CN107171146A - 接口装置及其信号传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种接口装置及其信号传输方法，接口装置包括：Type‑C接口；充电接口，用于连接电源；音频接口，用于连接音频设备；PD控制芯片，与充电接口和Type‑C接口连接，用于控制充电接口与Type‑C接口之间的充电信号传输；数据控制芯片，与音频接口和Type‑C接口连接，用于控制音频接口与Type‑C接口之间的音频信号传输。接口装置及其信号传输方法能够同时支持充电及音频播放。
Description
技术领域
本发明涉及移动技术领域，尤其涉及一种接口装置及其信号传输方法。
背景技术
USB接口是目前广泛使用的传输接口，采用USB设备的产品正在逐渐增加。键盘、鼠标、游戏杆、音箱、扫描仪等，以前插在串行、并行等外部扩展接口上的部件，甚至一些以前要连接到电脑内部扩展槽上的设备，都开始以USB接口的界面出现，UBS设备的发展势头正如日中天。
现有的USB技术分为USB2.1，USB3.0，Type-C以及苹果公司的lightning。但是现有技术应用面较窄，使用方案单一，无法同时承载多路信号进行不同工作的情况。
请参考图1，为现有的USB2.1接口的结构示意图。所述USB2.1接口包括四个引脚，分别为引线1：电源正极；引线2：负电压数据线；引线3：正电压数据线；引线4：接地线。USB2.1只能进行充电和数据传输，无法在耳机接口上实现音频信号直接输入耳机的功能。
而普通的USB Type-C无法同时传输音频信号和充电信号。苹果公司的lightning接口可以分别进行音频信号和充电信号传输，但两者无法同时工作，且lighting接口设计缺陷，可靠性较差，对追求更高传输速率的高频信号抗干扰能力较差。请参考图2，为lightning接口的结构示意图。
因此，现有的USB技术，使得移动终端的USB接口无法在充电的同时，进行二级信号的传输。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种接口装置及其信号传输方法，解决同时进行充电与播放音频的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种接口装置，包括：Type-C接口；充电接口，用于连接电源；音频接口，用于连接音频设备；PD控制芯片，与所述充电接口和所述Type-C接口连接，用于控制所述充电接口与所述Type-C接口之间的充电信号传输；数据控制芯片，与所述音频接口和所述Type-C接口连接，用于控制所述音频接口与所述Type-C接口之间的音频信号传输。
可选的，所述电源为电源适配器或具有电池的移动终端。
可选的，所述PD控制芯片用于控制充电信号从高电压端向低电压端传输。
可选的，所述PD控制芯片与所述Type-C接口的电源引脚连接，用于在所述PD控制芯片与所述电源引脚之间传输充电电流。
可选的，所述PD控制芯片与所述Type-C接口的配置通道引脚连接，用于在所述PD控制芯片与所述配置通道引脚之间传输充电配置信息
可选的，所述数据控制芯片与所述Type-C接口的正电压数据引脚、负电压数据引脚以及预置引脚连接，用于在所述数据控制芯片与所述正电压数据引脚之间传输右声道数据，在所述数据控制芯片与所述负电压数据引脚之间传输左声道数据，在所述数据控制芯片与所述预置引脚之间传输麦克数据。
可选的，所述充电接口为Type-C接口、Type-A接口、Micro-A接口、Micro-B接口、Lightning接口或Type Mini B接口中的一种或几种。
可选的，所述音频接口为3.5mm接口、6.3mm接口、2.5mm接口、Type-C接口或Lingtning接口中的一种或几种。
为解决上述问题，本发明还提供一种接口装置的信号传输方法，包括：提供一接口装置，所述接口装置包括：Type-C接口、充电接口以及音频接口；当所述Type-C接口与所述充电接口均接收到使能信号时，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输；当所述Type-C接口和所述音频接口接收到使能信号时，在所述Type-C接口与所述音频接口之间传输音频信号。
可选的，当所述Type-C接口与所述充电接口均接收到使能信号时，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输的步骤进一步包括：检测所述充电接口与所述Type-C接口处电压；若所述充电接口处电压高于所述Type-C接口处电压，所述充电接口向所述Type-C接口输出充电信号；若所述充电接口处电压小于所述Type-C接口处电压，所述Type-C接口向所述充电接口输出充电信号。
可选的，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输进一步包括：在所述充电接口与所述Type-C接口的电源引脚之间传输充电电流。
可选的，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输进一步包括：在所述充电接口与所述Type-C接口的配置通道引脚之间传输充电配置信息。
可选的，在所述Type-C接口与所述音频接口之间传输音频信号进一步包括：在所述音频接口与所述Type-C接口的正电压数据引脚之间传输右声道数据，在所述音频接口与所述Type-C接口的负电压数据引脚之间传输左声道数据，在所述音频接口与所述Type-C接口的预置引脚之间传输麦克数据。
可选的，所述充电接口为Type-C接口、Type-A接口、Micro-A接口、Micro-B接口、Lightning接口或Type Mini B接口中的一种或几种。
可选的，所述音频接口为3.5mm接口、6.3mm接口、2.5mm接口、Type-C接口或Lingtning接口中的一种或几种。
本发明的接口装置作为Type-C接口的转接装置，具有充电接口和音频接口，该接口装置以及该接口装置的信号传输方法能够同时支持充电和音频播放功能。且该接口装置采用USBPD技术，充电功率大，安全性高，速度快，且支持双向充电，Type-C接口与充电接口之间的充电信号可以从充电接口传输至Type-C接口，也可以从Type-C接口传输至充电接口。
附图说明
图1为现有技术中USB2.1接口的结构示意图；
图2为现有技术中Lightning接口的结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式的接口装置的结构示意图；
图4为本发明一具体实施方式的Type-C接口的管脚结构示意图；
图5为本发明一具体实施方式的接口装置的信号传输方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的接口装置及其信号传输方法的具体实施方式做详细说明。
请参考图3，为本发明一具体实施方式的接口装置的结构示意图。
接口装置300，包括：Type-C接口301、充电接口302、音频接口303、PD控制芯片304以及数据控制芯片305。
Type-C接口301用于连接具有Type-C接口的移动终端，例如手机、Macbook、平板电脑等。Type-C接口301可以为公口，也可以为母座。在该具体实施方式中，Type-C接口301为Type-C公口。
充电接口302，用于连接电源，例如电源适配器、以及具有电池的移动终端等。充电接口302用于输出充电信号或者接收充电信号。接口装置300可以具有多个充电接口302，充电接口302也可以为多种接口类型，例如Type-C接口、Type-A接口、Micro-A接口、Micro-B接口、Lightning接口或Type Mini B接口中的一种或几种。在本发明的其他具体实施方式中，充电接口302也可以连接至移动终端或存储设备，用于进行数据传输。
音频接口303，用于连接音频设备，例如耳机、麦克风、音响等，用于输出和/或输入音频数据。接口装置300可以具有多个音频接口303，音频接口303也可以为多种接口类型，例如3.5mm接口、6.3mm接口、2.5mm接口、Type-C接口或Lightning接口中的一种或几种。
PD控制芯片304，与充电接口302和Type-C接口301连接，用于控制充电接口302与Type-C接口301之间的充电信号的传输。PD控制芯片304支持USB PD(Power Delivery)协议，可以从充电接口302接收充电信号并传输至Type-C接口301，也可以从Type-C接口301接收充电信号并传输至充电接口302。PD控制芯片304能够根据外接设备的状态，检测充电接口302与Type-C接口301处电压，据此在电源与负载状态之间进行切换，若接口装置300的Type-C接口301的电压小于充电接口302的电压，则PD控制芯片304处于电源状态，从充电接口302接收充电信号并传输至Type-C接口301；若接口装置300的Type-C接口301的电压大于充电接口302的电压，则PD控制芯片304处于负载状态，从Type-C接口301接收充电信号并传输至充电接口302。在控制充电信号传输的过程中，PD控制芯片304还可以根据充电接口302与Type-C接口301连接的设备的性能对充电信号进行升压或降压处理。
数据控制芯片305，与音频接口303和Type-C接口301连接，用于控制音频接口303与Type-C接口301之间的音频信号传输。数据控制芯片305用于将音频接口303输入的音频信号传输至Type-C接口301；也用于接收从Type-C接口301输入的音频信号，并传输至音频接口303。
接口装置300可以通过Type-C接口301连接至一移动终端，通过充电接口302连接至电源，对移动终端进行充电；通过音频接口303连接至耳机等音频设备。能够在充电的同时，通过音频设备播放音频文件。并且，充电接口302也可以连接至其他终端设备，接口装置300支持双向充电功能，当移动终端的电量低于其他终端设备的电量时，可以通过其他终端设备对移动终端进行充电；当其他终端设备的电量低于移动终端的电量时，可以还可以通过移动终端给其他终端设备充电。接口装置300也可以同时连接至多个终端设备，以及电源，同时对多个终端设备进行充电。
请参考图4，为本发明一具体实施方式的Type-C接口的管脚结构示意图。
Type-C接口具有上下两排对称的管脚结构，分别为A1～A12，B1～B12，因此，Type-C接口支持正插与反插，不区分正反面。
在一个具体实施方式中，PD控制芯片304与Type-C接口301的电源引脚A4、A9、B4和B9连接，用于在PD控制芯片304与电源引脚之间传输充电电流。
在一个具体实施方式中，PD控制芯片304还与Type-C接口301的配置通道引脚A5和B5连接，用于在PD控制芯片304与配置通道引脚之间传输充电配置信息，充电配置信息例如充电电源能够支持的充电电压、充电电流、功率等信息，以及电源角色互换的信息，以调整PD控制芯片304处于电源状态或负载状态。
在一个具体实施方式中，接口装置300的Type-C接口301连接至移动终端，此时接口装置300作为转接器，从移动终端获取电源和USB数据。而当从充电接口302插入一充电电源，Type-C接口301与充电接口302均接收到使能信号，PD控制芯片304检测到正确的外接电源之后，通过配置通道引脚，根据USB PD协议向移动终端发送电源角色互换命令，将状态调整为电源状态，将接口装置300作为电源输出端，而移动终端变为负载端，此时充电接口302的电压高于Type-C接口301端电压，接口装置300在电源适配器之间形成一个PD信息透传，将适配器的电源功能能力通过Type-C接口301的配置通道引脚传递给移动终端，移动终端接收到消息之后，从中选择一档适合自己的电压，并发送请求数据包至PD控制芯片304，PD控制芯片304接收到请求数据包之后，通过充电接口传递给电源适配器，电源适配器调整好输出电压至移动终端的请求值，开始传输充电电流，PD控制芯片304将充电电流通过Type-C接口301的电源引脚传输至移动终端。
在另一具体实施方式中，接口装置300的充电接口302连接至电源，然后将接口装置300的Type-C接口301连接至移动终端，此时，接口装置300的PD控制芯片304处于电源状态，可以直接通过Type-C接口301的配置通道引脚传输充电配置信息，然后通过电源引脚实现充电电流传输。
在另一具体实施方式中，接口装置300包括多个充电接口302，其中Type-C接口301连接至第一移动终端，其中一个充电接口连接至第二移动终端，一个充电接口连接至电源，此时，接口装置300通过PD控制芯片304同时向第一移动终端和第二移动终端进行充电信号的传输。
在另一具体实施方式中，接口装置300的Type-C接口301连接至第三移动终端，充电接口302连接至第四移动终端，其中第三移动终端电量大于第四移动终端电量，PD控制芯片304检测Type-C接口301与充电接口302的电压，充电接口302的电压小于Type-C接口301电压，因此PD控制芯片304控制充电电流从Type-C接口301传输至充电接口302，由第三移动终端向第四移动终端充电。
在另一具体实施方式中，数据控制芯片305与Type-C接口301的正电压数据引脚A6、B6，负电压数据引脚A7和B7以及预置引脚A8和B8连接，用于在数据控制芯片305与正电压数据引脚A6、B6之间传输右声道数据，在数据控制芯片305与负电压数据引脚A7、B7之间传输左声道数据，在数据控制芯片305与预置引脚A8和B8之间传输麦克数据。
当接口装置300通过Type-C接口301连接至移动终端，通过音频接口303连接至一音频设备，例如耳机时，Type-C接口301和音频接口303均接收到使能信号，触发数据控制芯片305向移动终端申请进入音频传输模式，利用Type-C接口301的正电压数据引脚A6、B6，负电压数据引脚A7和B7以及预置引脚A8和B8进行数据传输。数据控制芯片305接收到Type-C接口301输入的音频信号后，将对应的数据分别传输至音频接口303的对应引脚。当用户应用MIC向移动终端输入音频信号时，数据控制芯片305在接收到音频接口303输入的音频信号，将音频信号的左右声道等数据，分别传输至Type-C接口对应的引脚，从而将音频设备输入的音频信号传输至移动终端。
由于充电信号的传输和音频信号的传输采用了Type-C接口的不同引脚，因此，接口装置能够同时支持充电模式和音频传输模式，满足用户在对移动终端充电的同时，使用耳机或其他音频设备。
本发明的具体实施方式还提供一种接口装置的信号传输方法。
请参考图5，为本发明一具体实施方式的接口装置的信号传输方法的流程示意图。
接口装置的信号传输方法包括以下步骤：
步骤S501：提供一接口装置，接口装置包括：Type-C接口、充电接口以及音频接口。
在本发明的一个具体实施方式中，接口装置结构如图3所示。
接口装置可以包括一个或多个充电接口，充电接口可以为Type-C接口、Type-A接口、Micro-A接口、Micro-B接口、Lightning接口或Type Mini B接口中的一种或几种。
接口装置可以包括一个或多个音频接口，音频接口为3.5mm接口、6.3mm接口、2.5mm接口、Type-C接口或Lingtning接口中的一种或几种。
接口装置可以通过Type-C连接至移动终端，例如手机、Macbook、平板电脑等。Type-C接口可以为公口，也可以为母座；通过充电接口连接至充电电源，例如电源适配器、以及具有电池的移动终端等；通过音频接口连接至音频设备，例如耳机、麦克风、音响等，用于输出和/或输入音频数据。
步骤S502：当Type-C接口与充电接口均接收到使能信号时，在充电接口与Type-C接口之间进行充电信号传输。
当Type-C接口连接至移动终端，充电接口连接至另一移动终端或充电电源之后，Type-C接口与充电接口均接收到使能信号，在Type-C接口与充电接口之间形成充电信号传输通道。根据Type-C接口与充电接口的电压状态，调整充电电流传输方向。
具体的，Type-C接口具有电源引脚以及配置通道引脚。在充电接口与Type-C接口之间进行充电信号传输进一步包括：在充电接口与Type-C接口之间进行充电信号传输进一步包括：在充电接口与Type-C接口的配置通道引脚之间传输充电配置信息；在充电接口与Type-C接口的电源引脚之间传输充电电流。充电配置信息包括电源供电能力信息，以及充电电压、电流等信息。
当Type-C接口与充电接口均接收到使能信号时，在充电接口与Type-C接口之间进行充电信号传输的步骤进一步包括：检测充电接口与Type-C接口处电压；若充电接口处电压高于Type-C接口处电压，充电接口向Type-C接口输出充电信号；若充电接口处电压小于Type-C接口处电压，Type-C接口向充电接口输出充电信号。
在本发明的一个具体实施方式中，Type-C接口连接至移动终端，此时接口装置作为转接器，从移动终端获取电源和USB数据。而当从充电接口插入一充电电源，Type-C接口与充电接口均接收到使能信号，通过Type-C接口的配置通道引脚，根据USB PD协议向移动终端发送电源角色互换命令，将状态调整为电源状态，将接口装置作为电源输出端，而移动终端变为负载端，此时充电接口的电压高于Type-C接口端电压，接口装置在电源适配器之间形成一个PD信息透传，将适配器的电源功能能力通过Type-C接口的配置通道引脚传递给移动终端，移动终端接收到消息之后，从中选择一档适合自己的电压，并发送请求数据包，通过充电接口传递给电源适配器，电源适配器调整好输出电压至移动终端的请求值，开始传输充电电流，将充电电流通过Type-C接口的电源引脚传输至移动终端。
在另一具体实施方式中，接口装置的充电接口连接至电源，然后将接口装置的Type-C接口连接至移动终端，此时，可以直接通过Type-C接口的配置通道引脚传输充电配置信息，然后通过电源引脚实现充电电流传输。
在另一具体实施方式中，接口装置包括多个充电接口，其中Type-C接口连接至第一移动终端，其中一个充电接口连接至第二移动终端，一个充电接口连接至电源，此时，接口装置可以同时向第一移动终端和第二移动终端进行充电信号的传输。
在另一具体实施方式中，接口装置的Type-C接口连接至第三移动终端，充电接口连接至第四移动终端，其中第三移动终端电量大于第四移动终端电量，检测Type-C接口与充电接口的电压，若充电接口的电压小于Type-C接口电压，则控制充电电流从Type-C接口传输至充电接口，由第三移动终端向第四移动终端充电；若充电接口的电压大于Type-C接口电压，则控制充电电流从充电接口传输至Type-C接口，由第四移动终端向第三移动终端充电。
步骤S503：当Type-C接口和音频接口接收到使能信号时，在Type-C接口与音频接口之间传输音频信号。
在Type-C接口与音频接口之间传输音频信号进一步包括：在音频接口与Type-C接口的正电压数据引脚之间传输右声道数据，在音频接口与Type-C接口的负电压数据引脚之间传输左声道数据，在音频接口与Type-C接口的预置引脚之间传输麦克数据。
当接口装置通过Type-C接口连接至移动终端，通过音频接口连接至一音频设备，例如耳机时，Type-C接口和音频接口均接收到使能信号，触发接口装置向移动终端申请进入音频传输模式，利用Type-C接口的正电压数据引脚，负电压数据引脚以及预置引脚进行数据传输。接收到移动终端从Type-C接口输入的音频信号后，将对应的数据分别传输至音频接口的对应引脚。当用户应用MIC向移动终端输入音频信号时，接口装置在接收到音频接口输入的音频信号之后，将音频信号的左右声道等数据，分别传输至Type-C接口对应的引脚，从而将音频设备输入的音频信号传输至移动终端。
由于接口装置在传输充电信号和音频信号的过程中，分别采用了Type-C接口的不同引脚，因此，接口装置的信号传输方法能够同时支持充电模式和音频传输模式，满足用户在对移动终端充电的同时，使用耳机或其他音频设备。且接口装置采用USB PD技术，充电功率大，安全性高，速度快，且支持双向充电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种接口装置，其特征在于，包括：
Type-C接口；
充电接口，用于连接电源；
音频接口，用于连接音频设备；
PD控制芯片，与所述充电接口和所述Type-C接口连接，用于控制所述充电接口与所述Type-C接口之间的充电信号传输；
数据控制芯片，与所述音频接口和所述Type-C接口连接，用于控制所述音频接口与所述Type-C接口之间的音频信号传输。
2.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述电源为电源适配器或具有电池的移动终端。
3.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述PD控制芯片用于控制充电信号从高电压端向低电压端传输。
4.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述PD控制芯片与所述Type-C接口的电源引脚连接，用于在所述PD控制芯片与所述电源引脚之间传输充电电流。
5.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述PD控制芯片与所述Type-C接口的配置通道引脚连接，用于在所述PD控制芯片与所述配置通道引脚之间传输充电配置信息。
6.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述数据控制芯片与所述Type-C接口的正电压数据引脚、负电压数据引脚以及预置引脚连接，用于在所述数据控制芯片与所述正电压数据引脚之间传输右声道数据，在所述数据控制芯片与所述负电压数据引脚之间传输左声道数据，在所述数据控制芯片与所述预置引脚之间传输麦克数据。
7.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述充电接口为Type-C接口、Type-A接口、Micro-A接口、Micro-B接口、Lightning接口或Type Mini B接口中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述音频接口为3.5mm接口、6.3mm接口、2.5mm接口、Type-C接口或Lingtning接口中的一种或几种。
9.一种接口装置的信号传输方法，其特征在于，包括：
提供一接口装置，所述接口装置包括：Type-C接口、充电接口以及音频接口；
当所述Type-C接口与所述充电接口均接收到使能信号时，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输；
当所述Type-C接口和所述音频接口接收到使能信号时，在所述Type-C接口与所述音频接口之间传输音频信号。
10.根据权利要求9所述的接口装置的信号传输方法，其特征在于，当所述Type-C接口与所述充电接口均接收到使能信号时，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输的步骤进一步包括：检测所述充电接口与所述Type-C接口处电压；若所述充电接口处电压高于所述Type-C接口处电压，所述充电接口向所述Type-C接口输出充电信号；若所述充电接口处电压小于所述Type-C接口处电压，所述Type-C接口向所述充电接口输出充电信号。
11.根据权利要求9所述的接口装置的信号传输方法，其特征在于，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输进一步包括：在所述充电接口与所述Type-C接口的电源引脚之间传输充电电流。
12.根据权利要求9所述的接口装置的信号传输方法，其特征在于，在所述充电接口与所述Type-C接口之间进行充电信号传输进一步包括：在所述充电接口与所述Type-C接口的配置通道引脚之间传输充电配置信息。
13.根据权利要求9所述的接口装置的信号传输方法，其特征在于，在所述Type-C接口与所述音频接口之间传输音频信号进一步包括：在所述音频接口与所述Type-C接口的正电压数据引脚之间传输右声道数据，在所述音频接口与所述Type-C接口的负电压数据引脚之间传输左声道数据，在所述音频接口与所述Type-C接口的预置引脚之间传输麦克数据。
14.根据权利要求9所述的接口装置的信号传输方法，其特征在于，所述充电接口为Type-C接口、Type-A接口、Micro-A接口、Micro-B接口、Lightning接口或Type Mini B接口中的一种或几种。
15.根据权利要求9所述的接口装置信号传输方法，其特征在于，所述音频接口为3.5mm接口、6.3mm接口、2.5mm接口、Type-C接口或Lingtning接口中的一种或几种。
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