CN201039355Y - 具有高速usb接口电路的影音播放设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高速USB接口电路的影音播放设备，在所述影音播放设备上设置有USB接口，内部包含有视频解码电路和音频处理电路，其中，在所述影音播放设备的内部还设置有USB解码模块，所述USB解码模块的差分信号端子与所述USB接口的差分数据端对应连接，将接收到的USB数据解码生成视频信号和音频信号分别输出到所述影音播放设备中的视频解码电路和音频处理电路，进而驱动显示模块和扬声器输出。本实用新型的USB接口电路通过配备USB解码模块及其外围电路，提高了USB数据的传输和处理速度，实现了USB外设中的音视频数据在影音播放设备中的流畅播出。

Description

具有高速USB接口电路的影音播放设备

技术领域

本实用新型属于影音播放设备技术领域，具体地说，是涉及一种适用于影音播放设备中的高速USB接口电路。

背景技术

如今的电视机已经成为多媒体家庭中的重要一员，许多电视机都配备了一个甚至多个USB接口，这样不仅可以驱动U盘、数码相机、移动硬盘等外部设备，方便、快速地实现电视机与外部设备的数据传递，而且可以和其他USB设备相连接，如DC、DV、MP3等，直接播放其中的音、视频文件，可见在电视机上配置USB接口电路给广大消费者带来的便利与享受是不言而喻的。但是，现有电视机在其USB接口插接上述USB外设后经常会出现存储速度慢、画面不流畅等问题，究其原因，是因为使用USB2.0协议的设备已经越来越多，处理速度可满足全速12Mbps以上，而现有USB处理单元的处理能力较低，已越来越不能满足消费者追求高品质生活的要求。

因此，提高电视系统中的USB处理单元的处理能力，不仅能够满足用户的需要，给消费者带来更加流畅的视觉、听觉享受；而且也是解决具有USB接口的电视机与USB外设相互通信的关键技术课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高速简单的USB接口电路，以提高USB数据的传输和处理速度，进而实现USB外设中的音视频数据在影音播放设备中的流畅播出。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有高速USB接口电路的影音播放设备，在所述影音播放设备上设置有USB接口，内部包含有视频解码电路和音频处理电路，其中，在所述影音播放设备的内部还设置有USB解码模块，所述USB解码模块的差分信号端子与所述USB接口的差分数据端对应连接，将接收到的USB数据解码生成视频信号和音频信号分别输出到所述影音播放设备中的视频解码电路和音频处理电路，进而驱动显示模块和扬声器输出，实现USB外设中的音视频数据在影音播放设备中的流畅播出。

其中，所述USB接口包含常规USB接口和miniUSB接口，所述USB解码模块包括多组USB数据传输通道，在每组USB数据传输通道中均包含有两路差分信号端子，所述多组USB数据传输通道分别与多路USB接口一一对应连接。

为了保证USB解码模块能够准确地对所述miniUSB接口上是否插入USB外设进行检测，所述miniUSB接口中的插拔检测端与所述USB解码模块中连接该路接口的一组USB数据传输通道中的检测端子相连接，通过检测所述插拔检测端电位的高低，实现对USB外设是否插接地实时检测。所述USB解码模块根据其所述的检测端子接收到的高低电平状态，控制其I/O口输出不同电位的开关信号，进而连接一开关电路的控制端，对开关电路的导通与截止状态进行控制；所述开关电路的开关通路连接在一直流电源与miniUSB接口的电源端之间。在所述USB解码模块检测到有USB外设插入到miniUSB接口上时，控制所述开关电路导通，对所述miniUSB接口的电源端提供直流供电，进而实现影音播放设备与USB外设之间数据的正常通信。

作为所述开关电路的一种实施结构，在所述开关电路中包含有一NPN型三极管和一P沟道场效应管，所述NPN型三极管的基极连接所述USB解码模块的I/O口，发射极接地，集电极一方面连接所述的直流电源，另一方面连接所述P沟道场效应管的栅极，所述P沟道场效应管的源极连接所述的直流电源，漏极连接miniUSB接口的电源端。

上述开关电路在接收到所述USB解码模块的I/O口输出的高电平控制信号时导通，而对于控制信号为低电平有效的情况，则需要在所述USB解码模块的I/O口与所述NPN型三极管的基极之间连接一反相电路，以准确地响应USB解码模块的控制作用。

进一步的，所述USB解码模块解码生成的视频信号为高清色差分量信号，连接影音播放设备中主解码芯片的色差信号输入端，当然也可以是RGB信号。

又进一步的，所述的常规USB接口、miniUSB接口、USB解码模块和开关电路均设置在一块单独的接口板上，所述的视频解码电路和音频处理电路设置在影音播放设备的主板上，所述接口板通过接口端子与主板连接通信。

再进一步的，影音播放设备主板通过所述的接口端子向接口板提供所述的直流电源，经滤波电路处理后连接所述常规USB接口的电源端。

更进一步的，影音播放设备主板通过所述的接口端子向接口板输出开机信号，连接接口板上的另一开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述直流电源与DC-DC转换电路的输入端之间，所述DC-DC转换电路的输出端连接USB解码模块的供电端子。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的USB接口电路通过配备USB解码模块及其外围电路，提高了USB数据的传输和处理速度，实现了USB外设中的音视频数据在影音播放设备中的流畅播出。同时，将USB接口、USB解码模块及其外围电路单独设置在一块电路板上，形成独立的接口板，并通过接口端子与影音播放设备的主板连接通信，这样便可以在不改动主板电路的基础上方便地实现多媒体接口的配置与扩展，从而节约主板电路的开发和设计成本，使影音播放设备在性能和功能上更加具有竞争力，同时也让消费者能够更好地体验多媒体生活的乐趣。

附图说明

图1是本实用新型所提出的高速USB接口电路中USB解码模块的电路原理图；

图2是常规USB接口和miniUSB接口的电路原路图；

图3是常规USB接口和miniUSB接口的供电电路原理图；

图4是USB解码模块的电源供电电路原理图；

图5是接口板与主板之间的接口端子电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

本实用新型为了提高USB接口的数据传输和处理速度，提供了一种简单的高速USB接口电路，将所述USB接口电路设置在影音播放设备中，与其主板连接通信，可以实现外部USB设备中的音视频数据在影音播放设备中的流畅播出，从而给消费者带来更加流畅的视觉和听觉享受。为了实现上述目的，在所述USB接口电路中设置有USB接口和USB解码模块，所述USB解码模块的差分信号端子与所述USB接口的差分数据端对应连接，将接收到的USB数据解码生成视频信号和音频信号后分别输出到所述影音播放设备主板上的视频解码电路和音频处理电路中进行进一步处理，进而驱动显示模块和扬声器输出图像和伴音。

为了使具有常规USB接口的外设和具有miniUSB接口的外设都能够方便的插接到所述的影音播放设备中，在所述影音播放设备的壳体上同时设置有常规USB接口XS2和miniUSB接口XS1，如图2所示，可以同时满足两种USB外设的插接要求。

所述USB解码模块U6可以对接收到的USB数据进行高速解码处理，生成影音播放设备主板上的视频解码电路和音频处理电路所需要的视频信号(如模拟色差分量信号YPbPr、数字色差分量信号YCbCr或RGB信号等)和左右声道音频信号ML、MR输出，如图1所示，以方便影音播放设备中主解码板的进一步解码处理。

所述USB解码模块U6包括多组USB数据传输通道，分别与影音播放设备壳体上设置的多路USB接口一一对应连接，实现影音播放设备对多路USB外设的支持。本实施例仅以两路USB接口为例进行具体阐述，如图2所示，一路为miniUSB接口XS1，另一路为常规USB接口XS2。常规USB接口XS2的两路差分信号端DATA+、DATA-分别与USB解码模块U6中第二组USB数据传输通道USBB中的两路差分信号端子DM_USBB、DP_USBB对应连接；通过主板提供的+5V直流电源USBVCC经由电感FB1和电容C12、C13组成的滤波网络进行滤波处理后，连接常规USB接口XS2的电源端VCC，以及USB解码模块U6中第二组USB数据传输通道中的电源端子VBUS_USBB，参见图3所示，为其提供稳定的+5V直流供电USB5V。USB解码模块U6中第二组USB数据传输通道中的检测端子ID_USBB接地GND，在有USB外设插入到所述常规USB接口XS2上时，影音播放设备默认此接口，进而自动与USB外设建立起通信桥梁，实现USB数据的高速传输与解码处理。

同样的，所述USB解码模块U6中第一组USB数据传输通道USBA中的两路差分信号端子DM_USBA、DP_USBA分别与图2中miniUSB接口XS1的两路差分信号端D-、D+对应连接，传输差分USB数据；miniUSB接口XS1的插拔检测端ID与USB解码模块U6的检测端子ID_USBA相连接，在有USB外设(如打印机等)插入到所述miniUSB接口XS1上时，通过USB外设将所述miniUSB接口XS1的插拔检测端ID置为高电平，此时，USB解码模块U6检测到其检测端子ID_USBA的电位为高，进而判断miniUSB接口XS1上有USB外设插入，从而通过其I/O口输出开关控制信号，控制连接在所述miniUSB接口XS1的电源端+5V上的开关电路导通，实现对miniUSB接口XS1的直流供电。

所述开关电路可以采用多种电路结构实现，如图3所示，可以仅包括一个NPN型三极管V8和一个P沟道场效应管V6，三极管V8的基极连接USB解码模块U6的I/O口EXT_VBO_n1，发射极接地，集电极一方面通过电阻R16连接直流电源USB5V，另一方面连接场效应管V6的栅极，并通过滤波电容C15接地；场效应管V6的源极连接直流电源USB5V，漏极连接miniUSB接口XS1的电源端+5V。

当USB解码模块U6的检测端子ID_USBA为低电平时，USB解码模块U6通过其EXT_VBO_n1端子输出低电平信号，此时，NPN型三极管V8截止，+5V直流电源USB5V同时作用到P沟道场效应管V6的栅极和源极上，由于P沟道场效应管V6的源极电压等于其栅极电压，因此，场效应管V6截止，miniUSB接口XS1的电源端没有直流供电。当USB解码模块U6检测到有外部USB设备插入到所述miniUSB接口XS1上时，即USB解码模块U6的检测端子ID_USBA被置为高电平时，通过其EXT_VBO_n1端子输出高电平控制信号，控制三极管V8饱和导通，使P沟道场效应管V6的栅极电压趋于零。此时，P沟道场效应管V6由于其源极电压高于栅极电压而导通，进而向所述miniUSB接口XS1的电源端提供+5V直流供电VBUS1，从而建立起影音播放设备与USB外设之间的数据传输通路。所述直流电源VBUS1同时连接所述USB解码模块U6中第一组USB数据传输通道USBA中的电源端VBUS_USBA。

而对于USB解码模块U6的EXT_VBO_n1端子输出的控制信号为低电平有效的情况，则需要在所述USB解码模块U6的EXT_VBO_n1端子与所述NPN型三极管V8的基极之间连接一反相电路，以准确地响应USB解码模块U6的控制作用。所述反相电路同样可以采用一NPN型三极管V7连接实现，如图3所示，NPN型三极管V7的基极通过电阻R18连接所述USB解码模块U6的EXT_VBO_n1端子；发射极接地；集电极一方面通过电阻R15连接直流电源USB5V，另一方面与NPN型三极管V8的基极相连接。当USB解码模块U6的EXT_VBO_n1端子输出高电平信号时，三极管V7饱和导通，进而使输出到三极管V8的基极电压为低电平。而当USB解码模块U6的EXT_VBO_n1端子输出低电平控制信号时，三极管V7截止，从而使+5V直流电源USB5V通过电阻R15作用到三极管V8的基极，使三极管V8的基极电压为高电平。当然，所述反相电路也可以采用其他电路结构实现，如专门的反相器等，本实用新型对此不进行具体限制。

考虑到开关电路工作的稳定性，提高电路的抗干扰能力，本实用新型的开关电路可以采用两套开关电路连接实现，如图3所示，以USB解码模块U6的I/O口输出的控制信号为低电平有效为例，需要占用USB解码模块U6的两路I/O口VBP_1和EXT_VBO_n1，包括四个NPN型三极管V4、V5、V7、V8和两个P沟道场效应管V3、V6。当USB解码模块U6检测到所述miniUSB接口XS1的插拔检测端ID为高电平时，通过其VBP_1端子和EXT_VBO_n1端子输出低电平控制信号，此时，NPN型三极管V4、V7截止，NPN型三极管V5、V8饱和导通，从而使场效应管V3、V6导通，连通直流电源USB5V与miniUSB接口XS1电源端之间的连接通路，实现直流电源USB5V向miniUSB接口XS1的直流供电。

所述USB解码模块U6根据具体电路的具体需求可以选择AML系列的集成芯片(如AML3298、AML3278、AML7218等)或者其他具有USB数据解码功能的集成电路实现，对接收到的USB数据进行解码处理。对于AML系列的USB解码芯片U6来讲，一般都需要1.2V和3.3V的直流供电。为了满足其供电需求，在所述USB解码芯片U6的1.2V和3.3V的直流供电端VDD12、VDD33与主板提供的+5V直流电源USBVCC之间连接有一如图4所示的开关电路和直流DC-DC降压转换电路，实现+5V直流电源到+1.2V和+3.3V电压的转换。图4中，Power_on为主板提供的电源开关控制信号，在影音播放设备开机工作后输出高电平，一方面通过电阻R2连接直流电源USBVCC，另一方面通过电阻R3连接NPN型三极管V2的基极。所述NPN型三极管V2的发射极接地，集电极一方面通过电阻R1连接直流电源USBVCC，另一方面连接P沟道场效应管V1的栅极。所述P沟道场效应管V1的源极连接直流电源USBVCC，漏极连接DC-DC转换电路的输入端，并通过滤波电容C1、C2接地。所述DC-DC转换电路将接收到的+5V直流电压转换成+1.2V和+3.3V直流电压输出，进而连接USB解码芯片U6的供电端子VDD12、VDD13，为其提供工作电源。当影音播放设备处于关机或者待机状态时，电源开关控制信号Power_on为低电平，此时，三极管V2截止，P沟道场效应管V1的源极电压等于其栅极电压，从而使P沟道场效应管V1截止，DC-DC转换电路不工作。当影音播放设备开机后，主板输出高电平Power_on控制信号，控制三极管V2饱和导通，此时，P沟道场效应管V1的源极电压高于其栅极电压，从而使P沟道场效应管V1导通，直流电源USBVCC通过P沟道场效应管V1的源极和漏极输入到DC-DC转换电路的输入端，经直流变换后，向USB解码芯片U6提供+1.2V和+3.3V直流供电。

为了保持原有主板的设计结构，以节约主板电路的开发和设计成本，本实用新型将图1～图4所示的电路结构单独设计在一块电路板上，形成独立的接口板，并通过图5所示的接口端子XP40与影音播放设备的主板相连接，以实现影音播放设备与外部USB设备之间的数据通信和信息共享。

图5中，接口端子XP40的1、5、9脚分别连接USB解码芯片U6的视频信号输出端子DAC_R、DAC_G、DAC_B，向主板传输色差分量信号Y、Pb、Pr或者其他类型的视频信号，如数字分量信号YCbCr和RGB信号等。接口端子XP40的13、15脚接收来自主板的直流电源USBVCC，为接口板上的各电路提供直流供电。19脚接收来自影音播放设备主板的电源开关控制信号Power_on；4、8脚分别连接USB解码芯片U6的音频信号输出端ML、MR，并将所述的左右伴音信号ML、MR输出至主板的音频处理电路。接口端子XP40的12、14脚分别与miniUSB接口XS1的两路差分信号端子D-、D+相连；16脚与miniUSB接口XS1的插拔检测端ID相连；18、20脚分别与miniUSB接口XS1和常规USB接口XS2的电源端相连；22、24脚分别与常规USB接口XS2的两路差分信号端子DATA-、DATA+相连；进而实现接口板与主板之间电源线和信号线的相互连接。这样，影音播放设备主板就可以对来自USB外设的音视频信号进行识别和处理，显示出清晰真实的画面，并提供震撼的多媒体音效。

本实用新型的USB接口电路结构简单，处理速度快、驱动电流大，可以驱动大多数U盘、数码相机、移动硬盘等USB外设，可以方便的嵌入到电视机等影音播放设备系统中，让电视产品能够更方便、快捷的添加上多媒体接口，使其在性能和功能上更加具有竞争力，同时也让广大消费者更好的体验多媒体生活的乐趣。

Claims (10)

1.一种具有高速USB接口电路的影音播放设备，在所述影音播放设备上设置有USB接口，内部包含有视频解码电路和音频处理电路，其特征在于：在所述影音播放设备的内部还设置有USB解码模块，所述USB解码模块的差分信号端子与所述USB接口的差分数据端对应连接，将接收到的USB数据解码生成视频信号和音频信号分别输出到所述影音播放设备中的视频解码电路和音频处理电路，进而驱动显示模块和扬声器输出。

2.根据权利要求1所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：所述USB接口包含常规USB接口和miniUSB接口，所述USB解码模块包括多组USB数据传输通道，在每组USB数据传输通道中均包含有两路差分信号端子，所述多组USB数据传输通道分别与多路USB接口一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：所述miniUSB接口中的插拔检测端与所述USB解码模块中连接该路接口的一组USB数据传输通道中的检测端子相连接。

4.根据权利要求3所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：所述USB解码模块根据其所述的检测端子接收到的高低电平状态，控制其I/O口输出不同电位的开关信号，进而连接一开关电路的控制端，对开关电路的导通与截止状态进行控制；所述开关电路的开关通路连接在一直流电源与miniUSB接口的电源端之间。

5.根据权利要求4所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：在所述开关电路中包含有一NPN型三极管和一P沟道场效应管，所述NPN型三极管的基极连接所述USB解码模块的I/O口，发射极接地，集电极一方面连接所述的直流电源，另一方面连接所述P沟道场效应管的栅极，所述P沟道场效应管的源极连接所述的直流电源，漏极连接miniUSB接口的电源端。

6.根据权利要求5所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：在所述开关电路中还包含有一反相电路，连接在所述USB解码模块的I/O口与所述NPN型三极管的基极之间。

7.根据权利要求1所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：所述USB解码模块解码生成的视频信号为高清色差分量信号，连接影音播放设备中主解码芯片的色差信号输入端。

8.根据权利要求4所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：所述的常规USB接口、miniUSB接口、USB解码模块和开关电路均设置在一块单独的接口板上，所述的视频解码电路和音频处理电路设置在影音播放设备的主板上，所述接口板通过接口端子与主板连接通信。

9.根据权利要求8所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：影音播放设备主板通过所述的接口端子向接口板提供所述的直流电源，经滤波电路处理后连接所述常规USB接口的电源端。

10.根据权利要求9所述的具有高速USB接口电路的影音播放设备，其特征在于：影音播放设备主板通过所述的接口端子向接口板输出开机信号，连接接口板上的另一开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述直流电源与DC-DC转换电路的输入端之间，所述DC-DC转换电路的输出端连接USB解码模块的供电端子。

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