CN115668165A - 控制电子设备中的通信模式的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种提供第一设备和第二设备之间的数据通信的方法包括：经由USB型接口使用第一模式建立与连接到第二设备的下游设备的第一通信链路，其中在第一模式中，该USB型接口利用第一组USB通信通道；使用备用模式经由USB‑C端口建立与第一设备的第二通信链路，其中该备用模式利用该第一组USB通信通道；以及根据建立第二通信链路，改变第一通信链路的模式以使得第一通信链路不经由该第一组USB通信通道来进行通信。

Description

控制电子设备中的通信模式的系统和方法

背景技术

背景和相关技术

计算设备包括一个或多个连接端口，以允许在计算设备与电源、输入设备、视频显示器、存储设备、音频输出组件、其他外围设备和其他外部资源(诸如网络通信)之间连接电缆或电线。连接端口通常是反向兼容的以便在较新通信模式不可用时使用旧式通信模式。数据通道的可用性限制了某些通信模式的可用性。

发明内容

在一些实施例中，一种提供第一设备和第二设备之间的数据通信的方法包括在第二设备处执行以下操作，其中该第二设备具有包括USB-C端口以及一个或多个附加USB型接口的USB组件：经由该USB型接口使用第一模式来建立与下游设备的第一通信链路，其中在该第一模式中USB型接口利用第一组USB通信通道；使用备用模式经由USB-C端口来建立与第一设备的第二通信链路，其中该备用模式利用该第一组USB通信通道；以及根据建立第二通信链路来改变第一通信链路的模式以使得第一通信链路不经由该第一组USB通信通道来进行通信。

提供本发明内容以便以简化的形式介绍以下在具体实施方式中还描述的概念的选集。本发明内容并非旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征。

附加特征和优点将在以下描述中阐述，且部分会从描述中显而易见，或者可以通过实践本文中的示教来习得。本公开的特征和优点可借助于在所附权利要求书中特别指出的仪器和组合来实现和获得。本公开的特征将从以下描述和所附权利要求书中变得更完全的显见，或者可以通过如下文所阐述的本公开的实践来习得。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上文所列举的及其他特征的方式，将通过参考附图中所例示的其特定实施例来呈现更具体的描述。为了更好地理解，贯穿各个附图，相同的元素已由相同的附图标记来指定。尽管一些附图可以是概念的示意性或夸大的表示，但至少一些附图可按比例绘制。可以理解附图描绘了一些示例实施例，将通过使用附图以附加特征和细节来描述和解释这些实施例，在附图中：

图1是根据本公开的至少一个实施例的通信系统的系统图；

图2是根据本公开的至少一个实施例的图1的通信系统的示意图；

图3是示出根据本公开的至少一个实施例的提供主设备和下游设备之间的数据通信的方法的流程图；以及

图4是根据本公开的至少一个实施例的USB型接口的前视图。

具体实现

本公开一般涉及用于改进电子设备中的连接端口的可靠性和功能性的系统和方法。更具体地，利用通用串行总线(USB)型连接以及这些连接之间的被共享数据通道的电子设备在一个连接的通信模式利用单一类型的所有可用数据通道时可能经历通信限制。在一些实施例中，当另一连接被商定用于使用第一组数据通道中的所有数据通道的另一端口时，使用该第一组数据通道的USB连接可能丢失通信或由于某种其他原因而损失功能性。在一些实施例中，当显示端口(DP)连接被商定用于使用第一组数据通道(例如，差分数据通道)中的所有数据通道的另一连接时，使用该第一组数据通道(例如，相同的数据通道)的USB连接可能被孤立。在一些实施例中，当Thunderbolt(雷电)连接被商定用于使用第一组数据通道中的所有数据通道的另一端口时，使用该第一组数据通道的USB连接可能被孤立。因为备用通信模式(备用模式)可独占所有相关联的数据通道，所以这些数据通道不可用于与其他连接通信。在一些实施例中，一旦数据通道被分配给备用模式连接，电子设备就没有到其他下游设备的通信路径。在一些实施例中，备用模式包括DP连接、高清媒体接口(HDMI)连接、Thunderbolt连接、移动高清链路(MHL)连接、或PCI高速连接。

在一些实施例中，设备具有包括USB-C端口以及一个或多个附加USB型接口的USB组件。在一些实施例中，USB型接口是容纳USB-A、USB-B、USB-C或其他USB格式连接器的外向连接。在一些实施例中，USB型接口是可被或可不被硬连线至该设备的(诸)电子组件的内部连接。

在一些实施例中，USB-C端口具有对于用于通信模式的至少一个其他USB型接口是共用的差分数据通道。例如，USB-C端口和USB3端口各自具有USB3格式差分数据通道(即，诸对导线)并使用USB3数据通道来用于连接到端口的设备之间的通信。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享用于DP数据通信和用于USB 3.x数据通信的数据通道。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享用于Thunderbolt和用于USB 3.x数据通信的数据通道。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享用于显示端口和用于Thunderbolt数据通信的数据通道。当USB-C端口将所有USB3数据通道分配给显示端口备用模式时，没有USB3数据通道可用于与该设备中的那些USB型接口的通信并且与经由USB3通信链路来进行通信的下游设备的通信可被丢失。

在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享四个数据通道(例如，USB型接口也是USB-C端口，并且各自具有四个USB 3差分数据通道)。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享少于四个数据通道(例如，USB型接口是USB-A 3.x端口，并且具有两个USB 3差分数据通道)。在一些实施例中，USB-C端口的备用模式使用所有被共享数据通道(例如，USB-C端口的备用模式使用该USB-C端口的所有四个USB3差分数据通道)。在一些实施例中，USB-C端口的备用模式使用四个被共享数据通道。

在一些实施例中，一种用于传送数据的通信系统包括通过USB连接来连接的第一设备和第二设备，并且下游设备也通过USB连接来与该第二设备通信。在一些实施例中，第一设备是主设备并且第二设备是用于记录、存储、接收、呈现、显示、或播放所传送的数据的副设备。在一些实施例中，副设备包括用于呈现从主设备接收到的数据的显示器或其他组件。例如，主设备可将视频数据传送至副设备以供显示在该副设备的显示器上。在一些实施例中，副设备包括用于播放从主设备接收到的数据的扬声器或其他组件。在一些实施例中，副设备包括用于存储从主设备接收到的数据的存储器模块或其他存储设备。

在一些实施例中，主设备经由有线连接来连接到副设备。在一些实施例中，有线连接是可选择性连接的线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-C格式线缆。在一些实施例中，有线连接通过非USB-C格式连接(诸如显示端口格式连接或不是USB-C格式连接的USB格式连接)来连接到主设备，并且线缆通过USB-C格式连接来连接到副设备。

在一些实施例中，下游设备经由有线连接来连接到副设备。在一些实施例中，有线连接是可选择性连接的线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-C格式线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-A格式线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-B格式线缆。在一些实施例中，有线连接是另一USB格式线缆。

图1示出了主设备102和副设备104之间的通信系统100的实施例。在一些实施例中，副设备104包括显示器106，该显示器可经由USB-C连接呈现从主设备102发送至副设备104的视频数据。在一些实施例中，USB-C连接是有线连接，诸如图1中示出的被插入副设备104的USB-C端口110中的USB-C线缆108。

在一些实施例中，主设备经由无线连接来连接到副设备。在一些实施例中，无线连接包括至少一个可选择性连接的收发机。在一些实施例中，第一无线收发机被选择性地连接到主设备，并且第二无线收发机被选择性地连接到副设备以促成其间的数据通信。在一些实施例中，主设备包括集成收发机并且与选择性地连接到副设备的无线收发机进行无线通信。

在一些实施例中，副设备具有用以容纳线缆或收发机的USB-C端口。在一些实施例中，USB-C端口是副设备中的独立端口。在一些实施例中，USB-C端口是USB集线器的一部分。在一些实施例中，副设备包括USB集线器，该USB集线器包括与USB-C端口分开的多个USB型接口。在一些实施例中，副设备的USB-C端口以及至少一个USB型接口经由复用器共享第一组数据通道，如将更详细地描述的。例如，副设备的USB-C端口和USB集线器可经由复用器共享数据通道。

在一些实施例中，下游设备连接到副设备的USB型接口。在一些实施例中，下游设备经由有线连接来选择性地连接到USB型接口。在一些实施例中，下游设备经由硬连线连接来选择性地连接到USB型接口。在一些实施例中，下游设备经由选择性地连接到USB型接口的无线收发机来连接。在一些实施例中，下游设备经由硬连线到USB型接口的无线收发机来连接。在一些实施例中，下游设备是相机或其他视频捕捉设备。在一些实施例中，下游设备是话筒或其他音频捕捉设备。在一些实施例中，下游设备是键盘或其他输入设备。在一些实施例中，下游设备是固态驱动器或其他存储设备。

再次参照图1，副设备104包括具有多个USB端口114的集线器112。在一些实施例中，通信系统100包括是摄像机的下游设备116，该摄像机连接到集线器112的USB端口114之一以提供与该副设备104的数据通信，诸如用于使用显示器106来进行视频会议。

在一些实施例中，在下游设备正在使用USB 3.x通信模式与副设备或其他下游设备的电子组件通信的情况下，该下游设备使用第一组数据通道。当第一组数据通道与USB-C端口共享并因此与下游设备和主设备之间的通信共享时，该USB-C端口和连接到该下游设备的USB型接口两者都使用第一组数据通道。当经由USB-C端口从主设备到副设备的数据连接需要使用第一组数据通道中的所有数据通道和/或在该第一组中不存在足够的剩余数据通道以供连接到USB型接口的下游设备继续经由USB 3.x通信模式与主设备通信时，下游设备和/或USB型接口可改为使用第二组数据通道的USB 2.x通信模式或者使用其他数据通信硬件的其他通信模式。在至少一个实施例中，主设备和副设备在其间建立四通道DP备用模式，以分配副设备中的USB-C端口的第一组数据通道中的所有数据通道。副设备发送信号或命令以将该下游设备和/或USB型接口的通信模式改为使用第二组数据通道的通信模式。

在一些实施例中，连接到主设备的副设备包括微控制器和复用器(MUX)。图2是图1的副设备104的促成与上游设备(例如，主设备102)和下游设备(例如，下游设备116，即图1的摄像机)的数据通信的组件的示意性系统图。微控制118与USB-C端口110通信以确定什么类型的主设备102被连接到USB-C端口110并确定主设备102的能力。在一些实施例中，微控制器118是输电控制器，其确定连接到副设备104的上游设备和下游设备这两者的功率和带宽要求。

微控制器118还与MUX 120通信。MUX 120允许第一组数据通道122在使用该第一组数据通道122的可用端口和/或连接之间被分配。在一些实施例中，MUX120可将通道122逐个分配给一个或多个端口114。在一些实施例中，MUX 120可将通道122一次两个地分配给一个或多个端口114。在一些实施例中，MUX 120可将通道122一次四个地分配给一个或多个端口114。在一些实施例中，MUX 120将第一组中的所有可用通道122分配给单个端口114。例如，附加数据通道允许用于该端口的增加的带宽，并且一些通信模式(诸如Thunderbolt 3)只在所有数据通道被分配给该端口的情况下才能达到最大速度。

虽然本文描述的实施例和示例提到在USB 3.x通信模式和DP或Thunderbolt通信模式之间的被共享数据通道，但应理解，本文描述的系统和方法可以与在诸端口之间共享数据通道并具有多组数据通道的任何USB型接口相关。

在一些实施例中，当下游设备116正在被共享数据通道122上使用USB 3.x通信模式时，该下游设备116将经历与主设备102的通信中断和/或被将数据通道分配给四通道DP备用模式或Thunderbolt 3备用模式的MUX 120孤立。在一些实施例中，连接到USB集线器的第一下游设备正使用USB 3.x通信模式来与主设备102通信，并且连接到该USB集线器的第二下游设备正使用USB 2.x通信模式来与主设备102通信。USB 2.x使用与用于USB 3.x通信模式、显示端口备用模式和Thunderbolt 3备用模式的那些数据通道不同的第二组数据通道。因此，MUX分配USB-C端口的第一组数据通道用于四通道DP备用模式不干扰在第二组数据通道上使用USB 2.x的第二下游设备的通信。在一些实施例中，在第一组数据通道上使用USB 3.x通信模式的第一下游设备经历中断，除非改变通信模式。

在一些实施例中，副设备的微控制器或其他处理器在MUX分配USB-C端口的第一组数据通道之前将第一下游设备的通信模式改为不使用第一组数据通道的另一通信模式(例如，USB 2.x通信模式)。在一些实施例中，通信模式的改变中断第一及下游设备的通信，但这确保通信被维持并且第一下游设备不被孤立。在一些示例中，第二下游设备不受MUX对第一组数据通道的分配的影响。

在一些实施例中，副设备的微控制器或其他处理器确定什么设备被连接到副设备的USB型接口。在一些示例中，下游设备是具有多个USB型接口的下游USB集线器。在一些实施例中，副设备检测被连接到下游USB集线器的一个或多个第二下游设备。在一些实施例中，副设备可将至少一个第二下游设备和/或下游集线器的通信模式改为不使用第一组数据通道的通信模式。

再次参照图2，副设备104可基于连接到USB-C端口110的主设备102的所确定的能力来分配数据通道122。在一些实施例中，微控制器118与MUX 120通信以在USB集线器112和/或(诸)USB型接口114与DP处理器124之间选择性地分配USB-C端口110的数据通道122。DP处理器124可通过数据通道122接收视频信息并在副设备104的显示器106上呈现视频信息。在一些实施例中，MUX120在USB集线器112和/或(诸)USB型接口114与其他组件和/或处理器之间选择性地分配数据通道122，这取决于主设备102和USB-C端口110连接的所确定的能力、数据类型、可用备用模式、或其组合。

在一些实施例中，在四通道DP备用模式中微控制器指示MUX将所有四个数据通道分配给DP处理器以显示来自主设备的视频信息。在一些实施例中，在四通道Thunderbolt 3备用模式中微控制器指示MUX将所有四个数据通道分配给副设备的另一组件以便以Thunderbolt 3的最大带宽处理来自主设备的数据。

在一些实施例中，微控制器118电连接到存储设备125并与其进行数据通信。在一些实施例中，存储设备125在其上存储有指令，这些指令使副设备104执行本文描述的各方法的任一实施例。

图3是示出提供第一设备和下游设备之间的数据通信的方法226的实施例的流程图。在一些实施例中，提供第一设备和第二设备之间的数据通信的方法226包括防止和/或限制下游设备或节点的数据通信的中断。在一些实施例中，防止和/或限制下游节点的数据通信的中断包括确定(诸)下游节点的通信模式并改变下游节点的通信模式。在一些实施例中，防止和/或限制下游节点的数据通信的中断包括确定(诸)下游节点的通信模式并且改变第一下游节点的通信模式，而不改变第二下游节点的通信模式。

在一些实施例中，提供第一设备和下游设备之间的数据通信的方法226包括与该下游设备建立(228)第一通信链路并与第一设备建立(230)第二通信链路。通信链路各自采用USB连接与副设备连接。在一些实施例中，第一通信链路经由USB型接口，并且第二通信链路经由USB-C端口。第一设备和下游设备可经由副设备的USB连接来彼此通信。在一些实施例中，第一通信链路经由第一通信模式在USB型接口的第一组USB通信通道上传送和接收数据。在一些实施例中，第二通信链路在USB-C端口的相同USB通信通道上传送和接收数据。在一些实施例中，第一通信模式和备用模式这两者都使用USB3通信通道。在一些实施例中，第一通信模式是USB 3.1数据通信模式。在一些实施例中，第一通信模式是USB 2.1数据通信模式。在一些实施例中，第一通信模式是Thunderbolt数据通信模式或其他备用模式。

在一些实施例中，下游节点是USB型接口，诸如USB-A端口、USB-B端口、迷你USB端口、或微USB端口。在一些实施例中，下游节点是连接到USB型接口的下游设备。在至少一个实施例中，连接到USB型接口的下游设备正在第一组USB通信通道上经由USB 3.2通信模式进行通信，并且USB-C端口备用模式在该第一组USB通信通道上通信。

在一些实施例中，使用备用模式经由USB-C端口建立第二通信链路包括将USB-C端口切换至使用第一组USB通信通道或数据通道的备用模式。在一些实施例中，备用模式使用USB-C端口的第一组USB数据通道中的全部数据通道，诸如四通道DP备用模式、四通道Thunderbolt备用模式、四通道HDMI备用模式、四通道MHL备用模式、四通道PCI高速备用模式、或其他备用模式。在一些实施例中，经由USB-C端口改为备用模式来建立第二通信链路包括确定第一设备的通信能力和/或要求。在一些实施例中，第二设备的微控制器与第一设备的微控制器通信以确定第一设备的能力和/或要求并且至少部分地基于与第一设备的通信来将USB-C端口的通信模式设为备用模式。在一些实施例中，第二设备的输电控制器与第一设备的输电控制器通信以确定第一设备的能力和/或要求并且至少部分地基于与第一设备的通信来将USB-C端口的通信模式设为备用模式。

在一些实施例中，该方法进一步包括改变(232)第一通信链路的第一通信模式，而无论第二设备中的USB-C端口下游的一个或多个节点是否正经由第一组USB通信通道进行通信。

在一些实施例中，下游设备或节点正经由第二组USB通信通道进行通信并且可由于切换第一组USB通信通道而在没有中断的情况下继续使用第二组USB通信通道。因此，在一些实施例中，该方法包括不向未经由第一组USB通信通道进行通信的下游节点发送信号和/或不改变该下游节点的通信。在一些实施例中，下游节点正经由使用独立于USB 3.x、DP、或Thunderbolt 3备用模式所使用的那些数据通道的数据通道的USB 2.x或USB 1.x通信模式来进行通信。

当下游设备或节点正在经由第一组USB通信通道来进行通信时，在一些实施例中，该方法包括改变(234)该下游节点的模式以使得该节点不经由第一组USB通信通道来进行通信。在常规系统中，允许下游节点在将USB-C端口切换至使用第一组USB通信通道中的全部通信通道的备用模式后保持尝试使用第一组USB通信通道可孤立该下游节点并导致丢失与该下游节点的通信。在一些实施例中，下游设备或节点的模式被改变以使得该节点在将USB-C端口设为备用模式之前不经由第一组USB通信通道来进行通信。在一些实施例中，下游设备或节点的模式被改变以使得该节点不与将USB-C端口设为备用模式同时地经由第一组USB通信通道来进行通信。

在一些实施例中，改变下游设备或节点的模式包括向下游设备发送信号以商定通信模式的改变。在一些实施例中，改变下游节点的模式包括在USB型接口上循环供电以迫使对下游设备与副设备之间的通信模式的新商定。在一些实施例中，到下游节点的信号包括提供用以切换USB型接口的VBUS_EN的信号。在一些实施例中，改变模式包括发送用以切换VBUS_EN达至少200毫秒的信号。在一些实施例中，改变模式包括将VBUS_EN信号置为无效达至少200毫秒并且之后将该VBUS_EN信号重置为有效。在一些实施例中，改变第一通信链路的通信模式包括将该模式改为更慢的数据连接。例如，USB3.2 2x2通信模式能够以最大20G比特/秒传输数据，而高速USB 2.0能够以最大480M比特/秒传输数据。

在具有诸如图4所示的可选择性连接的端口的一些实施例中，USB3-A端口336至少包括VBUS引脚338、数据(-)引脚340、数据(+)引脚342和接地引脚344，以及包括StdA_SSRx-346、StdA_SCRx+348、接地漏极350、StdASSTx-352和StdA_SSSTx+354导线的超高速导线连接。用以对USB型接口循环供电的信号和/或用以到下游设备重新商定与USB型接口的通信模式的信号可以在VBUS引脚338(例如，电源引脚)上发送。在一些实施例中，到下游设备以重新商定与USB型接口的通信模式的信号可以在(诸)数据引脚340、342上发送。在一些实施例中，下游节点的模式通过以下操作来改变：向USB型接口的根集线器循环供电，这进而迫使商定该下游设备和USB型接口之间的通信模式。

工业实用性

本公开一般涉及用于改进电子设备中的连接端口的可靠性和功能性的系统和方法。更具体地，利用通用串行总线(USB)型连接以及被共享数据通道的电子设备在通信模式利用单一类型的所有可用数据通道时可能经历通信限制。在一些实施例中，当另一连接被商定使用第一组数据通道中的所有数据通道时，使用该第一组数据通道的USB连接可能丢失通信或由于某种其他原因而损失功能性。在一些实施例中，当显示器端口连接被商定使用第一组数据通道(例如，USB3差分数据通道)中的所有数据通道时，使用该第一组数据通道(例如，相同的USB3差分数据通道)的USB连接可能被孤立。在一些实施例中，当Thunderbolt(雷电)连接被商定使用第一组数据通道中的所有数据通道时，使用该第一组数据通道的USB连接可能被孤立。因为备用通信模式(备用模式)可独占所有相关联的数据通道，所以这些数据通道不可用于与其他连接通信。在一些实施例中，一旦数据通道被分配给备用模式连接，电子设备就没有到其他下游设备的通信路径。

在一些实施例中，设备具有包括USB-C端口以及一个或多个附加USB型接口的USB组件。在一些实施例中，USB型接口是容纳USB-A,USB-B,USB-C或其他USB格式连接器的外向连接。在一些实施例中，USB型接口是可被或可不被硬连线至该设备的(诸)电子组件的内部连接。

在一些实施例中，USB-C端口具有对于用于通信模式的至少一个其他USB型接口是共用的差分数据通道。例如，USB-C端口和USB3端口各自具有四个USB3格式差分数据通道(即，诸对导线)并使用USB3数据通道来用于连接到端口的设备之间的通信。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享用于显示端口和用于USB 3.x数据通信的数据通道。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享用于Thunderbolt和用于USB 3.x数据通信的数据通道。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享用于显示端口和用于Thunderbolt数据通信的数据通道。当USB-C端口将所有USB3数据通道分配给显示端口备用模式时，没有USB3数据通道可用于与该设备中的那些USB型接口的通信并且与经由USB3通信链路来进行通信的下游设备的通信可被丢失。

在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享四个数据通道(例如，USB型接口也是USB-C端口，并且各自具有四个USB 3差分数据通道)。在一些实施例中，USB-C端口和USB型接口共享少于四个数据通道(例如，USB型接口是USB-A 3.x端口，并且具有两个USB 3差分数据通道)。在一些实施例中，USB-C端口的备用模式使用所有被共享数据通道(例如，USB-C端口的备用模式使用该USB-C端口的所有四个USB3差分数据通道)。在一些实施例中，USB-C端口的备用模式使用四个被共享数据通道。

在一些实施例中，一种用于传送数据的通信系统包括通过USB连接来连接的第一设备和第二设备，并且下游设备也通过USB连接来与该第二设备通信。在一些实施例中，第一设备是主设备并且第二设备是用于记录、存储、接收、呈现、显示、或播放所传送的数据的副设备。在一些实施例中，副设备包括用于呈现从主设备接收到的数据的显示器或其他组件。例如，主设备可将视频数据传送至副设备以供显示在该副设备的显示器上。在一些实施例中，副设备包括用于播放从主设备接收到的数据的扬声器或其他组件。在一些实施例中，副设备包括用于存储从主设备接收到的数据的存储器模块或其他存储设备。

在一些实施例中，主设备经由有线连接来连接到副设备。在一些实施例中，有线连接是可选择性连接的线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-C格式线缆。在一些实施例中，有线连接通过非USB-C格式连接(诸如显示端口格式连接或不是USB-C格式连接的USB格式连接)来连接到主设备，并且线缆通过USB-C格式连接来连接到副设备。

在一些实施例中，下游设备经由有线连接来连接到副设备。在一些实施例中，有线连接是可选择性连接的线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-C格式线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-A格式线缆。在一些实施例中，有线连接是USB-B格式线缆。在一些实施例中，有线连接是另一USB格式线缆。

在一些实施例中，主设备经由无线连接来连接到副设备。在一些实施例中，无线连接包括至少一个可选择性连接的收发机。在一些实施例中，第一无线收发机被选择性地连接到主设备，并且第二无线收发机被选择性地连接到副设备以促成其间的数据通信。在一些实施例中，主设备包括集成收发机并且与选择性地连接到副设备的无线收发机进行无线通信。

在一些实施例中，副设备具有用以容纳线缆或收发机的USB-C端口。在一些实施例中，USB-C端口是副设备中的独立端口。在一些实施例中，USB-C端口是USB集线器的一部分。在一些实施例中，副设备包括USB集线器，该USB集线器包括与USB-C端口分开的多个USB型接口。在一些实施例中，副设备的USB-C端口以及至少一个USB型接口经由复用器共享第一组数据通道，如将更详细地描述的。例如，副设备的USB-C端口和USB集线器可经由复用器共享数据通道。

在一些实施例中，下游设备连接到副设备的USB型接口。在一些实施例中，下游设备经由有线连接来选择性地连接到USB型接口。在一些实施例中，下游设备经由硬连线连接来选择性地连接到USB型接口。在一些实施例中，下游设备经由选择性地连接到USB型接口的无线收发机来连接。在一些实施例中，下游设备经由硬连线到USB型接口的无线收发机来连接。在一些实施例中，下游设备是相机或其他视频捕捉设备。在一些实施例中，下游设备是话筒或其他音频捕捉设备。在一些实施例中，下游设备是键盘或其他输入设备。在一些实施例中，下游设备是固态驱动器或其他存储设备。

在一些实施例中，在下游设备正在使用USB 3.x通信模式与副设备或其他下游设备的电子组件通信的情况下，该下游设备使用第一组数据通道。当第一组数据通道与USB-C端口共享并因此与下游设备和主设备之间的通信共享时，该USB-C端口和连接到该下游设备的USB型接口两者都使用第一组数据通道。当经由USB-C端口从主设备到副设备的数据连接需要使用第一组数据通道中的所有数据通道和/或在该第一组中不存在足够的剩余数据通道以供连接到USB型接口的下游设备继续经由USB 3.x通信模式与主设备通信时，下游设备和/或USB型接口可改为使用第二组数据通道的USB 2.x通信模式或者其他数据通信硬件。在至少一个实施例中，主设备和副设备在其间建立四通道DP备用模式，以分配副设备中的USB-C端口的第一组数据通道中的所有数据通道。副设备发送信号或命令以将该下游设备和/或USB型接口的通信模式改为使用第二组数据通道的通信模式。

在一些实施例中，连接到主设备的副设备包括微控制器和复用器(MUX)。微控制与USB-C端口通信以确定什么类型的主设备被连接到USB-C端口并确定主设备的能力。在一些实施例中，微控制器是输电控制器，其确定连接到副设备的上游设备和下游设备这两者的功率和带宽要求。

微控制器还与MUX通信。MUX允许第一组数据通道在使用该第一组数据通道的可用端口和/或连接之间被分配。在一些实施例中，MUX可将通道逐个分配给一个或多个端口。在一些实施例中，MUX可将通道一次两个地分配给一个或多个端口。在一些实施例中，MUX可将通道一次四个地分配给一个或多个端口。在一些实施例中，MUX将第一组中的所有可用通道分配给单个端口。例如，附加数据通道允许用于该端口的增加的带宽，并且一些通信模式(诸如Thunderbolt 3)只在所有数据通道被分配给该端口的情况下才能达到最大速度。

虽然本文描述的实施例和示例提到在USB 3.x通信模式和DP或Thunderbolt通信模式之间的被共享数据通道，但应理解，本文描述的系统和方法可以与在诸端口之间共享数据通道并具有多组数据通道的任何USB型接口相关。

在一些实施例中，当下游设备正在被共享数据通道上使用USB 3.x通信模式时，该下游设备将经历与主设备的通信中断和/或被将数据通道分配给四通道DP备用模式或Thunderbolt 3备用模式的MUX孤立。在一些实施例中，连接到USB集线器的第一下游设备正使用USB 3.x通信模式来与主设备通信，并且连接到该USB集线器的第二下游设备正使用USB 2.x通信模式来进行通信。USB 2.x使用与用于USB 3.x通信模式、显示端口备用模式和Thunderbolt 3备用模式的那些数据通道不同的第二组数据通道。因此，MUX分配USB-C端口的第一组数据通道用于四通道DP备用模式不干扰在第二组数据通道上使用USB 2.x的第二下游设备的通信。在一些实施例中，在第一组数据通道上使用USB 3.x通信模式的第一下游设备经历中断，除非改变通信模式。

在一些实施例中，副设备的微控制器或其他处理器在MUX分配USB-C端口的第一组数据通道之前将第一下游设备的通信模式改为不使用第一组数据通道的另一通信模式(例如，USB 2.x通信模式)。在一些实施例中，通信模式的改变中断第一及下游设备的通信，但这确保通信被维持并且第一下游设备不被孤立。在一些示例中，第二下游设备不受MUX对第一组数据通道的分配的影响。

在一些实施例中，副设备的微控制器或其他处理器确定什么设备被连接到副设备的USB型接口。在一些示例中，下游设备是具有多个USB型接口的下游USB集线器。在一些实施例中，副设备检测被连接到下游USB集线器的一个或多个第二下游设备。在一些实施例中，副设备可将至少一个第二下游设备和/或下游集线器的通信模式改为不使用第一组数据通道的通信模式。

副设备可基于连接到USB-C端口的主设备的所确定的能力来分配数据通道端口。在一些实施例中，微控制器与MUX通信以在USB集线器和/或(诸)USB型接口与DP处理器之间选择性地分配USB-C端口的数据通道。DP处理器可通过数据通道接收视频信息并在副设备的显示器上呈现视频信息。在一些实施例中，MUX在USB集线器和/或(诸)USB型接口与其他组件和/或处理器之间选择性地分配数据通道，这取决于主设备和USB-C端口连接的所确定的能力、数据类型、可用备用模式、或其组合。

在一些实施例中，在四通道DP备用模式中微控制器指示MUX将所有四个数据通道分配给DP处理器以显示来自主设备的视频信息。在一些实施例中，在四通道Thunderbolt 3备用模式中微控制器指示MUX将所有四个数据通道分配给副设备的另一组件以便以Thunderbolt 3的最大带宽处理来自主设备的数据。

在一些实施例中，微控制器电连接到存储设备并与其进行数据通信。在一些实施例中，存储设备在其上存储有指令，这些指令使副设备执行本文描述的各方法的任一实施例。

在一些实施例中，提供第一设备和下游设备之间的数据通信的方法包括防止和/或限制下游设备或节点的数据通信的中断。在一些实施例中，防止和/或限制下游节点的数据通信的中断包括确定(诸)下游节点的通信模式并改变下游节点的通信模式。在一些实施例中，防止和/或限制下游节点的数据通信的中断包括确定(诸)下游节点的通信模式并且改变第一下游节点的通信模式，而不改变第二下游节点的通信模式。

在一些实施例中，一种提供第一设备和下游设备之间的数据通信的方法包括

建立(228)与该下游设备的第一通信链路并建立(230)与第一设备的第二通信链路。通信链路各自与具有USB连接的副设备。在一些实施例中，第一通信链路经由USB型接口，并且第二通信链路经由USB-C端口。第一设备和下游设备可经由副设备的USB连接来彼此通信。在一些实施例中，第一通信链路经由第一通信模式在USB型接口的第一组USB通信通道上传送和接收数据。在一些实施例中，第二通信链路在USB-C端口的相同USB通信通道上传送和接收数据。在一些实施例中，第一通信模式和备用模式这两者都使用USB3通信通道。在一些实施例中，第一通信模式是USB 3.1数据通信模式。在一些实施例中，第一通信模式是USB 2.1数据通信模式。在一些实施例中，第一通信模式是Thunderbolt数据通信模式或其他备用模式。

在一些实施例中，下游节点是USB型接口，诸如USB-A端口、USB-B端口、迷你USB端口、或微USB端口。在一些实施例中，下游节点是连接到USB型接口的下游设备。在至少一个实施例中，连接到USB型接口的下游设备正在第一组USB通信通道上经由USB 3.2通信模式进行通信，并且USB-C端口备用模式在该第一组USB通信通道上通信。

在一些实施例中，使用备用模式经由USB-C端口建立第二通信链路包括将USB-C端口切换至使用第一组USB通信通道或数据通道的备用模式。在一些实施例中，备用模式使用USB-C端口的第一组USB数据通道中的全部数据通道，诸如四通道DP备用模式、四通道Thunderbolt备用模式、四通道HDMI备用模式、四通道MHL备用模式、四通道PCI高速备用模式、或其他备用模式。在一些实施例中，经由USB-C端口改为备用模式来建立第二通信链路包括确定第一设备的通信能力和/或要求。在一些实施例中，第二设备的微控制器与第一设备的微控制器通信以确定第一设备的能力和/或要求并且至少部分地基于与第一设备的通信来将USB-C端口的通信模式设为备用模式。在一些实施例中，第二设备的输电控制器与第一设备的输电控制器通信以确定第一设备的能力和/或要求并且至少部分地基于与第一设备的通信来将USB-C端口的通信模式设为备用模式。

在一些实施例中，该方法进一步包括改变(232)第一通信链路的第一通信模式，而无论第二设备中的USB-C端口下游的一个或多个节点是否正经由第一组USB通信通道进行通信。

在一些实施例中，下游设备或节点正经由第二组USB通信通道进行通信并且可由于切换第一组USB通信通道而在没有中断的情况下继续使用第二组USB通信通道。因此，在一些实施例中，该方法包括不向未经由第一组USB通信通道进行通信的下游节点发送信号和/或不改变该下游节点的通信。在一些实施例中，下游节点正经由使用独立于USB 3.x、DP、或Thunderbolt 3备用模式所使用的那些数据通道的数据通道的USB 2.x或USB 1.x通信模式来进行通信。

当下游设备或节点正在经由第一组USB通信通道来进行通信时，在一些实施例中，该方法包括改变(234)该下游节点的模式以使得该节点不经由第一组USB通信通道来进行通信。在常规系统中，允许下游节点在将USB-C端口切换至使用第一组USB通信通道中的全部的备用模式后保持尝试使用第一组USB通信通道可孤立该下游节点并导致丢失与该下游节点的通信。在一些实施例中，下游设备或节点的模式被改变以使得该节点在将USB-C端口设为备用模式之前不经由第一组USB通信通道来进行通信。在一些实施例中，下游设备或节点的模式被改变以使得该节点不与将USB-C端口设为备用模式同时地经由第一组USB通信通道来进行通信。

在一些实施例中，改变下游设备或节点的模式包括向下游设备发送信号以商定通信模式的改变。在一些实施例中，改变下游节点的模式包括在USB型接口上循环供电以迫使对下游设备与副设备之间的通信模式的新商定。在一些实施例中，到下游节点的信号包括经由USB型接口的VBUS_EN引脚来提供用以来切换USB型接口的VBUS_EN的信号。在一些实施例中，改变模式包括发送用以切换VBUS_EN达至少200毫秒的信号。在一些实施例中，改变模式包括将VBUS_EN信号置为无效达至少200毫秒并且之后将该VBUS_EN信号重置为有效。在一些实施例中，改变第一通信链路的通信模式包括将该模式改为更慢的数据连接。例如，USB3.2 2x2通信模式能够以最大20G比特/秒传输数据，而高速USB 2.0能够以最大480M比特/秒传输数据。

在具有诸如图4所示的可选择性连接的端口的一些实施例中，USB3-A端口336至少包括VBUS引脚338、数据(-)引脚340、数据(+)引脚342和接地引脚344，以及包括StdA_SSRx-346、StdA_SCRx+348、接地漏极350、StdASSTx-352和StdA_SSSTx+354导线的超高速导线连接。用以对USB型接口循环供电的信号和/或用以到下游设备重新协商与USB型接口的通信模式的信号可以在VBUS引脚338(例如，电源引脚)上发送。在一些实施例中，到下游设备以重新协商与USB型接口的通信模式的信号可以在(诸)数据引脚340、342上发送。在一些实施例中，下游节点的模式通过以下操作来改变：向USB型接口的根集线器循环供电，这进而迫使协商该下游设备和USB型接口之间的通信模式。

在至少一些实施例中，根据本公开，与下游节点的通信的中断和/或丢失可通过主动避免USB型接口上的数据通道使用中的冲突来限制和/或防止。通过确定什么设备和/或节点正在共享第一组USB通信通道，设备可商定并进入全速备用模式，而不孤立先前连接的下游设备。

本公开涉及根据至少以下各节中提供的示例的用于改进电子设备中的连接端口的可靠性和功能性的系统和方法：

1.一种提供第一设备(例如，主设备102)和下游设备(例如，下游设备116)之间的数据通信的方法，该方法包括：

在第二设备(例如，副设备104)处执行以下操作，其中该第二设备具有包括USB-C端口(110)以及一个或多个附加USB型接口(114)的USB组件：

经由该USB型接口使用第一模式来建立(228)与该下游设备的第一通信链路，其中在该第一模式中该USB型接口利用第一组USB通信通道(例如，数据通信通道122)；

使用备用模式经由该USB-C端口建立(230)与该第一设备的第二通信链路，其中该备用模式利用该第一组USB通信通道；以及

根据建立该第二通信链路，改变(232)该第一通信链路的模式以使得该第一通信链路不经由该第一组USB通信通道来进行通信。

2.如小节1所述的方法，其中该备用模式通信是显示端口(DP)通信。

3.如小节1所述的方法，其中该备用模式通信是Thunderbolt 3通信。

4.如小节1所述的方法，其中该备用模式通信是HDMI通信模式。

5.如任一前述小节所述的方法，进一步包括将四通道数据连接分配给该备用模式通信。

6.如任一前述小节所述的方法，其中改变该节点的模式包括发送用以切换该USB型接口(例如，USB-A端口336)的VBUS_EN(例如，经由VBUS引脚338)的信号。

7.如任一前述小节所述的方法，其中改变该第一通信链路的模式包括向该USB型接口循环供电。

8.如任一前述小节所述的方法，其中改变该第一通信链路的模式包括将该模式改为更慢的数据连接。

9.如任一前述小节所述的方法，其中该USB型接口是主要USB集线器的一部分，并且改变该第一通信链路的模式包括不重置该主要USB集线器。

10.如任一前述小节所述的方法，其中该下游设备是下游USB集线器。

11.如小节10所述的方法，进一步包括：

确定第二节点是否被连接到该下游USB集线器；

确定该第二节点是否正在经由该第一组USB通信通道来进行通信；以及

在改变该下游USB集线器的模式以使得该节点不经由第一组USB通信通道来进行通信之前，改变该第二节点的第二模式以使得该第二节点不经由该第一组USB通信通道来进行通信。

12.一种副设备(例如，副设备104)，包括：

USB-C端口(110)；

具有多个端口(114)的通用串行总线(USB)集线器(112)；

DP处理器(124)；

与该USB-C端口进行电通信的复用器(120)，其中该复用器被配置成切换该USB集线器到该DP处理器之间的四通道数据连接(122)；

与该复用器进行数据通信的微控制器(例如，微控制器118)；

电耦合到该微控制器的存储设备(125)，在该存储设备上存储有指示该微控制器执行如任一前述权利要求所述的方法的指令。

13.如小节12所述的副设备，进一步包括电耦合到该DP处理器的显示面板(106)。

14.如小节12所述的副设备，其中该微控制器被进一步配置成确定该主设备是否具备四通道显示端口备用模式的能力。

15.一种通信系统，包括：

主设备(102)；

小节12-14中的任一者所述的副设备；以及

将该主设备连接到该副设备的USB-C端口的数据线缆(108)。

冠词“一”、“一个”和“该”旨在表示在前面的描述中存在各元素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在是包含性的，并表示除所列出的元素以外可以有附加的元素。附加地，将理解，对本公开的“一个实施例”或“一实施例”的引用不旨在被解释为排除也纳入所述特征的附加实施例的存在。例如，相关于本文的一实施例描述的任何元素可以与本文中描述的任何其他实施例的任何元素相组合。本文中所阐述的数字、百分比、比率或其他值旨在包括该值，以及还有“约”或“近似”所阐述的值的其他值，如由本公开的实施例所涵盖的将由本领域普通技术人员所领会的那样。因此，所阐述的值应当被足够宽泛地解释以涵盖至少足够接近用来执行所需功能或实现所需结果的所阐述的值的值。所阐述的值至少包括将在合适的加工或生产过程中预期到的变化，并且可包括在所阐述的值的5％内、1％内、0.1％内或0.01％内的值。

鉴于本公开，本领域普通技术人员将认识到，等同构造不脱离本公开的精神和范围，并且，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本文公开的各实施例进行各种改变、替换和变更。包括功能“装置加功能”条款的等效构造旨在覆盖本文描述为执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等同物以及提供相同功能的等效结构两者。申请人的明确意图是，除非在‘用于……的装置’一词与相关联的功能一起出现的情况下，否则不对任何权利要求援引装置加功能或其他功能声明。对权利要求的含义和范围内的各实施例的每个添加、删除和修改都将被权利要求所接受。

应当理解，前面描述中的任何方向或参考系仅仅是相对的方向或移动。例如，对“正面”和“背面”或者“顶部”和“底部”或者“左侧”和“右侧”的任何引用仅仅描述了相关元素的相对位置或移动。

本公开可以以其他具体形式来体现，而不背离其精神或特性。所描述的实施例被认为是说明性的而非限制性的。从而，本发明的范围由所附权利要求书而非前述描述指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的改变应被权利要求书的范围所涵盖。

Claims (15)

1.一种提供第一设备和下游设备之间的数据通信的方法，所述方法包括：

在第二设备处执行以下操作，其中所述第二设备具有包括USB-C端口以及一个或多个USB型接口的USB组件：

经由所述一个或多个附加USB型接口中的USB型接口使用第一模式来建立与所述下游设备的第一通信链路，其中在所述第一模式中所述USB型接口利用第一组USB通信通道；

使用备用模式经由所述USB-C端口建立与所述第一设备的第二通信链路，其中所述备用模式利用所述第一组USB通信通道；以及

根据建立所述第二通信链路，改变所述第一通信链路的模式以使得所述第一通信链路不经由所述第一组USB通信通道来进行通信。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述备用模式通信是显示端口(DP)通信。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述备用模式通信是Thunderbolt 3通信。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述备用模式通信是HDMI通信。

5.如任一前述权利要求所述的方法，进一步包括将四通道数据连接分配给所述备用模式通信。

6.如任一前述权利要求所述的方法，其中改变所述节点的模式包括发送用以切换所述USB型接口的VBUS_EN的信号。

7.如任一前述权利要求所述的方法，其中改变所述第一通信链路的模式包括向所述USB型接口循环供电。

8.如任一前述权利要求所述的方法，其中改变所述第一通信链路的模式包括将所述模式改为更慢的数据连接。

9.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述USB型接口是主要USB集线器的一部分，并且改变所述第一通信链路的模式包括不重置所述主要USB集线器。

10.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述下游设备是下游USB集线器。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定第二节点是否被连接到所述下游USB集线器；

确定所述第二节点是否正在经由所述第一组USB通信通道来进行通信；以及

在改变所述下游USB集线器的模式以使得所述节点不经由所述第一组USB通信通道来进行通信之前，改变所述第二节点的第二模式以使得所述第二节点不经由所述第一组USB通信通道来进行通信。

12.一种副设备，包括：

USB-C端口；

具有多个端口的通用串行总线(USB)集线器；

DP处理器；

与所述USB-C端口进行电通信的复用器，其中所述复用器被配置成切换所述USB集线器到所述DP处理器之间的四通道数据连接；

与所述复用器进行数据通信的微控制器；以及

电耦合到所述微控制器的存储设备，在所述存储设备上存储有指示所述微控制器执行如任一前述权利要求所述的方法的指令。

13.如权利要求12所述的副设备，进一步包括电耦合到所述DP处理器的显示面板。

14.如权利要求12所述的副设备，其中所述微控制器被进一步配置成确定主设备是否具备四通道显示端口备用模式的能力。

15.一种通信系统，包括：

主设备；

权利要求12-14中的任一者所述的副设备；以及

将所述主设备连接到所述副设备的USB-C端口的数据线缆。

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