CN111526318A - 一种Type-C接口及信号转换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Type‑C接口及信号转换方法，应用于视频数据传输领域，Type‑C接口包括信号输入单元、信号转换单元和信号输出单元；信号转换方法中，输入待转换的第一信号，并检测第一信号的类型；根据第一信号的类型对第一信号进行调制，输出中间信号即TMDS信号；将TMDS信号转为DP信号并输出，应用于Type‑C协议中。本发明通过将待转换的视频信号调制为中间信号即TMDS信号，进而转换为Type‑C协议所需的DP信号，实现信号的转换；本发明应用范围广泛，除了可应用于台式机，还能广泛应用于手机、笔记本电脑、机顶盒及其它有视频输出或者USB信号的设备。

Description

一种Type-C接口及信号转换方法
技术领域
本发明涉及视频数据传输领域，尤其涉及一种Type-C接口及信号转换方法。
背景技术
现有TYPE-C接口应用越来越广，很多新出的设备都支持使用TYPE-C。但是市场上有大量的不具备TYPE-C接口的设备，比如老旧的电脑设备，没办法享用到新技术的发展；目前市场上对存量市场兼容的主流办法是将TYPE-C转换成HDMI、USB等接口去使用现有设备，最常见的产品形态就是TYPE-C HUB。
但对于老旧的主控产品，比如不带TYPE-C接口的旧款笔记本电脑，就无法与带TYPE-C接口的显示器、移动硬盘等新技术设备进行连接，现阶段在台式电脑上是可以通过扩展卡的方式去实现上述功能，但手机没有现成装置实现，而笔记本电脑则需要用更高端的thunderbolt3方案来兼容实现TYPE-C，改装后才能使用台式电脑的解决方案，方案成本需要约1600人民币以上，成本较高。
发明内容
发明目的：针对现有技术中无法将其他视频信号直接转换为Type-C接口所需信号的缺陷，本发明公开了一种Type-C接口及信号转换方法，通过将待转换的视频信号调制为中间信号即TMDS信号，进而转换为Type-C协议所需的DP信号，实现信号的转换。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种Type-C接口，包括信号输入单元、信号转换单元和信号输出单元；所述信号输入单元接收待转换的第一信号，用于检测第一信号的类型并将类型和第一信号发送至信号转换单元；所述信号转换单元用于调制第一信号并向信号输出单元发送差分信号即TMDS信号；所述信号输出单元接收TMDS信号并输出DP信号。
一种信号转换方法，应用于上述的一种Type-C接口，包括以下步骤：
S1、输入信号检测：输入待转换的第一信号，检测第一信号的类型；
S2、中间信号转换：根据第一信号的类型对第一信号进行调制，输出中间信号即TMDS信号；
S3、输出信号转换：将TMDS信号转为DP信号并输出，应用于Type-C协议中。
优选地，所述步骤S2中，根据第一信号的类型对第一信号进行调制的具体方法为：
S21、对第一信号进行编译：将第一信号的若干位数据编译为用0和1表示的八位数据，所述八位数据由第一信号若干位数据编码运算获得；
S22、TMDS数据扩展：在所述八位数据后增加两位数据实现TMDS数据扩展，其中第九位数据指示运算方式，第十位数据用于对应直流平衡的状态；
S23、输出TMDS数据：汇总步骤S21和S22中的八位数据和两位拓展数据，对汇总的十位TMDS数据以差分传动的方式进行信号传输。
优选地，所述第一信号的若干位数据包括时钟数据和传输数据。
优选地，所述第一信号的类型为VGA信号，步骤S21中第一信号的若干位数据包括行场同步信号和经ADC采样后的RGB信号。
优选地，所述步骤S3中DP信号并输出后还进行设备正反插方向的检测；正反插方向的检测具体步骤包括：
检测配置通道信号线即CC信号线上的电压值判断是否已经接入设备；
CC信号线包括CC1信号线和CC2信号线，检测CC1信号线或CC2信号线上是否连接有效的下拉电阻判断正反插方向。
优选地，所述步骤S1中第一信号的类型为HDMI信号、DVI信号、DP信号。
有益效果：本发明通过将待转换的第一信号调制为中间信号即TMDS信号，进而转换为Type-C协议所需的DP信号，实现信号的转换；同时本发明应用范围广泛，除了可应用于台式机，还能广泛应用于手机、笔记本电脑、机顶盒及其它有视频输出或者USB信号的设备；降低使用成本，实现Type-C之间的通讯，实现正反插。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为以HDMI信号为例的信号转换示意图；
图4为本发明的正反插方向检测示意图；
图5为本发明的正反插方向检测逻辑框图。
具体实施方式
以下结合附图对本方案做进一步的说明和解释。
本发明公开了一种Type-C接口及信号转换方法，对本方案中出现的专业名词给出解释如下。
DVI：Digital Visual Interface，数字视频接口；使用六组传输对线Pair，构成两组连线Link，每组对线Pair皆使用TMDS方式进行传输；
HDMI：High-Definition Multimedie Interface，高清晰度多媒体接口；在以DVI为基础进行增修改进，仍以TMDS方式传输，但HDMI的连接器有A型与B型之分，A型仅有一组Link，B型有两组Link；
VGA：Video graphics Array；输入模拟信号，在进行信号传输时需要经过模数转换；
DP：Display Port；拥有四组对线Pair，四组对线Pair构成一组连线Link，但传输编码上不使用TMDS，而是ANSI8E/10B；DP允许弹性配置连线Link内的对线Pair数，一个连线Link可以是一组对线Pair，也可以是两组对线Pair，没有强制要求同时使用四组对线Pair；
DFP：Downstream Facing Port；即下行端口，用于提供数据，典型的DFP设备为电源适配器；
UFP：Upstream Facing Port；即上行端口，用于提供数据，或从VBUS中取电，典型的UFP设备为U盘、移动硬盘；
DRP：Dual Role Port；即双用途端口，用于DFP/UFP之间动态切换，典型的DRP设备为笔记本电脑或手机；
CC：Configuration Channel；即配置通道信号引脚，用于检测正反插，识别可提供多大的电压、电流；可用于USB设备数据与VBUS之间的连接建立与管理；
TMDS：TransitionMinimized Differential Signal；即过渡调制差分信号，TMDS是一种微分信号机制，采用差分传动的方式，利用两个引脚间的电压差来传送信号的方式，传输的数值（“0”或“1”）由两脚间的电压正负极性以及电压大小决定。
如附图1所示，一种Type-C接口，包括信号输入单元、信号转换单元和信号输出单元；信号输入单元接收待转换的第一信号，用于检测第一信号的类型并将类型和第一信号发送至信号转换单元；信号转换单元用于调制第一信号并向信号输出单元发送TMDS信号；信号输出单元接收TMDS信号并输出DP信号。
目前在原生Type-C的老式设备上增加Type-C必须通过PCIE转换卡的形式，成本较高，而本发明中的一种Type-C接口可以直接将输入信号转换为Type-C信号，大大降低了生产成本。
如附图2所示，一种信号转换方法，应用于上述的一种Type-C接口，包括以下步骤：
S1、输入信号检测：输入待转换的第一信号，检测第一信号的类型；其中第一信号的类型为HDMI信号、DVI信号、DP信号或VGA信号；以HDMI信号为例的信号转换如附图3所示；
S2、中间信号转换：根据第一信号的类型对第一信号进行调制，输出中间信号即TMDS信号；TMDS信号指过渡调制差分信号，也被称为最小化传输差分信号，是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位，是数字视频信号常见的编码方式；
S3、输出信号转换：将TMDS信号转为DP信号并输出，应用于Type-C协议中，即以TMDS为媒介，再编码成DP信号输出。这里TMDS信号编码成DP信号具体包括：将TMDS信号的10位数据用ANSI8E/10B编码方式进行处理，进而输出DP信号。
DVI曾经是TMDS的具体接口，而且HDMI等数字显示技术普遍采用了TMDS推荐的算法，TMDS把这三个通道传输R、G、B三原色，HV编码在B信号通道里面传输，R、G的多余位置用来传输音频信号。这也就给VGA的转换留足了可能性。所以要实现VGA和DVI以及HDMI输入转换为DP，最好的方案选型就是采用TMDS算法的转换芯片。
其中，步骤S2中，根据第一信号的类型对第一信号进行调制的具体方法为：
S21、对第一信号进行编译：将第一信号的若干位数据编译为用0和1表示的八位数据，所述八位数据由第一信号若干位数据运算获得；这里第一信号的若干位数据包括时钟数据和传输数据。
S22、TMDS数据扩展：在所述八位数据后增加两位数据实现TMDS数据扩展，其中第九位数据指示运算方式，第十位数据用于对应直流平衡的状态；
S23、输出TMDS数据：汇总步骤S21和S22中的八位数据和两位拓展数据，对汇总的十位TMDS数据以差分传动的方式进行信号传输。
TMDS的算法是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位，前8位数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡（DC-balanced，就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零，电平转化实现不同逻辑接口间的匹配），转换后的数据以差分传动方式传送。
以HDMI信号为例，HDMI信号里，有三组传输数据，一组传输时钟，转换的方法就是参照HDMI的时钟将三组数据信号编译成0和1，再用TMDS的方式输出。在每一个TMDS时钟周期内，TMDS4组数据通道上会发送一个10位的字符信息。每个TMDS时钟周期内，编码器将2位的控制数据、4位的报数据或者8位的视频数据采取不同的编码方式编码成10位数据；前8位数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡（DC-balanced），就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零，电平转化实现不同逻辑接口间的匹配，转换后的数据以差分传动方式传送。这种算法使得被传输信号过渡过程的上冲和下冲减小，传输的数据趋于直流平衡，使信号对传输线的电磁干扰减少，提高信号传输的速度和可靠性。
而对于第一信号的类型为VGA信号，步骤S21中第一信号的若干位数据包括行场同步信号和经ADC采样后的RGB信号。具体为：对于扩展保护的VGA功能，硬件电路就不一样了，首先需要从VGA的行场同步（HSYNC，VSYNC）信号上生成时钟信号；对于RGB信号是通过ADC来采样，通过RGB的协议来编译成01信号，有了01信号和时钟信号就可以产生TMDS信号，后面的就如HDMI一致。
本发明通过将待转换的视频信号调制为中间信号即TMDS信号，进而转换为Type-C协议所需的DP信号，实现信号的转换；同时本发明应用范围广泛，除了可应用于台式机，还能广泛应用于手机、笔记本电脑、机顶盒及其它有视频输出或者USB信号的设备；降低使用成本。
如附图4和附图5所示，步骤S3中DP信号并输出后还进行设备正反插方向的检测；正反插方向的检测具体步骤包括：
检测CC信号线上的电压值判断是否已经接入设备；
CC信号线包括CC1信号线和CC2信号线，检测CC1信号线或CC2信号线上是否有下拉电阻判断正反插方向。CC信号有两根线，CC1和CC2，DFP可根据两根CC线上的电压，判断是否已经插入设备。通过判断哪根CC线上连接有效的下拉电阻来判断正反插的方向：
如果CC1引脚检测到有效的Rp/Rd连接（对应的电压），则认为电缆连接未翻转。
如果CC2引脚检测到有效的Rp/Rd连接（对应的电压），则认为电缆连接已翻转。
这里所说的“有效的Rp/Rd连接”指在CC上形成了有效的电压。
从DFP的角度看，下表列出了所有可能的连接状态：
Figure 270973DEST_PATH_IMAGE001
由上述方案可知，本发明还有另一个重要的PD功能，即实现Type-C之间的通讯，实现正反插。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种Type-C接口，其特征在于：包括信号输入单元、信号转换单元和信号输出单元；所述信号输入单元接收待转换的第一信号，用于检测第一信号的类型并将类型和第一信号发送至信号转换单元；所述信号转换单元用于调制第一信号并向信号输出单元发送过渡调制差分信号即TMDS信号；所述信号输出单元接收TMDS信号并输出DP信号。
2.一种信号转换方法，应用于权利要求1所述的一种Type-C接口，其特征在于，包括以下步骤：
S1、输入信号检测：输入待转换的第一信号，检测第一信号的类型；
S2、中间信号转换：根据第一信号的类型对第一信号进行调制，输出中间信号即TMDS信号；
S3、输出信号转换：将TMDS信号转为DP信号并输出，应用于Type-C协议中。
3.根据权利要求2所述的一种信号转换方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据第一信号的类型对第一信号进行调制的具体方法为：
S21、对第一信号进行编译：将第一信号的若干位数据编译为用0和1表示的八位数据，所述八位数据由第一信号若干位数据编码运算获得；
S22、TMDS数据扩展：在所述八位数据后增加两位数据实现TMDS数据扩展，其中第九位数据指示运算方式，第十位数据用于对应直流平衡的状态；
S23、输出TMDS数据：汇总步骤S21和S22中的八位数据和两位拓展数据，对汇总的十位TMDS数据以差分传动的方式进行信号传输。
4.根据权利要求3所述的一种信号转换方法，其特征在于：所述第一信号的若干位数据包括时钟数据和传输数据。
5.根据权利要求3所述的一种信号转换方法，其特征在于：所述第一信号的类型为VGA信号，步骤S21中第一信号的若干位数据包括行场同步信号和经ADC采样后的RGB信号。
6.根据权利要求2所述的一种信号转换方法，其特征在于，所述步骤S3中DP信号并输出后还进行设备正反插方向的检测；正反插方向的检测具体步骤包括：
检测配置通道信号线即CC信号线上的电压值判断是否已经接入设备；
CC信号线包括CC1信号线和CC2信号线，检测CC1信号线或CC2信号线上是否连接有效的下拉电阻判断正反插方向。
7.根据权利要求2所述的一种信号转换方法，其特征在于：所述步骤S1中第一信号的类型为HDMI信号、DVI信号、DP信号。
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