CN111309658B - 一种含多功能USB Type-C接口的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含多功能USB Type‑C接口的设备，属于多媒体设备领域。本发明包括主控模块、第一USB扩展模块、第一开关、第二USB扩展模块、第二开关、操作模块、电源模块、电源传输控制模块、信号转换模块、开关模块和Type‑C接口，所述主控模块分别与第一开关的第一选择端、电源模块和操作模块相连，所述电源传输控制模块分别与电源模块和Type‑C接口相连，所述主控模块控制第一开关和第二开关的切换。本发明的有益效果为：除了能传输数据、音视频、充电外，还可以实现触摸、网络等功能。

Description

一种含多功能USB Type-C接口的设备

技术领域

本发明涉及一种多媒体设备，尤其涉及一种含多功能USB Type-C接口的设备。

背景技术

USBType-C接口由于其更加纤薄的设计、更快的传输速度、更强悍的电力传输，以及可以正反插等特性，已经越来越广泛的被应用到各种多媒体设备上，但是也仅限于传统的信号传输和供电功能，没有其他功能，使用场景单一。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种含多功能USB Type-C接口的设备。

本发明包括主控模块、第一USB扩展模块、第一开关、第二USB扩展模块、第二开关、操作模块、电源模块、电源传输控制模块、信号转换模块、开关模块和Type-C接口，其中，所述主控模块分别与第一开关的第一选择端、电源模块和操作模块相连，所述第一开关的第二选择端和和第二USB扩展模块的一端相连，第一开关的常接端与第一USB扩展模块的一端相连，第一USB扩展模块的另一端分别与公用USB端口和第二开关的第一选择端相连，第二USB扩展模块的另一端和第二开关的第二选择端相连，所述第二开关的常接端与Type-C接口相连，另外还通过信号切换模块与Type-C接口的一路输入输出管脚相连，所述Type-C接口的另一路输入输出管脚通过信号切换模块与主控模块的输入端相连，所述电源模块为设备供电，所述电源传输控制模块分别与电源模块和Type-C接口相连，所述主控模块控制第一开关和第二开关的切换。

本发明作进一步改进，还包括网络模块和网络信号切换模块，所述网络信号切换模块分别与网络模块、主控模块和第二USB扩展模块的一端相连。

本发明作进一步改进，所述网络模块为RJ45网络接口或无线网络模块。

本发明作进一步改进，所述网络信号切换模块包括相互连接的网络与USB转换模块和网络交换控制模块，其中，所述网络交换控制模块分别与网络模块和主控模块相连，所述网络与USB转换模块与第二USB扩展模块的一端相连。

本发明作进一步改进，所述操作模块包括按键或触摸屏。

本发明作进一步改进，所述操作模块为触摸屏，所述触摸屏包括第一接口和第二接口，所述触摸屏通过第一接口与主控模块相连，所述触摸屏的第二接口与第二USB扩展模块的一端相连。

本发明作进一步改进，所述含多功能USB Type-C接口的设备包括显示屏，所述显示屏的输入端与主控模块的输出端相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够实现传输数据、音视频、充电、触摸、网络功能，使用场景更加广泛，既可以作为主设备使用，也可以作为从设备使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明在Type-C接口无设备接入时结构示意图；

图3为本发明在Type-c接口作为下行端口时结构示意图；

图4为本发明在Type-c接口作为上行端口时结构示意图；

图5为USB3.1与DP输入切换电路原理图；

图6为电源传输控制模块电路原理图；

图7为电源模块电路原理图；

图8为网络输入与交换控制模块电路原理图；

图9为网络与USB转换模块电路原理图；

图10为主控模块中HDMI、USB、网络接口电路原理图；

图11为主控模块中显示输出模块电路原理图；

图12为扩展芯片一实施例电路原理图；

图13为扩展芯片另一实施例电路原理图；

图14为USB切换芯片电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明包括主控模块、第一USB扩展模块、第一开关、第二USB扩展模块、第二开关、操作模块、电源模块、电源传输控制模块、信号转换模块、开关模块和Type-C接口，其中，所述主控模块分别与第一开关的第一选择端、电源模块和操作模块相连，所述第一开关的第二选择端和和第二USB扩展模块的一端相连，第一开关的常接端与第一USB扩展模块的一端相连，第一USB扩展模块的另一端分别与公用USB端口和第二开关的第一选择端相连，第二USB扩展模块的另一端和第二开关的第二选择端相连，所述第二开关的常接端与Type-C接口相连，另外还通过信号切换模块与Type-C接口的一路输入输出管脚相连，所述Type-C接口的另一路输入输出管脚通过信号切换模块与主控模块的输入端相连，所述电源模块为设备供电，所述电源传输控制模块分别与电源模块和Type-C接口相连，所述主控模块控制第一开关和第二开关的切换。

本例能够实现通过Type-C接口实现上网功能，具体的，本例包括网络模块和网络信号切换模块，所述网络信号切换模块分别与网络模块、主控模块和第二USB扩展模块的一端相连。本例的网络模块为RJ45网络接口，也可以为设置在设备内的无线网络模块。

本例的网络信号切换模块包括相互连接的网络与USB转换模块和网络交换控制模块，其中，所述网络交换控制模块分别与网络模块和主控模块相连，所述网络与USB转换模块与第二USB扩展模块的一端相连。

本例的所述操作模块包括按键或触摸屏。当所述操作模块为触摸屏时，所述触摸屏包括第一接口和第二接口，所述触摸屏通过第一接口与主控模块相连，所述触摸屏的第二接口与第二USB扩展模块的一端相连。相应的，本例设备包括显示屏，所述显示屏的输入端与主控模块的输出端相连。

本例的各个模块功能如下：

1、主控模块(SoC)：采用主控芯片SoC，负责系统信号处理和显示输出，其中，主控模块中HDMI、USB、网络接口、及显示输出模块电路如图10和图11所示；

2、显示屏：负责图像显示，通过主控模块的显示输出模块与显示屏接口输出图像到显示屏，具体电路如图11所示；

3、触摸屏：负责触摸信号的采集和上传；

4、第一开关、第二开关：本例采用USB切换芯片(USB SWTICH)，负责USB信号的切换，本例的一实施例USB切换芯片具体电路如图14所示；

5、第一USB扩展模块、第二USB扩展模块：本例采用USB扩展芯片(USB HUB)，负责USB信号的扩展，其中，图12为接至触摸屏的第二USB接口，图13的USB扩展芯片用于接公用的USB3.1接口；

6、网络与USB转换模块，采用网络与USB转换芯片，负责ETHERNET网络信号和USB信号的转换，具体电路如图9所示；

7、网络交换控制模块：采用网络交换控制芯片，负责ETHERNET网络信号的扩展，具体电路图如图8所示；

8、电源模块：本例采用与Type-C接口接口相连的电源管理芯片(PMIC)，负责Type-C接口的供电输出，具体电路如图7所示；

9、电源传输控制模块：本例采用电源传输控制芯片(PD CONTROLLER FOR Type-C)，负责Type-C接口的供电传输控制，具体电路如图6所示；

10、信号切换模块：本例采用USB3.1与DP输入切换芯片，负责Type-C接口USB信号和DP信号的切换，具体电路如图5所示；

11、公用USB3.1接口：本例为市场主流的、通用的Type-A接口形式的USB接口，由SoC控制CTRL1信号可切换分别连接到SoC和Type-C接口；

12、Type-C接口：用于连接其它的标准Type-C接口设备；

13、网络接口：本例采用RJ45接口，是网络信号的输入输出接口。

本例的工作原理为：

(1)当Type-C接口无设备接入时：

显示屏显示SoC系统本身的画面。触摸屏通过第一USB/UART接口上传触摸信号。SoC处理后响应对本系统的触控操作。公用USB3.1接口接入的USB信号，由SoC控制CTRL1信号将第一开关切换至SoC系统进行数据传输。RJ45接口输入的网络信号经过网络交换控制芯片后进入SoC。信号传输线路见图2加粗线条。

(2)当Type-c接口作为下行端口(DFP,Downstream Facing Port)，即本设备作为主设备，接入其它存储设备时，比如U盘、移动硬盘等；PMIC为接入的设备提供供电；Type-c接口接入的USB信号，由SoC通过CTRL2信号控制第二开关切换至DFP那一路，并通过第二USB扩展芯片和第二开关芯片后进入SoC系统进行数据传输。其它部分工作状态同第(1)钟情况说明，信号传输线路见图3加粗线条。

(3)Type-c接口作为上行端口(UFP,Upstream Facing Port)，即本设备作为从设备，接入其它主设备时，比如笔记本电脑、手机等；接入的笔记本电脑、手机等主设备的声音和图像音视频信号进入Type-C接口后，通过USB3.1与DP输入切换芯片切换至DP通道，进入SoC处理并输出至显示屏显示。触摸屏通过第二USB接口上传触摸信号(Primary USB/UART此时是否上传触摸信号根据不同的触摸方案确定)，并通过第二USB扩展芯片和第二开关芯片后进入接在Type-C接口的设备系统进行处理，并响应对本系统的触控操作。网络信号进入后，由网络交换控制芯片扩展至两路，一路进入SoC，另一路经E网络与USB转换芯片芯片转换为USB信号，再经过第二USB扩展芯片和第二开关芯片后进入接在Type-C接口的设备系统，实现SoC系统和Type-C外接系统的同步上网。

公用USB3.1接口接入的USB信号，由SoC通过CTRL1和CTRL2信号控制第一开关芯片和第二开关芯片，经过第一USB扩展芯片、第一开关、第二USB扩展芯片、第二开关后进入接在Type-C接口的设备系统，进行数据传输，此时公用USB3.1接口作为Type-C外接系统的一个扩展接口。本例信号传输线路见图4加粗线条。

通过上述工作原理可知，本发明赋予Type-C接口更多的功能，除了能传输数据、音视频、充电外，还可以实现触摸、网络等功能，适用范围更广泛。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：包括主控模块、第一USB扩展模块、第一开关、第二USB扩展模块、第二开关、操作模块、电源模块、电源传输控制模块、信号转换模块、开关模块和Type-C接口，其中，所述主控模块分别与第一开关的第一选择端、电源模块和操作模块相连，所述第一开关的第二选择端和第二USB扩展模块的一端相连，第一开关的常接端与第一USB扩展模块的一端相连，第一USB扩展模块的另一端分别与公用USB端口和第二开关的第一选择端相连，第二USB扩展模块的另一端和第二开关的第二选择端相连，所述第二开关的常接端与Type-C接口相连，另外还通过信号切换模块与Type-C接口的一路输入输出管脚相连，所述Type-C接口的另一路输入输出管脚通过信号切换模块与主控模块的输入端相连，所述电源模块为设备供电，所述电源传输控制模块分别与电源模块和Type-C接口相连，所述主控模块控制第一开关和第二开关的切换，Type-C接口能够作为上行端口或下行端口双向传输数据,

当Type-c接口作为下行端口DFP，接入存储设备时，电源接入的设备提供供电；Type-c接口接入的USB信号，由主控模块控制第二开关切换至DFP那一路，并通过第二USB扩展芯片和第二开关芯片后进入主控模块进行数据传输；

当Type-c接口作为上行端口UFP，接入主设备时，接入的主设备的声音和图像音视频信号进入Type-C接口后，通过信号切换模块切换至DP通道，进入主控模块处理并输出，操作模块上传触摸信号，通过第二USB扩展芯片和第二开关后进入接在Type-C接口的主设备进行处理，并响应操作。

2.根据权利要求1所述的含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：还包括网络模块和网络信号切换模块，所述网络信号切换模块分别与网络模块、主控模块和第二USB扩展模块的一端相连。

3.根据权利要求2所述的含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：所述网络模块为RJ45网络接口或无线网络模块。

4.根据权利要求3所述的含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：所述网络信号切换模块包括相互连接的网络与USB转换模块和网络交换控制模块，其中，所述网络交换控制模块分别与网络模块和主控模块相连，所述网络与USB转换模块与第二USB扩展模块的一端相连。

5.根据权利要求1-4任一项所述的含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：所述操作模块包括按键或触摸屏。

6.根据权利要求5所述的含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：所述操作模块为触摸屏，所述触摸屏包括第一接口和第二接口，所述触摸屏通过第一接口与主控模块相连，所述触摸屏的第二接口与第二USB扩展模块的一端相连。

7.根据权利要求6所述的含多功能USBType-C接口的设备，其特征在于：所述含多功能USBType-C接口的设备包括显示屏，所述显示屏的输入端与主控模块的输出端相连。

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