CN111651393A - 一种type-c接口电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种TYPE‑C接口电路，其包括分别彼此相互连接的TYPE‑C连接单元，USB‑PD控制单元，主控单元，视频连接单元，以及电源管理单元。其中TYPE‑C单元包括用于USB TYPE‑C连接端口和AUX N/P SWAP转换电路；当USB TYPE‑C连接端口连接外部设备且有TYPE‑C信号输入时，AUX N/P SWAP转换电路接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE‑C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。这种结构可以实现根据输入的TYPE‑C信号自动调整TYPE‑C上的SUB1、SUB2接口与与视频连接单元的AUX N/P接触位的匹配，保证视频信号在TYPE‑C插头任意方向插入时仍能保持顺利传送。
Description
技术领域
本发明属于电子设备领域，更具体地说，涉及一种TYPE-C接口电路。
背景技术
USB Type-C，又称USB-C或Type-C，是一种全新的通用串行总线(USB)硬件接口形式，它伴随最新的USB 3.1标准横空出世。Type-C是USB标准化组织为了解决USB接口长期以来物理接口规范不统一，电能只能单向传输等弊端而制定的全新接口，其外观上最大特点在于其上下端完全一致，支持正反2个方向插入，与Micro-USB相比用户不必再区分USB正反面。并且它集充电，显示，数据传输等功能于一身。由于其优良的性能，迅速在电子设备领域得到了广泛的应用，目前几乎所有新生代移动通讯设备都支持TYPE-C接口。不仅如此，其应用海阔占到了显示器领域，越来越多的显示器支持TYPE-C接口及数据协议。但是，目前在显示器领域的应用中，TYPE-C作为视频接口采用的是DP端口作为转换，而DP端口的AUX N/P接触位和TYPE C的SUB1/SUB2相连接，DP的AUX N/P是固定不能改变，而TYPE-C可以正反插，所以在对接时可能出现接反，导致信号无法正常传输。
发明内容
本发明提供了一种TYPE-C接口电路，这种电路可以有效解决上述问题，并且经济、易生产、可靠性高。
上述技术问题是采用如下的技术方案来加以实现的：
一种TYPE-C接口电路,包括：
TYPE-C连接单元，用于与USB TYPE-C设备相连接；
USB-PD控制单元，用于实现与USB-PD相关的物理层协议；
主控单元，用于USB-PD控制器进行PD消息传输和检测视频连接器的视频信号；
视频连接单元，用于连接DP或HDMI视频接收器；
电源管理单元，用于向上述各工作单元提供电压及电流；
所述TYPE-C单元包括用于直接与USB TYPE-C设备相连接的USB TYPE-C连接端口和用于转换USB TYPE-C正反插的AUX N/P SWAP转换电路；其中所述AUX N/P SWAP转换电路包括用于处理TYPE-C插口方向的总线交换芯片，所述总线交换芯片具有使能端、输入端以及输出端；
所述TYPE-C连接单元、USB-PD控制单元、主控单元、视频连接单元、及电源管理单元分别彼此相互连接；其中USB TYPE-C连接端口和所述总线交换芯片的使能端相连接，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
更进一步地，所述TYPE-C连接端口上设有SBU1(SBU二次总线)引脚，所述SBU1引脚与所述总线交换芯片的使能端以及所述总线交换芯片的第一输入端相连接，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
更进一步地，所述TYPE-C连接端口上设有SBU1及SBU2引脚，所述SBU1及SBU2引脚与所述总线交换芯片的使能端以及所述总线交换芯片的第一输入端和第二输入端相连接，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
更进一步地，所述总线芯片还包括通用型输入输出模块，所述总线芯片的输出端包括AUXN输出端以及AUXP输出端，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，当外部连接设备为正插时，所述通用型输出输出模块的端口输出低电平，此时AUXN输出端输出通过所述第一引脚接收的所述SBU1传输的数据信号，AUX输出端输出通过所述第二引脚接收的所述SBU2传输的数据信号，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输；当外部连接设备为反插时，所述通用型输出输出模块的端口输出高电平，并对信号输出端接收的数据信号进行对调后再，此时AUXN输出端输出通过所述第二引脚接收的所述SBU21传输的数据信号，AUX输出端输出通过所述第一引脚接收的所述SBU1传输的数据信号，使USBTYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
更进一步地，所述用于处理TYPE-C插口方向的总线交换芯片选用7WB383-D芯片，所述7WB383-D芯片有8个引脚，其中引脚1为使能端、引脚2为第一输入端、引脚3为第二输入端，引脚1、引脚2和引脚3与所述SBU1和SBU2相连接；引脚7为AUXN输出端；引脚6为AUXP输出端；引脚5为GPIO单元输出端。
更进一步地，所述视频连接单元包括DP连接电路与HDMI连接电路。
更进一步地，所述TYPE-C连接单元还包括双向充电模块，用于给插入USB TYPE-C连接端口的设备充电。
更进一步地，所述TYPE-C连接单元还包括用于与通用异步收发传输器连接和通信的UART连接模块，用于将要传输的数据信息发送到通用异步收发传输器。
更进一步地，双向充电模块选用LDR6282芯片，并且分别与所述USB TYPE-C连接端口和电源管理单元相连接。
更进一步地，所述TYPE-C接口电路还包括音频处理模块，所述音频处理模块与TYPE-C连接单元、USB-PD控制单元、主控单元、视频连接单元及电源管理单元相互连接。
本发明相解决了现有技术中由于DP的AUX N/P是固定不能改变，而TYPE-C可以正反插，所以在对接时可能出现接反，导致信号无法正常传输的技术问题，且相对于采用专门的定制芯片，减少了外围电路，成本降低了约有1/3。
附图说明
图1为本发明的结构原理图(未画出电源管理单元)；
图2为TYPE-C连接端口定义示意图；
图3为具体实施例一的AUX N/P SWAP转换电路的结构及连接示意图；
图4为AUX N/P SWAP转换电路的逻辑图；
图5为具体实施例二的AUX N/P SWAP转换电路的结构及连接示意图；
图6为具体实施例三的AUX N/P SWAP转换电路的结构及连接示意图；
图7为具体实施例四的AUX N/P SWAP转换电路的结构及连接示意图；
图8为双向充电模块的电路示意图；
图9为UART连接模块的电路示意图。
具体实施方式
下面结合实施例以及附图对本发明作进一步描述，需要注意的是，以下描述仅是为了帮助阅读者更好地理解本专利，因此仅是描述了一个或数个具体实施方式，本专利的保护范围不仅仅限于下述的具体实施方式，而应包括本领域技术人员采用惯用技术手段所做的多种变化。
如图2所示的TYPE-C的接口引脚图，每个引脚都有不同作用，中心点对称因此支持正反插。包括TX/RX引脚、CC1/CC引脚、GND和VBus引脚等。其中A8引脚为第一二次总线SBU1，B8引脚为第二二次总线SBU2。
如图1至图4所示的具体实施例一，其包括
TYPE-C连接单元10，用于与USB TYPE-C设备相连接；
USB-PD控制单元12，用于实现与USB-PD相关的物理层协议；
主控单元11，用于USB-PD控制器进行PD消息传输和检测视频连接器的视频信号；
视频连接单元14，用于连接DP或HDMI视频接收器；
电源管理单元13，用于向上述各工作单元提供电压及电流；
TYPE-C单元10包括用于直接与USB TYPE-C设备相连接的USB TYPE-C连接端口(其引脚结构图如图2所示)和用于转换USB TYPE-C正反插的AUX N/P SWAP转换电路(如图3所示)；其中AUX N/P SWAP转换电路包括用于处理TYPE-C插口方向的总线交换芯片7WB383-D，7WB383-D芯片内置通用输入输出模块(即GPIO单元)。7WB383-D芯片有8个引脚，其中引脚1为使能端、引脚2为第一输入端A、引脚3为第二输入端B，引脚1、引脚2和引脚3与所述SBU1和SBU2相连接；引脚7为AUXN输出端；引脚6为AUXP输出端；引脚5为GPIO单元输出端EX。
TYPE-C连接单元10、USB-PD控制单元12、主控单元11、视频连接单元14、及电源管理单元13分别彼此相互连接；其中USB TYPE-C连接端口上的SBU1引脚(即A8引脚)和SBU2引脚(即B8引脚)与7WB383-D芯片的使能端(即引脚1)、第一输入端A(即引脚2)、第二输入端B(即引脚3)相连接。
在本实施例中，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片7WB383-D通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向。当芯片判定外部设备为正插，GPIO单元输出低电平，引脚7的输出AUXN＝引脚2的输入SBU1，引脚6的输出AUXP＝引脚3的输入SBU2；当芯片判定外部设备为反插，GPIO单元输出高电平，引脚7的输出AUXN＝引脚3的输入SBU2，引脚6的输出AUXP＝引脚2的输入SBU1。其逻辑图如图4所示，其功能转换如下表所示:
| 使能端 | GPIO单元输出端EX | 功能 |
| L | L | A＝C；B＝D |
| L | H | A＝D；B＝C |
| H | X | Disconnect |
若外部设备为反插，总线交换芯片7WB383-D在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
具体实施例二与上述具体实施例一的区别在于TYPE-C连接端口上的SBU1引脚与所述总线交换芯片的使能端以及所述总线交换芯片的第一输入端相连接，而SUB2引脚悬置，其余连接方式相同。
在本具体实施例中，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片7WB383-D通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向。当芯片判定外部设备为正插，GPIO单元输出低电平，引脚7的输出AUXN＝引脚2的输入SBU1；当芯片判定外部设备为反插，GPIO单元输出高电平，引脚6的输出AUXP＝引脚2的输入SBU1。其逻辑图如图4所示，其功能转换如下表所示：
| 使能端 | GPIO单元输出端EX | 功能 |
| L | L | A＝C |
| L | H | A＝D |
| H | X | Disconnect |
若外部设备为反插，总线交换芯片7WB383-D在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
具体实施例三与上述具体实施例的区别在于TYPE-C连接端口上的SBU2引脚与所述总线交换芯片的使能端以及所述总线交换芯片的第二输入端相连接，而SBU1引脚悬置，其余连接方式相同。
在本具体实施例中，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片7WB383-D通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向。当芯片判定外部设备为正插，GPIO单元输出低电平，引脚6的输出AUX＝引脚3的输入SBU2；当芯片判定外部设备为反插，GPIO单元输出高电平，引脚7的输出AUXN＝引脚3的输入SBU2。其逻辑图如图4所示，其功能转换如下表所示：
| 使能端 | GPIO单元输出端EX | 功能 |
| L | L | B＝C |
| L | H | B＝D |
| H | X | Disconnect |
若外部设备为反插，总线交换芯片7WB383-D在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
具体实施例四与上述具体实施例的区别在于AUX N/P SWAP转换电路采用的用于处理TYPE-C插口方向的总线交换芯片为SGM7227，SGM7227芯片内置通用输入输出模块(即GPIO单元)。SGM7227芯片有10个引脚，其中引脚8为使能端、引脚5(HSD1+)和引脚6(HSD2-)为第一输入端、引脚4(HSD1-)和引脚7(HSD2+)为第二输入端，第一输入端与所述SBU1引脚相连接，第二输入端与所述SBU2引脚相连接；引脚2(D-)为AUXN输出端；引脚1(D+)为AUXP输出端；引脚10(S)为GPIO单元输出端EX。
在本实施例中，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片SGM7227通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向。当芯片判定外部设备为正插，GPIO单元输出低电平，引脚2的输出AUXN＝引脚5及引脚6的输入SBU1，引脚1的输出AUXP＝引脚4及引脚7的输入SBU2；当芯片判定外部设备为反插，GPIO单元输出高电平，引脚2的输出AUXN＝引脚4及引脚7的输入SBU2，引脚1的输出AUXP＝引脚5及引脚6的输入SBU1。若外部设备为反插，总线交换芯片SGM7227在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
具体实施例五与具体实施例一的区别在于，其TYPE-C连接单元还包括用于给插入USB TYPE-C连接端口的设备充电的双向充电模块(如图8所示)，以及用于与通用异步收发传输器连接和通信的UART连接模块(如图9所示)。其中双向充电模块选用LDR6282芯片，并且分别与所述USB TYPE-C连接端口和电源管理单元相连接。
具体实施例六与具体实施例五的区别在于，所述TYPE-C接口电路还包括音频处理模块，所述音频处理模块与TYPE-C连接单元、USB-PD控制单元、主控单元、视频连接单元及电源管理单元相互连接。
值得注意的是，具体实施例五及具体实施例六可以采用具体实施例一至4中的任意一种正反插转换方案。
除此以外，在上述各个实施例中，所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种TYPE-C接口电路,包括：
TYPE-C连接单元，用于与USB TYPE-C设备相连接；
USB-PD控制单元，用于实现与USB-PD相关的物理层协议；
主控单元，用于USB-PD控制器进行PD消息传输和检测视频连接器的视频信号；
视频连接单元，用于连接DP或HDMI视频接收器；
电源管理单元，用于向上述各工作单元提供电压及电流，其特征在于：所述TYPE-C单元包括用于直接与USB TYPE-C设备相连接的USB TYPE-C连接端口和用于转换USB TYPE-C正反插的AUX N/P SWAP转换电路；其中所述AUX N/P SWAP转换电路包括用于处理TYPE-C插口方向的总线交换芯片，所述总线交换芯片具有使能端、输入端以及输出端；
所述TYPE-C连接单元、USB-PD控制单元、主控单元、视频连接单元、及电源管理单元分别彼此相互连接；其中USB TYPE-C连接端口和所述总线交换芯片的使能端相连接，当USBTYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
2.根据权利要求1所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述TYPE-C连接端口上设有SBU1引脚，所述SBU1引脚与所述总线交换芯片的使能端以及所述总线交换芯片的第一输入端相连接，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
3.根据权利要求2所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述TYPE-C连接端口上设有SBU1及SBU2引脚，所述SBU1及SBU2引脚与所述总线交换芯片的使能端以及所述总线交换芯片的第一输入端和第二输入端相连接，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，并根据需要在其输出端对进行调换，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
4.根据权利要求3所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述总线芯片还包括通用型输入输出模块，所述总线芯片的输出端包括AUXN输出端以及AUXP输出端，当USB TYPE-C连接端口连接外部设备且有TYPE-C信号输入时，总线交换芯片通过其使能端接收信号并判断外部设备的插入方向，当外部连接设备为正插时，所述通用型输出输出模块的端口输出低电平，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输；当外部连接设备为反插时，所述通用型输出输出模块的端口输出高电平，并对信号输出端接收的数据信号进行对调后再，使USB TYPE-C连接端口与视频连接单元接通并进行信号传输。
5.根据权利要求4所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述用于处理TYPE-C插口方向的总线交换芯片选用7WB383-D芯片，所述7WB383-D芯片有8个引脚，其中引脚1为使能端、引脚2为第一输入端、引脚3为第二输入端，引脚1、引脚2和引脚3与所述SBU1和SBU2相连接；引脚7为AUXN输出端；引脚6为AUXP输出端；引脚5为GPIO单元输出端。
6.根据权利要求1-6任一项所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述视频连接单元包括DP连接电路与HDMI连接电路。
7.根据权利要求6所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述TYPE-C连接单元还包括双向充电模块，用于给插入USB TYPE-C连接端口的设备充电。
8.根据权利要求7所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述TYPE-C连接单元还包括用于与通用异步收发传输器连接和通信的UART连接模块，用于将要传输的数据信息发送到通用异步收发传输器。
9.根据权利要求8所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述双向充电模块选用LDR6282芯片，并且分别与所述USB TYPE-C连接端口和电源管理单元相连接。
10.根据权利要求9所述的TYPE-C接口电路，其特征在于：所述TYPE-C接口电路还包括音频处理模块，所述音频处理模块与TYPE-C连接单元、USB-PD控制单元、主控单元、视频连接单元及电源管理单元相互连接。
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