CN114579497B - Usb信号传输装置、usb缆线及其操作方法 - Google Patents

Usb信号传输装置、usb缆线及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种USB信号传输装置、USB缆线及其操作方法。USB信号传输装置包括信号处理电路、开关电路以及控制电路。开关电路的第一端耦接至第一USB电路。开关电路的第二端耦接至第二USB电路。控制电路在检测期间截止开关电路，以检测开关电路的两端而获得检测结果。控制电路在传输期间导通开关电路，以及依据检测结果去控制信号处理电路的传输方向。

Description

USB信号传输装置、USB缆线及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)设备，且特别是有关于一种USB信号传输装置、USB缆线及其操作方法。
背景技术
通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)被广泛作为主机(host)与装置(device)之间的数据传输接口。除了USB协议外，基于应用需求，USB的数据传输路径可以被应用于其他通讯协议，例如显示端口(DisplayPort，DP)协议、雷电(Thunderbolt)协议、高画质多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)协议或是其他通讯协议。主机的电力传输(Power Delivery，以下称为PD)控制器可以经由USB连接器的配置信道(Configuration Channel，CC)接脚而与装置的PD控制器相互协商USB组态(运行于哪一种通讯协议)。
举例来说，主机的USB连接器可操作于符合USB规格(例如USB 3.2规格)的显示端口替代模式(DP Alternate Mode，或称DP ALT模式)。当主机操作于ALT模式时，USB连接器的差动接脚对(高速数据传输信道，例如USB规格所规范的D+与D-接脚对、TX1+与TX1-接脚对、RX1+与RX1-接脚对、TX2+与TX2-接脚对以及/或是RX2+与RX2-接脚对)可以被用来传输符合DP规格的数据，以及USB连接器的边带使用(Side Band Use，SBU)接脚可以被用来传输符合DP规格的辅助信道(AUX channel，或称AUX_CH)信号。
在DP ALT模式中USB连接器的4个高速数据传输信道的传输方向都相同(单一方向)，但是在USB数据传输模式中USB连接器的不同高速数据传输信道有不同的传输方向。为了延伸数据传输距离，USB信号传输装置，例如USB中继器(repeater)，可以被使用在USB数据传输路径中。在DP ALT模式中，USB信号传输装置需要确定DP传输方向。
须注意的是，“背景技术”段落的内容是用来帮助了解本发明。在“背景技术”段落所揭露的部份内容(或全部内容)可能不是所属技术领域中的技术人员所知道的习知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知悉。
发明内容
本发明提供一种通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)信号传输装置、USB缆线及其操作方法，以决定信号处理电路的传输方向。
在根据本发明的实施例中，上述的USB信号传输装置耦接于第一USB电路与第二USB电路之间。USB信号传输装置包括信号处理电路、开关电路以及控制电路。信号处理电路的第一差动端对适于耦接至第一USB电路的差动接脚对。信号处理电路的第二差动端对适于耦接至第二USB电路的差动接脚对。开关电路的第一端适于耦接至第一USB电路。开关电路的第二端适于耦接至第二USB电路。控制电路耦接至开关电路的控制端与信号处理电路的控制端。控制电路在检测期间截止开关电路，且检测开关电路以获得检测结果。控制电路依据检测结果去导通开关电路，以及控制信号处理电路的传输方向。
在根据本发明的实施例中，上述的操作方法包括：以USB信号传输装置连接第一USB电路及连接第二USB电路；截止该USB信号传输装置内的开关电路，并检测开关电路的第一端以及第二端以获得检测结果，其中开关电路的第一端适于耦接至第一USB电路，开关电路的第二端适于耦接至第二USB电路；以及依据检测结果去控制USB信号传输装置内的信号处理电路的传输方向，并且导通开关电路。
在根据本发明的实施例中，上述的USB缆线包括第一USB电路、第二USB电路以及USB信号传输装置。USB信号传输装置包括信号处理电路、开关电路以及控制电路。信号处理电路的第一差动端对耦接至第一USB电路的差动接脚对。信号处理电路的第二差动端对耦接至第二USB电路的差动接脚对。开关电路的第一端耦接至第一USB电路。开关电路的第二端耦接至第二USB电路。控制电路耦接至开关电路的控制端与信号处理电路的控制端。在检测期间，控制电路截止开关电路，控制电路检测开关电路的第一端以及检测开关电路的第二端而获得检测结果。在检测期间后的传输期间，控制电路导通开关电路，以及控制电路依据检测结果去控制信号处理电路的传输方向。
基于上述，本发明诸实施例所述USB信号传输装置可以在检测期间去检测开关电路而获得检测结果。依据检测结果，控制电路可以决定/改变信号处理电路的传输方向。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种通用串行总线(USB)系统的电路方块(circuit block)示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一种USB信号传输装置的操作方法的流程示意图。
图3是依照本发明的一实施例说明图1所示开关电路、信号处理电路与控制电路的电路方块示意图。
附图标记说明
10:USB连接器
20:USB连接器(或是USB电路)
100:USB信号传输装置
110:信号处理电路
120:控制电路
121、122:电压比较器
123:触发检测器
AMP1、AMP2:放大器
CPR1:第一检测结果
CPR2:第二检测结果
MUX1、MUX2:路由电路
PP:差动接脚对
S210、S220、S230、S240:步骤
SBU1、SBU2:SBU接脚
SW:开关电路
SW1、SW2:开关
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
在本案说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以透过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。本案说明书全文(包括权利要求)中提及的“第一”、“第二”等用语是用以命名组件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量的上限或下限，亦非用来限制组件的次序。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
图1是依照本发明的一实施例的一种通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)系统的电路方块(circuit block)示意图。依照设计需求，在一些实施例中，图1所示USB系统可以是USB主机(host)、USB缆线或是USB装置(device)。图1所示USB系统包括USB信号传输装置100。USB信号传输装置100可以耦接于第一USB电路与第二USB电路之间。在图1所示实施例中，所述第一USB电路可以包括USB连接器10以及(或是)USB接口电路，而所述第二USB电路可以包括USB连接器(或是USB电路，例如USB控制器)20以及(或是)另一个USB接口电路。在其他实施例中，所述第一USB电路可以包括USB电路(例如USB控制器)。
举例来说，在图1所示USB系统为USB主机(例如平板计算机、个人计算机或是其他电子装置)的情况下，图1所示方块20可以是USB电路(主机电路，例如USB控制器)，而USB信号传输装置100可以耦接于USB连接器10(第一USB电路)与USB电路20(第二USB电路)之间，以作为USB连接器10的缓冲器(buffer)。在图1所示USB系统为USB装置(例如数据存储装置、显示器或是其他USB装置)的情况下，图1所示方块20可以是USB电路(装置电路，例如USB控制器)，而USB信号传输装置100可以耦接于USB连接器10(第一USB电路)与USB电路20(第二USB电路)之间，以作为USB连接器10的缓冲器。在图1所示USB系统为USB缆线的情况下，图1所示方块20可以是USB连接器，USB信号传输装置100可以耦接于USB缆线的一端的USB连接器10(第一USB电路)与USB缆线的另一端的USB连接器20(第二USB电路)之间，以作为USB缆线的USB中继器(repeater)。
图1所示USB信号传输装置100包括信号处理电路110、控制电路120、开关电路SW。信号处理电路110的第一差动端对耦接至USB连接器10的差动接脚对PP。信号处理电路110的第二差动端对适于耦接至USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP。依照设计需求，所述差动接脚对PP可以包括USB规格所规范的高速数据传输信道，例如D+与D-接脚对、TX1+与TX1-接脚对、RX1+与RX1-接脚对、TX2+与TX2-接脚对以及(或是)RX2+与RX2-接脚对。以USB type-C连接器为例，所述差动接脚对PP可以包括4个高速数据传输信道“TX1+与TX1-”、“RX1+与RX1-”、“TX2+与TX2-”与“RX2+与RX2-”。须注意的是，信号处理电路110的数量匹配于所述差动接脚对PP的数量。
USB协议可以通过高速数据传输信道“TX1+与TX1-”与(或)“TX2+与TX2-”输出数据，以及通过高速数据传输信道“RX1+与RX1-”与(或)“RX2+与RX2-”接收数据。USB规格(例如USB 3.2规格)还制订了显示端口替代模式(DP Alternate Mode，或称DP ALT模式)。基于应用需求，在DP ALT模式中，所述差动接脚对PP(高速数据传输信道)可以被应用于其他通讯协议，例如显示端口(DisplayPort，DP)协议、雷电(Thunderbolt)协议、高画质多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)协议以及(或是)其他通讯协议。
开关电路SW的第一端耦接至USB连接器10。开关电路SW的第二端适于耦接至USB连接器(或是USB电路)20。控制电路120耦接至开关电路SW的控制端与信号处理电路110的控制端。
依照不同的设计需求，上述控制电路120的实现方式可以是硬件(hardware)、固件(firmware)、软件(software，即程序)或是前述三者中的多者的组合形式。以硬件形式而言，上述控制电路120可以实现于集成电路(integrated circuit)上的逻辑电路。上述控制电路120的相关功能可以利用硬件描述语言(hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为硬件。举例来说，上述控制电路120的相关功能可以被实现于一或多个控制器、微控制器、微处理器、特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、场可程序逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)及/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。以软件形式及/或固件形式而言，上述控制电路120的相关功能可以被实现为编程码(programming codes)。例如，利用一般的编程语言(programming languages，例如C、C++或汇编语言)或其他合适的编程语言来实现上述控制电路120。控制器、微控制器或微处理器可以从记录媒体中读取并执行所述编程码，从而实现上述控制电路120的相关功能。
图2是依照本发明的一实施例的一种USB信号传输装置的操作方法的流程示意图。请参照图1与图2，USB信号传输装置100被连接至第一USB电路(例如USB连接器10)及连接至第二USB电路(例如USB连接器(或是USB电路)20)。在检测期间，控制电路120在步骤S210中可以截止(turn off)USB信号传输装置100内的开关电路SW。控制电路120在开关电路SW为截止的期间中可以检测开关电路SW以获得检测结果(步骤S220)。举例来说，在检测期间，控制电路120在步骤S220中可以检测开关电路SW的第一端与检测开关电路SW的第二端，而获得检测结果。控制电路120可以依据检测结果去导通开关电路SW，并且控制信号处理电路110的传输方向。举例来说，控制电路120可以在检测期间后的传输期间(例如正常操作期间)，控制电路120可以依据检测结果去导通(turn on)开关电路SW(步骤S230)，以及控制电路120可以依据检测结果去控制信号处理电路110的传输方向(步骤S240)。
举例来说，控制电路120可以检测开关电路SW的第一端以及检测开关电路SW的第二端，而获得检测结果。当所述检测结果表示“开关电路SW的第一端出现通讯协议信号”并且“开关电路SW的第二端没有出现信号”时，控制电路120可以导通开关电路SW，并且将信号处理电路110的传输方向设定为“从第一差动端对传输至第二差动端对”。亦即，差动数据流从USB连接器10的差动接脚对PP被传输至USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP。所述“通讯协议信号”可以依照设计需求来定义。举例来说(但不限于此)，所述通讯协议信号可以包括周期性脉冲信号以及(或是)其他预先定义的信号样式(signal pattern)。反之，当所述检测结果表示“开关电路SW的第一端没有出现信号”并且“开关电路SW的第二端出现通讯协议信号”时，控制电路120可以导通开关电路SW，并且将信号处理电路110的传输方向设定为“从第二差动端对传输至第一差动端对”。亦即，差动数据流从USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP被传输至USB连接器10的差动接脚对PP。
控制电路120还可以依据所述检测结果去决定是否结束所述检测期间以进入传输期间。举例来说，当所述检测结果表示“开关电路SW的第一端没有出现通讯协议信号”并且“开关电路SW的第二端没有出现信号”时，控制电路120可以维持所述检测期间。当所述检测结果表示“开关电路SW的第一端出现通讯协议信号”并且“开关电路SW的第二端出现通讯协议信号”时，控制电路120可以维持所述检测期间。当所述检测结果表示“开关电路SW的第一端与第二端其中一者没有出现信号”并且“开关电路SW的第一端与第二端其中另一者出现该通讯协议信号”时，控制电路120可以结束所述检测期间以进入传输期间。
举例来说，DP源(DP source)设备通过热插入检测机制(Hot Plug Detectmechanism)检测到DP汲(DP sink)设备后，DP源设备会在检测期间经由辅助通道(AUXchannel，或称AUX_CH)发出符合DP规格的AUX_CH信号给DP汲设备。所述AUX_CH信号包括启动预充电脉冲(active pre-charge pulses)、序言符号(preamble symbol)与开始符号(start symbol)。所述启动预充电脉冲与序言符号为周期性脉冲信号。在等待/接收DP源设备所发出的AUX_CH信号的期间，DP汲设备的AUX_CH不会发出信号。
当USB连接器10连接了DP源设备(未绘示)时，而且当USB连接器20连接了DP汲设备(未绘示)(或是USB电路20被动态地组态为DP汲设备角色)时，DP源设备会在检测期间经由USB连接器10的边带使用(Side Band Use，SBU)接脚SBU1与SBU2发出AUX_CH信号，而DP汲设备会在检测期间等待从USB连接器(或是USB电路)20的SBU接脚SBU1与SBU2接收AUX_CH信号。因此在检测期间，在开关电路SW为截止的情况下，控制电路120可以检测到开关电路SW的第一端“出现通讯协议信号”，而且开关电路SW的第二端“没有出现信号”。基此，控制电路120可以知道USB连接器10连接了DP源设备时，而且USB连接器20连接了DP汲设备(或是USB电路20被动态地组态为DP汲设备角色)，进而确定了信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器10到USB连接器(或是USB电路)20”。在确定了信号处理电路110的传输方向后，控制电路120可以实时地导通开关电路SW，以便于DP源设备将AUX_CH信号发送给DP汲设备。因此在检测期间后的传输期间，控制电路120持续导通开关电路SW，以及控制电路120可以控制信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器10到USB连接器(或是USB电路)20”。
同理可推，当USB连接器10连接了DP汲设备(未绘示)时，而且当USB连接器20连接了DP源设备(未绘示)(或是USB电路20被动态地组态为DP源设备角色)时，在检测期间以及在开关电路SW为截止的情况下，控制电路120可以检测到开关电路SW的第一端“没有出现信号”，而且开关电路SW的第二端“出现通讯协议信号”。基此，控制电路120可以知道USB连接器10连接了DP汲设备时，而且USB连接器20连接了DP源设备(或是USB电路20被动态地组态为DP源设备角色)，进而确定了信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器(或是USB电路)20到USB连接器10”。在检测期间后的传输期间，控制电路120导通开关电路SW，以及控制电路120可以控制信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器(或是USB电路)20到USB连接器10”。
图3是依照本发明的一实施例说明图1所示开关电路SW、信号处理电路110与控制电路120的电路方块示意图。请参照图1与图3。图3所示信号处理电路110包括路由电路MUX1、路由电路MUX2、放大器AMP1以及放大器AMP2。路由电路MUX1的共同差动端对可以作为信号处理电路110的所述第一差动端对，以耦接至USB连接器10的差动接脚对PP。路由电路MUX2的共同差动端对可以作为信号处理电路110的所述第二差动端对，以耦接至USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP。路由电路MUX2的第一选择差动端对耦接至放大器AMP1的输入端对，而路由电路MUX2的第二选择差动端对耦接至放大器AMP2的输出端对。路由电路MUX1的第一选择差动端对耦接至放大器AMP1的输出端对，而路由电路MUX1的第二选择差动端对耦接至放大器AMP2的输入端对。
路由电路MUX1的控制端与路由电路MUX2的控制端均耦接至控制电路120。控制电路120可以依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去控制路由电路MUX1与路由电路MUX2。举例来说，当USB连接器10连接了DP源设备(未绘示)时，而且当USB连接器20连接了DP汲设备(未绘示)(或是USB电路20被动态地组态为DP汲设备角色)时，路由电路MUX1可以将USB连接器10的差动接脚对PP耦接至放大器AMP2的输入端对，以及路由电路MUX2可以将放大器AMP2的输出端对耦接至USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP。当USB连接器10连接了DP汲设备(未绘示)时，而且当USB连接器20连接了DP源设备(未绘示)(或是USB电路20被动态地组态为DP源设备角色)时，路由电路MUX2可以将USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP耦接至放大器AMP1的输入端对，以及路由电路MUX1可以将放大器AMP1的输出端对耦接至USB连接器10的差动接脚对PP。
图3所示开关电路SW包括开关SW1以及开关SW2。开关SW1的第一端耦接至USB连接器10的边带使用(SBU)接脚SBU1。开关SW1的第二端适于耦接至USB连接器(或是USB电路)20的SBU接脚SBU1。开关SW2的第一端耦接至USB连接器10的SBU接脚SBU2。开关SW2的第二端适于耦接至USB连接器(或是USB电路)20的SBU接脚SBU2。控制电路120耦接至开关SW1的控制端、开关SW2的控制端与信号处理电路110的控制端。
在检测期间(检测开关电路SW的第一端以及第二端的期间)，控制电路120可以截止开关SW1以及开关SW2。控制电路120可以检测开关SW1的第一端与开关SW2的第一端而获得第一检测结果。控制电路120还可以检测开关SW1的第二端与开关SW2的第二端而获得第二检测结果。控制电路120可以依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去导通开关SW1以及开关SW2，并且控制信号处理电路110的传输方向。举例来说，在传输期间(例如正常操作期间)，控制电路120可以依据第一检测结果与第二检测结果导通开关SW1与开关SW2，以及控制电路120可以依据第一检测结果与第二检测结果去控制信号处理电路110的传输方向。
当所述第一检测结果表示“出现通讯协议信号”并且所述第二检测结果表示“没有出现信号”时，控制电路120可以导通开关SW1以及开关SW2，并且将信号处理电路110的传输方向设定为“从第一差动端对传输至第二差动端对”。亦即，差动数据流从USB连接器10的差动接脚对PP被传输至USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP。反之，当所述第一检测结果表示“没有出现信号”并且所述第二检测结果表示“出现通讯协议信号”时，控制电路120可以导通开关SW1以及开关SW2，并且将信号处理电路110的传输方向设定为“从第二差动端对传输至第一差动端对”。亦即，差动数据流从USB连接器(或是USB电路)20的差动接脚对PP被传输至USB连接器10的差动接脚对PP。
控制电路120还可以依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去决定是否结束检测开关电路SW的第一端以及第二端以控制信号处理电路110的传输方向，并导通开关SW1以及开关SW2。亦即，控制电路120可以依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去决定是否结束所述检测期间以进入传输期间(例如正常操作期间)。举例来说，当所述第一检测结果与所述第二检测结果都表示“没有出现信号”时，控制电路120可以维持所述检测期间。当所述第一检测结果与所述第二检测结果都表示“出现通讯协议信号”时，控制电路120可以维持所述检测期间。当所述第一检测结果与所述第二检测结果其中一者表示“没有出现信号”并且所述第一检测结果与所述第二检测结果其中另一者表示“出现该通讯协议信号”时，控制电路120可以结束检测开关电路SW的第一端以及第二端(亦即，结束所述检测期间以进入传输期间)，以控制信号处理电路110的传输方向并且导通开关SW1与开关SW2。
举例来说，当USB连接器10连接了DP源设备(未绘示)时，而且当USB连接器20连接了DP汲设备(未绘示)(或是USB电路20被动态地组态为DP汲设备角色)时，DP源设备会在检测期间经由USB连接器10的SBU接脚SBU1与SBU2发出AUX_CH信号，而DP汲设备会在检测期间等待从USB连接器(或是USB电路)20的SBU接脚SBU1与SBU2接收AUX_CH信号。因此在检测期间，在开关SW1与开关SW2为截止的情况下，控制电路120可以检测到开关SW1与开关SW2的第一端“出现通讯协议信号”(第一检测结果)，而且开关SW1与开关SW2的第二端“没有出现信号”(第二检测结果)。基此，控制电路120可以知道USB连接器10连接了DP源设备时，而且USB连接器20连接了DP汲设备(或是USB电路20被动态地组态为DP汲设备角色)，进而确定了信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器10到USB连接器(或是USB电路)20”。在确定了信号处理电路110的传输方向后，控制电路120可以实时地导通开关SW1与开关SW2，以便于DP源设备将AUX_CH信号发送给DP汲设备。因此在检测期间后的传输期间，控制电路120持续导通开关SW1与开关SW2，以及控制电路120可以控制信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器10到USB连接器(或是USB电路)20”。
同理可推，当USB连接器10连接了DP汲设备(未绘示)时，而且当USB连接器20连接了DP源设备(未绘示)(或是USB电路20被动态地组态为DP源设备角色)时，在检测期间以及在开关SW1与开关SW2为截止的情况下，控制电路120可以检测到开关SW1与开关SW2的第一端“没有出现信号”(第一检测结果)，而且开关SW1与开关SW2的第二端“出现通讯协议信号”(第二检测结果)。基此，控制电路120可以知道USB连接器10连接了DP汲设备时，而且USB连接器20连接了DP源设备(或是USB电路20被动态地组态为DP源设备角色)，进而确定了信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器(或是USB电路)20到USB连接器10”。在检测期间后的传输期间，控制电路120导通开关SW1与开关SW2，以及控制电路120可以控制信号处理电路110的传输方向为“从USB连接器(或是USB电路)20到USB连接器10”。
图3所示控制电路120包括电压比较器121、电压比较器122以及触发检测器(toggling detector)123。电压比较器121的第一输入端与第二输入端分别耦接至开关SW1的第一端与开关SW2的第一端。电压比较器121比较开关SW1的第一端的电压与开关SW2的第一端的电压，以获得第一检测结果CPR1。电压比较器122的第一输入端与第二输入端分别耦接至开关SW1的第二端与开关SW2的第二端。电压比较器122比较开关SW1的第二端的电压与开关SW2的第二端的电压，以获得第二检测结果CPR2。触发检测器123耦接至电压比较器121的输出端，以获得所述第一检测结果CPR1。触发检测器123耦接至电压比较器122的输出端，以获得所述第二检测结果CPR2。触发检测器123可以依据所述第一检测结果CPR1与所述第二检测结果CPR2去控制信号处理电路110的传输方向。亦即，触发检测器123可以依据所述第一检测结果CPR1与所述第二检测结果CPR2去控制路由电路MUX1与路由电路MUX2。
在检测期间(亦即检测开关电路SW的第一端以及第二端的期间)，触发检测器123可以截止开关SW1与开关SW2，以及触发检测器123可以致能(enable)电压比较器121与电压比较器122以获得第一检测结果CPR1与第二检测结果CPR2。触发检测器123可以依据第一检测结果CPR1与第二检测结果CPR2去导通开关SW1与开关SW2，以及触发检测器123可以禁能(disable)电压比较器121与电压比较器122。举例来说，在传输期间(亦即控制信号处理电路110的传输方向并且导通开关SW1与开关SW2的期间，例如正常操作期间)，触发检测器123可以导通开关SW1与开关SW2，以及触发检测器123可以禁能电压比较器121与电压比较器122以降低功耗。
综上所述，上述诸实施例所述USB信号传输装置100可以在检测期间去检测SBU接脚而获得检测结果。依据检测结果，控制电路可以确定差动接脚对PP的DP数据串流的传输方向，进而决定/改变信号处理电路110的传输方向。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (21)

1.一种USB信号传输装置，耦接于第一USB电路与第二USB电路之间，其特征在于，所述USB信号传输装置包括：
信号处理电路，具有第一差动端对以及第二差动端对，其中所述第一差动端对适于耦接至所述第一USB电路的差动接脚对，以及所述第二差动端对适于耦接至所述第二USB电路的差动接脚对；
开关电路，具有第一端以及第二端，所述第一端适于耦接至所述第一USB电路，所述第二端适于耦接至所述第二USB电路；以及
控制电路，耦接至所述开关电路的控制端与所述信号处理电路的控制端，
其中，
所述控制电路在检测期间截止所述开关电路，且检测所述开关电路以获得检测结果；
所述控制电路依据所述检测结果导通所述开关电路，并控制所述信号处理电路的传输方向；
所述控制电路检测所述开关电路的所述第一端以及所述第二端以获得所述检测结果；
当所述检测结果表示所述开关电路的所述第一端出现通讯协议信号并且所述开关电路的所述第二端没有出现信号时，所述控制电路导通所述开关电路，并将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第一差动端对传输至所述第二差动端对”；以及
当所述检测结果表示所述开关电路的所述第一端没有出现信号并且所述开关电路的所述第二端出现所述通讯协议信号时，所述控制电路导通所述开关电路，并将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第二差动端对传输至所述第一差动端对”。
2.根据权利要求1所述的USB信号传输装置，其特征在于，所述开关电路包括：
第一开关，具有第一端以及第二端，所述第一开关的所述第一端耦接至所述第一USB电路的第一边带使用接脚，所述第一开关的所述第二端适于耦接至所述第二USB电路的第一边带使用接脚；以及
第二开关，具有第一端以及第二端，所述第二开关的所述第一端耦接至所述第一USB电路的第二边带使用接脚，所述第二开关的所述第二端适于耦接至所述第二USB电路的第二边带使用接脚；
其中，所述控制电路耦接至所述第一开关的控制端与所述第二开关的控制端，所述检测结果包括第一检测结果与第二检测结果；
在所述检测期间，所述控制电路截止所述第一开关与所述第二开关，所述控制电路检测所述第一开关的所述第一端与所述第二开关的所述第一端而获得所述第一检测结果，以及所述控制电路检测所述第一开关的所述第二端与所述第二开关的所述第二端而获得所述第二检测结果；
所述控制电路依据所述第一检测结果与所述第二检测结果导通所述第一开关与所述第二开关，并控制所述信号处理电路的所述传输方向；以及
所述控制电路更依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去决定是否结束所述检测期间以进入传输期间。
3.根据权利要求2所述的USB信号传输装置，其特征在于，
当所述第一检测结果表示出现所述通讯协议信号并且所述第二检测结果表示没有出现信号时，所述控制电路导通所述第一开关与所述第二开关，并将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第一差动端对传输至所述第二差动端对”；以及
当所述第一检测结果表示没有出现信号并且所述第二检测结果表示出现所述通讯协议信号时，所述控制电路导通所述第一开关与所述第二开关，并将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第二差动端对传输至所述第一差动端对”，其中所述通讯协议信号包括周期性脉冲信号。
4.根据权利要求2所述的USB信号传输装置，其特征在于，
当所述第一检测结果表示没有出现信号并且所述第二检测结果表示没有出现信号时，所述控制电路维持所述检测期间；
当所述第一检测结果表示出现所述通讯协议信号并且所述第二检测结果表示出现所述通讯协议信号时，所述控制电路维持所述检测期间；以及
当所述第一检测结果与所述第二检测结果其中一者表示没有出现信号并且所述第一检测结果与所述第二检测结果其中另一者表示出现所述通讯协议信号时，所述控制电路结束所述检测期间以进入所述传输期间。
5.根据权利要求2所述的USB信号传输装置，其特征在于，所述控制电路包括：
第一电压比较器，具有第一输入端与第二输入端，分别耦接至所述第一开关的所述第一端与所述第二开关的所述第一端；
第二电压比较器，具有第一输入端与第二输入端，分别耦接至所述第一开关的所述第二端与所述第二开关的所述第二端；以及
触发检测器，耦接至所述第一电压比较器的输出端以获得所述第一检测结果，以及耦接至所述第二电压比较器的输出端以获得所述第二检测结果，其中所述触发检测器被配置为依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去控制所述信号处理电路的所述传输方向。
6.根据权利要求5所述的USB信号传输装置，其特征在于，
在所述检测期间，所述触发检测器截止所述第一开关与所述第二开关，以及所述触发检测器致能所述第一电压比较器与所述第二电压比较器以获得所述第一检测结果与所述第二检测结果；以及
所述触发检测器依据所述第一检测结果与所述第二检测结果导通所述第一开关与所述第二开关，以及所述触发检测器禁能所述第一电压比较器与所述第二电压比较器。
7.根据权利要求1所述的USB信号传输装置，其特征在于，所述信号处理电路包括：
第一路由电路，具有共同差动端对作为所述信号处理电路的所述第一差动端对；
第二路由电路，具有共同差动端对作为所述信号处理电路的所述第二差动端对；
第一放大器，具有输出端对耦接至所述第一路由电路的第一选择差动端对，其中所述第一放大器的输入端对耦接至所述第二路由电路的第一选择差动端对；以及
第二放大器，具有输入端对耦接至所述第一路由电路的第二选择差动端对，其中所述第二放大器的一输出端对耦接至所述第二路由电路的第二选择差动端对，
其中所述控制电路依据所述检测结果去控制所述第一路由电路与所述第二路由电路。
8.一种USB信号传输装置的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括：
以USB信号传输装置连接第一USB电路及连接第二USB电路；
在检测期间截止所述USB信号传输装置内的开关电路，并检测所述开关电路的第一端以及第二端以获得检测结果，其中所述开关电路的所述第一端适于耦接至所述第一USB电路，所述开关电路的所述第二端适于耦接至所述第二USB电路；
依据所述检测结果去控制所述USB信号传输装置内的信号处理电路的传输方向，并导通所述开关电路，其中所述信号处理电路的第一差动端对适于耦接至所述第一USB电路的差动接脚对，所述信号处理电路的第二差动端对适于耦接至所述第二USB电路的差动接脚；
当所述检测结果表示所述开关电路的所述第一端出现通讯协议信号并且所述开关电路的所述第二端没有出现信号时，将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第一差动端对传输至所述第二差动端对”；以及
当所述检测结果表示所述开关电路的所述第一端没有出现信号并且所述开关电路的所述第二端出现所述通讯协议信号时，将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第二差动端对传输至所述第一差动端对”。
9.根据权利要求8所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
在检测所述开关电路的所述第一端以及所述第二端的期间，截止所述开关电路的第一开关与第二开关，并检测所述第一开关的第一端与所述第二开关的第一端而获得第一检测结果，以及检测所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端而获得第二检测结果，其中所述第一开关的所述第一端适于耦接至所述第一USB电路的第一边带使用接脚，所述第一开关的所述第二端适于耦接至所述第二USB电路的第一边带使用接脚，所述第二开关的所述第一端适于耦接至所述第一USB电路的第二边带使用接脚，以及所述第二开关的所述第二端适于耦接至所述第二USB电路的第二边带使用接脚；以及
依据所述第一检测结果以及所述第二检测结果去控制所述信号处理电路的所述传输方向，并导通所述第一开关与所述第二开关。
10.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
当所述第一检测结果表示出现所述通讯协议信号并且所述第二检测结果表示没有出现信号时，将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第一差动端对传输至所述第二差动端对”；以及
当所述第一检测结果表示没有出现信号并且所述第二检测结果表示出现所述通讯协议信号时，将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第二差动端对传输至所述第一差动端对”。
11.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去决定是否结束检测所述开关电路的所述第一端以及所述第二端以控制所述信号处理电路的所述传输方向，并导通所述第一开关与所述第二开关。
12.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
当所述第一检测结果表示没有出现信号并且所述第二检测结果表示没有出现信号时，维持所述检测期间；
当所述第一检测结果表示出现所述通讯协议信号并且所述第二检测结果表示出现所述通讯协议信号时，维持所述检测期间；以及
当所述第一检测结果与所述第二检测结果其中一者表示没有出现信号并且所述第一检测结果与所述第二检测结果其中另一者表示出现所述通讯协议信号时，结束检测所述开关电路的所述第一端以及所述第二端以控制所述信号处理电路的所述传输方向，并导通所述第一开关与所述第二开关。
13.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
由第一电压比较器比较所述第一开关的所述第一端的电压与所述第二开关的所述第一端的电压，以获得所述第一检测结果；以及
由第二电压比较器比较所述第一开关的所述第二端的电压与所述第二开关的所述第二端的电压，以获得所述第二检测结果。
14.根据权利要求13所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
在检测所述开关电路的所述第一端以及所述第二端的期间，致能所述第一电压比较器与所述第二电压比较器以获得所述第一检测结果与所述第二检测结果；以及
在控制所述信号处理电路的所述传输方向，并导通所述第一开关与所述第二开关的期间，禁能所述第一电压比较器与所述第二电压比较器。
15.一种USB缆线，其特征在于，所述USB缆线包括：
第一USB电路；
第二USB电路；以及
USB信号传输装置，其中所述USB信号传输装置包括：
信号处理电路，具有第一差动端对以及第二差动端对，其中所述第一差动端对耦接至所述第一USB电路的差动接脚对，所述信号处理电路的所述第二差动端对耦接至所述第二USB电路的差动接脚对；
开关电路，具有第一端及第二端，所述第一端耦接至所述第一USB电路，所述第二端耦接至所述第二USB电路；以及
控制电路，耦接至所述开关电路的控制端与所述信号处理电路的控制端，其中，
在检测期间，所述控制电路截止所述开关电路，所述控制电路检测所述开关电路的所述第一端以及所述第二端而获得检测结果；
在所述检测期间后的传输期间，所述控制电路导通所述开关电路，以及所述控制电路依据所述检测结果去控制所述信号处理电路的传输方向；
当所述检测结果表示所述开关电路的所述第一端出现通讯协议信号并且所述开关电路的所述第二端没有出现信号时，所述控制电路将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第一差动端对传输至所述第二差动端对”；以及
当所述检测结果表示所述开关电路的所述第一端没有出现信号并且所述开关电路的所述第二端出现所述通讯协议信号时，所述控制电路将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第二差动端对传输至所述第一差动端对”。
16.根据权利要求15所述的USB缆线，其特征在于，所述开关电路包括：
第一开关，具有第一端以及第二端，所述第一开关的所述第一端耦接至所述第一USB电路的第一边带使用接脚，所述第一开关的所述第二端耦接至所述第二USB电路的一第一边带使用接脚；以及
第二开关，具有第一端以及第二端，所述第二开关的所述第一端耦接至所述第一USB电路的第二边带使用接脚，所述第二开关的所述第二端耦接至所述第二USB电路的第二边带使用接脚；
其中，所述控制电路耦接至所述第一开关的控制端与所述第二开关的控制端，所述检测结果包括第一检测结果与第二检测结果；
在所述检测期间，所述控制电路截止所述第一开关与所述第二开关，所述控制电路检测所述第一开关的所述第一端与所述第二开关的所述第一端而获得所述第一检测结果，以及所述控制电路检测所述第一开关的所述第二端与所述第二开关的所述第二端而获得所述第二检测结果；
在所述传输期间，所述控制电路导通所述第一开关与所述第二开关，以及所述控制电路依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去控制所述信号处理电路的所述传输方向；以及
所述控制电路更依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去决定是否结束所述检测期间以进入所述传输期间。
17.根据权利要求16所述的USB缆线，其特征在于，
当所述第一检测结果表示出现所述通讯协议信号并且所述第二检测结果表示没有出现信号时，所述控制电路将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第一差动端对传输至所述第二差动端对”；以及
当所述第一检测结果表示没有出现信号并且所述第二检测结果表示出现所述通讯协议信号时，所述控制电路将所述信号处理电路的所述传输方向设定为“从所述第二差动端对传输至所述第一差动端对”。
18.根据权利要求16所述的USB缆线，其特征在于，
当所述第一检测结果表示没有出现信号并且所述第二检测结果表示没有出现信号时，所述控制电路维持所述检测期间；
当所述第一检测结果表示出现所述通讯协议信号并且所述第二检测结果表示出现所述通讯协议信号时，所述控制电路维持所述检测期间；以及
当所述第一检测结果与所述第二检测结果其中一者表示没有出现信号并且所述第一检测结果与所述第二检测结果其中另一者表示出现所述通讯协议信号时，所述控制电路结束所述检测期间以进入所述传输期间。
19.根据权利要求16所述的USB缆线，其特征在于，所述控制电路包括：
第一电压比较器，具有第一输入端与第二输入端分别耦接至所述第一开关的所述第一端与所述第二开关的所述第一端；
第二电压比较器，具有第一输入端与第二输入端分别耦接至所述第一开关的所述第二端与所述第二开关的所述第二端；以及
触发检测器，耦接至所述第一电压比较器的输出端以获得所述第一检测结果，以及耦接至所述第二电压比较器的输出端以获得所述第二检测结果，其中所述触发检测器被配置为依据所述第一检测结果与所述第二检测结果去控制所述信号处理电路的所述传输方向。
20.根据权利要求19所述的USB缆线，其特征在于，
在所述检测期间，所述触发检测器截止所述第一开关与所述第二开关，以及所述触发检测器致能所述第一电压比较器与所述第二电压比较器以获得所述第一检测结果与所述第二检测结果；以及
在所述传输期间，所述触发检测器导通所述第一开关与所述第二开关，以及所述触发检测器禁能所述第一电压比较器与所述第二电压比较器。
21.根据权利要求15所述的USB缆线，其特征在于，所述信号处理电路包括：
第一路由电路，具有共同差动端对作为所述信号处理电路的所述第一差动端对；
第二路由电路，具有共同差动端对作为所述信号处理电路的所述第二差动端对；
第一放大器，具有输出端对耦接至所述第一路由电路的第一选择差动端对，其中所述第一放大器的输入端对耦接至所述第二路由电路的第一选择差动端对；以及
第二放大器，具有输入端对耦接至所述第一路由电路的第二选择差动端对，其中所述第二放大器的输出端对耦接至所述第二路由电路的第二选择差动端对，
其中所述控制电路依据所述检测结果去控制所述第一路由电路与所述第二路由电路。
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