CN113438546B - 多功能视频信号扩展接口 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能视频信号扩展接口，包括USB TYPE‑C输入接口、信号模式识别单元、处理单元、PD协议处理芯片、配置切换开关、显示主芯片、选择模拟开关及正反插模拟开关。所述信号模式识别单元识别来自所述USB TYPE‑C输入接口的工作模式状态。所述PD协议处理芯片识别来自所述USB TYPE‑C输入接口的标准输入信号或自定义输入信号。所述配置切换开关根据所述PD协议处理芯片的识别结果在所述PD协议处理芯片、所述处理单元之间切换连接。所述选择模拟开关，与所述显示主芯片及所述处理单元分别连接；所述正反插模拟开关，串设于所述USB TYPE‑C输入接口与所述显示主芯片之间，所述处理单元根据正反插状态识别结果反馈控制信号控制所述正反插模拟开关的开或关。

Description

多功能视频信号扩展接口
技术领域
本发明涉及电子设备连接技术领域，具体涉及一种手写板与外接设备之间互联的多功能视频信号扩展接口。
背景技术
现有技术的手写板作为手写输入的必要互补，其获得更广泛的应用。在实际使用过程中，所述手写板通常需要与外接设备，如显示器、手机及笔记本等对应电连接，以实现手写输入信号对应传输至外接设备并准确识别。
在现有技术中，作为手写屏的应用，所述手写屏往往内设USB接口以传输手写信息，即所述USB接口会被自定义为对应的手写输入模式以实现手写输入信号的有效输入。但是众所周知，USB接口是一种标准的通用串行接口，其执行标准的信号输入输出。如此，使得所述USB接口存在标准模式和自定义模式，其中所述标准模式满足标准信号如HDMI ALTMODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号等；所述自定义模式满足HDMI信号、DISPLAYPORT信号等手写输入信号的传输。
对应的，于自定义模式中，所述手写屏与外接设备之间采用专用组合线实现信号传输，所述组合线的一端为USB TYPE-C接口，另一端为HDMI(DP)/USB 2.0/USB +5V，USBTYPE-C接口中一接地脚悬空，作为模式识别脚。
现有技术中的外接设备通常仅仅设置单一视频接口，如HDMI接口、DISPLAYPORT接口、HDMI ALT MODE接口或DISPLAYPORT ALT MODE接口中的任意一种，不具备同时兼容多种视频信号输入的功能，使得所述外接设备接口兼容性差，当所接收的视频信号与自身设置的视频信号接口不兼容时，二者之间不能实现信号的有效传输，必须通过第三方转接设备实现，则需要用户对应准备支持各种不同信号的连接线，以及信号的转换，给用户使用带来诸多不便。
另一方面，因USB TYPE-C接口功能强大，新的外接设备往往只有USB TYPE-C接口，未来电脑显示接口有望被USB TYPE-C统一，其与现有设备之间的数据传输存在因为接口不兼容性的问题导致传输障碍。
因此，有必要提供一种新的视频信号接口以解决上述问题。
发明内容
本发明为了解决上述手写屏与外接设备之间兼容性差，视频信号不能精准识别并匹配的技术问题，有必要提供一种满足手写屏与外接设备之间兼容性高、满足多种视频信号有效输入和精准识别的多功能视频信号扩展接口。
一种多功能视频信号扩展接口，包括USB TYPE-C输入接口、信号模式识别单元、处理单元、PD协议处理芯片、配置切换开关、显示主芯片、选择模拟开关及正反插模拟开关；所述USB TYPE-C输入接口用以接收多种视频输入信号；所述信号模式识别单元识别来自所述USB TYPE-C输入接口的工作模式状态；所述PD协议处理芯片识别来自所述USB TYPE-C输入接口的标准输入信号或自定义输入信号；所述配置切换开关分别与所述信号模式识别单元及所述PD协议处理芯片、所述处理单元对应电串接，并根据所述PD协议处理芯片的识别结果在所述PD协议处理芯片、所述处理单元之间切换连接；所述选择模拟开关，与所述显示主芯片及所述处理单元分别连接；所述正反插模拟开关，串设于所述USB TYPE-C输入接口与所述显示主芯片之间，所述处理单元根据正反插状态识别结果反馈控制信号控制所述正反插模拟开关的开或关。
优选地，所述USB TYPE-C外接口接入的视频信号包括HDMI信号、DISPLAYPORT信号、HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号。
优选地，所述信号模式识别单元包括识别脚，所述识别脚根据电位选择性识别所述USB TYPE-C外接口接收的多种视频输入信号。
优选地，当所述识别脚处于低电位时，所述USB TYPE-C外接口接收HDMI信号和DISPLAYPORT信号。
优选地，所述识别脚接地，对应处于低电位状态。
优选地，当所述识别脚处于高电位时，所述USB TYPE-C外接口接收HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号。
优选地，所述识别脚悬空设置，使得所述识别脚处于高电位。
优选地，所述信号模式识别单元包括第一配置通道引脚及第二配置通道引脚，所述处理单元包括模数转换模组，所述模数转换模组分别与所述第一配置通道引脚、第二配置通道引脚电连接，并检测所述第一配置通道引脚及第二配置通道引脚的电压值以判别所述信号模式识别单元处于自定义模式或标准模式。
优选地，当所述模数转换模组的输入脚检测到所述第一配置通道引脚及第二配置通道引脚的电压值分别为0V和5V时，则所述信号模式识别单元处于自定义模式。
优选地，当所述模数转换模组的输入脚检测到所述第一配置通道引脚及第二配置通道引脚的电压值为2.5V时，则所述信号模式识别单元处于标准模式。
相对现有技术，本发明提供的多功能视频信号扩展接口中，在所述USB TYPE-C输入接口中定义识别脚，所述识别脚是自所述USB TYPE-C输入接口中的部分固定引脚直接定义。通过所述识别脚自动识别所述USB TYPE-C输入接口所处的工作模式模式，使用户无需专业知识即可方便连接主机与显示器，系统简单可靠、成本低，同时提高其兼容性，在同时连接具不同视频接口的设备中自由使用，无需转换器或扩展坞。
附图说明
图1是本发明第一实施方式所揭示多功能视频信号扩展接口示意图；
图2是本发明提供的第二实施方式所揭示的多功能视频信号扩展接口示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
请参阅图1，是本发明第一实施方式所揭示的多功能视频信号扩展接口示意图。所述多功能视频信号扩展接口10接收来自外部的多种视频信号，并通过所述多功能视频信号扩展接口10的自动模式识别和控制，使得所述多功能视频信号扩展接口10可以兼容接收多种视频信号。
所述多种视频信号包括自定义模式视频信号及标准视频信号。其中所述自定义视频信号包括HDMI信号、DISPLAYPORT信号；所述标准视频信号包括由VESA和HDMI二协会制定的USB PD协议支持的HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号。
定义所述USB TYPE-C输入接口11接收HDMI信号、DISPLAYPORT信号的状态为自定义工作模式；定义所述USB TYPE-C输入接口11接收HDMIALT MODE信号、DISPLAYPORT ALTMODE信号的状态为标准工作模式。对应的，根据所接入的信号模式，所述多功能视频信号扩展接口10在自定义工作模式和标准工作模式之间切换。
具体而言，当所述多功能视频信号扩展接口10所接收的信号为标准输入信号时，如：HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号，所述多功能视频信号扩展接口10自动识别为标准工作模式状态；当所述多功能视频信号扩展接口10接收的是非标准输入信号时，如：HDMI信号、DISPLAYPORT信号，其对应自动识别为自定义工作模式状态。
所述多功能视频信号扩展接口10包括USB TYPE-C输入接口11、信号模式识别单元13、电源管理单元14、处理单元15、配置切换开关17、PD协议处理芯片18、选择模拟开关19、显示主芯片30及正反插拔模拟开关31。
所述USB TYPE-C输入接口11接收来自设备的HDMI信号、DISPLAYPORT信号、HDMIALT MODEHDMI信号、DISPLAYPORT ALT信号。
所述信号模式识别单元13包括识别脚131，通过所述识别脚131识别所述USBTYPE-C输入接口11接收的视频信号为标准输入信号或自定义输入信号。所述识别脚131是所述USB TYPE-C输入接口11中的指定接地脚，通过判定所述识别脚131的电平值，所述信号模式识别单元13对应识别所述USB TYPE-C输入接口11的工作模式为标准工作模式或自定义工作模式。
具体而言，当所述识别脚131全部接地，则所述识别脚131得到低电平，对应的，所述识别脚131判定所述USB TYPE-C输入接口11所接收的视频信号为标准输入信号，即：HDMIALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号，所述信号模式识别单元13识别所述USB TYPE-C输入接口11的工作模式为标准工作模式；当所述识别脚131悬空，其对应获得高电平，则相应的，所述识别脚131判定所述USB TYPE-C输入接口11所接收的视频信号为自定义输入信号，即：HDMI信号、DISPLAYPORT信号，所述信号模式识别单元13识别所述USB TYPE-C输入接口11的工作模式为自定义工作模式。
所述电源管理单元14与所述处理单元15及所述USB TYPE-C输入接口11对应电连接，提供电源检测和控制。
所述配置通道切换开关17一端与所述信号模式识别单元13串接，另一端同时与所述处理单元15及所述PD协议处理芯片18对应串接。
当所述USB TYPE-C输入接口11的工作模式是标准工作模式时，所述配置通道切换开关17与所述PD协议处理芯片18对应导通。所述PD协议处理芯片18根据PD协议对所述配置通道引脚的协议信号进行处理识别所述标准输入信号是DISPLAYPORT ALT MOD信号或HDMIALT信号。
当所述PD协议处理芯片18根据PD协议识别所述USB TYPE-C输入接口11所接收的信号是DISPLAYPORT ALT MOD信号时，所述处理单元15输出控制信号控制所述选择模拟开关19选择输出DIPLAYPORT格式信号至所述显示主芯片30；当所述PD协议识别所述USBTYPE-C输入接口11所接收的信号是HDMI ALT MOD信号时，所述处理单元15输出控制信号控制所述选择模拟开关19选择输出HDMI格式信号至所述显示主芯片30。
同时，所述PD协议处理芯片18根据PD协议识别所述USB TYPE-C输入接口11的正反插状态，所述处理单元15根据所述PD协议处理芯片18对所述USB TYPE-C输入接口11的正反插状态识别结果对应输出控制信号控制所述正反插模拟开关31的开或关。
如此，实现所述多功能视频信号扩展接口10处于标准工作模式时，所述处理单元15根据所述PD协议处理芯片18对配置通道引脚的协议信号进行处理识别结果选择性控制所述处理单元15反馈控制信号控制所述选择模拟开关19选择性输出DISPLAYPORT格式或HDMI格式信号输出至所述显示主芯片30，使得所述高速数据自所述USB TYPE-C输入接口11选择性传输至所述显示主芯片30。同时，所述处理单元15根据所述PD协议处理芯片18对所述USB TYPE-C输入接口11的正反插状态识别结果对应输出控制信号控制所述正反插模拟开关31的开或关。
另一方面，当所述USB TYPE-C输入接口11的工作模式是自定义工作模式时，所述配置通道切换开关17与所述处理单元15对应导通，所述处理单元15根据所述信号模式识别单元13的识别脚131的电平值，判断所述USB TYPE-C输入接口11的正反插状态，对应输出HDMI热插拔检测信号，进而控制所述USB TYPE-C的正反插模拟开关31的开与关，实现高速数据自所述USB TYPE-C输入接口11经所述选择模拟开关19传输至所述显示主芯片30的控制。
在该过程中，所述处理单元15同步通过串口通讯传输信号接入信号至所述显示主芯片30。当所述显示主芯片30接收到信号接入的通知，则所述处理单元15控制所述选择模拟开关19导通，高速数据顺利自所述USB TYPE-C输入接口11经所述正反插模拟开关31、所述选择模拟开关19传输至所述显示主芯片30，所述显示主芯片30对应识别所述视频信号为HDMI信号或DISPLAYPORT信号；反之，当所述显示主芯片30未接收到信号接入的通知，则所述处理单元25控制所述选择模拟开关19断开，所述显示主芯片30反馈热插拔检测信号至所述处理单元15，所述处理单元15对应输出控制信号控制所述正反插模拟开关断开。
如此，实现所述多功能视频信号扩展接口10处于自定义工作模式时，所述处理单元15判断所述USB TYPE-C输入接口11的正反插状态，对应输出HDMI热插拔检测信号，进而控制所述USB TYPE-C的正反插模拟开关31的开与关，实现高速数据选择性传输至所述显示主芯片30。
进一步的，在上述多功能视频信号扩展接口10中，还进一步增加设置USB 3.0HUB，所述USB 3.0 HUB与所述正反插拔模拟开关31对应2，其用意扩展所述多功能视频信号扩展接口10兼容USB 3.0 接口，进一步提高其兼容性。
相较于现有技术，在本发明的多功能视频信号扩展接口10中，在所述USB TYPE-C输入接口11中定义识别脚131，所述识别脚131是自所述USB TYPE-C输入接口11中的部分固定引脚直接定义。通过所述识别脚131自动识别所述USB TYPE-C输入接口11所处的工作模式模式，使用户无需专业知识即可方便连接主机与显示器，系统简单可靠、成本低，同时提高其兼容性，在同时连接具不同视频接口的设备中自由使用，无需转换器或扩展坞。
第二实施例
请参阅图2，是本发明第二实施方式所揭示的多功能视频信号扩展接口结构示意图。所述多功能视频信号扩展接口20与第一实施方式所揭示的多功能视频信号扩展接口10基本相同，其区别在于，所述信号模式识别单元23识别所述多功能视频信号扩展接口20的工作模式时，采用如下技术方案。
所述多功能视频信号扩展接口20包括USB TYPE-C输入接口21、信号模式识别单元23、处理单元25、配置通道切换开关27、PD协议处理芯片28、选择模拟开关29、显示主芯片30及正反插模拟开关31。
所述信号模式识别单元23包括识别脚231，所述识别脚231是指定配置通道引脚（CC引脚），通过判定所述识别脚231的电平值，所述信号模式识别单元23对应识别所述USBTYPE-C输入接口21的工作模式为标准工作模式或自定义工作模式。
具体而言，所述配置通道引脚包括第一配置通道引脚2311和第二配置通道引脚2313，所述配置通道引脚与所述处理单元25的模数转换模组251的输入引脚2511电连接。所述处理单元25根据所述模数转换模组251的输入引脚2511的电平值来判断所述USB TYPE-C输入接口21所接收的视频信号为HDMI信号、DISPLAYPORT信号还是HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号，进而识别所述USB TYPE-C输入接口21的工作模式是标准工作模式或自定义工作模式。
当所述第一配置通道引脚2311及所述第二配置通道引脚2313的电平值均为2.5V时，则识别所述USB TYPE-C输入接口21的工作模式是标准工作模式，其接收的视频信号为HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号。当第一配置通道引脚2311接地，所述第二配置通道引脚2313的电平值为5V时，则识别所述USB TYPE-C输入接口21的工作模式是自定义工作模式，其接收视频信号为HDMI信号、DISPLAYPORT信号。
所述配置通道切换开关27与所述PD协议处理芯片28对应电连接。当所述USBTYPE-C输入接口21的工作模式是标准工作模式时，所述配置通道切换开关27与所述PD协议处理芯片28对应导通，所述PD协议处理芯片28根据PD协议对所述配置通道引脚的协议信号进行处理。当所述PD协议识别所述USB TYPE-C输入接口21所接收的信号是DISPLAYPORTALT MOD信号时，所述选择模拟开关29选择输出DIPLAYPORT格式信号；当所述PD协议识别所述USB TYPE-C输入接口21所接收的信号是HDMI ALT MOD信号时，所述选择模拟开关29选择输出HDMI格式信号。
当所述USB TYPE-C输入接口21的工作模式是自定义工作模式时，所述配置通道切换开关27与所述处理单元25对应导通，所述处理单元25根据所述信号模式识别单元23的识别脚231的电平值，判断所述USB TYPE-C输入接口21的正反插状态，对应输出HDMI热插拔检测信号，进而控制所述USB TYPE-C的正反插模拟开关31的开与关，实现高速数据自所述USBTYPE-C输入接口21经所述选择模拟开关29传输至所述显示主芯片30。
在该过程中，所述处理单元25同步通过串口通讯传输信号接入信号至所述显示主芯片30。当所述显示主芯片30接收到信号接入的通知，则所述处理单元25控制所述选择模拟开关29导通，高速数据顺利自所述USB TYPE-C输入接口21经所述选择模拟开关29传输至所述显示主芯片30，所述显示主芯片30对应识别所述视频信号为HDMI信号或DISPLAYPORT信号；反之，当所述显示主芯片30未接收到信号接入的通知，则所述处理单元25控制所述选择模拟开关29断开，所述显示主芯片30反馈热插拔检测信号至所述处理单元25。
当所述PD协议识别所述USB TYPE-C输入接口21所接收的信号是DISPLAYPORT ALTMOD信号时，所述选择模拟开关29选择输出DIPLAYPORT格式信号；当所述PD协议识别所述USB TYPE-C输入接口21所接收的信号是HDMI ALT MOD信号时，所述选择模拟开关29选择输出HDMI格式信号。
进一步的，作为上述实施方式的进一步改进，本发明的部分功能实现具体由集成电路完成。所述处理单元15、25可以是单片机。
有进一步的，还可以将所述单片机的功能整合至专用芯片，比如集成CPU来实现对应功能。具体而言，对本领域技术人员而言，其可以设置处理单元15、25、PD协议处理芯片18、28及电源管理集成在一起，如TI公司的TPS65987。所述TYPE-C正反插模拟开关31选TI公司的HD3SS460。所述选择模拟开关19、29可以是1:2模拟开关，所述1:2模拟开关选自TI公司的TS3DV642。所述USB 3.0扩展接口是USB HUB芯片，选自TI公司的TUSB8041。所述显示主芯片30选自REALTEK公司的RTD2556T，该芯片集成了CPU，可完成部分系统控制功能。
当然，不局限于上述实施方式，其还可以是设置所述处理单元15、25、PD协议处理芯片18、28集成在一起，如乐得瑞公司的LD6282，TYPE-C正反插模拟开关选VIA公司的VL170，1：2模拟开关选TI公司的TS3DV642，USB HUB芯片选GENESYS公司的GL850，显示主芯片30选MSTAR公司的TSUMF52G，该芯片集成了CPU，可完成部分系统控制功能。所述电源管理单元14用MOS管和其它DC/DC组成。
在本发明的多功能视频信号扩展接口中，利用所述USB TYPE-C的自定义引脚或者现有的配置通道引脚实现对所接收的视频信号自动识别，并在识别的基础上转换为外接设备兼容的显示和驱动方式，实现现有外接设备仅仅支持USB TYOE-C接口的基础上可以兼容接收各种不同视频信号，提高兼容性、减少使用分别支持单一视频信号的连接线，方便用户。
相较于现有技术，本发明的视频信号扩展接口及采用所述视频信号扩展接口10、20的外接设备，在外接设备中设置所述多功能视频信号扩展接口，其以标准的USB TYPE-C接口直接接收HDMI信号、DISPLAYPORT信号、HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号，使得所述外接设备不需要增加设置多个专用的独立标准接口，仅仅通过一标准USBTYPE-C接口兼容多种不同标准的视频信号，简化结构，提高兼容性，方便使用。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种多功能视频信号扩展接口，其特征在于，包括
USB TYPE-C输入接口，用以接收多种视频输入信号，所述多种视频信号包括自定义模式视频信号及标准视频信号，所述自定义模式视频信号包括HDMI信号和DISPLAYPORT信号，所述标准视频信号包括HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号；
信号模式识别单元，识别来自所述USB TYPE-C输入接口的工作模式状态，所述信号模式识别单元包括识别脚，通过判定所述识别脚的电平值，所述信号模式识别单元对应识别所述USB TYPE-C输入接口的工作模式为标准工作模式或自定义工作模式，所述标准工作模式与所述标准视频信号相对应，所述自定义工作模式与所述自定义模式视频信号相对应；
处理单元；
PD协议处理芯片，识别来自所述USB TYPE-C输入接口的标准输入信号是DISPLAYPORTALT MODE信号或HDMI ALT MODE信号，所述标准输入信号与所述标准视频信号相对应；
配置切换开关，分别与所述信号模式识别单元及所述PD协议处理芯片、所述处理单元对应电串接，并根据所述信号模式识别单元的识别结果在所述PD协议处理芯片、所述处理单元之间切换连接；
显示主芯片；
选择模拟开关，与所述显示主芯片及所述处理单元分别连接；
正反插模拟开关，串设于所述USB TYPE-C输入接口与所述显示主芯片之间，所述处理单元根据正反插状态识别结果反馈控制信号控制所述正反插模拟开关的开或关。
2.根据权利要求1所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于：所述识别脚根据电位选择性识别所述USB TYPE-C外接口接收的多种视频输入信号。
3.根据权利要求2所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于：当所述识别脚处于低电位时，所述USB TYPE-C外接口接收HDMI信号和DISPLAYPORT信号。
4.根据权利要求3所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于，所述识别脚接地，对应处于低电位状态。
5.根据权利要求2所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于，当所述识别脚处于高电位时，所述USB TYPE-C外接口接收HDMI ALT MODE信号、DISPLAYPORT ALT MODE信号。
6.根据权利要求5所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于，所述识别脚悬空设置，使得所述识别脚处于高电位。
7.根据权利要求1所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于，所述信号模式识别单元包括第一配置通道引脚及第二配置通道引脚，所述处理单元包括模数转换模组，所述模数转换模组分别与所述第一配置通道引脚、第二配置通道引脚电连接，并检测所述第一配置通道引脚及第二配置通道引脚的电压值以判别所述信号模式识别单元处于自定义模式或标准模式。
8.根据权利要求7所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于，当所述模数转换模组的输入脚检测到所述第一配置通道引脚及第二配置通道引脚的电压值分别为0V和5V时，则所述信号模式识别单元处于自定义模式。
9.根据权利要求7所述多功能视频信号扩展接口，其特征在于，当所述模数转换模组的输入脚检测到所述第一配置通道引脚及第二配置通道引脚的电压值为2.5V时，则所述信号模式识别单元处于标准模式。
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