CN109286764B - 具有usb type-c接口的电视机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种具有USB TYPE‑C接口的电视机，包括：USB TYPE‑C接口，用于连接外部设备；SOC芯片，其具有USB DFP接口，用于实现USB2.0/3.0 DFP功能；微处理器芯片，与该SOC芯片及该USB TYPE‑C接口相连，支持USB Type‑C CC通讯和PD协议，其具有billboard UFP接口，用于在ALT MODE的情况下对外输出billboard信号；以及开关器件，其受控于该微处理器芯片，用于使该USB TYPE‑C接口的USB D+/D‑端子与该SOC芯片的USB DFP接口连通，或者与该微处理器芯片的billboard UFP接口连通。能够很好地支持USB TYPE‑C接口对USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色的同时兼容。

Description

具有USB TYPE-C接口的电视机
技术领域
本发明涉及电视机，特别涉及电视机的USB TYPE-C接口。
背景技术
目前USB Type-C接口作为一种全新的接口形式，在手机与电脑上迅速普及。但是其在电视机上甚少采用。经过对协议的分析及USB Type-C接口芯片的了解，可以发现：USBIF标准组织在针对USB Type-C接口进行标准制定时，只考虑了显示器(monitor)应用的情况，并未对电视机应用的情况进行针对性的设计。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种具有USB TYPE-C接口的电视机，能够很好地支持USB TYPE-C接口对USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色的同时兼容。
该电视机包括：
USB TYPE-C接口，用于连接外部设备；
SOC芯片，其具有USB DFP接口，用于实现USB2.0/3.0DFP功能；
微处理器芯片，与该SOC芯片及该USB TYPE-C接口相连，支持USB Type-C CC通讯和PD协议，其具有billboard UFP接口，用于在ALT MODE的情况下对外输出billboard信号；以及
开关器件，其受控于该微处理器芯片，用于使该USB TYPE-C接口的USB D+/D-端子与该SOC芯片的USB DFP接口连通，或者与该微处理器芯片的billboard UFP接口连通。
与现有技术相比，本发明通过巧妙地设置开关器件，使其受控于微处理器，而使USB TYPE-C接口的USB D+/D-端子与SOC芯片的USB DFP接口连通或者与微处理器芯片的billboard UFP接口连通，能够很好地支持USB TYPE-C接口对USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色的同时兼容。
附图说明
图1为具有USB TYPE-C接口的显示器的架构示意。
图2为假设的具有USB TYPE-C接口的电视机的架构示意。
图3为本发明的具有USB TYPE-C接口的电视机的架构示意。
图4为本发明的电视机配接USB设备时的架构示意。
图5为本发明的电视机配接DP设备时的架构示意。
其中，主要附图标记说明如下：10a显示器 1a USB TYPE-C接口 2a微处理器芯片 3a USB集线器 4a复合开关芯片 5a USB TYPE-A接口 6a显示屏；10b电视机 1bUSB TYPE-C接口 2b微处理器芯片 3b USB集线器 4b复合开关芯片 6b显示屏 7bDP-HDMI模块 8b SOC芯片；10电视机 1USB TYPE-C接口 2微处理器芯片 4复合开关芯片 6显示屏 7DP到HDMI信号转换器 8 SOC芯片 9开关器件。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
参见图1，图1为具有USB TYPE-C接口的显示器的架构示意。显示器10a包括：USBTYPE-C接口1a，微处理器芯片2a，USB3.0HUB(集线器)3a，复合开关芯片4a，USB TYPE-A接口5a以及显示屏6a。具体而言，在显示器10a中，USB TYPE-A接口5a作为DPF(主机)接口使用，而微处理器芯片2a的ALT MODE下的公告牌(billboard)作为UFP(从机)接口使用，与USB集线器3a输出的DFP接口正好对应，从而整个USB系统工作正常。
参见图2，图2为假设的具有USB TYPE-C接口的电视机的架构示意。假设电视机10b中沿用前述显示器10a的框架结构，则电视机10b包括：USB TYPE-C接口1b，微处理器芯片2b，USB 3.0HUB 3b，复合开关芯片4b，显示屏6b，DP-HDMI模块7b和SOC芯片8b。
具体而言，电视机端(也即SOC芯片8b端)是作为USB的主机，即为DFP接口；同时，USB集线器3b的输出也是DFP接口，从而导致SOC芯片8b的DFP接口与USB 3.0HUB 3b的DFP接口相连接的话，直接产生冲突。要解决这种冲突，常规的途径只能走在SOC芯片8b内部对USB接口进行复杂的处理，来适应其与USB3.0HUB 3b的DFP接口的对接，代价极高。
电视机10b与显示器10a的差异，主要体现在：针对USB2.0/3.0应用来说，电视机10b是作为USB2.0/3.0协议的DFP设备，而将电视机10b当作公告牌使用时，电视机10b得扮演ALT MODE角色，而作为USB2.0/3.0协议的UFP设备，电视机10b要扮演的这两个角色本身之间存在冲突，上述对SOC芯片8b内部进行调整的设计路线会存在大量的兼容性问题，也就是说，电视机10b的USB TYPE-C接口不能够很好地支持对USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色的同时兼容。
参见图3，图3为本发明的具有USB TYPE-C接口的电视机的架构示意。本发明提出一种电视机10，其包括：USB TYPE-C接口1，微处理器芯片2，复合开关芯片4，显示屏6，DP-HDMI模块7，SOC芯片8和开关器件9。
SOC(System on a chip，片上系统)芯片8具有USB DFP接口，用于实现USB 3.0/2.0DFP功能；其可以接收HDMI输入信号，可以作为遵照USB2.0/3.0协议的USB DFP设备(即USB主机设备)。举例而言，SOC芯片8包括IIC主机模块，用于实现IIC控制和固件升级；USB3.0DFP模块，用于实现USB3.0DFP功能；HDMI SINK模块，用于实现HDMI SINK功能；以及USB2.0DFP模块，用于实现USB2.0DFP功能。
复合开关芯片4的输入引脚与USB TYPE-C接口1的TX1/RX1、TX2/RX2信号引脚连接，输出引脚与SOC芯片8的USB SSTX/SSRX信号或DP-HDMI模块7连接，用于在SOC芯片的DFP接口和HDMI接口间进行开关切换。
DP-HDMI模块7用于将DP信号转换为HDMI信号，供SOC芯片8显示使用。可以理解的是，若SOC芯片8本身支持直接的DP(DISPLAYPORT)信号输入，则DP-HDMI模块7可以省去。信号DP为DP协议的音视频信号。举例而言，DP-HDMI模块7选用PS176转换芯片。
开关器件9用于将USB2.0/3.0通路在SOC芯片8的USB DFP接口及该微处理器芯片的billboard UFP接口之间切换，分别在不同的需求时，与USB Type-C接口1连接。其中，USBType-C接口1默认为经由USB D+/D-通路与SOC芯片8的USB DFP接口相连。
微处理器芯片2为支持USB Type-C CC(Channel Configuration)沟通和PD(POWERDELIVERY)协议的控制器，一方面控制复合开关芯片4的切换，以对外部设备的正反插进行适配；另一方面对外进行信号CC与信号SBU的沟通，其具有billboard UFP接口，用于在ALTMODE的情况下对外输出billboard信号，作为DP UFP设备(即DP从机设备)。
具体而言，USB TYPE-C接口1包括：传输CC信号的端子，传输SBU信号的端子，传输USB D+/D-信号的端子，传输TX1信号的端子，传输TX2信号的端子，传输RX1信号的端子,传输RX2信号的端子以及传输电力供给的端子。
微处理器芯片2包括：可供USB TYPE-C接口1的信号CC连接的引脚；可供USB TYPE-C接口1的信号SBU连接的引脚；可供USB TYPE-C接口1的信号USB D+/D-(经由开关器件9)连接的引脚；控制信号C1的输出引脚；控制信号C2的输出引脚；沟通信号C3的传输引脚；信号DP HPD的输入引脚；以及AUX信号的传输引脚。
复合开关芯片4包括：连接控制信号C2的引脚，与SOC芯片8的可供USB SS TX/RX信号输入的引脚相连的引脚，与DP-HDMI模块7的可供DP信号输入的引脚相连的引脚，与USBTYPE-C接口1的TX1、TX2、RX1及RX2端子相连的引脚。
DP-HDMI模块7包括：可供DP信号输入的引脚，输出HDMI信号的引脚，输入HDMI HPD信号的引脚，传输IIC 2信号的引脚，输出DP HPD信号的引脚，以及传输AUX信号的引脚。
SOC芯片8包括：可供USB D+/D-信号输入的引脚，可供USB SS TX/RX信号输入的引脚，可供HDMI HPD信号输出的引脚，可供HDMI信号输入的引脚，传输信号IIC 2信号的引脚，传输沟通信号C3信号的引脚。
开关器件9包括：连接控制信号C1的引脚，可供USB D+/D-信号输入的引脚，可向微处理器芯片2输出一路USB D+/D-信号的引脚，以及可向SOC芯片8输出另一路USB D+/D-信号的引脚。
举例而言，微处理器芯片2选用RTS5440处理器，其支持CC沟通，支持PD协议。其内部设置有：10Gbps 3:2复合开关芯片，对应于前述的复合开关芯片4的功能。可以理解的是，在本实施例中，开关器件9、复合开关芯片4以及微处理器芯片2是通过两个芯片来实现，其中，复合开关芯片4以及微处理器芯片2共用一个芯片-RTS5440处理器，开关器件9用另一个芯片-TS3USB3031转换器；在其他实施例中，取决于所选用的芯片的性能，开关器件9、复合开关芯片4以及微处理器芯片2也可以通过三个芯片来实现，例如：微处理器芯片2选用CYPD3125处理器，复合开关芯片4选用PS8742复合开关芯片，开关器件9选用TS3USB3031转换器。
信号TX1和TX2，信号RX1和RX2为USB Type-C协议的高速差分对，可以传输DP信号或者USB3.0协议的高速差分对。信号USB D+/D-为USB2.0协议的差分对。信号USB SS RX和USB SS TX为USB3.0的高速差分对。
信号SBU为USB Type-C协议里面的辅助通讯接口。在本发明中，可用于通讯DP的AUX信号。信号AUX为DP协议的控制信号。
信号CC为USB Type-C协议里面的通讯信号，可用于正反插判断以及PD(POWERDELIVERY)，DP的HPD等信号的通讯。信号HPD为DP协议的hot plug(热插)信号。信号HDMIHPD为HDMI的hot plug信号。
信号C1为用于控制开关器件9切换的控制信号。信号C2为用于控制复合开关芯片4切换的控制信号。信号C3为用于微处理器芯片2与SOC芯片8沟通的信号，也可以用于微处理器芯片2的升级及控制。
结合参见图4，图4为本发明的电视机配接USB设备时的架构示意。当电视机10通过USB Type-C接口1外接U盘等USB UFP设备(即USB从机设备)时，如果通过信号CC沟通认连接的是USB UFP设备。对于USB 2.0/3.0应用，信号C1不做控制，开关器件9保持默认的、与SOC芯片8的USB DFP接口接通的状态，USB2.0/3.0连接从USB Type-C接口1直通到SOC芯片8的USB DFP接口，可以保证USB 2.0/3.0连接的正常工作。对于USB Type-C应用，通过微处理器芯片2控制复合开关芯片4进行切换，保证SOC芯片8的USB DFP接口与USB Type-C接口1的设定信号联通，进而保证USB Type-C接口的正常连接。
结合参见图5，图5为本发明的电视机配接DP设备时的架构示意。当电视机10通过USB Type-C接口1外接DP设备时，如果通过CC沟通确认连接的是确认目前连接的为DP的SOURCE设备，信号C1控制开关器件9切换到微处理器芯片2的billboard UFP接口，保证微处理器芯片2的billboard UFP接口与USB Type-C接口1的USB D+/D-接口的连接，从而保证billboard功能的正常。信号C2控制复合开关芯片4切换，保证DP输出通路及顺序的正常。DP-HDMI模块7与SOC芯片8的HDMI SINK接口沟通EDID等信息，并建立HDMI HPD连接。DP-HDMI模块7与微处理器芯片2通过信号AUX沟通控制信息，通过信号DP HPD沟通HPD连接状态。微处理器芯片2通过信号SBU传输DP的控制信息，通过信号CC传输DP HPD信息。
值得一提的是，在整个ALT MODE过程中，若出现异常，将异常信息存入微处理器芯片2的billboard模块中，通过USB D+/D-与DP SOURCE设备沟通。另外，若电视机10本身支持对外供电功能，可以通过信号CC沟通，进行角色交换(PR_SWAP)，将电视机10设置成PDSOURCE设备，对DP SINK设备进行供电。
以下，结合图3、图4和图5，对本发明的电视机10的实际应用场景，予以更进一步的详细描述。
考虑到，电视产品由于其本身特性限制，USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色存在冲突，本发明的电视机10从架构上进行相应的设计，来保证两个角色的兼容。电视产品的实际应用场景主要分为两类：一、连接USB存储类外设或HUB等存储类扩展，此时，参见图4，只会用到USB功能，需将电视机10的USB Type-C接口1角色设置为USB DFP设备，并对外供电。二、连接支持ALT MODE的笔记本/盒子等设备，此时，参见图5，只会用到ALT MODE功能，需将电视机10的USB Type-C接口1角色设置为DP UFP(即DP SINK设备)，并对外供电。
可以理解的是，本发明的电视机10不支持USB与ALT MODE同时传输，也就是说，在特定时刻，本发明的电视机10只能扮演USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色两者中的一个。
在本实施例中，电视机10的USB Type-C接口1支持以下功能：CC通讯；PD2.0及以上的PD协议；对外供电，最大为5V3A；全功能的ALT MODE，以及公告牌；USB2.0，USB3.0及以上的USB主机；VCONN_Swap，可向外提供VCONN。微处理器芯片2选用支持IIC升级的芯片。
电视机10可能连接的USB DFP设备有：台式主机，笔记本，手机，PAD和适配器等。电视机10可能连接的支持ALT MODE的USB DRP(USB双用途设备)有：笔记本，手机和PAD等。电视机10可能连接的其它USB DRP设备有：HUB，Dongle，DOCK和充电宝等。电视机10可能连接的USB UFP设备有：U盘，硬盘，手机，PAD，HUB，Dongle，DOCK和显示器等。
电视机10的USB Type-C接口1的控制实现过程包括：初始设置成USB DRP模式，在接入不同角色设备时，进行角色变化来匹配，具体如下：
1、在连接USB DFP设备时，USB Type-C接口1适配为USB UFP设备；若连接的设备支持DP DFP模式，则切换到DP DFP进行DP信号传输。在外设支持POWER SINK(电力吸收)的情况，发起PR_SWAP，由电视机10作为POWER SOURCE(电力供给)对外供电。
2、在连接USB UFP设备时，USB Type-C接口1适配为USB DFP设备，电视机10作为POWER SOURCE对外供电。
3、在连接支持ALT MODE的USB DRP设备时，USB Type-C接口1和外部设备进行协商，USB Type-C接口1角色可以设置为DP UFP模式，并对外供电。
与现有技术相比，本发明通过巧妙地设计USB TYPE-C接口1、SOC芯片8以及微处理器芯片2之间的配合关系，使得微处理器芯片2能够根据识别USB TYPE-C接口1的接入设备类型，二中选一地控制USB TYPE-C接口1的传输USB D+/D-信号的端子，与SOC芯片8中或者微处理器芯片2中的可供USB D+/D-信号输入的引脚电连接，从而能够很好地支持USBTYPE-C接口1对USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色的同时兼容。
值得一提的是，虽然上述是以电视机为例进行说明，本发明的上述巧妙设计的USBTYPE-C接口1、SOC芯片8以及微处理器芯片2之间的配合关系，可以广泛应用于：可兼容USB和ALT MODE的数据输入且可实现billboard信息交互的信号输入电路；通过USB TYPE-C接口接收来自外部设备数据的电子终端设备以及能够很好地支持USB TYPE-C接口对USB2.0/3.0角色与ALT MODE角色的同时兼容的显示设备。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有USB TYPE-C接口的电视机，其特征在于，包括：
USB TYPE-C接口，用于连接外部设备；
SOC芯片，其具有USB DFP接口，用于实现USB2.0/3.0DFP功能；
微处理器芯片，与该SOC芯片及该USB TYPE-C接口相连，支持USB Type-C CC通讯和PD协议，其具有billboard UFP接口，用于在ALT MODE的情况下对外输出billboard信号；以及
开关器件，其受控于该微处理器芯片，用于使该USB TYPE-C接口的USB D+/D-端子与该SOC芯片的USB DFP接口连通，或者与该微处理器芯片的billboard UFP接口连通；
该微处理器芯片检测接入设备类型，当接入USB协议设备时，该开关器件处于默认状态，使得该USB Type-C接口的USB D+/D-端子与该SOC芯片的USB DFP接口连通；当接入ALTMODE设备时，该开关器件受该微处理器芯片控制，使得该USB Type-C接口的USB D+/D-端子切换到与该微处理器芯片的billboard UFP接口连通。
2.依据权利要求1所述的电视机，其特征在于，该电视机还包括复合开关芯片，当接入USB协议设备时，该微处理器芯片控制该复合开关芯片进行切换，使得该USB Type-C接口的TX1/RX1与TX2/RX2端子与该SOC芯片的USB DFP接口联通。
3.依据权利要求1所述的电视机，其特征在于，该SOC芯片还包括HDMI SINK接口；该电视机还包括复合开关芯片和连接在该复合开关芯片与该HDMI SINK接口之间的DP-HDMI模块，该DP-HDMI模块用于将DP信号转换为HDMI信号，供该SOC芯片显示使用。
4.依据权利要求1所述的电视机，其特征在于，该USB Type-C接口，初始设置成双用途USB模式，在接入不同角色设备时，进行角色变化来匹配。
5.依据权利要求4所述的电视机，其特征在于，在连接USB DFP设备时，该USB Type-C接口适配为USB UFP设备；若连接的设备支持DP DFP模式，则切换到DO DFP模式进行DP信号传输。
6.依据权利要求4所述的电视机，其特征在于，在连接USB UFP设备时，该USB Type-C接口适配为USB DFP设备。
7.依据权利要求4所述的电视机，其特征在于，在连接支持ALT MODE的双用途USB设备时，该USB Type-C接口和外部设备进行协商，该USB Type-C接口适配为DP UFP设备。
8.依据权利要求4所述的电视机，其特征在于，该电视机作为POWER SOURCE对外供电。
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