CN112886688B

CN112886688B - 一种TypeC接口电路及TypeC接口设备

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Publication number: CN112886688B
Application number: CN202110388620.7A
Authority: CN
Inventors: 陈友坚
Original assignee: Pujiang Xiulong Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Pujiang Xiulong Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2041-04-12
Also published as: CN112886688A

Abstract

本发明涉及一种TypeC接口电路及TypeC接口设备，该接口电路通过增设单片机和供电开关电路，使得TypeC 6P母座外接充电设备时，关闭供电开关电路，停止对外电源输出；在负载电路的控制器工作时，开启供电开关电路，以向外接的用电设备供电。相比现有技术，本发明提供的技术方案，通过增加电源输出控制，在不影响充电功能的同时，还能在非充电状态下把TypeC 6P作为对外供电的接口，扩展了TypeC 6P的应用场景，充分利用了TypeC 6P各引脚功能，用户体验度好、满意度高。另外，还扩增了TypeC 6P的通信功能，进一步挖掘了TypeC 6P各引脚功能，方便了电子设备之间的通信互联。

Description

一种TypeC接口电路及TypeC接口设备

技术领域

本发明涉及通用串行总线的硬件接口技术领域，具体涉及一种TypeC接口电路及TypeC接口设备。

背景技术

参见图1，TypeC-6P是一种USB充电接口，有6个引脚，包括：2个VBUS，2个GND，1个CC1和1个CC2；图1中TypeC-6P接口的6个引脚的编号及名称的对应关系参见表一。

PIN#	NAME	PIN#	NAME
				A5	CC1	B12	GND
A9	VBUS	B9	VBUS
				A12	GND	B5	CC2

表一

在TypeC规范中GND和VBUS是两面对称的，正反插时位置不变，CC1、CC2正反插时位置互换，TypeC-6P插座只有GND、VBUS、CC1、CC2四种引脚。GND和VBUS用于电源接口，充电或供电；CC1和CC2是配置引脚。通常情况下用TypeC-6P插座是用来做充电口的，当使用锂电池供电的设备需要充电时，用TypeC-6P插座来做充电座，充电器可以和常用的手机充电器共用，插座不用考虑正反面，随便插入都可以，非常方便，成本低廉。

但现有技术中TypeC-6P插座功能单一，只能做充电座，没有完全利用各引脚功能，无法适应更多场景的工作需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TypeC接口电路及TypeC接口设备，以解决现有技术TypeC-6P插座功能单一，只能做充电座，没有完全利用各引脚功能，无法适应更多场景的工作需求的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种TypeC接口电路，包括：

TypeC 6P母座，外接充电设备，或者，用电设备；

单片机，与负载电路的控制器相连，同时，通过一充电管理电路与所述TypeC 6P母座的电源接口相连，通过一供电开关电路与所述TypeC 6P母座的电源接口相连；所述充电管理电路与负载电路的充电电池相连；

所述单片机，用于在所述充电电池充电时，关闭所述供电开关电路，以停止对外电源输出；还用于在所述控制器工作时，开启所述供电开关电路，以向外接的用电设备供电。

优选地，所述TypeC接口电路，还包括：

充电开关电路，分别与所述充电管理电路、充电电池、单片机相连，用于在所述充电管理电路的控制下，将所述充电电池的输出电压转换为所述单片机的工作电压。

优选地，所述充电开关电路，包括：

MOS管Q1、Q2，其中，

Q1的栅极与Q2的漏极相连，同时通过电阻R3与所述充电电池的正极相连；Q1的源极与所述充电电池的正极相连，漏极与单片机的供电端相连；Q2的源极接地，栅极与所述充电管理电路的Power-lock接线端相连。

优选地，所述充电管理电路，包括：

电源管理芯片IC1，型号为TP4056，其1号引脚空置，2号引脚通过电阻R2接地，3号引脚接地，4号引脚与TypeC 6P母座的5V电压输出端相连；5号引脚通过并联的电容C4、C5接地，同时与所述充电电池的正极相连；6号引脚与单片机的Done引脚相连，7号引脚与单片机的Charging引脚相连；8号引脚与TypeC 6P母座的5V电压输入输出接线端相连，同时通过二极管D1及电阻R12与所述充电开关电路的Power-lock接线端相连。

优选地，所述充电管理电路，还包括：

二极管D25，正极与按键开关K2的key-2接线端相连，负极连接在所述二极管D1和电阻R12之间，同时与单片机的Power-lock接线端相连；

按键开关K2的一端通过电阻R14，与单片机的key2接线端相连，另一端与所述充电电池的正极相连。

优选地，所述供电开关电路，包括：

MOS管Q5、Q6，其中，

Q5的栅极与Q6的漏极相连，同时通过电阻R16与所述充电开关电路的VCC端相连；源极与所述充电开关电路的VCC端相连，漏极通过二极管D26和电阻R15，与TypeC 6P母座的5V电压输入输出接线端相连；

Q6的源极接地，栅极与所述单片机的使能端相连。

优选地，所述TypeC 6P母座的CC1引脚和单片机的SWDIO引脚相连，CC2引脚和单片机的SWCLK引脚相连；

所述TypeC 6P母座，还用于外接通信设备，并将负载电路的控制器作为主机，外接的通信设备作为从机进行通信。

优选地，所述TypeC 6P母座外接通信设备时，根据以下通信协议进行数据交换，包括：

每一次通信都由主机发起，单次通信持续时间为第一预设时长，每次通信间隔为第二预设时长；和/或，

在总线空闲期间主机把单片机SWCLK引脚输出的时钟信号CLK设置为低电平，把单片机SWDIO引脚输出的数据信号DAT设置为高电平；

从机实时监测两条信号线的电平变化，当两信号线的电平保持不变的时间超过第三预设时长时，判定总线处于空闲期间，并根据信号电平的高低，把低电平的信号线定义为CLK，把高电平的信号线定义为DAT，然后根据最新定义的CLK和DAT，从总线中接收和发送数据；和/或，

每次通信时，主机先在总线上发送4个字节的数据给从机，再从从机读取4个字节的数据，从而完成主机和从机的双向数据交换。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种TypeC接口设备，包括：

上述的TypeC接口电路。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过增设单片机和供电开关电路，使得TypeC 6P母座外接充电设备时，关闭供电开关电路，停止对外电源输出；在负载电路的控制器工作时，开启供电开关电路，以向外接的用电设备供电。相比现有技术，本发明提供的技术方案，通过增加电源输出控制，在不影响充电功能的同时，还能在非充电状态下把TypeC 6P作为对外供电的接口，扩展了TypeC6P的应用场景，充分利用了TypeC 6P各引脚功能，用户体验度好、满意度高。

进一步地，当TypeC 6P的配置引脚CC1和单片机的数据信号端相连，配置引脚CC2和单片机的时钟信号端相连时，可以将负载电路的控制器作为主机，外接的通信设备作为从机进行通信，从而进一步扩展了TypeC 6P的应用场景，进一步挖掘了TypeC 6P各引脚功能，方便了电子设备之间的通信互联。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据背景技术提供的TypeC 6P母座的引脚剖视图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种TypeC接口电路的示意框图；

图3是根据一示例性实施例示出的TypeC 6P母座的引脚电路图；

图4是根据一示例性实施例示出的单片机的电路原理图；

图5是根据一示例性实施例示出的充电开关电路的电路原理图；

图6是根据一示例性实施例示出的充电管理电路的电路原理图；

图7是根据一示例性实施例示出的按键开关K2的接线示意图；

图8是根据一示例性实施例示出的供电开关电路的电路原理图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图2是根据一示例性实施例示出的一种TypeC接口电路的示意框图，如图2所示，该TypeC接口电路包括：

TypeC 6P母座101，外接充电设备，或者，用电设备；

单片机103，与负载电路的控制器106相连，同时，通过一充电管理电路102与所述TypeC 6P母座101的电源接口相连，通过一供电开关电路104与所述TypeC 6P母座101的电源接口相连；所述充电管理电路102与负载电路的充电电池105相连；

所述单片机103，用于在所述充电电池105充电时，关闭所述供电开关电路104，以停止对外电源输出；还用于在所述控制器106工作时，开启所述供电开关电路104，以向外接的用电设备供电。

参见图3，TypeC 6P母座的电源接口为VBUS和GND。

需要说明的是，本实施例提供的这种TypeC接口电路，适用于带有TypeC6P母座的各种电控设备中，包括但不限于：纹身机、纹身笔、纹眉机、点斑笔中。

所述负载电路为TypeC接口电路所在的电控设备的控制电路，以电控设备为纹身机为例，所述负载电路为纹身机的控制电路。

可以理解的是，若将本实施例提供的这种TypeC接口电路安装在纹身机中，所述用电设备可以为遥控接收器。TypeC 6P采用母座，可以用TypeC充电线来进行充电。充电结束后TypeC 6P母座还可以再接一个带TypeC 6P公座的遥控接收器，利用纹身机的锂电池给遥控器供电。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过增设单片机和供电开关电路，使得TypeC 6P母座外接充电设备时，关闭供电开关电路，停止对外电源输出；在负载电路的控制器工作时，开启供电开关电路，以向外接的用电设备供电。相比现有技术，本实施例提供的技术方案，通过增加电源输出控制，在不影响充电功能的同时，还能在非充电状态下把TypeC 6P作为对外供电的接口，扩展了TypeC 6P的应用场景，充分利用了TypeC 6P各引脚功能，用户体验度好、满意度高。

优选地，所述的TypeC接口电路，还包括：

充电开关电路107，分别与所述充电管理电路102、充电电池105、单片机103相连，用于在所述充电管理电路的控制下，将所述充电电池的输出电压转换为所述单片机的工作电压。

优选地，所述充电电池为锂电池。

优选地，参见图4，所述单片机，型号为HC32L130J8TA。

参见图5，优选地，所述充电开关电路，包括：

MOS管Q1、Q2，其中，

参见图6，优选地，所述充电管理电路，包括：

优选地，所述充电管理电路，还包括：

二极管D25，正极与按键开关K2的key-2接线端相连(参见图7，)，负极连接在所述二极管D1和电阻R12之间，同时与单片机的Power-lock接线端相连；

参见图8，优选地，所述供电开关电路，包括：

MOS管Q5、Q6，其中，

Q6的源极接地，栅极与所述单片机的使能端相连。

需要说明的是，图8中R15为限流电阻，防止外接电路短路影响控制器工作。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，充电时，外接5V电源通过IC1为锂电池充电，5V电源通过IC1开通Q1、Q2，VCC为单片机电源，单片机上电工作，单片机控制输出信号VBUS-En为低电平，关闭Q5、Q6。当控制器工作时，单片机控制输出信号VBUS-En为高电平，Q5、Q6开通，VCC电压通过Q5、D26、R15输出5V电压，为TypeC 6P接口提供电源，外接用电设备从TypeC 6P接口取得电源。

可以理解的是，TypeC 6P母座的配置信号线CC1、CC2同时还是单片机的编程线，单片机可以通过TypeC 6P接口更新软件。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，当TypeC 6P的配置引脚CC1和单片机的数据信号端相连，配置引脚CC2和单片机的时钟信号端相连时，可以将负载电路的控制器作为主机，外接的通信设备作为从机进行通信，从而进一步扩展了TypeC 6P的应用场景，进一步挖掘了TypeC 6P各引脚功能，方便了电子设备之间的通信互联。

需要说明的是，TypeC 6P接口本来是不分正反面的，但是在TypeC互换正反面时，CC1和CC2的位置也是会互换的。为了用户使用方便，使TypeC 6P接口正反面插都能正常使用，从机的通信线采用自适应通信协议，以保证不管TypeC 6P公座怎么插入母座，都能正常通信。

需要说明的是，所述第一预设时长、第二预设时长、第三预设时长根据用户需要进行设置。

优选地，在具体实践中，所述第一预设时长设置为40ms，所述第二预设时长设置为100ms，所述第三预设时长设置为5ms。

进一步地，通信协议规定数据结构发送和接收的数据都由4个字节组成，分别为：报头，数据1，数据2，校验和。

报头用于从机识别通信的开始，通常是固定不变的。

校验和用于验证数据的正确性，如果数据校验出错，就丢弃这组数据。

数据1和数据2是真正用于通信的，可以为任意内容。

可以理解的是，TypeC 6P的CC1和CC2通常是TypeC的配置信号线，在TypeC 6P中一般是充电协议的通信。由于在TypeC 6P中CC1和CC2是对称的位置，TypeC 6P正反面互换后，CC1和CC2也刚好互换位置。为了保证正常通信，本实施例的通信协议采用主从方式的2线通信，分别为时钟线CLK和数据线DAT，控制器为主机，外接通信设备为从机。通信由主机发起，主机的CLK和DAT是固定的，由于TypeC是不分正反面的，正反两面交换时CC1和CC2也会互换，所以从机的CLK和DAT必须能够自适应(主机端CC1、CC2是固定的，从机端CC1、CC2是自适应调整的)，从而保证不管TypeC 6P公座怎么插入母座，主机和从机都能正常通信。

可以理解的是，通常的通信信号线都是固定的，如果接错线就不能工作，本实施例提供的技术方案，TypeC接口通信时，可以和TypeC充电一样不分正反面，即插即用，扩展了TypeC 6P接口的用途，TypeC 6P除了正常的充电功能以外，还可以用来进行自定义协议的通信。

根据本发明一示例性实施例示出的一种TypeC接口设备，包括：

上述的TypeC接口电路。

需要说明的是，所述TypeC接口设备包括但不限于：纹身机、纹身笔、纹眉机、点斑笔等。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种TypeC接口电路，其特征在于，包括：

TypeC 6P母座，外接充电设备，或者，用电设备；

所述单片机，用于在所述充电电池充电时，关闭所述供电开关电路，以停止对外电源输出；还用于在所述控制器工作时，开启所述供电开关电路，以向外接的用电设备供电；

所述TypeC 6P母座的CC1引脚和单片机的SWDIO引脚相连，CC2引脚和单片机的SWCLK引脚相连；

所述TypeC 6P母座，还用于外接通信设备，并将负载电路的控制器作为主机，外接的通信设备作为从机进行通信；

所述TypeC 6P母座外接通信设备时，根据以下通信协议进行数据交换，包括：

2.根据权利要求1所述的TypeC接口电路，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的TypeC接口电路，其特征在于，所述充电开关电路，包括：

MOS管Q1、Q2，其中，

4.根据权利要求3所述的TypeC接口电路，其特征在于，所述充电管理电路，包括：

5.根据权利要求4所述的TypeC接口电路，其特征在于，所述充电管理电路，还包括：

6.根据权利要求5所述的TypeC接口电路，其特征在于，所述供电开关电路，包括：

MOS管Q5、Q6，其中，

Q6的源极接地，栅极与所述单片机的使能端相连。

7.根据权利要求1～6任一项所述的TypeC接口电路，其特征在于，

所述单片机，型号为HC32L130J8TA。

8.一种TypeC接口设备，其特征在于，包括：

权利要求1～7任一项所述的TypeC接口电路。