CN110444977B - 一种带有安全协议的快充数据线及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有安全协议的快充数据线及其实现方法，该数据线包括数据输入端、数据输出端和数据传输线，所述数据输入端包括第一Type‑C接头和USB接头，所述数据输出端包括第二Type‑C接头以及与第二Type‑C接头转换连接的Micro‑USB接头和Lightning接头，所述第二Type‑C接头内部设置有第二转换电路板，在该第二转换电路板上设置有Type‑C转Micro‑USB电路、Type‑C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路，所述数据传输线设置在连接数据输入端和数据输出端之间。本发明中的快充数据线的充电接口齐全，可以根据需要选择相应的接口，从而实现一根线可以为多种智能设备进行充电，方便对智能设备进行充电使用，同时可以在同一条线内实现type‑C接口与USB接口、Lightning接口或Micro USB接口的转换。
Description
技术领域
本发明涉及数据线技术领域，具体为一种带有安全协议的快充数据线及其实现方法。
背景技术
快充技术，是指通过芯片组，来调整手机的输入电压和电流值，从而缩短充电时间。常见的就是通过提高电压恒定电流、低电压高电流和高电压高电流三种情况对手机的充电速度进行提升。现有的充电线，主要有苹果的Lightning接口、安卓阵营的Micro USB接口、type-C接口，以及一些基于USB接口的快充接口。由于手机厂商的不同，采用的接口不同，各家超级快充PD功能不同，要用不同的插头及PD协议来实现，各家厂商的充电线功能单一不能通用。各家充电线不能通用导致换线成本高,当一家人拥有多个品牌手机时，由于充电线不能通用，导致经常需要去找充电线，且现有的快充数据线无法在同一条线内实现type-C接口与USB接口、Lightning接口或Micro USB 接口的转换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有安全协议的快充数据线及其实现方法，该快充数据线的充电接口齐全，可以根据需要选择相应的接口，从而实现一根线可以为多种智能设备进行充电，方便对智能设备进行充电使用，同时可以在同一条线内实现type-C接口与USB接口、Lightning接口或Micro USB 接口的转换的优点，解决了上述技术背景所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有安全协议的快充数据线，包括数据输入端，所述数据输入端包括第一Type-C接头和USB接头，所述第一Type-C接头包括第一转换电路板以及包裹在第一转换电路板外侧的第一Type-C接头外壳，所述第一转换电路板一端与数据传输线电连接，另一端连接有第一Type-C端口，所述第一Type-C端口与USB接头上的USB插接端口插接，所述第一转换电路板上设有USB转Type-C电路；
数据输出端，所述数据输出端包括第二Type-C接头以及与第二Type-C接头转换连接的Micro-USB接头和Lightning接头，所述第二Type-C接头内部设置有第二转换电路板，在该第二转换电路板上设置有Type-C转Micro-USB电路、Type-C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路，所述Type-C转Micro-USB电路、Type-C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路并联连接，其中安全协议握手协商控制电路包括主控MCU、与主控MCU电连接的稳压电路和通讯控制电路，所述通讯控制电路上连接有通讯信号处理芯片；
数据传输线，所述数据传输线设置在连接数据输入端和数据输出端之间，其包括绝缘层以及包裹在绝缘层内的填充层，所述填充层内均匀分布有电源芯线、数据芯线、音频芯线和填充线。
优选的，所述第一Type-C接头外壳上设有一条加强筋,该加强筋与USB接头上的USB外壳固定连接。
优选的，所述数据传输线靠近数据输出端一端设置有连接胶壳，所述连接胶壳与绝缘层一体成型，所述连接胶壳上设置有用于插接Micro-USB接头和Lightning接头插槽或者设置有延长线或者设置有转接头。
优选的，所述USB转Type-C电路包括Type-C母端、USB公端、保护电容C1和保护电阻R1，所述Type-C母端有24个通讯对口，所述USB公端有9个通讯端口，其中Type-C母端的A5端口经保护电阻R1后接地，B4的一路经保护电容C1接地，另一通路连接USB公端的1号端口。
优选的，所述主控MCU为8051系列单片机,所述通讯信号处理芯片的型号分别为：TC5809C。
本发明还提供了一种带有安全协议的快充数据线的实现方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将Micro-USB接头或Lightning接头与第二Type-C接头插接，并将Micro-USB接头或Lightning接头与用户端的手机连接，再将第一Type-C接头与USB接头插接，并连通电源；
步骤二：安全协议握手协商控制电路上的稳压电路稳压并给主控MCU供电，主控MCU上的安全协议层发起安全协议参数握手信号给数据输出端上的手机，手机上的安全管理层接收相关信号；
第三步：手机的安全管理层做出安全策略决定，该安全策略决定经通讯控制电路传递给通讯信号处理芯片，通讯信号处理芯片对安全策略决定进行解析，将数字信号转换为电信号的形式传递给主控MCU，主控MCU再次将得到的安全策略决定传递给手机，此时安全协议握手协商成功。
优选的，所述步骤二中的安全协议参数握手信号为PD快充信号，所述步骤三中的安全策略决定具体包括以下两种情况：第一，手机的安全管理层认同主控MCU发起的安全协议参数握手信号，此时安全协议握手协商成功；第二，手机的安全管理层不认同主控MCU发起的安全协议参数握手信号，此时，安全协议握手协商终止。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过在数据输入端设置第一Type-C接头和USB接头，在数据输出端设置第二Type-C接头以及与第二Type-C接头转换连接的Micro-USB接头和Lightning接头，可以实现六种不同的形式组合充电，同时可以根据需要选择相应的接口，从而实现一根线可以为多种智能设备进行充电，方便对智能设备进行充电使用。
2、本发明通过在第二转换电路板上设置安全协议握手协商控制电路，安全协议握手协商控制电路包括主控MCU、与主控MCU电连接的稳压电路和通讯控制电路，通过主控MCU与数据输出端的手机达成安全协议实现快速充电。
附图说明
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明数据传输线的横截面视图；
图3为本发明安全协议握手协商控制电路的方框图；
图4为本发明安全协议握手协商控制电路的电路原理图；
图5为本发明USB转Type-C电路的电路原理图；
图6为本发明Type-C转Micro-USB电路的电路原理图；
图7为本发明Type-C转Lightning电路的电路原理图；
图8为本发明实施例二的结构图；
图9为本发明实施例三的结构图。
图中的附图标记及名称如下：
1、数据输入端；11、第一Type-C接头；111、第一转换电路板；112、第一Type-C接头外壳；113、第一Type-C端口；114、加强筋；12、USB接头；121、USB插接端口；122、USB外壳；2、数据输出端；21、第二Type-C接头；22、Micro-USB接头；23、Lightning接头；24、主控MCU；25、稳压电路；26、通讯控制电路；27、通讯信号处理芯片；3、数据传输线；31、绝缘层；32、填充层；33、电源芯线；34、数据芯线；35、音频芯线；36、填充线；37、连接胶壳；38、插槽；39、延长线；310、转接头。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例一：
请参阅图1至图3，本发明提供的一种实施例：一种带有安全协议的快充数据线，该数据线包括数据输入端1、数据输出端2和数据传输线3，所述数据输入端1包括第一Type-C接头11和USB接头12，所述第一Type-C接头11包括第一转换电路板111以及包裹在第一转换电路板111外侧的第一Type-C接头外壳112，所述第一转换电路板111一端与数据传输线3电连接，另一端连接有第一Type-C端口113，所述第一Type-C端口113与USB接头12上的USB插接端口121插接，所述第一转换电路板111上设有USB转Type-C电路；所述数据输出端2包括第二Type-C接头21以及与第二Type-C接头21转换连接的Micro-USB接头22和Lightning接头23，所述第二Type-C接头21内部设置有第二转换电路板，在该第二转换电路板上设置有Type-C转Micro-USB电路、Type-C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路，所述Type-C转Micro-USB电路、Type-C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路并联连接，其中安全协议握手协商控制电路包括主控MCU 24、与主控MCU 24电连接的稳压电路25和通讯控制电路26，所述通讯控制电路26上连接有通讯信号处理芯片27，在本实施例中主控MCU24为8051系列单片机,所述通讯信号处理芯片27的型号分别为：TC5809C；所述数据传输线3设置在连接数据输入端1和数据输出端2之间，其包括绝缘层31以及包裹在绝缘层31内的填充层32，所述填充层32内均匀分布有电源芯线33、数据芯线34、音频芯线35和填充线36，其中电源芯线33和音频芯线35均设置有两条，数据芯线34设置一条，且电源芯线33、数据芯线34和音频芯线35均包裹在填充绳36外侧，在本实施例中绝缘层31为白色的TPE材料制作，填充层32为发泡PVC，填充线36为棉线，在该快充数据线中增加填充绳36可以有效提高快充数据线的抗拉伸性和抗摇摆性。
所述第一Type-C接头外壳112上设有一条加强筋114，该加强筋114与USB接头12上的USB外壳122固定连接，通过将强筋114将第一Type-C接头外壳112和USB外壳122固定连接，方便了第一Type-C接头11与USB接头12的切换，同时可以有效的防止USB接头12遗失，实用性强。
所述数据传输线3靠近数据输出端2一端设置有连接胶壳37，所述连接胶壳37与绝缘层31一体成型，所述连接胶壳37上设置有用于插接Micro-USB接头22和Lightning接头23插槽38，当需要将Micro-USB接头22和Lightning接头23接入第二Type-C接头21时，只需要将Micro-USB接头22和Lightning接头23从插槽38内拔出便可，方便操作。
请参阅图4，图中安全协议握手协商控制电路的P1端连接手机、P2端连接PD充电器，P2端的5号通讯端口经电阻R4、电阻R5、电容C5、二极管D3和MOS管Q2组合成的稳压电路25连接，并接通P1端的7号通讯端口，P1端的8号端口经二极管D1、D2后与U1的2号端口连接，并通过P1端给U1供电，P1端的1号端接地，2、3分别与U1的7、10好端口连接，U1的3、15号引脚与U2的14和16号引脚连接，U1的1号引脚连接U2的2号引脚，并给U2提供电源，U2的5号引脚连接通讯控制电路26的VDD端，该通讯控制电路26由MOS管Q1、二极管D4、电阻R6、电阻R7和三极管Q3组成，其中U1和U2分别为上述的主控MCU 24和通讯信号处理芯片27；二极管D1、D2、D3的型号均为RB520； MOS管Q1的型号为CJ3407； MOS管Q2的型号为2N7002T；MOS管Q3的型号为DTC143ZE；二极管D4的型号为BSD5A241V35。
请参阅图5，图中的USB转Type-C电路包括Type-C母端、USB公端、保护电容C1和保护电阻R1，所述Type-C母端有24个通讯对口，所述USB公端有9个通讯端口，其中Type-C母端的A5端口经保护电阻R1后接地，B4的一路经保护电容C1接地，另一通路连接USB公端的1号端口。
请参阅图6，图6为Type-C转Micro-USB电路，图中Micro-USB头的1号和2号端口接地，3、4、5号端口分别与第二Type-C接头21母端的B6、B7、B4号端口连接，实现Type-C头转Micro-USB头。
请参阅图7，图7为Type-C转Lightning电路，该Type-C转Lightning电路包括Type-C母端、Lightning公端以及连接在Type-C母端和Lightning公端的MOS管Q1和运算放大器，其中运算放大器型号为SOT-23-6, MOS管Q1的型号为3415。
本发明还提供了一种带有安全协议的快充数据线的实现方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将Micro-USB接头22或Lightning接头23与第二Type-C接头21插接，并将Micro-USB接头22或Lightning接头23与用户端的手机连接，再将第一Type-C接头11与USB接头12插接，并连通电源；
步骤二：安全协议握手协商控制电路上的稳压电路25稳压并给主控MCU24供电，主控MCU 24上的安全协议层发起安全协议参数握手信号给数据输出端2上的手机，手机上的安全管理层接收相关信号；
第三步：手机的安全管理层做出安全策略决定，该安全策略决定经通讯控制电路26传递给通讯信号处理芯片27，通讯信号处理芯片27对安全策略决定进行解析，并将数字信号转换为电信号的形式传递给主控MCU 24，主控MCU 24再次将得到的安全策略决定传递给手机，此时安全协议握手协商成功。
所述步骤二中的安全协议参数握手信号为PD快充信号，所述的安全策略决定为一串数字密码，所述步骤三中的安全策略决定具体包括以下两种情况：第一，手机的安全管理层认同主控MCU 24发起的安全协议参数握手信号，此时安全协议握手协商成功；第二，手机的安全管理层不认同主控MCU 24发起的安全协议参数握手信号，此时，安全协议握手协商终止。
实施例二：
请参阅图8，本发明提供的一种实施例：一种带有安全协议的快充数据线，本实施例与实施例一的不同之处在于：连接胶壳37上设置有延长线39，所述延长线39设置有三条，三条所述延长线39背离胶壳37一端与第二Type-C接头21、Micro-USB接头22和Lightning接头23连接，本实施例中的Micro-USB接头22和Lightning接头23可以单独使用，同时也可以在第二Type-C接头21插接Micro-USB接头22和Lightning接头23，实现多种不同的组合形式，本实施例中的Micro-USB接头22位于第二Type-C接头21和Lightning接头23之间，且Micro-USB接头22的外壳两侧设置有与第二Type-C接头21和Lightning接头23上的外壳相适配的插接块，使得第二Type-C接头21、Micro-USB接头22和Lightning接头23可以并排固定，实用性强。在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一的解释，这里不再进行赘述。
实施例三：
请参阅图9，本发明提供的一种实施例：一种带有安全协议的快充数据线，本实施例与实施例一和实施例二的不同之处在于：连接胶壳37上设置有转接头310，第二Type-C接头21、Micro-USB接头22和Lightning接头23设在该转接头310上，所述第二Type-C接头21、Micro-USB接头22和Lightning接头23呈“品”状设置，具体在使用时，可以在第二Type-C接头21上插接Micro-USB接头22和Lightning接头23，实现多种不同的组合形式，满足用户需求。在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一的解释，这里不再进行赘述。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种带有安全协议的快充数据线，其特征在于：包括数据输入端（1），所述数据输入端（1）包括第一Type-C接头（11）和USB接头（12），所述第一Type-C接头（11）包括第一转换电路板（111）以及包裹在第一转换电路板（111）外侧的第一Type-C接头外壳（112），所述第一转换电路板（111）一端与数据传输线（3）电连接，另一端连接有第一Type-C端口（113），所述第一Type-C端口（113）与USB接头（12）上的USB插接端口（121）插接，所述第一转换电路板（111）上设有USB转Type-C电路；
数据输出端（2），所述数据输出端（2）包括第二Type-C接头（21）以及与第二Type-C接头（21）转换连接的Micro-USB接头（22）和Lightning接头（23），所述第二Type-C接头（21）内部设置有第二转换电路板，在该第二转换电路板上设置有Type-C转Micro-USB电路、Type-C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路，所述Type-C转Micro-USB电路、Type-C转Lightning电路和安全协议握手协商控制电路并联连接，其中安全协议握手协商控制电路包括主控MCU（24）、与主控MCU（24）电连接的稳压电路（25）和通讯控制电路（26），所述通讯控制电路（26）上连接有通讯信号处理芯片（27）；
数据传输线（3），所述数据传输线（3）设置在连接数据输入端（1）和数据输出端（2）之间，其包括绝缘层（31）以及包裹在绝缘层（31）内的填充层（32），所述填充层（32）内均匀分布有电源芯线（33）、数据芯线（34）、音频芯线（35）和填充线（36）。
2.根据权利要求1所述的一种带有安全协议的快充数据线，其特征在于：所述第一Type-C接头外壳（112）上设有一条加强筋（114），该加强筋（114）与USB接头（12）上的USB外壳（122）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种带有安全协议的快充数据线，其特征在于：所述数据传输线（3）靠近数据输出端（2）一端设置有连接胶壳（37），所述连接胶壳（37）与绝缘层（31）一体成型，所述连接胶壳（37）上设置有用于插接Micro-USB接头（22）和Lightning接头（23）插槽（38）或者设置有延长线（39）或者设置有转接头（310）。
4.根据权利要求1所述的一种带有安全协议的快充数据线，其特征在于：所述USB转Type-C电路包括Type-C母端、USB公端、保护电容C1和保护电阻R1，所述Type-C母端有24个通讯对口，所述USB公端有9个通讯端口，其中Type-C母端的A5端口经保护电阻R1后接地，B4的一路经保护电容C1接地，另一通路连接USB公端的1号端口。
5.根据权利要求1所述的一种带有安全协议的快充数据线，其特征在于：所述主控MCU（24）为8051系列单片机,所述通讯信号处理芯片（27）的型号分别为：TC5809C。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种带有安全协议的快充数据线的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将Micro-USB接头（22）或Lightning接头（23）与第二Type-C接头（21）插接，并将Micro-USB接头（22）或Lightning接头（23）与用户端的手机连接，再将第一Type-C接头（11）与USB接头（12）插接，并连通电源；
步骤二：安全协议握手协商控制电路上的稳压电路（25）稳压并给主控MCU（24）供电，主控MCU（24）上的安全协议层发起安全协议参数握手信号给数据输出端（2）上的手机，手机上的安全管理层接收相关信号；
第三步：手机的安全管理层做出安全策略决定，该安全策略决定经通讯控制电路（26）传递给通讯信号处理芯片（27），通讯信号处理芯片（27）对安全策略决定进行解析，将数字信号转换为电信号的形式传递给主控MCU（24），主控MCU（24）再次将得到的安全策略决定传递给手机，此时安全协议握手协商成功。
7.根据权利要求6所述的一种带有安全协议的快充数据线的实现方法，其特征在于：所述步骤二中的安全协议参数握手信号为PD快充信号，所述步骤三中的安全策略决定具体包括以下两种情况：第一，手机的安全管理层认同主控MCU（24）发起的安全协议参数握手信号，此时安全协议握手协商成功；第二，手机的安全管理层不认同主控MCU（24）发起的安全协议参数握手信号，此时，安全协议握手协商终止。
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