CN108959145A - 扩充装置 - Google Patents

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CN108959145A
CN108959145A CN201710377522.7A CN201710377522A CN108959145A CN 108959145 A CN108959145 A CN 108959145A CN 201710377522 A CN201710377522 A CN 201710377522A CN 108959145 A CN108959145 A CN 108959145A
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Abstract

一种扩充装置，包括至少一连接接口、一第一发光元件、一感测器以及一微控制器。连接接口包括一电源接脚以及至少一数据接脚。第一发光元件用以产生一第一光线。感测器感测一外部光线，用以产生一感测信号。微控制器根据感测信号以及数据接脚的位准，控制第一光线的亮度或颜色以及控制电源接脚的位准。

Description

扩充装置
技术领域
本发明涉及一种扩充装置，特别涉及一种可控制连接接口的电压位准的扩充装置。
背景技术
随着科技的进步，可携式电子产品的体积愈来愈小。以笔记型电脑为例，笔记型电脑通常具有一个或两个连接接口，因此，笔记型电脑只能同时与一个或两个周边装置连接。为了连接较多的周边装置，现有技术是将一集线器耦接笔记型电脑。由于该集线器具有较多的连接接口，故当周边装置耦接集线器时，笔记型电脑便可与多个周边装置进行数据传输。
然而，当使用者将周边装置耦接集线器时，使用者无法即时得知周边装置是否确实连接集线器。再者，现有的集线器可供电予周边装置。当周边装置未通过集线器与笔记型电脑沟通时，若再持续供电予周边装置，将造成功率损耗。
发明内容
有鉴于此，本发明之目的在于，让使用者可简单且快速地得知周边装置是否已插入扩充装置的连接接口，并且在连接接口未传送数据时，减少连接接口的电源位准，以减少扩充装置的功率损耗。
为达上述目的，本发明提供一种扩充装置，包括至少一连接接口、一第一发光元件、一感测器以及一微控制器。连接接口包括一电源接脚以及至少一数据接脚。第一发光元件用以产生一第一光线。感测器感测一外部光线，用以产生一感测信号。微控制器根据感测信号以及数据接脚的位准，控制第一光线的亮度或颜色以及控制电源接脚的位准。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的操作系统的示意图；
图2为本发明的扩充装置的另一可能实施例；
图3为本发明的扩充装置的外观示意图；
图4A及图4B为本发明的感测器的示意图。
其中，附图标记
100：操作系统；
110：主机；
120、220、300：扩充装置；
130、140：周边装置；
PU、PD1、PD2、CN1～CNN：连接接口；
121、221、SN：感测器；
122、222：微控制器；
123、223、228、229：切换器；
124、125、224、225、250、L1～LN：发光元件；
LT：外部光线；
SS：感测信号；
SC、SC1～SC3：控制信号；
SO、ST1、ST2：位准；
SD、SD1～SD4：驱动信号；
SV、SV1、SV2：电压信号；
LR：发光区域；
400：使用者；
410：发射器；
420：接收器；
430：处理器；
SA：致能信号；
SSP：特定信号；
SB：亮度信号；
SRF：反射信号。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附的附图，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。另外，实施例中附图标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
图1为本发明的操作系统的示意图。如图所示，操作系统100包括一主机110、一扩充装置120、周边装置130及140。主机110通过扩充装置120接收来自周边装置130及140的信息，或是提供信息予周边装置130及140。在其它实施例中，主机110也通过扩充装置120供电予周边装置130及140。在一可能实施例中，扩充装置120是为一集线器(hub)。本发明并不限定周边装置的数量。在其它实施例中，操作系统100具有其它数量的周边装置。
在本实施例中，扩充装置120包括，连接接口PU、PD1、PD2、一感测器121、一微控制器122、一切换器123、发光元件124及125。连接接口PU用以耦接主机110，并将来自主机110的信息提供予微控制器122，或是将微控制器122所输出的信息传送至主机110。在一可能实施例中，连接接口PU称为一上行接口(upstream port)。本发明并不限定连接接口PU的种类。在一可能实施例中，连接接口PU是为一USB接口。在此例中，该USB接口符合USB2.0、USB3.0或USB 3.1规格。
接口PD1用以耦接周边装置130，并将来自周边装置130的信息提供予微控制器122，或是将微控制器122所输出的信息传送至周边装置130。连接接口PD2用以耦接周边装置140，并将来自周边装置140的信息提供予微控制器122，或是将微控制器122所输出的信息传送至周边装置140。在一可能实施例中，连接接口PD1与PD2均具有电源接脚，用以接收来自微控制器122所输出的电压信号。在一可能实施例中，微控制器122所输出的电压信号系来自主机110。
另外，连接接口PD1与PD2更具有数据接脚，用以将周边装置130及140的信息通过微控制器122提供予主机110，或是通过微控制器122将来自主机110的信息提供予周边装置130及140。在其它实施例中，连接接口PD1与PD2称为下行接口(downstream port)。本发明并不限定连接接口PD1与PD2的种类。在一可能实施例中，连接接口PD1与PD2均为USB接口。在此例中，该USB接口符合USB 2.0、USB 3.0或USB 3.1规格。
以连接接口PD1为例，当连接接口PD1为USB接口，并符合USB 2.0规格时，则USB接口的接脚VBUS作为上述电源接脚。另外，USB接口的接脚D+与D-的至少一者作为上述数据接脚。在其它实施例中。当连接接口PD1为USB接口，并符合USB 3.0规格时，则USB接口的接脚VBUS作为上述电源接脚。在此例中，USB接口的接脚D+、D-、SSTX+、SSTX-、SSRX+、SSRX-的至少一者作为上述数据接脚。
发光元件124与125分别对应连接接口PD1与PD2，用以表示连接接口PD1与PD2的操作模式。以连接接口PD1为例，当连接接口PD1的数据接脚正在传输数据时，表示连接接口PD1操作于一正常模式。因此，发光元件124所发出的光线的亮度及颜色的至少一者为预设值。当连接接口PD1的数据接脚未传输数据时，表示连接接口PD1操作于一休眠模式。因此，发光元件124所发出的光线的亮度及颜色的至少一者不等于预设值，如较暗或呈现不同颜色。在本实施例中，发光元件的数量等于连接接口的数量。
感测器121感测一外部光线LT，用以产生一感测信号SS。在一可能实施例中，外部光线LT为一环境光，如太阳光或房间里的光源所发射出的光线。在另一可能实施例中，外部光线LT为一反射光，其中该反射光为感测器121所发出的光线照射到一物体，该物体所产生的反射光。
本发明亦不限定感测器121的种类。在一可能实施例中，感测器121为一光学感测器(optical sensor)。在本实施例中，感测器121不但具有感测功能，更具有发光功能。图4A及图4B为感测器121的示意图。请参考图4A图，感测器121包括一发射器410、一接收器420以及一处理器430。发射器410根据一致能信号SA产生一特定信号SSP。接收器420接收外部光线LT，用以产生一亮度信号SB。在一可能实施例中，外部光线LT为环境光，如太阳光或是室内灯具所发出的光线。处理器430处理亮度信号SB，用以产生感测信号SS。
在图4B中，接收器420所接收的外部光线LT为一反射信号，其中该反射信号的种类与特定信号SSP的种类有关。举例而言，如果特定信号SSP为一光信号，如红外线，则反射信号也为光信号。如果特定信号SSP为一声波信号，如超音波，则反射信号也为声波信号。如图所示，处理器430产生致能信号SA予发射器410。发射器410根据致能信号SA产生特定信号SSP。当一使用者400接近感测器121时，特定信号SSP被使用者400所反射，因而产生反射信号SRF。接收器420根据反射信号SRF产生亮度信号SB。因此，本发明的感测器不仅检测外部光线的亮度，更具有发光功能，用以检测使用者是否靠近扩充装置120。
在图1中，微控制器122根据感测信号SS以及连接接口PD1与PD2的数据接脚的位准，控制发光元件124与125所发出的光线的亮度及颜色以及控制连接接口PD1与PD2的电源接脚的位准。在本实施例中，微控制器122通过切换器123，间接地耦接发光元件124、125、连接接口PD1与PD2的数据接脚及电源接脚，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，切换器123可被省略或是整合在微控制器122中。在此例中，微控制器122直接地耦接发光元件124、125、连接接口PD1与PD2的数据接脚及电源接脚。
切换器123耦接连接接口PD1与PD2的数据接脚，并根据控制信号SC将连接接口PD1的数据接脚的位准ST1或是将连接接口PD2的数据接脚的位准ST2作为输出位准SO提供予微控制器122。微控制器122根据输出位准SO，得知连接接口PD1或PD2的数据接脚是否正在传送数据。
在一可能实施例中，微控制器122根据输出位准SO产生驱动信号SD与电压信号SV。驱动信号SD用以控制发光元件124与125的亮度及颜色的至少一者。本发明并不限定驱动信号SD的种类。在一可能实施例中，驱动信号SD为一电流信号。另外，电压信号SV用以设定连接接口PD1与PD2的电源接脚的位准。
如图所示，切换器123根据控制信号SC将驱动信号SD作为驱动信号SD1提供予发光元件124或是将驱动信号SD作为驱动信号SD2提供予发光元件125。发光元件124的亮度及颜色由驱动信号SD1所控制，而发光元件125的亮度及颜色由驱动信号SD2所控制。另外，切换器123根据控制信号SC将电压信号SV作为电压信号SV1并提供电压信号SV1予连接接口PD1的电源接脚或是将电压信号SV作为电压信号SV2并提供电压信号SV2予连接接口PD2的电源接脚。
由于微控制器122控制连接接口PD1与发光元件124的方式与微控制器122控制连接接口PD2与发光元件125的方式相同，故以下仅以连接接口PD1与发光元件124为例。当连接接口PD1的数据接脚的位准ST1不等于一预设值时，表示连接接口PD1的数据接脚正在传送数据。因此，微控制器122通过切换器123提供一第一电压信号(如5V)予连接接口PD1的电源接脚。此时，连接接口PD1操作在一正常模式。然而，当连接接口PD1的数据接脚的位准ST1等于预设值时，表示连接接口PD1的数据接脚并未传送数据。因此，微控制器122提供一第二电压信号(如4.5V)予连接接口PD1的电源接脚。此时，连接接口PD1操作在一休眠模式。在本实施例中，第二电压信号小于第一电压信号。在另一可能实施例中，如果连接接口PD1并未耦接周边装置130，则微控制器122设定连接接口PD1的电源接脚的位准为0V。此时，连接接口PD1也是操作在一休眠模式。
在其它实施例中，当连接接口PD1操作在休眠模式时，如果连接接口PD1的数据接脚的位准ST1不等于预设值时，表示连接接口PD1的数据接脚开始传送数据。因此，微控制器122再度提供第一电压信号(如5V)予连接接口PD1的电源接脚。此时，连接接口PD1离开休眠模式进入正常模式。
在一可能实施例中，当微控制器122控制连接接口PD1的电源接脚的位准时，微控制器122同时设定发光元件124所发出的光线的亮度及颜色的至少一者。举例而言，当连接接口PD1操作于正常模式时，微控制器122设定发光元件124所发出的光线的亮度为一第一亮度值。在此例中，微控制器122可能设定发光元件124所发出的光线的颜色为一第一颜色。然而，当连接接口PD1操作在休眠模式时，微控制器122减少发光元件124所发出的光线的亮度。此时，发光元件124所发出的光线的亮度可能为一第二亮度值，其中第二亮度值小于第一亮度值。在此例中，微控制器122可能设定发光元件124所发出的光线的颜色为一第二颜色，其中第二颜色不同于第一颜色。换句话说，当连接接口PD1操作于不同模式时，发光元件124的亮度及颜色的至少一者也会被改变。
在另一可能实施例中，当连接接口PD1操作在休眠模式时，微控制器122根据感测信号SS设定发光元件124所发出的光线的亮度及颜色的至少一者。举例而言，当感测信号SS小于一预设值时，表示外部光线LT的亮度较低，可能使用者关闭房间的光源或是使用者远离扩充装置120。因此，微控制器122减少发光元件124所发出的光线的亮度，如设定发光元件124所发出的光线的亮度为第二亮度值。在此例中，微控制器122可能改变或不改变发光元件124所发出的光线的颜色。然而，当感测信号SS大于预设值时，表示使用者可能重新开启房间的光源。因此，微控制器122增加发光元件124所发出的光线的亮度，如设定发光元件124所发出的光线的亮度为第一亮度值。此时，微控制器122可能设定发光元件124所发出的光线的颜色为第一颜色。此外，由于使用者可能欲使用扩充装置120，因此，微控制器122提供第一电压信号予连接接口PD1的电源接脚。此时，连接接口PD1离开休眠模式进入正常模式。在一些实施例中，如果使用者未开启房间的光源，但使用者接近扩充装置120时，由于感测器121所发出的红外线照射到使用者，故使用者所产生的反射光(即外部光源LT)将大于预设值。因此，微控制器122设定发光元件124所发出的光线的亮度为第一亮度值。此时，连接接口PD1离开休眠模式并进入正常模式。
图2为本发明的扩充装置的另一可能实施例。图2的扩充装置220相似于图1的扩充装置120，不同之处在于，图2的扩充装置220更包括一集线器控制器226、一电源管理电路227、切换器228及229以及一发光元件250。由于图2的连接接口PU、PD1、PD2、感测器221、发光元件224与225的特性与图1的连接接口PU、PD1、PD2、感测器121、发光元件124与125的特性相同，故不再赘述。
在本实施例中，集线器控制器226用以检测连接接口PD1的数据接脚的位准ST1以及连接接口PD2的数据接脚的位准ST2，并产生一检测结果SR予微控制器222。在一可能实施例中，集线器控制器226通过I2C协定提供检测结果SR予微控制器222，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，集线器控制器226利用其它通讯协定提供检测结果SR予微控制器222。
在本实施例中，集线器控制器226通过切换器228耦接连接接口PD1与PD2的数据接脚。切换器228根据一控制信号SC1选择地将连接接口PD1的数据接脚的位准ST1作为输出位准SO提供予集线器控制器226，或是将连接接口PD2的数据接脚的位准ST2作为输出位准SO提供予集线器控制器226。在本实施例中，控制信号SC1由集线器控制器226所产生，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，控制信号SC1可能由微控制器222所产生。另外，切换器228可省略，用以节省成本。在此例中，集线器控制器226直接耦接连接接口PD1与PD2的数据接脚。在一可能实施例中，切换器228整合在集线器控制器226中。
微控制器222根据检测结果SR得知连接接口PD1与PD2的数据接脚是否正在传送数据。以连接接口PD1为例，当连接接口PD1的数据接脚正在传送数据时，微控制器222令发光元件224的亮度等于一预设亮度。当连接接口PD1的数据接脚未传送数据时，微控制器222减少发光元件224的亮度。在另一可能实施例中，微控制器222根据感测信号SS控制发光元件224的亮度及颜色的至少一者。举例而言，当感测信号SS大于一预设值时，微控制器222设定发光元件224的亮度为一预设亮度。当感测信号SS小于预设值时，微控制器222减少发光元件224的亮度。
本发明并不限定微控制器222如何控制发光元件224。在一可能实施例中，微控制器222通过一切换器223耦接发光元件224与225。微控制器222产生一控制信号SC2予切换器223。切换器223根据控制信号SC2将微控制器222所产生的驱动信号SD作为一驱动信号SD1提供予发光元件224，或是驱动信号SD作为一驱动信号SD2提供予发光元件225。发光元件224或225根据驱动信号SD1或SD2而发光。在另一可能实施例中，切换器223可省略。在此例中，微控制器222直接耦接发光元件224与225。在其它实施例中，切换器223整合在微控制器222中。
另外，微处理器222根据检测结果SR产生驱动信号SD3，用以控制发光元件250所发出的光线的亮度及颜色的至少一者。举例而言，当连接接口PD1与PD2的一者操作于正常模式时，微控制器222通过驱动信号SD3控制发光元件250所发出的光线的亮度为一第三亮度值。此时，发光元件250所发出的光线可能具有一第三颜色。然而，当连接接口PD1与PD2均操作于休眠模式时，微控制器222通过驱动信号SD3控制发光元件250所发出的光线的亮度为一第四亮度值，其中第四亮度值小于第三亮度值。此时，发光元件250所发出的光线可能具有一第四颜色，其中第四颜色不同于第三颜色。因此，使用者根据发光元件250的亮度及颜色，便可得知连接接口PD1与PD2的操作模式。
在其它实施例中，微处理器222根据检测结果SR产生驱动信号SD4予电源管理电路227，用以调整连接接口PD1与PD2的电源接脚的位准。举例而言，当连接接口PD1的数据接脚正在传送数据时，微处理器222设定连接接口PD1的电源接脚等于一预设位准(如5V)。当连接接口PD1的数据接脚未传送数据时，微处理器222减少连接接口PD1的电源接脚的位准。在另一可能实施例中，微处理器222更根据感测信号SS调整连接接口PD1与PD2的电源接脚的位准。举例而言，当感测信号SS大于一预设值时，微处理器222设定连接接口PD1的电源接脚等于一预设位准(如5V)。当感测信号SS小于预设值时，微处理器222减少连接接口PD1的电源接脚的位准。在一可能实施例中，检测结果SR的优先权高于感测信号SS，因此，微控制器222主要以检测结果SR控制发光元件224、225及连接接口PD1与PD2的电源接脚的位准。当连接接口PD1或PD2操作于休眠模式时，微控制器222可能根据感测信号SS控制发光元件224、225及连接接口PD1与PD2的电源接脚的位准。
在一可能实施例中，微控制器222通过I2C协定与电源管理电路227沟通，但并非用以限制本发明。在本实施例中，电源管理电路227通过一切换器229耦接连接接口PD1与PD2的电源接脚。如图所示，电源管理电路227产生一控制信号SC3予切换器229。切换器229根据控制信号SC3将电源管理电路227所产生的电压信号SV作为电压信号SV1提供予连接接口PD1的电源接脚，或是作为电压信号SV2提供予连接接口PD2的电源接脚。在一些实施例中，切换器229可省略，或是整合于电源管理电路227中。在此例中，电源管理电路227直接连接连接接口PD1与PD2的电源接脚。在其它实施例中，控制信号SC3由微控制器222所产生。
图3为本发明的扩充装置的外观示意图。如图所示，扩充装置300包括一感测器SN、连接接口CN1～CNN、发光元件L1～LN以及一发光区域LR。发光元件L1～LN分别对应连接接口CN1～CNN。在本实施例中，发光元件L1～LN的亮度及颜色与连接接口CN1～CNN的操作状态有关。以连接接口CN1为例，当连接接口CN1未耦接一周边装置时，发光元件L1不发光。当连接接口CN1耦接周边装置，并且连接接口CN1的数据接脚正在传送数据时，发光元件L1的亮度等于一预设亮度。当连接接口CN1的数据接脚未传送数据时，发光元件L1的亮度降低。
在其它实施例中，发光元件L1所发出的光线的颜色与连接接口CN1的操作状态有关。举例而言，当连接接口CN1的数据接脚正在传送数据时，发光元件L1所发出的光线的颜色等于一第一颜色。当连接接口CN1的数据接脚未传送数据时，发光元件L1所发出的光线的颜色等于一第二颜色，其中第二颜色不同于第一颜色。
发光区域LR围绕连接接口CN1～CNN与发光元件L1～LN，用以表示扩充装置300的操作模式。举例而言，当连接接口CN1～CNN的一者正在传送数据时，发光区域LR具有第一亮度值或具有第三颜色。当连接接口CN1～CNN均未传送数据时，发光区域LR具有第二亮度值或具有第四颜色，其中第二亮度值小于第一亮度值，并且第四颜色不同于第三颜色。
另外，感测器SN的感测结果也会影响发光元件L1～LN与发光区域LR的亮度及颜色。举例而言，当连接接口CN1～CNN均未传送数据时，如果感测器SN所产生的感测结果小于一预设值时，表示使用者可能关闭扩充装置300所在空间里的光源。因此，发光元件L1～LN与发光区域LR的至少一者的亮度变暗。然而，当使用者接近扩充装置300或是使用者开启光源时，表示使用者欲使用扩充装置300。因此，发光元件L1～LN与发光区域LR的至少一者的亮度增加。
在其它实施例中，连接接口CN1～CNN的任一者的电源接脚的位准与相对应的连接接口的操作模式有关。以连接接口CN1为例，当连接接口CN1正在传送数据时，连接接口CN1的电源接脚的位准等于一预设位准(如5V)。当连接接口CN1未传送数据时，连接接口CN1的电源接脚的位准小于预设位准。在一可能实施例中，当连接接口CN1未耦接周边装置时，连接接口CN1的电源接脚的位准等于0V。
在一可能实施例中，当连接接口CN1的电源接脚的位准不等预设位准(5V)时，如果感测器SN所产生的感测结果大于预设值时，表示使用者欲使用扩充装置300。因此，扩充装置300内部的微控制器设定连接接口CN1的电源接脚的位准等于预设位准。
所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属技术领域中具有通常知识者的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关技术领域的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种扩充装置，其特征在于，包括：
至少一连接接口，包括一电源接脚以及至少一数据接脚；
一第一发光元件，用以产生一第一光线；
一感测器，感测一外部光线，用以产生一感测信号；以及
一微控制器，根据该感测信号以及该数据接脚的位准，控制该第一光线的亮度或颜色以及控制该电源接脚的位准。
2.根据权利要求1所述的扩充装置，其特征在于，更包括：
一集线器控制器，检测该数据接脚的位准，并将检测结果告知该微控制器。
3.根据权利要求2所述的扩充装置，其特征在于，该集线器控制器通过一I2C协定与该微控制器沟通。
4.根据权利要求3所述的扩充装置，其特征在于，当该数据接脚的位准不等于一预设值时，该微控制器设定该电源接脚的位准等于一第一预设位准，当该数据接脚的位准等于该预设值时，该微控制器设定该电源接脚的位准等于一第二预设位准，该第二预设位准小于该第一预设位准。
5.根据权利要求4所述的扩充装置，其特征在于，更包括：
一第二发光元件，提供一第二光线，其中该微控制器根据该数据接脚的位准控制该第二光线的亮度或颜色。
6.根据权利要求2所述的扩充装置，其特征在于，更包括：
一电源管理电路，受控于该微控制器，用以调整该电源接脚的位准。
7.根据权利要求6所述的扩充装置，其特征在于，该微控制器通过一I2C协定与该电源管理电路沟通。
8.根据权利要求1所述的扩充装置，其特征在于，该感测器包括：
一发射器，根据一致能信号产生一特定信号；
一接收器，接收该外部光线，用以产生一亮度信号；以及
一处理器，产生该致能信号并处理该亮度信号，用以产生该感测信号。
9.根据权利要求8所述的扩充装置，其特征在于，该外部光线为一环境光。
10.根据权利要求8所述的扩充装置，其特征在于，一物体根据该特定信号反射产生一反射信号，该外部光线为该反射信号。
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