具体实施方式
在本说明书中,有一些相同的符号,其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的元件,且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。为说明书的简洁度考量,相同的符号的元件将不再重述。
依据本发明所实施的一实施例具有一影音信号源装置(source device)以及一影音信号接收装置(sink device),两者通过Type-C连接器与缆线相连接。在USB规范下的标准模式操作时,该影音信号源装置以及该影音信号接收装置可以通过Type-C连接器与缆线,传送符合USB3.1规范的信号。该影音信号源装置以及该影音信号接收装置可以操作在一交替模式,使用Type-C缆线来传输HDMI信号。该影音信号源装置具有一HDMI信号发送器,该影音信号接收装置具有一HDMI信号接收器。Type-C连接器与缆线中的四对极速差分信号线,分别做为三个TMDS数据通道以及一个TMDS时钟通道,来传递TMDS数据与时钟。每一个影音信号源装置与影音信号接收装置,一样地用Type-C连接器与缆线中的配置通道CC1与CC2,来辨识连接在自己装置上的Type-C插头的极性。通过Type-C缆线中的配置通道CC1与CC2也可以实现热插拔检测(Hot Plug Detection,HPD)的功能。在该实施例中,该影音信号源装置与信号接收装置其中之一,可以通过Type-C连接器中非配置通道CC1与CC2的另一个数据通道,做为显示数据通道(Display Data Channel;DDC),来得知该影音信号源装置与信号接收装置其中之另一的Type-C连接器的连接极性,据以切换TMDS数据通道与TMDS时钟通道。而且,在这实施例中,通过这DDC,也可以用来传递USB PD协议,实现USB PD握手的技术。
以非配置通道CC1与CC2的一数据通道来做为显示数据通道,有一个特别的好处:HDMI信号发送器与HDMI信号接收器可以不必设计来具有用来传输BMC信号的特殊输出入元件,只需要采用一般输出入元件,就可以让HDMI信号发送器与HDMI信号接收器彼此通讯,实现USB PD。在Type-C规范下,传递于配置通道CC1与CC2上的只能是BMC信号,而BMC信号的信号摆幅只有1.125伏特,需要有特殊设计的输出入元件。然而,非配置通道CC1与CC2的一数据通道来做为显示数据通道,就可以传输全摆幅(fullswing)的相对慢速信号,以一般输出入元件来推动或是接收。换言之,在本发明的一实施例中,HDMI信号发送器与信号接收器,其输出入元件(包括配置通道CC1与CC2的输出入元件)不必要为了Type-C连接器来特别设计,简化了设计上的困扰。
图2显示了依据本发明所实施的一影音系统,具有一影音信号源装置102以及一影音信号接收装置104,彼此通过Type-C连接器106、108与Type-C缆线110相连接。影音信号源装置102大致上做为一下行数据流程端口,具有一HDMI信号发送器112,其依据HDMI规范,提供HDMI信号至相对应的信号通道。影音信号接收装置104大致上做为一上行数据流程端口,具有一HDMI信号接收器114,其依据HDMI规范,从相对应的HDMI信号通道接收HDMI信号。有别于Type-C规范的标准模式,图2中的Type-C连接器106、108与缆线110操作于一交替模式(alternate mode)。在另一实施例中,影音信号源装置102以及影音信号接收装置104也可以操作于Type-C规范的标准模式,通过Type-C连接器106、108与缆线110,传送USB信号。
如同图2所示,Type-C连接器106、108与缆线110中,原本标准模式下的四个极速差分信号通道SSTX1、SSRX1、SSTX2、SSRX2,在此交替模式下,是做为三个TMDS数据通道Lane0、Lane1、以及Lane2,以及TMDS时钟通道CLK。换言之,在交替模式下,四个极速差分信号通道SSTX1、SSRX1、SSTX2、SSRX2不再传递极速差分信号,而是传递HDMI信号发送器112依据TMDS技术所产生的TMDS数据与时钟。图2中,极速差分信号线对SSTX1做为TMDS时钟通道CLK,极速差分信号通道SSRX1做为TMDS数据通道Lane0,但本发明的实施例并不限于此。举例来说,在另一个实施例中,极速差分信号通道SSTX1做为TMDS数据通道Lane0,极速差分信号通道SSRX1做为TMDS时钟通道CLK。也就是说,TMDS数据通道Lane0、Lane1以及Lane2,以及TMDS时钟通道CLK,与极速差分信号线SSTX1、SSRX1、SSTX2、SSRX2,彼此的对应关系并不限于图2所示的,可以随系统设计者需求而决定。
如同图2所示,影音信号源装置102具有下拉电阻120与122,分别连接到Type-C连接器106上的引脚A5与B5,也就是配置通道CC1与CC2。影音信号接收装置104则具有上拉电阻124与126,分别连接到Type-C连接器108上的引脚A5与B5,也就是配置通道CC1与CC2。HDMI信号发送器112可以通过Type-C连接器106上的引脚A5与B5,辨识Type-C连接器106的连接极性,看Type-C缆线110为正接或是反接。HDMI信号接收器114可以通过Type-C连接器108上的引脚A5与B5,辨识Type-C连接器108的连接极性。
在Type-C规范中,视Type-C插头插在Type-C插座上的连接极性,Type-C连接器106上的引脚A5与B5其中之一,将通过Type-C缆线110,短路到Type-C连接器108上的引脚A5与B5其中之一;Type-C连接器106上的引脚A5与B5其中之另一,则与Type-C连接器108上的引脚A5与B5其中之另一,保持开路。换言之,实体上Type-C缆线110只有提供一个配置通道。举例来说,在Type-C插头与Type-C插座的连接极性组合下,Type-C缆线110使得Type-C连接器106上的引脚A5电性短路到Type-C连接器108上的引脚A5,Type-C连接器106上的引脚B5则与Type-C连接器108上的引脚B5保持开路。HDMI信号发送器112可以以简单的一般输出入元件,来检测引脚A5与B5上的电平,就可以知道Type-C连接器106上的连接极性。举例来说,如果HDMI信号发送器112发现Type-C连接器106上的引脚A5的电平开始上升,而Type-C连接器106上的引脚B5的电平维持在0V,那就意味着Type-C连接器106上的引脚A5有通过Type-C缆线110连接到HDMI信号接收器114,而Type-C连接器106上的引脚B5没有。如此判定Type-C连接器106的连接极性目前为正接。类似的,HDMI信号接收器114也可以以简单的一般输出入元件,来检测引脚Type-C连接器108的引脚A5与B5上的电平,就可以知道Type-C连接器108上的连接极性。举例来说,如果HDMI信号接收器114发现Type-C连接器108上的引脚B5的电平开始下降,而Type-C连接器108上的引脚A5的电平维持在最高电压5V,那就意味着Type-C连接器108上的引脚B5有通过Type-C缆线110连接到HDMI信号发送器112,而Type-C连接器108上的引脚A5没有。如此判定Type-C连接器108的连接极性目前为反接。
一样的道理,当影音信号源装置102与影音信号接收装置104通过Type-C缆线110刚刚开始相电性连接时,配置通道CC1与CC2其中之一的电平会产生变化。因此,HDMI信号发送器112可以通过Type-C连接器106上的引脚A5与B5,进行热插拔检测(HPD)。一样的,HDMI信号接收器114可以通过Type-C连接器108上的引脚A5与B5,进行热插拔检测(HPD)。
在图2的交替模式下,边带使用信号线SBU1与SBU2用来做为HDMI规范下的显示数据通道,传递I2C讯号,来得知HDMI信号接收器114与HDMI信号发送器112彼此的图像传送与接收能力。边带使用信号线SBU1与SBU2其中之一做为串行数据线(Serial Data Line,SDA),另一做为串行时钟线(SerialClock Line,SCL),如此就可以传送显示数据通道的指令。通过显示数据通道,HDMI信号发送器112可以读取储存在HDMI信号接收器114的延伸显示能力识别(Extended Display Identification Data,EDID)数据,用来判别HDMI信号接收器114可以接收的讯号种类、格式有哪些。举例来说,HDMI信号发送器112可以得知HDMI信号接收器114可输出的分辨率。
如同图2所示,在此交替模式下,原本做为USB2.0通道的两个差分信号线(一个连接到Type-C连接器的引脚A7、B7,另一连接到Type-C连接器的引脚A6、B6),分别用来做为HDMI所规范的ARC与CEC。
HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114可以提供PD握手。在图2的交替模式下,HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114彼此可以通过显示数据通道,也就是边带使用信号线SBU1与SBU2,以I2C讯号,来握手所需要供应的电源规格。在图2中,HDMI信号发送器112通过显示数据通道,得知HDMI信号接收器114所需要的电源规格,然后影音信号源装置102控制直流转直流电源转换器111,通过总线电源线VBUS,对影音信号接收装置104供电。当然,在另一情景下,通过显示数据通道的PD握手(handshaking),影音信号接收装置104也可以控制直流转直流电源转换器113,由总线电源线VBUS,对影音信号源装置102供电。
在图2中,PD技术所需要的PD握手,是通过显示数据通道的指令来完成。而显示数据通道的指令可以以修改存放于HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114中的相关固件(firmware)或软件(software)来完成。因此,HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114并不需要设计有特殊的BMC收发器(transmitter and receiver,TRX),只要一些一般输出入元件就可以实现。这对于设计HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114,提供了相当大的便利性。
举例而言,HDMI信号接收器114可以读写其中所具有的寄存器A、B、C、D,而HDMI信号发送器112可以通过显示数据通道,以I2C讯号,读写HDMI信号接收器114中的寄存器A、B、C、D。寄存器A存储了HDMI信号发送器112可供给或需要电力的讯息,由HDMI信号发送器112写入。寄存器B存储了HDMI信号接收器114可供给或需要电力的讯息,由HDMI信号接收器114写入。若HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114中的一侧需要外来的电力,便会去读取寄存器A或B以确认另一侧是否能提供所需电力;假如另一侧有能力提供所需电力,则需要外来电力的一侧便会填写HDMI信号接收器114的寄存器C,以对另一侧提出供电的请求;提供电力的一侧可读取寄存器C中的供电请求,若提供电力的一侧的供电能力大于或等于另一侧的供电请求,则开始提供电力,反之,若提供电力的一侧的供电能力小于或等于另一侧的供电请求,则提供电力的一侧便不输出电力或只输出自身所能提供的电力,并将这些信息写入HDMI信号接收器114的寄存器D,使接收电力的另一侧可以借由读取寄存器D得知这些信息。
HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114可以通过Type-C连接器110来传递HDMI信号,也可以通过配置通道CC1与CC2来进行Type-C连接器的连接极性检测以及热插拔检测。从以上所说明也可以发现,在图2中,HDMI信号发送器112与HDMI信号接收器114都不需要传送BMC信号就可以完成PD技术。
图2仅仅是依据本发明所实施的一种交替模式,但本发明并不限于此。图3至图5显示依据本发明所实施的三种交替模式,其中与图2相同或是类似的部分,不再累述。图3至图5中的每个交替模式都是通过配置通道CC1与CC2来进行连接极性检测以及热插拔检测(HPD),也都是通过显示数据通道的指令来进行PD握手。
在图3的交替模式中,原本做为USB2.0通道的两个差分信号线,分别用来做为显示数据通道所需要的SDA与SCL。边带使用信号线SBU1与SBU2则预留,可以做为别的用途。
在图4的交替模式中,原本做为USB2.0通道的两个差分信号线,分别用来做为显示数据通道所需要的SDA与SCL,而边带使用信号线SBU1与SBU2则用来做为HDMI所规范的ARC与CEC。
在图5的交替模式中,Type-C缆线中的USB2.0通道维持不变,依然用传输相容于USB 2.0的差分信号,而边带使用信号线SBU1与SBU2则用来做为HDMI规范下的显示数据通道。
图6中的影音信号源装置102a与影音信号接收装置104a分别举例说明图2中的影音信号源装置102与影音信号接收装置104。
影音信号源装置102a包含有Type-C连接器106a与HDMI信号发送器112a。HDMI信号发送器112a中有HDMI信号源160a、CC控制逻辑与Vconn开关162a、多路复用器(multiplexer)164a与166a。CC控制逻辑与Vconn开关162a,通过CC1与CC2,辨识Type-C连接器106a上的连接极性,然后控制多路复用器164a,正确地将HDMI信号源160a所提供的显示数据通道信号,送到相对应的SDA与SCL。HDMI信号源160a提供符合HDMI规范的信号至TMDS时钟通道CLK、TMDS数据通道Lane0、Lane1与Lane2、ARC以及CEC。多路复用器166a可以切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane1,也可同时切换TMDS数据通道Lane0与Lane3;通道实际上该如何切换端视通道与引脚的对应关系(mapping)而定。
影音信号接收装置104a包含有Type-C连接器108a与HDMI信号接收器114a。HDMI信号接收器114a中有HDMI信号处理器180a、CC控制逻辑与Vconn开关182a、与多路复用器184a。类似地,CC控制逻辑与Vconn开关182a辨识Type-C连接器108a上的连接极性,然后控制多路复用器184a,正确地将SDA与SCL,连接至HDMI信号处理器180a的相对应输入端口。HDMI信号处理器180a直接连接到TMDS时钟通道CLK、TMDS数据通道Lane0、Lane1与Lane2、ARC以及CEC。请注意,影音信号接收装置104a并没有多路复用器,来将TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane1相互切换,或将TMDS数据通道Lane0与Lane3相互切换。
如同图6中所显示的,因为Type-C连接器106a与108a上的连接极性,Type-C连接器106a跟Type-C连接器108a的引脚对应关系(mapping),可能产生变化。举例来说,如同图6所示,在一种连接极性组合下,Type-C连接器106a的引脚A2电性短路到Type-C连接器108a的引脚A2;在另一种连接极性组合下,Type-C连接器106a的引脚A2电性短路到Type-C连接器108a的引脚B2。
图7显示适用于图6的影音信号源装置102a与影音信号接收装置104a的一种控制方法。
影音信号接收装置104a在步骤302进行热插拔检测,通过CC1与CC2,检查影音信号源装置102a是否通过Type-C缆线电连接到影音信号接收装置104a。
步骤304接着步骤302。在确认影音信号源装置102a与影音信号接收装置104a相电连接后,影音信号接收装置104a通过总线电源线VBUS与接地线GND,提供安全有限电源给予影音信号源装置102a,让影音信号源装置102a有一些电源可以进行逻辑操作;而在另一情景下,也有可能是影音信号源装置102a通过总线电源线VBUS与接地线GND,提供安全有限电源给予影音信号接收装置104a,让影音信号接收装置104a有一些电源可以进行逻辑操作。
步骤306中,通过CC1与CC2,CC控制逻辑与Vconn开关162a辨识Type-C连接器106a上的连接极性。同时,通过CC1与CC2,CC控制逻辑与Vconn开关182a辨识Type-C连接器108a上的连接极性。
步骤308中,CC控制逻辑与Vconn开关162a依据所检测到的Type-C连接器106a上的连接极性,控制控制多路复用器164a,正确地将HDMI信号源160a所提供的显示数据通道信号,送到相对应的SDA与SCL。类似的,CC控制逻辑与Vconn开关182a依据所检测到的Type-C连接器108a上的连接极性,控制多路复用器184a,正确地将SDA与SCL,连接至HDMI信号处理器180a的相对应输入端口。如此,HDMI信号处理器180a与HDMI信号源160a彼此之间的显示数据通道,就正确的建立完成。
在步骤308中,依据Type-C连接器106a的连接极性,多路复用器166a可以选择性地将TMDS时钟通道CLK、TMDS数据通道Lane0、Lane1与Lane2,暂时地配置于Type-C连接器106a的一些引脚上。以TMDS时钟通道CLK为例来说,如果Type-C连接器106a为正接,则多路复用器166a配置TMDS时钟通道CLK到Type-C连接器106a的引脚A2与A3;如果反接,则多路复用器166a配置TMDS时钟通道CLK到Type-C连接器106a的引脚B2与B3。
步骤310中,HDMI信号源160a与HDMI信号处理器180a,通过显示数据通道,进行PD握手。
依据步骤310的握手结果,在步骤312中,HDMI信号处理器180a与HDMI信号源160a其中之一,控制一直流对直流转换器,来提供足够的大电源,让两者其中之另一可以正常操作。
随着电源备妥,影音信号源装置102a中的HDMI信号源160a在步骤314,开始提供TMDS时钟信号,至TMDS时钟通道CLK。
步骤315中,HDMI信号处理器180a检查是否TMDS时钟信号正常的出现在Type-C连接器108a的引脚A2与A3,并将检查后的结果记录于HDMI信号处理器180a中的寄存器。如同图6所示的,在此交替模式下,HDMI信号源160a所送出来的TMDS时钟信号,经过多路复用器166a与可能正反接的Type-C缆线后,可能出现在Type-C连接器108a的地方,不是在引脚A2与A3,就是在引脚B2与B3。而Type-C连接器108a的引脚A2与A3应该是做为TMDS时钟通道CLK,让HDMI信号处理器180a接收。因此,此时,HDMI信号处理器180a只要检查TMDS时钟通道CLK是否正常的出现TMDS时钟信号,就可以知道TMDS时钟通道CLK是否接通。
步骤316中,HDMI信号源160a通过显示数据通道,去读取步骤315所产生并存放于寄存器中的检查结果,可以得知果HDMI信号处理器180a是否有正确地接收到TMDS时钟信号。
如果HDMI信号处理器180a通过TMDS时钟通道CLK,有接收到TMDS时钟信号,则进入步骤322,影音信号接收装置104a开始正常接收TMDS数据与时钟,播放影音。
如果TMDS时钟信号没有出现在Type-C连接器108a的引脚A2与A3,影音信号接收装置104a并没有接收到TMDS时钟信号。此时,在理想状态下,TMDS时钟信号应该是出现在Type-C连接器108a的引脚B2与B3。因此,进入步骤320,HDMI信号发送器112a使多路复用器166a,将TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane1对调,TMDS数据通道Lane0与Lane2对调。如此,TMDS时钟信号就应该会正确的出现在Type-C连接器108a的引脚A2与A3了;此处的通道切换仅为举例,实际上如何切换端视设计者的脚位定义而定。
步骤323接续步骤320,跟步骤315一样,检查是否TMDS时钟信号正常的出现在Type-C连接器108a的引脚A2与A3,并将检查后的结果记录于HDMI信号处理器180a中的寄存器。
步骤324接续步骤323,跟步骤316一样。HDMI信号源160a通过显示数据通道,去读取步骤323所产生并存放于寄存器中的检查结果,可以得知果HDMI信号处理器180a是否有正确地接收到TMDS时钟信号。如果答案是肯定的话,则进行步骤322,开始正常接收TMDS数据与时钟,播放影音。如果答案是否定的话,这表示影音信号源装置102a或影音信号接收装置104a应该是有一些问题,产生不可预期的结果。
当步骤324的答案为否定时,步骤326触发一实体的或虚拟的插拔事件。举例来说,HDMI信号处理器180a将Type-C连接器108a的引脚A5与B5同时拉到接地一段时间后放开。这样,影音信号源装置102a就会从CC1与CC2的检测结果,认定一Type-C缆线有虚拟地抽离再插入。如此,影音信号源装置102a可能进行重置(reset),去除一些可能的问题。
步骤302接续步骤326,重新开始整个控制方法。
从第6、7图,以及相关的解释可以发现,当影音信号源装置102a有多路复用器来切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2,而影音信号接收装置104a并没有时,TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2可以被正确的建立,用来传递HDMI信号。
图7的步骤316检查TMDS时钟信号是否正常的出现,来辨识TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2是否被正确的建立,但本发明不限于此。
在另一实施例中,图7些许地修改,一样也可以正确地建立TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2。步骤314改为提供TMDS数据。步骤315与323改为HDMI信号处理器180a检查并记录TMDS数据是否正常的出现在一TMDS数据通道上,来辨识TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2是否被正确的建立。步骤316与324改为HDMI信号源160a通过显示数据通道,来得知TMDS数据是否正常的出现在该TMDS数据通道上。
图8显示适用于图6的影音信号源装置102a与影音信号接收装置104a的另一种控制方法,其依据连接极性,来切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2。相较于图7,图8缺少了步骤315、316,但增加了步骤313、318。步骤313中,HDMI信号处理器180a将步骤306中的Type-C连接器108a的连接极性检查结果,记录于自己的寄存器中。步骤318中,HDMI信号发送器112a经由显示数据通道,读取HDMI信号处理器180a中的寄存器,得知Type-C连接器108a的连接极性,并将其与Type-C连接器106a的连接极性相比对。举例来说,如果Type-C连接器108a与106a都是正接或都是反接,则步骤318的比对结果为是,步骤322直接播放影音;反之则为否,步骤320切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2。如此,也可以正确地建立TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2。
图9中的影音信号源装置102b与影音信号接收装置104b分别举例说明图2中的影音信号源装置102与影音信号接收装置104。图9与图6相似或相同之处,可以参考图6的解说而了解,为简洁故,所以不再详述。跟图6中不同的,图9中的Type-C连接器106b的引脚A2、A3、B10、B11等等,到HDMI信号源160b之间,并没有一个多路复用器来切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2。此外,相较于图6,图9中的HDMI信号接收器114a多了多路复用器186b,来切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2。
图10显示适用于图9的影音信号源装置102b与影音信号接收装置104b的一种控制方法。图10与图7相似或相同之处,可以参考图6的解说而了解,为简洁故,所以不再详述。
图7中的步骤316与320,在图10中被步骤319与321所取代。步骤319查看寄存器中所记录的步骤315的检查结果。如果TMDS时钟信号没有被HDMI信号处理器180b所接收到,那表示TMDS时钟信号应该出现在HDMI信号处理器180b的一错误的接收端口。那在理想状态下,只要多路复用器186b切换通道,TMDS时钟信号就应该会出现在HDMI信号处理器180b中相对应的正确接收端口。因此,步骤321中,HDMI信号接收器114b,在不通知HDMI信号发送器112b的条件下,自行用多路复用器186b将TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane1对调,并将TMDS数据通道Lane0与Lane2对调。如此,Type-C连接器108b的TMDS时钟信号就应该是被正确地送到HDMI信号处理器180b了。
从第8、9图,以及相关的解释可以发现,当影音信号接收装置104b有多路复用器来切换TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane0,而影音信号源装置102b并没有时,TMDS时钟通道CLK与TMDS数据通道Lane0、Lane1、Lane2也可以被正确的建立,用来传递HDMI信号。
类似先前所教导的,图9中,多路复用器186b的切换依据,并不限于TMDS时钟信号是否正常出现。举例来说,多路复用器186b的切换依据,也可以依据HDMI信号处理器180b是否从TMDS数据通道正常地接收到TMDS数据,或是依据HDMI信号处理器180b执行连接极性相比对的结果。
本发明的一些实施例可以达到以下的优点其中之一。
1.影音信号源装置与影音信号接收装置不必要设计有HDMI插座,只要设备有Type-C插座,并使用Type-C缆线,就可以传递HDMI信号。
2.影音信号源装置与影音信号接收装置不必要设计有用来传输BMC信号的特殊输出入元件,就可以达到PD握手。
3.影音信号源装置与影音信号接收装置彼此之间,可以传输USB2.0信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。