CN110413555A - 控制装置及相关的非暂时性储存装置 - Google Patents

Abstract

提供了控制装置及相关的非暂时性储存装置，该控制装置包含：第一多任务器，耦接于多个高速差动对端子；第二多任务器，耦接于多个非高速差动对端子；设置电路，自外部装置接收信道信息信号和电力信息信号，依据信道信息信号控制第一多任务器和第二多任务器以及产生信道设置指令，依据电力信息信号产生电力设置指令；控制电路，依据电力设置指令控制外部供电模块；高频震荡电路提供高频频率至控制电路和设置电路；电源电路提供多个工作电压至第一多任务器、第二多任务器、控制电路和高频震荡电路；控制电路依据信道设置指令和电力设置指令控制电源电路，以设置第一多任务器、第二多任务器或高频震荡电路为失能状态。控制装置可调整自身的功率消耗。

Description

控制装置及相关的非暂时性储存装置

技术领域

本申请是关于一种适用于通用串行总线(universal serial bus，USB)的控制装置。

背景技术

轻薄化的产品是现今移动式设备产业的设计趋势。不过，轻薄化的设计也会使得分配给电池的空间减少，进而使得移动式设备的工作时间下降。因此，于移动式设备中设置低功率消耗的组件以延长移动式设备的工作时间，亦是当今的设计趋势之一。然而，现今的移动式设备无论是否通过USB接口与其他设备连接，其中的传统USB控制装置却皆会消耗差不多的功率，因而可观地减少了移动式设备的工作时间。

发明内容

有鉴于此，如何提供能适应性调整功率消耗的USB控制装置及相关的计算机应用程序产品，实为业界有待解决的问题。

本发明提供一种控制装置，该控制装置通过一外部接口电路耦接于一外部装置，该外部接口电路包含多个高速差动对端子以及多个非高速差动对端子。该控制装置包含第一多任务器、第二多任务器、设置电路、控制电路、高频震荡电路和电源电路。该第一多任务器用于耦接该多个高速差动对端子。该第二多任务器用于耦接该多个非高速差动对端子。该设置电路用于自该外部装置接收一信道信息信号和一电力信息信号，其中该设置电路依据该信道信息信号控制该第一多任务器和该第二多任务器的切换运作，并依据该信道信息信号和该电力信息信号分别产生一信道设置指令和一电力设置指令。该控制电路用于依据该电力设置指令控制一外部供电模块提供一电力输出至该外部装置。该高频震荡电路用于提供一高频频率至该控制电路和该设置电路。该电源电路用于提供多个工作电压至该第一多任务器、该第二多任务器、该控制电路和该高频震荡电路。其中该控制电路还用于依据该信道设置指令和该电力设置指令控制该电源电路，以将该第一多任务器、该第二多任务器或该高频震荡电路切换至失能状态。

本发明另提供一种非暂时性储存装置，存储有计算机应用程序产品，其中该控制装置通过一外部接口电路耦接于一外部装置，该外部接口电路包含多个高速差动对端子以及多个非高速差动对端子，该控制装置的一控制电路会执行该计算机应用程序产品，该计算机应用程序产品包含：收发模块、信道设置模块、电力设置模块和状态切换模块。该收发模块用于接收一信道设置指令和一电力设置指令。该信道设置模块用于依据该信道设置指令判断该控制装置是否耦接于该外部装置。该电力设置模块用于依据该电力设置指令控制一外部供电模块提供一电力输出至该外部装置。其中该收发模块耦接于该信道设置模块、该电力设置模块和该状态切换模块，该控制装置的一电源电路用于提供多个工作电压至该控制装置的一第一多任务器、一第二多任务器和一高频震荡电路，该第一多任务器用于耦接该外部接口电路的该多个高速差动对端子，该第二多任务器用于耦接该外部接口电路的该多个非高速差动对端子，该状态切换模块用于依据该信道设置指令和该电力设置指令控制该电源电路，以将该第一多任务器、该第二多任务器或该高频震荡电路切换至失能状态。

由上述内容可知，控制装置可适应性地调整自身的功率消耗。因此，当控制装置应用于移动式设备时，可有效延长移动式设备的运作时间。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的控制装置简化后的功能方块图。

图2为图1的计算机应用程序产品的功能模块简化后的示意图。

图3为依据本发明一实施例的控制方法简化后的流程图。

具体实施方式

以下将配合相关图式来说明本发明的实施例。在图式中，相同的标号表示相同或类似的组件或方法流程。

图1为依据本发明一实施例的控制装置100简化后的功能方块图。如图1所示，控制装置100包含设置电路110、第一多任务器120、第二多任务器130、控制电路140、高频震荡电路150、低频震荡电路160、电源电路170和感测电路180。控制电路140包含非暂时性储存装置142，且储存装置142储存有计算机应用程序产品144。控制装置100可用于耦接外部供电模块101、外部处理器102和外部接口电路103，并通过外部接口电路103耦接于外部装置105。另外，外部供电模块101和外部处理器102也通过外部接口电路103耦接于外部装置105。控制装置100可执行计算机应用程序产品144以控制外部供电模块101和外部装置105之间的电力传输，以及控制外部处理器102和外部装置105之间的数据通信。为使图面简洁而易于说明，控制装置100中的其他组件与连接关系并未绘示于第1图中。

设置电路110耦接外部接口电路103的一对设置通道(configurationchannel)端子CC1/CC2。第一多任务器120耦接于外部接口电路103的两对高速差动对端子TX1/RX1和TX2/RX2，能够选择性地将高速差动对端子TX1/RX1和TX2/RX2的其中一对耦接到外部处理器102。第二多任务器130耦接于外部接口电路103的两对非高速差动对端子D1+/D1-和D2+/D2-，能够选择性地将非高速差动对端子D1+/D1-和D2+/D2-的其中一对耦接到外部处理器102。感测电路180耦接一电力路径104，外部供电模块101会通过电力路径104以及外部接口电路103的总线端子VBUS提供电力输出Vp至外部装置105，感测电路180则用于感测电力路径104上的电力输出Vp的大小，并将感测结果传送至控制电路140。

实作上，外部供电模块101可以用个人计算机或笔记本电脑等等装置中的电源管理芯片(power management IC，简称PMIC)来实现，外部处理器102则可以用上述装置中的中央处理器或是其他系统单芯片(System onchip，简称SoC)电路来实现。

另外，外部接口电路103可以是手机、行动电源、笔记本电脑、个人计算机或是平板计算机等等装置上的各种USB type-C连接器(connector)。

设置电路110自外部接口电路103的设置信道端子CC1/CC2接收外部装置105所产生的信道信息信号Svch，以判断外部接口电路103的连接状态。例如，信道信息信号Svch可反应外部接口电路103是否连接于外部装置105，或是外部接口电路103和外部装置105的连接方向。设置电路110可依据信道信息信号Svch所代表的连接方向，控制第一多任务器130和第二多任务器140的切换运作，以使外部处理器102选择性地耦接至外部接口电路103的两对高速差动对端子TX1/RX1和TX2/RX2的其中之一，或是两对非高速差动对端子D1+/D1-和D2+/D2-的其中之一。

设置电路110还用于自设置通道端子CC1/CC2接收外部装置105所产生的电力信息信号Sech，并依据电力信息信号Sech输出电力设置指令Sefg至控制电路140，其中电力信息信号Sech可反应外部装置105的电力需求。控制电路140会依据电力设置指令Sefg以及感测电路180的感测结果控制外部供电模块101的运作，以使外部供电模块101将合适的电力输出Vp通过外部接口电路103的总线端子VBUS提供至外部装置105。例如，控制电路140可依据电力设置指令Sefg得知外部装置105的电力需求为何，并控制外部供电模块101对应地提供5V/1A或是5V/2A的电力输出Vp至外部装置105，再依据感测电路180的感测结果判断电力输出Vp的大小是否正确。

高频震荡电路150和低频震荡电路160分别提供高频频率CKH和低频频率CKL，以做为设置电路110和控制电路140的工作频率。电源电路170会将外部电压源VDD转换为第一至第三工作电压Vpw1～Vpw3，并将第一工作电压Vpw1提供给设置电路110和低频震荡电路160，将第二工作电压Vpw2提供给第一多任务器120、第二多任务器130、控制电路140和感测电路180，且将第三工作电压Vpw3提供至高频震荡电路150。

实作上，电源电路170可以用各种合适的线性稳压器(low dropoutlinearregulator)来实现，且电源电路170、外部供电模块101和外部处理器102可以由同一个电力系统进行供电。例如，电源电路170可以和外部供电模块101以及外部处理器102一起设置于同一个笔记本电脑、个人计算机或行动电源等等装置中，并由前述装置的电力系统获取电力。

另外，高频震荡电路150和低频震荡电路160可分别用各种LC震荡电路(inductor-capacitor oscillator)和RC震荡电路(resistor-capacitor oscillator)来实现。

设置电路110还会依据信道信息信号Svch输出信道设置指令Scfg至控制电路140，控制电路140再依据信道设置指令Scfg以及前述的电力设置指令Sefg开关装置100的运作状态，以适应性地调整控制装置100的功率消耗。以下将配合图2和图3进一步说明控制电路140的运作。

图2为图1的计算机应用程序产品144的功能模块简化后的示意图。计算机应用程序产品144包含收发模块210、信道设置模块220、电力设置模块230和状态切换模块240，其中收发模块210耦接于信道设置模块220、电力设置模块230和状态切换模块240。收发模块210用于接收信道设置指令Scfg和电力设置指令Sefg。信道设置模块220用于依据信道设置指令Scfg判断控制装置100是否耦接于外部装置105。电力设置模块230用于依据电力设置指令Sefg控制外部供电模块101提供合适的电力输出Vp。状态切换模块240用于依据信道设置指令Scfg和电力设置指令Sefg控制电源电路170是否输出前述的第一至第三工作电压Vpw1～Vpw3。

图3为依据本发明一实施例的控制方法300简化后的流程图。在图3所绘示的流程图中，位于一特定模块所属字段中的流程，即代表由该特定模块所进行的流程。例如，标记在“210”字段中的流程，代表由收发模块210所进行的流程。在进行图3中的控制方法300时，控制装置100中的控制电路140会执行计算机应用程序产品144，以使控制装置100执行图3中的全部或部分流程。

当控制装置100接收到外部电压源VDD或是刚进行完重设(Reset)运作时，控制装置100会进入流程302。在流程302中，状态切换模块240会指示电源电路170停止输出第二工作电压Vpw2和第三工作电压Vpw3。此时，接收第二工作电压Vpw2的第一多任务器120、第二多任务器130和感测电路180会进入失能状态(例如，断电状态)，而接收第三工作电压Vpw3的高频震荡电路150也会进入失能状态。

接着，当收发模块210于流程304中接收到信道设置指令Scfg时，信道设置模块220会执行流程306，以依据信道设置指令Scfg判断控制装置100是否耦接于外部接口电路103。若否，状态切换模块240会使控制装置100置重复执行流程302，以降低控制装置100的功率消耗。若是，状态切换模块240会使控制装置100接着执行流程308。

在流程308中，状态切换模块240会指示电源电路170输出第二工作电压Vpw2和第三工作电压Vpw3。此时，接收第二工作电压Vpw2的第一多任务器120、第二多任务器130和感测电路180会进入致能状态(例如，上电状态)，而接收第三工作电压Vpw3的高频震荡电路150也会进入致能状态。

接着，当收发模块210于流程310中接收到电力设置指令Sefg时，电力设置模块230会执行流程312，以依据电力设置指令Sefg分析外部装置105的电力需求，并控制外部供电模块101提供合适的电力输出Vp。

于流程314中，状态切换模块240会判断控制装置100是否已超过一预定时间(例如，1秒)未接收到电力设置指令Sefg。若否，收发模块210会重复执行流程310。亦即，收发模块210和电力设置模块230可多次执行流程310～314，以确保外部供电模块101提供的电力输出Vp符合外部装置105当下的电力需求。

另一方面，若控制装置100已超过预定时间(例如，1秒)未接收到电力设置指令Sefg，状态切换模块240会执行流程316。在流程316中，状态切换模块240会将设置电路110和控制电路140由依据高频频率CKH进行运作切换为依据低频频率CKL进行运作，并指示电源电路170停止输出第三工作电压Vpw3，以将高频震荡电路150切换至失能状态(例如，断电状态)。如此一来，便可以使控制装置100运作于低功耗工作状态。

接着，在流程318中，当收发模块210再度接收到电力设置指令Sefg时，代表外部接口电路103的电力需求可能有所改变，因而发送了新的电力信息信号Sech至控制装置100。此时，状态切换模块240会执行流程320。

在流程320中，状态切换模块240会指示电源电路170输出第三工作电压Vpw3，以将高频震荡电路150切换至致能状态(例如，导电状态)。另外，状态切换模块240会将设置电路110和控制电路140切换至依据高频频率CKH进行运作，以及时响应外部装置105可能传来的其他信息或要求。接着，电力设置模块230会再度执行前述的流程312，以使外部供电模块101依据外部装置105目前的电力需求调整电力输出Vp。

值得注意的是，若控制装置100在进入流程316后一直没有接收到电力设置指令Sefg，控制装置100可以继续维持在低功耗工作状态。

由上述可知，藉由流程316～320中的运作，即使控制装置100处于低功耗工作状态，控制装置100也能及时响应外部装置105的电力需求变化，进而调整外部供电模块101的电力输出Vp。

另外，当控制装置100进入低功耗工作状态时，电源电路170不会停止输出第二工作电压Vpw，所以第一多任务器120和第二多任务器130的工作状态不会改变。如此一来，外部处理器102和外部装置105之间的数据通信便不会中断或延迟。

在某些控制电路140可以侦测外部供电模块101的输出能力的实施例中，当控制装置100处于低功耗工作状态，且控制电路140侦测到外部供电模块101的输出能力改变时(例如，由最高可提供5V/2A变化为最高可提供5V/1A)，状态切换模块240也会执行流程320以将设置电路110和控制电路140切换至依据高频频率CKH进行运作。此时，控制电路140会利用收发模块210向外部装置105更新外部供电模块101的输出能力，以使外部装置105相应地调整电力需求。

请注意，前述各流程图中的流程执行顺序，只是示范性的实施例，而非局限本发明的实际实施方式。

例如，在某些实施例中，流程304～306可以和其他流程平行执行，以随时侦测控制装置100和外部装置105的连接状态。

又例如，在另外一些实施例中，流程314可以和流程310～312平行执行，以随时侦测控制电路140是否超过预定时间长度未接收到电力设置指令Sefg。

由上述内容可知，控制装置100藉由执行计算机应用程序产品144，可在适应性节省功率的情况下，及时依据外部装置105的电力需求变化控制供电模块101，且不影响外部处理器103和外部装置105之间的数据通信。因此，当控制装置100应用于电力有限的移动式电子设备时，可有效延长移动式电子设备的运作时间，又不影响移动式电子设备的工作效率。

在说明书及申请专利范围中使用了某些词汇来指称特定的组件。然而，所属技术领域中具有通常知识者应可理解，同样的组件可能会用不同的名词来称呼。说明书及申请专利范围并不以名称的差异做为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来做为区分的基准。在说明书及申请专利范围所提及的「包含」为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一组件耦接于第二组件，则代表第一组件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二组件，或者通过其他组件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二组件。

以上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。

【符号说明】

100：控制装置

101：外部供电模块

102：外部处理器

103：外部接口电路

104：电力路径

105：外部装置

110：设置电路

120：第一多任务器

130：第二多任务器

140：控制电路

142：储存装置

144：计算机应用程序产品

150：高频震荡电路

160：低频震荡电路

170：电源电路

180：感测电路

210：收发模块

220：信道设置模块

230：电力设置模块

240：状态切换模块

302～320：流程

Svch：信道信息信号

Scfg：信道设置指令

Sech：电力信息信号

Sefg：电力设置指令

CKH：高频频率

CKL：低频频率

VDD：外部电压源

Vpw1：第一工作电压

Vpw2：第二工作电压

Vpw3：第三工作电压

Vp：电力输出

CC1/CC2：设置通道端子

D1+/D1-、D2+/D2-：非高速差动对端子

TX1/RX1、TX2/RX2：高速差动对端子

VBUS：总线端子

Claims (10)

1.一种控制装置，通过一外部接口电路耦接于一外部装置，该外部接口电路包含多个高速差动对端子以及多个非高速差动对端子，其特征在于，该控制装置包含：

一第一多任务器，用于耦接该多个高速差动对端子；

一第二多任务器，用于耦接该多个非高速差动对端子；

一设置电路，用于自该外部装置接收一信道信息信号和一电力信息信号，其中该设置电路依据该信道信息信号控制该第一多任务器和该第二多任务器的切换运作，并依据该信道信息信号和该电力信息信号分别产生一信道设置指令和一电力设置指令；

一控制电路，用于依据该电力设置指令控制一外部供电模块提供一电力输出至该外部装置；

一高频震荡电路，用于提供一高频频率至该控制电路和该设置电路；以及

一电源电路，用于提供多个工作电压至该第一多任务器、该第二多任务器、该控制电路和该高频震荡电路；

其中，该控制电路还用于依据该信道设置指令和该电力设置指令控制该电源电路，以将该第一多任务器、该第二多任务器或该高频震荡电路切换至失能状态。

2.如权利要求1的控制装置，其中，若该控制电路依据该信道设置指令判断该控制装置没有耦接于该外部装置，该控制电路会通过该电源电路将该第一多任务器、该第二多任务器和该高频震荡电路切换至失能状态。

3.如权利要求2的控制装置，其中，当该第一多任务器、该第二多任务器和该高频震荡电路处于失能状态时，若该控制电路依据该信道设置指令判断该控制装置耦接于该外部装置，该控制电路会通过该电源电路将该第一多任务器、该第二多任务器和该高频震荡电路切换至致能状态。

4.如权利要求1的控制装置，还包含：

一低频震荡电路，用于产生一低频频率；

其中，若该控制装置耦接于该外部装置，且该控制电路在一预定时间内未接收到该电力设置指令，该控制电路会将该设置电路和该控制电路由依据该高频频率进行运作切换为依据该低频频率进行运作，并通过该电源电路将该高频震荡电路切换至失能状态。

5.如权利要求4的控制装置，其中，当该设置电路和该控制电路依据该低频频率进行运作时，若该控制电路接收到该电力设置指令，该控制电路会通过该电源电路将该高频震荡电路切换至致能状态，并将该设置电路和该控制电路切换至依据该高频频率进行运作。

6.如权利要求4的控制装置，其中，当该设置电路和该控制电路依据该低频频率进行运作时，若该控制电路侦测到该外部供电模块的输出能力改变，该控制电路会通过该电源电路将该高频震荡电路切换至致能状态，并将该设置电路和该控制电路切换至依据该高频频率进行运作。

7.一种非暂时性储存装置，存储有计算机应用程序产品，其中控制装置通过一外部接口电路耦接于一外部装置，该外部接口电路包含多个高速差动对端子以及多个非高速差动对端子，该控制装置的一控制电路能够执行该计算机应用程序产品，其特征在于，该计算机应用程序产品包含：

一收发模块，用于接收一信道设置指令和一电力设置指令；

一信道设置模块，用于依据该信道设置指令判断该控制装置是否耦接于该外部装置；

一电力设置模块，用于依据该电力设置指令控制一外部供电模块提供一电力输出至该外部装置；以及

一状态切换模块，其中该收发模块耦接于该信道设置模块、该电力设置模块和该状态切换模块；

其中该控制装置的一电源电路用于提供多个工作电压至该控制装置的一第一多任务器、一第二多任务器和一高频震荡电路，该第一多任务器用于耦接该多个高速差动对端子，该第二多任务器用于耦接该多个非高速差动对端子，

该状态切换模块用于依据该信道设置指令和该电力设置指令控制该电源电路，以将该第一多任务器、该第二多任务器或该高频震荡电路切换至失能状态。

8.如权利要求7的非暂时性存储装置，其中，若该信道设置模块判断该控制装置没有耦接于该外部装置，该状态切换模块会通过该电源电路将该第一多任务器、该第二多任务器和该高频震荡电路切换至该失能状态。

9.如权利要求8的非暂时性存储装置，其中，当该第一多任务器、该第二多任务器和该高速震荡电路处于该失能状态时，若该信道设置模块判断该控制装置耦接于该外部装置，该状态切换模块会通过该电源电路将该第一多任务器、该第二多任务器和该高频震荡电路切换至致能状态。

10.如权利要求7的非暂时性存储装置，其中，当该高频震荡电路处于该失能状态，且该设置电路和该控制电路依据一低频频率进行运作时，若该控制电路侦测到该外部供电模块的输出能力改变，该状态切换模块会通过该电源电路将该高频震荡电路切换至致能状态，并将该设置电路和该控制电路切换至依据该高频频率进行运作。