CN105868139A - 包含扩展接口的usb数据线及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种USB数据线及其控制方法。所述USB数据线用于扩展Type-C USB接口，包括：主端口，用于连接外部的第一设备；配置通道模块，与所述主端口连接；多个从端口，用于连接外部的多个第二设备；多个开关模块，分别与所述多个从端口连接，其中，所述主端口通过USB总线经由所述多个开关模块连接至所述多个从端口，所述配置通道模块通过独立的总线连接至所述多个开关模块，从而通过所述开关模块配置所述多个从端口。所述USB连接线利用内置芯片提供独立的配置通道，从而实现多种不同类型的外设的同时接入。

Description

包含扩展接口的USB数据线及其控制方法
技术领域
本发明涉及数据线，更具体地，涉及包含扩展接口的USB数据线及其控制方法。
背景技术
通用串行总线(USB)协议是用于规范电子设备与外部设备的连接和通行的协议。USB接口支持设备的即插即用和热插拔，从而已经广泛地用于各种计算机设备和移动终端。如今，USB接口已经成为台式机、笔记本、平板电脑、手机、MP3播放器等电子设备的标准接口。
USB接口可以支持多个设备的接入，并且仅允许主设备向从设备供电。在手机的应用中，USB接口只能用作充电端口或数据端口。在USB接口作为数据端口时，手机可以通过USB接口访问U盘等外部设备，同时向后者供电，或者手机通过USB接口连接至台式机作为从设备，同时从后者获取电能。然而，常规的USB接口仅仅支持电能的单向传输，因此不能支持充电器和数据外设的同时接入。
近年来，USB协议已经增加新的Type-C USB接口，该接口支持高达10Gb的高速数据传输，在使用时不必区分正反面，可以任意插拔。该Type-C USB接口有着广泛的应用前景。进一步地，Type-C USB接口还支持电能的双向传输，可以支持高达100W的供电和充电功率，从而可以实现快速供电和充电。
期望开发出新的USB数据线及其控制方法，以提供扩展端口并且支持同时使用多种不同类型的USB外设。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有扩展接口的USB数据线及其控制方法，利用内置芯片提供独立的配置通道，从而实现多种不同类型的外设的同时接入。
根据本发明的一方面，提供一种USB数据线，用于扩展Type-C USB接口，包括：主端口，用于连接外部的第一设备；配置通道模块，与所述主端口连接；多个从端口，用于连接外部的多个第二设备；多个开关模块，分别与所述多个从端口连接，其中，所述主端口通过USB总线经由所述多个开关模块连接至所述多个从端口，所述配置通道模块通过独立的总线连接至所述多个开关模块，从而通过所述开关模块配置所述多个从端口。
优选地，所述第一设备和所述多个第二设备分别包括Type-C USB控制器，用于控制所述第一设备与所述多个第二设备之间的数据通信，所述配置通道模块独立执行Type-C USB协议的配置功能。
优选地，所述配置通道模块在新设备接入时配置所述多个从端口，然后将所述新设备连接至USB总线。
优选地，所述配置通道模块根据所述第一设备和所述多个第二设备的类型配置所述多个从端口。
优选地，所述第一设备为手机，所述多个第二设备包括充电器、台式机、笔记本、平板电脑、手机、MP3播放器中的至少一个。
优选地，所述多个第二设备中的一个是充电器，并且所述配置通道模块控制所述多个开关模块，从而断开所述充电器与所述多个第二设备中的其余第二设备的供电连接。
优选地，所述独立的总线为I2C总线。
优选地，所述主端口为插头，所述多个从端口为插头或插座。
优选地，所述USB数据线还包括：线缆部；与所述线缆部的一端连接的第一连接部；与所述线缆部的另一端连接的第二连接部,其中，所述第一连接部和所述第二连接部分别包括绝缘外壳，所述配置通道模块和所述多个开关模块分别位于所述第一连接部和所述第二连接部任一个的绝缘外壳内。
根据本发明的另一方面，提供一种USB连接线的控制方法，所述USB连接线包括主端口和多个从端口，所述主端口用于连接第一设备，所述多个从端口用于连接多个第二设备，所述方法包括：经由独立的总线获得多个从端口的配置通道信息；根据配置通道信息判断所述第一设备和所述多个第二设备的类型；根据所述第一设备和所述多个第二设备的类型配置所述多个从端口；以及将所述第一设备和所述多个第二设备连接至USB总线。
优选地，在新设备接入时配置所述多个从端口。
优选地，不仅根据所述第一设备与所述多个第二设备之间的关系，而且根据所述多个第二设备彼此之间的关系，配置所述多个从端口。
优选地，在所述多个第二设备包括充电器的情形下，断开所述充电器与所述多个第二设备中的其余第二设备的供电连接。
优选地，所述独立的总线为I2C总线。
根据本发明的USB数据线，利用内置的配置通道管理模块接管Type-C USB协议的配置功能，通过独立的I2C总线配置所有的端口引脚。该USB数据线的配置通道不需要占用USB总线，从而在新设备连接时，不必中断从端口的数据外设的数据通信。例如，如果数据外设为U盘，并且手机连接U盘播放视频，则在充电器或新的U盘接入时，可以确保手机播放视频时不出现中断。
此外，该配置通道管理模块还可以提供供电保护功能，避免从端口设备之间的干扰或损坏。
附图说明
通过参照以下附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的USB数据线的结构示意图；
图2示出根据本发明的实施例的USB数据线的电路框图；
图3示出根据本发明的实施例的USB数据线的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
图1示出根据本发明的实施例的USB数据线的结构示意图。该USB数据线100包括一个主端口110和两个从端口120和130。主端口110例如是Type-C USB接口的插头，从端口120和130例如是Type-C USB接口的插座。
在该实施例中，以手机为例，该数据线用于扩展手机的Type-C USB接口。由于手机的USB端口通常是插座，因此，USB数据线与之连接的主端口110为插头，与外设连接的从端口120和130为插座。然而，主端口110和从端口120和130可以是插头和插座中的任意一个，不限于特定的物理形式。此外，在该实施例中，描述了USB数据线包括两个从端口。然而，从端口的数量不限于两个。该USB数据线可以包括更多个从端口。
如图1所示，该USB数据线100还包括线缆部101、用于将线缆部101的一端与主端口110和从端口120连接的第一连接部102、以及用于将线缆部101的另一端与从端口130连接的第二连接部103。线缆部101包括绝缘外套及包裹其中的多根导线。第一连接部102和第二连接部103分别包括绝缘外壳及包裹其中的控制电路。
图2示出根据本发明的实施例的USB数据线的电路框图。该USB数据线100的控制电路包括与主端口110相连接的CC管理模块111(即配置通道管理模块)，与从端口120和130分别连接的开关模块121和131。
主端口110经由USB总线210连接至开关模块121和131。进一步地，经由开关模块121和131，将主端口110映射至从端口120和130。如上所述，主端口110例如制作成插头的形式，用于连接手机的USB插座。进一步地，从端口120和130例如制作成插座的形式，用于连接外部的充电器和数据外设。
主端口110的两个配置通道引脚CC1和CC2连接至CC管理模块111。CC管理模块111接管Type-C USB协议的配置功能，并且经由独立的I2C总线220连接至开关模块121和131。该配置通道是Type-C USB接口的关键通道，用于检测USB连接、检测正反插、以及建立和管理USB设备数据和总线的连接等。
在该实施例中，CC管理模块111与开关模块121和131之间的通信采用I2C总线。I2C总线是采用串行数据线(SDL)和串行时钟线(SCL)的双线串行总线。在I2C总线上，CC管理模块111启动通信,并且发送包含地址字节的命令信号，开关模块121和131分别接收到命令信号，只有相应地址的开关模块回送应答信号，从而可以向相应地址的开关模块传送数据或从其接收数据。因此，CC管理模块111可以根据I2C自身的时钟信号，针对指定的开关模块121和131启动双向数据传输。
CC管理模块111采用I2C总线连接开关模块，并且利用开关模块的地址实现双向通信。因此，该控制电路可以容易地扩展到支持多个从端口。所述多个从端口的接口控制器均连接至USB总线，并且均连接至I2C总线。
在CC管理模块111的控制下，开关模块121和131用于将从端口120和130的选定引脚接入USB总线。例如，两个外设分别为充电器和U盘，其中充电器是典型的主设备，U盘是典型的从设备。开关模块121和131在配置完成后才将外设接入USB总线，从而可以适应不同的类型的外设。
此外，开关模块121和131还选择性地将外设的供电引脚接入USB总线。在一个实例中，从端口120和130连接的外设分别为充电器和台式机。开关模块121将从端口120的供电引脚接入USB总线，从而利用充电器为手机等主端口的设备供电。开关模块131将从端口130的供电引脚与USB总线断开，仅将从端口130的数据通道接入USB总线，从而避免充电器的电流损坏台式机中的电路。
根据该实施例的USB数据线与现有技术的USB接口不同，该USB数据线100不仅扩展了USB接口，而且支持多个不同类型的外设同时接入。例如，该USB数据线100的主端口用于连接手机，两个从端口分别连接充电器和U盘，从而可以解决手机USB端口少的问题，实现大电流充电时进行数据传输或者看电影。
在该实施例中，CC管理模块111接管Type-C USB协议的配置功能，通过独立的I2C总线配置所有的端口引脚。该USB数据线的配置通道不需要占用USB总线，从而在新设备连接时，不必中断从端口的数据外设的数据通信。例如，如果数据外设为U盘，并且手机连接U盘播放视频，则在充电器或新的U盘接入时，可以确保手机播放视频时不出现中断。
此外，该CC管理模块111还可以提供供电保护功能，避免从端口设备之间的干扰或损坏。
图3示出根据本发明的实施例的USB数据线的控制方法的流程图。该控制方法主要由各端口所连接的设备和USB数据线100中的CC管理模块111共同执行。例如主端口的设备为手机，从端口的设备包括充电器和U盘，每个设备内部均包含Type-C USB控制器。
在步骤S01中，外设接入USB数据线100。
在步骤S02中，CC管理模块111经由I2C总线获得配置通道信息，包括各个从端口的设备地址及接入状态。优选地，该步骤还获得各个从端口的正反插信息。
在步骤S03中，CC管理模块111判断外设是否为新设备。如果无新设备接入，则返回步骤S02。如果有新设备接入，则进入步骤S04。
在步骤S04中，CC管理模块111根据配置通道信息判断外设类型，例如，将充电器作为手机的主设备，将U盘作为手机的从设备。
在步骤S05中，CC管理模块111根据所有设备的类型控制开关模块121和131，从而配置各个端口的引脚。例如，如果从端口的外设为充电器，则将Vbus引脚配置为USB Power Delivery模式，如果从端口的外设为U盘，则将Vbus引脚配置为USB Type-C模式。
在该步骤中，CC管理模块111不仅根据主端口设备与从端口设备的关系，而且根据从端口设备之间的关系配置端口引脚。
在一个实例中，从端口120和130连接的外设分别为充电器和台式机。开关模块121将从端口120的供电引脚接入USB总线，从而利用充电器为手机等主端口的设备供电。开关模块131将从端口130的供电引脚与USB总线断开，仅将从端口130的数据通道接入USB总线，从而避免充电器的电流损坏台式机中的电路。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述袖手旁以观这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。因此，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种USB数据线，用于扩展Type-C USB接口，包括：
主端口，用于连接外部的第一设备；
配置通道模块，与所述主端口连接；
多个从端口，用于连接外部的多个第二设备；
多个开关模块，分别与所述多个从端口连接，
其中，所述主端口通过USB总线经由所述多个开关模块连接至所述多个从端口，
所述配置通道模块通过独立的总线连接至所述多个开关模块，从而通过所述开关模块配置所述多个从端口。
2.根据权利要求1所述的USB数据线，其中，所述第一设备和所述多个第二设备分别包括Type-C USB控制器，用于控制所述第一设备与所述多个第二设备之间的数据通信，所述配置通道模块独立执行Type-CUSB协议的配置功能。
3.根据权利要求2所述的USB数据线，其中，所述配置通道模块在新设备接入时配置所述多个从端口，然后将所述新设备连接至USB总线。
4.根据权利要求3所述的USB数据线，其中，所述配置通道模块根据所述第一设备和所述多个第二设备的类型配置所述多个从端口。
5.根据权利要求1所述的USB数据线，其中，所述第一设备为手机，所述多个第二设备包括充电器、台式机、笔记本、平板电脑、手机、MP3播放器中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的USB数据线，其中，所述多个第二设备中的一个是充电器，并且所述配置通道模块控制所述多个开关模块，从而断开所述充电器与所述多个第二设备中的其余第二设备的供电连接。
7.根据权利要求1所述的USB数据线，其中，所述独立的总线为I2C总线。
8.根据权利要求1所述的USB数据线，其中，所述主端口为插头，所述多个从端口为插头或插座。
9.根据权利要求1所述的USB数据线，还包括：
线缆部；
与所述线缆部的一端连接的第一连接部；
与所述线缆部的另一端连接的第二连接部,
其中，所述第一连接部和所述第二连接部分别包括绝缘外壳，
所述配置通道模块和所述多个开关模块分别位于所述第一连接部和所述第二连接部任一个的绝缘外壳内。
10.一种USB连接线的控制方法，所述USB连接线包括主端口和多个从端口，所述主端口用于连接第一设备，所述多个从端口用于连接多个第二设备，所述方法包括：
经由独立的总线获得多个从端口的配置通道信息；
根据配置通道信息判断所述第一设备和所述多个第二设备的类型；
根据所述第一设备和所述多个第二设备的类型配置所述多个从端口；以及
将所述第一设备和所述多个第二设备连接至USB总线。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，在新设备接入时配置所述多个从端口。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其中，不仅根据所述第一设备与所述多个第二设备之间的关系，而且根据所述多个第二设备彼此之间的关系，配置所述多个从端口。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其中，在所述多个第二设备包括充电器的情形下，断开所述充电器与所述多个第二设备中的其余第二设备的供电连接。
14.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述独立的总线为I2C总线。
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