据连接上将进一步的数据发送到兼容设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该响应或进一步的数据包括产品编号、产品名称、序列号、版本号、额定功率、电压供应容量、电流供应容量、温度、功率消耗、AC输入电压、DC输出电压、密码密钥和密码口令或响应中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中：
兼容设备包括通用串行总线（USB）设备；以及
确定兼容设备是否耦合到充电端口包括执行初级检测阶段和次级检测阶段。
9.一种操作经由功率连接和第一数据连接耦合到充电端口的设备的方法，该方法包括：
建立与充电端口的数据连接；
经由第一数据连接发送串行数据流，其中串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号；以及
经由功率连接从充电端口接收请求的功率供应电压和/或电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中建立数据连接包括：断言第一数据连接上的第一电压；
在第一数据连接上发送查询；以及
从充电端口接收响应。
11.根据权利要求10所述的方法，其中查询包括用于功率供应电压和/或电流的请求。
12.根据权利要求9所述的方法，其中发送串行数据流包括发送时间-距离调制的数据流。
13.根据权利要求9所述的方法，其中该设备包括通用串行总线（USB）设备并且经由第二数据连接而进一步耦合到充电端口，并且建立数据连接包括：
断言第一数据连接上的第一电压；
在断言第一电压之后，确定第二数据连接的电压是否大于第一阈值；
如果第二数据连接的电压大于第一阈值，断言第二数据连接上的第二电压；
在断言第二电压之后，确定第一数据连接的电压是否大于第一阈值；
断言第一数据连接上的第三电压；
在断言第三电压之后，在第一数据连接上发送查询；以及
当如果在第一数据连接上接收对查询的响应时，确定建立数据连接。
14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：在第一数据连接上将进一步的数据发送到充电端口。
15.根据权利要求9所述的方法，其中发送串行数据流包括：
使用电阻器将第一数据连接上拉到第三电压；以及
当串行数据流的符号处于第一状态时，使用开关晶体管将第一数据连接耦合到第四电压。
16.一种充电端口电路，包括：
包括第一数据线连接的线接口电路，该第一数据线连接被配置成耦合到接口总线的第一数据线，并且被配置成在第一数据线连接处接收串行数据流，其中串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号；以及
耦合到接口电路并被配置成耦合到可调节的功率供应的控制器电路，其中该控制器电路被配置成：
　　确定兼容设备是否耦合到接口总线，以及
　　调节可调的功率供应，以向接口总线的功率线提供请求的功率供应电压。
17.根据权利要求16所述的充电端口，其中线接口电路包括被配置成在第一数据线连接处测量电压的接收器电路，其中接收器包括耦合到控制器的输出。
18.根据权利要求17所述的充电端口，其中：
接收器包括耦合在第一数据线连接和第二数据线连接之间的开关，第二数据线连接被配置成耦合到接口总线的第二数据线；
控制器被进一步配置成：通过改变耦合在第一数据线连接和第二数据线连接之间的开关的状态，在第一数据线连接上发送数据。
19.根据权利要求17所述的充电端口，其中接收器包括比较器。
20.根据权利要求19所述的充电端口，进一步包括：耦合在第一数据线连接和第二数据线连接之间的开关，第二数据线连接被配置成耦合到接口总线的第二数据线。
21.根据权利要求16所述的充电端口，其中控制器被进一步配置成：
确定第一数据连接的电压是否大于第一阈值；以及
在确定第一数据连接的电压大于第一阈值之后，监测用于查询的第一数据连接。
22.根据权利要求16所述的充电端口，进一步包括可调的功率供应。
23.一种系统，包括：
包括第一数据线端子和功率端子的总线接口电路，其中总线接口电路被配置成耦合到充电端口；
耦合到总线接口电路的控制器，其中该控制器被配置成：
　　经由总线接口电路建立与充电端口的数据连接；
　　经由第一数据线端子向充电端口发送串行数据流，其中串行数据流包括代表用于功率供应电压和/或电流的请求的多个符号；以及
　　经由功率端子从充电端口接收请求的功率供应电压和/或电流。
24.根据权利要求23所述的系统，其中总线接口电路包括被配置成在第一数据线端子处测量电压的接收器电路，其中接收器包括耦合到控制器的输出。
25.根据权利要求24所述的系统，其中控制器被配置成：
断言第一数据线端子上的第一电压；
在基于接收器电路的输出断言第一电压之后，确定总线接口电路的第二数据端子线的电压是否大于第一阈值；
如果第二数据线端子的电压大于第一阈值，断言第二数据线端子上的第二电压；
在基于接收器电路的输出断言第二电压之后，确定第一数据线端子的电压是否大于第一阈值；
断言第一数据线端子上的第三电压；
在断言第三电压之后，在第一数据线端子上发送查询；以及
当如果在第一数据线端子上接收对查询的响应时，确定建立数据连接。
26.根据权利要求23所述的系统，其中总线接口电路包括：
耦合在第一数据线端子和第一参考电压之间的第一可切换的上拉电阻或电流源；
耦合在第一数据线端子和第二参考电压之间的第一下拉开关；以及
耦合在总线接口电路的第二数据线端子和第二参考电压之间的第二下拉开关。
27.根据权利要求26所述的系统，进一步包括：具有耦合到第一数据线端子的输入的比较器。
28.根据权利要求26所述的系统，其中控制器被配置成：通过根据查询数据切换第一下拉开关而发送查询。
29.根据权利要求23所述的系统，进一步包括：耦合到总线接口电路的第二数据线端子和第一数据端子的通用串行总线（USB）收发器。
30.根据权利要求23所述的系统，其中：
总线接口电路进一步包括第二数据线端子；以及
使用第二数据线端子作为参考，经由第一数据线端子发送串行数据流。
31.一种智能电缆电路，包括：
线接口电路，包括：被配置成耦合到接口总线的第一数据线的第一数据线连接，被配置成耦合到接口总线的第二数据线的第二数据线连接，被配置成耦合到接口总线的功率连接的功率线连接，以及被配置成耦合到接口总线的接地连接的接地连接，其中接口总线是通用串行总线（USB）；以及
控制器电路，其耦合到接口电路并被配置成：
　　确定兼容设备是否经由第一数据线连接耦合到接口总线，以及
　　使用参考第二数据线连接的伪差分信令，在第一数据线连接处发送包括多个符号的串行数据流。
32.根据权利要求31所述的电路，其中串行数据流包括产品编号、产品名称、序列号、版本号、额定功率、电压供应容量、电流供应容量、温度、功率消耗、AC输入电压、DC输出电压、多个密码密钥和一个密码密钥、密码口令和密码响应中的至少一个。
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