CN107766272B - 头戴显示设备及头戴显示设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种头戴显示设备，包括检测电路、控制芯片、USB切换芯片、设置在头戴显示设备中的至少一个USB接口以及至少一个USB设备；其中，所述检测电路检测所述头戴显示设备的使用状态，并将头戴显示设备的使用状态输出至所述控制芯片；当头戴显示设备的使用状态满足预设条件时，所述控制芯片响应并输出选择信号至所述USB切换芯片，通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。同时还公开了一种上述头戴显示设备的控制方法。本发明具有自动化程度高且安全性好的优点。

Description

头戴显示设备及头戴显示设备的控制方法

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种头戴显示设备以及头戴显示设备的控制方法。

背景技术

目前现有的电子设备，尤其是以VR设备为代表的性能要求较高的头戴显示设备，不断提供更高的屏幕分辨率和刷新率是行业发展的一个目标，同时要求设备具有更高的交互性能。为了可以得到更为完整地用户体验，同时需要主平台，如计算机、控制器等，具有更好的硬件资源配置，比如需要多个高速USB接口，这几乎占据了大多数主平台，如计算机主板或游戏机主机一半以上的USB接口数，甚至部分主平台的全部USB接口配置。如果主平台本身没有这么多的USB接口，或者没有这么多的高速USB接口，或者同时存在其它的使用需求，只能依赖USB Hub实现硬件接口的扩展。

USB Hub的功能是将单一的USB接口扩展为多个，使得主平台和下游的USB设备形成一个基于USB接口通信协议建立的硬件网络。但是随之带来的问题是，USB Hub的外围电路复杂，对于小型设备的线路设计、PCB面积和生产的要求较高，占据的资源也更多，可实现性差。因此，现有技术中采用USB Hub的技术方案存在实用性低且硬件资源分配不合理的问题。

发明内容

本发明提供一种头戴显示设备，旨在解决现有技术采用USB Hub扩展USB接口时存在实用性低且硬件资源分配不合理的问题。

本发明提供一种头戴显示设备，包括检测电路、控制芯片、USB切换芯片、至少一个USB接口以及至少一个USB设备；其中，所述检测电路，用于检测所述头戴显示设备的使用状态，并将所述使用状态输出至所述控制芯片；所述控制芯片，用于接收所述检测电路输出的使用状态、响应并输出选择信号至所述USB切换芯片；所述USB切换芯片，用于根据所述控制芯片输出的选择信号控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。

进一步的，所述检测电路包括充电状态检测电路，所述充电状态检测电路用于检测所述头戴显示设备的充电状态并生成充电状态信号输出至所述控制芯片；当所述头戴显示设备处于充电状态时，所述控制芯片响应并输出第一选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于禁止模式。

进一步的，所述检测电路包括接近传感器，所述接近传感器用于检测所述头戴显示设备的佩戴状态并生成佩戴状态检测信号输出至所述控制芯片；当所述头戴显示设备处于非佩戴状态时，所述控制芯片响应并输出第二选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于工作模式；当所述头戴显示设备处于佩戴状态时，所述控制芯片响应并输出第三选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB设备处于并保持工作模式。

进一步的，所述控制芯片包括通信数据输出端和选择信号输出端，所述通信数据输出端，通过所述USB切换芯片连接所述USB接口形成第一数据传输通路，同时通过所述USB切换芯片连接所述USB设备形成第二数据传输通路；所述选择信号输出端，连接所述USB切换芯片的选择信号接收端，所述选择信号输出端输出所述第二选择信号后，所述USB切换芯片通过所述第一数据传输通路连接所述USB接口；当所述控制芯片输出所述第三选择信号后，所述USB切换芯片通过所述第二数据传输通路传输数据至所述USB设备。

进一步的，所述控制芯片还包括使能信号输出端，所述使能信号输出端连接所述USB切换芯片的使能信号输入端。

优选的，所述接近传感器设置在所述头戴显示设备靠近所述用户头部一侧、所述接近传感器为一个或者多个。

本发明所公开的头戴显示设备，可以根据头戴显示设备的实际使用需要，充分合理地分时切换自动分配使用头戴显示设备硬件接口，尤其是USB接口的硬件资源，实现自动分配，在不增加硬件设备尺寸和成本的基础上，扩展了头戴显示设备的功能。

本发明还公开另一种头戴显示设备的控制方法，包括以下步骤：

检测所述头戴显示设备的使用状态；

当所述头戴显示设备的使用状态满足预设条件时，控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片以通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。

进一步的，检测所述头戴显示设备的状态，包括：

检测所述头戴显示设备处于充电状态；

控制芯片响应并输出第一选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于禁止模式。

进一步的，检测所述头戴显示设备的状态，包括：

检测所述头戴显示设备处于非佩戴状态；

所述控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片以通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式，包括：

所述控制芯片响应并输出第二选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于工作模式。

进一步的，检测所述头戴显示设备的状态，包括：

检测所述头戴显示设备处于佩戴状态；

所述控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片以通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式，包括：

所述控制芯片响应并输出第三选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB设备处于并保持工作模式。

本发明所公开的头戴显示设备的控制方法，利用检测电路、控制芯片、USB切换芯片之间的配合关系在头戴显示设备中形成闭环自动控制，使得头戴显示设备的硬件资源根据头戴显示设备的使用状态实现自动、合理的分配，同时不增加硬件电路板的设计难度和尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的头戴显示设备一种实施例的结构示意框图；

图2为图1的电路图；

图3为本发明所公开的控制方法第一种实施例的流程图；

图4为本发明所公开的控制方法第二种实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示为本发明所公开的头戴显示设备一种具体实施例。如图所示为头戴显示设备结构框图，用于示出头戴显示设备的基本设计概念。头戴显示设备中包括至少一个USB设备5，如板上摄像头等类似的基于USB通信协议通信工作的设备，以及至少一个USB接口4，USB接口4包括USB3.0接口或USB2.0接口，USB接口4用于连接至少一个外设设备，头戴显示设备通过USB接口4实现功能的扩展，或者通过USB接口4连接的外围设备进行更多交互功能的延伸。

在本实施例中，头戴显示设备包括检测电路1，控制芯片2和USB切换芯片3 。其中检测电路1用于检测所述头戴显示设备的使用状态，并将所述使用状态输出至控制芯片2；控制芯片2用于接收所述检测电路1输出的使用状态、响应并输出选择信号至USB切换芯片3；USB切换芯片3，用于根据所述控制芯片输出的选择信号控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。

检测电路1包括至少一个检测头戴显示设备使用状态的传感设备或检测设备，优选包括多个传感器设备以及对多个传感器设备的输出信号进行采样的采样电路，采样电路将传感器设备的输出信号转换为与控制芯片2输入端口匹配的信号格式并通过控制芯片2的输入端口输入控制芯片2供芯片自动判断头戴显示设备的使用状态。如现有技术中已公开的方案，采样电路也可能是集成在传感器设备中，作为传感器设备的一个集成功能部件。检测电路1用于检测采用头戴显示设备的头戴显示设备的使用状态，控制芯片2响应不同的使用状态，判断头戴显示设备USB接口4和USB设备5的使用需求，并进一步生成优选的切换控制策略，从而实现通过USB切换芯片3对USB接口4和USB设备5硬件资源的合理分配。具体来说，当头戴显示设备满足特定的使用状态，即检测电路1生成的状态检测信号满足预设条件时，控制芯片2自动输出选择信号至USB切换芯片3，通过USB切换芯片3控制USB接口4或USB设备5根据需要分时处于工作模式，与控制芯片2之间进行数据传输。从而达到将硬件设备控制在一定规模的条件下，对单一USB接口4功能的智能扩展。

对于头戴显示设备来说，对USB接口4和USB设备5的合理分配非常重要。在本实施例中，对USB资源分配的首要判断原则是设备是否处于佩戴状态。如果设备处于佩戴状态，需要USB设备5处于并保持连续工作模式，从数据通道获得的数据连续，可以实时从控制芯片2中获得需要使用的信息。而如果设备处于非佩戴状态，则允许用户自主选择如何利用USB接口4。因此，在本实施例中，检测电路1至少包括一个接近传感器，接近传感器设置在头戴显示设备靠近用户头部的一侧。当头戴显示设备位于佩戴位置时，接近传感器生成佩戴状态检测信号并输出至控制芯片2。当佩戴状态信号与设备的佩戴状态匹配，即满足头戴显示设备的佩戴状态时，控制芯片2输出第三选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB设备5并保持工作模式。当佩戴状态信号与设备的佩戴状态不匹配，即不满足佩戴状态时，控制芯片2输出第二选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB接口4处于工作模式，供用户自主选择如何进行下一步利用。为了提高对佩戴状态的判断准确性，检测电路1还可以包括提供头戴显示设备使用状态的触摸屏、陀螺仪、加速度计、摄像头等其它传感设备或者其中任意一种。例如，当触摸屏的任何部分被触摸时，表明头戴显示设备开始处于使用状态，检测电路1可以提供控制芯片2设备状态的参考信号，作为设备判断使用状态的冗余保护信息；陀螺仪利用重力特性提供头戴显示设备移动的定向表征，而加速度计提供设备的非重力加速度，当头戴显示设备被拿起时，陀螺仪和加速度计都会向控制芯片2提供头戴显示设备移动的信号，相互配合确定头戴显示设备的移动方向和移动位置，进一步确定头戴显示设备是否处于佩戴位置，以及头戴显示设备的使用状态。类似的，摄像头也可以为判断头戴显示设备的使用状态提供参考。

当控制芯片2根据单独的接近传感器，或者接近传感器和其它传感设备的检测值判定头戴显示设备满足佩戴状态时，控制芯片2输出第三选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB设备5并保持处于工作模式，满足头戴显示设备的使用需求。而当控制芯片2根据单独的接近传感器，或者接近传感器和其它传感设备的检测值判定头戴显示设备满足非佩戴状态时，控制芯片2输出第三选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB接口4处于工作模式。

在实际使用过程中，为了保证使用的安全性。在检测佩戴状态之前，检测电路1中的充电检测电路1首先检测头戴显示设备是否在充电状态，充电检测电路1生成充电状态信号并输出至控制芯片2。当控制芯片2根据充电状态信号判定头戴显示设备处于充电状态时，控制芯片2输出第一选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB接口4处于禁止模式，从而保证只要头戴显示设备处于充电过程中，USB接口4处于并保持在禁止模式，避免出现安全事故。

以下参照图2对本发明所公开的头戴显示设备的具体电路进行进一步的详细描述。控制芯片2的一路输入端口接收检测电路1的输出检测信号。并根据检测信号判断头戴显示设备的使用状态，控制芯片2的USB通信数据输出端（如图2所示控制芯片2的端口USB_DN, USB_DP, USB_TXP, USB_TXN, USB_RXP, USB_RXN）和选择信号输出端（如图2所示控制芯片2的端口Select）分别连接USB切换芯片3（如图2所示，对应连接USB切换芯片3的端口HSA_n, HSA_p, SSA0_p, SSA0_n, SSA1_p, SSA1_n和SEL）。USB切换芯片3优选为HD3SS6126芯片。控制芯片2的通信数据输出端分别通过USB切换芯片3（如图所示USB切换芯片3的端口HSB_n, HSB_p, SSB0_p, SSB0_n, SSB1_p, SSB1_n）连接USB接口4（如图所示分别对应USB接口4的端口D-, D+, TXP, TXN, RXP, RXN）形成第一数据传输通路，同时通过USB切换芯片3（如图所示USB切换芯片3的端口HSC_n, HSC_p, SSC0_p, SSC0_n, SSC1_p,SSC1_n）连接USB设备5形成第二数据传输通路。选择信号输出端select连接USB切换芯片3的选择信号接收端SEL。当佩戴状态信号满足非佩戴状态时，控制芯片2通过选择信号输出端select输出第二选择信号至USB切换芯片3的选择信号接收端SEL，USB切换芯片3控制通过第一数据传输通路连接USB接口4，USB接口4处于工作模式，用户可以自主选择如何使用USB接口4。当佩戴状态信号满足佩戴状态时，控制芯片2通过选择信号输出端select输出第三选择信号至USB切换芯片3的选择信号接收端SEL，USB切换芯片3控制通过第二数据传输通路持续传输数据至USB设备5，保持USB设备5处于工作模式。

控制芯片2还包括使能信号输出端Enable，使能信号输出端Enable连接USB切换信号的使能信号输入端HS_OE，输出使能信号至USB切换芯片3，控制USB切换芯片3是否处于使用状态。

采用上述实施例所公开的头戴显示设备，可以根据头戴显示设备的实际使用需要，充分合理地分时切换自动分配使用头戴显示设备硬件接口，尤其是USB接口4的硬件资源，实现自动分配，在不增加硬件设备尺寸和成本的基础上，扩展了头戴显示设备的功能。

本发明同时公开了一种头戴显示设备的控制方法，参见图3所示为本发明所公开的头戴显示设备的控制方法的第一种实施例。头戴显示设备包括至少一个USB设备，以及至少一个USB接口。如图所示，包括以下步骤：

S101, 检测头戴显示设备的使用状态；

S202，头戴显示设备的控制芯片根据检测电路检测到的头戴显示设备的使用状态判断头戴显示设备的使用状态是否满足预设条件，当头戴显示设备的实际使用状态满足预设条件时，控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片，以通过USB切换芯片控制USB设备或者USB接口处于工作模式。当USB接口处于工作模式时，用户可以自主选择是否使用USB接口实现对头戴显示设备功能的扩展。当USB设备处于工作模式时，USB设备保持持续接收数据，保持USB设备的正常使用。

通过上述方法，利用检测电路、控制芯片、USB切换芯片之间的配合关系在头戴显示设备中形成闭环自动控制，使得头戴显示设备的硬件资源根据头戴显示设备的使用状态实现自动、合理的分配，同时不增加硬件电路板的设计难度和尺寸。

参见图4所示为本发明所公开的头戴显示设备控制方法另一种实施例的流程图。头戴显示设备保持开机待机状态时，首先检测头戴显示设备是否处于充电状态。如果头戴显示设备处于充电状态，控制芯片响应并输出第一选择信号至USB切换芯片，USB切换芯片控制USB接口处于禁止状态，禁止用户使用USB接口，保持设备的使用安全。如果头戴显示设备处于非充电状态，则检测头戴显示设备是否处于佩戴状态，如果头戴显示设备处于非佩戴状态，控制芯片输出第二选择信号至USB切换芯片，通过USB切换芯片控制USB接口处于工作模式。如果头戴显示设备处于佩戴状态，控制芯片输出第三选择信号至USB切换芯片，USB切换芯片控制USB设备处于并保持工作模式。

通过本实施例所公开的控制方法，通过判断头戴显示设备的充电状态和佩戴状态，实现对头戴显示设备USB硬件资源的自动合理分配，同时保持头戴显示设备的使用安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种头戴显示设备，其特征在于，包括检测电路、控制芯片、USB切换芯片、至少一个USB接口以及至少一个USB设备；其中，

所述检测电路，用于检测所述头戴显示设备的充电状态和/或佩戴状态，并将充电状态和/或佩戴状态输出至所述控制芯片；

所述控制芯片，所述控制芯片包括通信数据输出端和选择信号输出端，所述控制芯片用于接收所述检测电路输出的充电状态和/或佩戴状态、响应并输出选择信号至所述USB切换芯片，所述控制芯片的通信数据输出端分别通过USB切换芯片连接USB接口形成第一数据传输通路，通过USB切换芯片连接USB设备形成第二数据传输通路；所述控制芯片的选择信号输出端连接USB切换芯片的选择信号接收端；

当所述头戴显示设备处于充电状态时，所述控制芯片响应并输出第一选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于禁止模式；

当所述头戴显示设备处于非佩戴状态时，所述控制芯片响应并通过选择信号输出端输出第二选择信号至所述USB切换芯片的选择信号接收端，所述USB切换芯片控制通过第一数据传输通路连接USB接口，所述USB接口处于工作模式；

当所述头戴显示设备处于佩戴状态时，所述控制芯片响应并通过选择信号输出端输出第三选择信号至所述USB切换芯片的选择信号接收端，所述USB切换芯片控制通过第二数据传输通路传输数据至USB设备，所述USB设备处于并保持工作模式。

2.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述检测电路包括充电状态检测电路，

所述充电状态检测电路用于检测所述头戴显示设备的充电状态并生成充电状态信号输出至所述控制芯片。

3.根据权利要求1或2任一项所述的头戴显示设备，其特征在于，所述检测电路包括接近传感器，所述接近传感器用于检测所述头戴显示设备的佩戴状态并生成佩戴状态检测信号输出至所述控制芯片。

4.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述控制芯片还包括使能信号输出端，所述使能信号输出端连接所述USB切换芯片的使能信号输入端。

5.根据权利要求3所述的头戴显示设备，其特征在于，所述接近传感器设置在所述头戴显示设备靠近用户头部一侧、所述接近传感器为一个或者多个。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的头戴显示设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述头戴显示设备的充电状态和/或佩戴状态；

当所述头戴显示设备的充电状态和/或佩戴状态满足预设条件时，控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片以通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。

7.根据权利要求6所述的头戴显示设备的控制方法，其特征在于，

检测所述头戴显示设备的状态，包括：

检测所述头戴显示设备处于充电状态；

控制芯片响应并输出第一选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于禁止模式。

8.根据权利要求6所述的头戴显示设备的控制方法，其特征在于，

检测所述头戴显示设备的状态，包括：

检测所述头戴显示设备处于非佩戴状态；

所述控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片以通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式，包括：

所述控制芯片响应并输出第二选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于工作模式。

9.根据权利要求6所述的头戴显示设备的控制方法，其特征在于，

检测所述头戴显示设备的状态，包括：

检测所述头戴显示设备处于佩戴状态；

所述控制芯片响应并输出选择信号至USB切换芯片以通过所述USB切换芯片控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式，包括：

所述控制芯片响应并输出第三选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB设备处于并保持工作模式。

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