CN205139907U - 一种USB Type-C数据线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种USB？Type-C数据线，包括连接线缆，还包括：Type-C连接器公头，用于接收主机发送的总线数据；USB集线器，用作USB2.0扩展信号端；USB布告板装置，用于定义识别外部电子设备类别，并监测外部电子设备的运行状态；配置通道控制器，用于与主机交互并根据所述USB布告板装置产生的识别结果，对外部电子设备进行热拔插检测；交换模式多路开关，用于在所述配置通道控制器作用下将所述Type-C接口的高速数据通道分为DP主数据通道和USB3.1主数据通道，以及转换DP辅助通道；扩充模块，用于将接收的数据发送至外部电子设备。本实用新型既可以实现高速串行总线数据输出，也可以将高速总线数据转换为DP接口信号用于在外部多媒体设备显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，具体涉及一种USBType-C数据线。
背景技术
USB3.1是有英特尔等大公司联合发起的最新的USB规范，其兼容现有的USB软件堆栈和设备协议、5Gbps的集线器与设备、USB2.0产品。其使用一个更高效的数据编码系统，数据传输速率提升可至速度10Gbps，完全可向下兼容现有的USB连接器与线缆。USB3.1有三种连接介面，分别为Type-A、Type-B和Type-C。标准的Type-A是目前应用最广泛的介面方式，Type-B主要应用于智能手机和平板电脑等设备，新定义的Type-C主要面向更轻薄、更纤细的设备：其大幅缩小实体外形，更适合用于短小轻薄的手持式装置。因此，Type-C连接器适用于各种超轻薄的平板、手机、二合一(2-in-1)以及其他特殊用途的移动装置，且将成为横跨各种装置中，唯一能满足数据传输、充电及影像传输等功能的连接器标准。
然而USBType-C连接器大小与Type-A、Type-B、Micro-B等既有的USB连接器规格不能相容。因此，有必要开发连接Type-C连接器与既有USB产品的转换器，以提升Type-C连接器的市场接受度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种既能实现串行总线数据传输又能实现多媒体信号转换的解决方案。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种USBType-C数据线，包括：
Type-C连接器公头，与配置有Type-C接口的主机配合使用，用于接收所述主机发送的总线数据；
USB集线器，与所述Type-C连接器公头连接，用作USB2.0扩展信号端；
USB布告板装置，与所述USB集线器相连，用于定义识别外部电子设备类别，将识别结果发送至所述主机，并监测外部电子设备的运行状态；
配置通道控制器，与所述USB布告板装置连接，用于与主机交互并根据所述USB布告板装置产生的识别结果，对外部电子设备进行热拔插检测，并产生HPD信号；
交换模式多路开关，与所述配置通道控制器相连，用于在所述配置通道控制器作用下将所述Type-C接口的高速数据通道分为DP主数据通道和USB3.1主数据通道，以及将所述Type-C接口的SBU转换为DP辅助通道；
扩充模块，与所述USB集线器、所述交换模式多路开关以及配置通道控制器连接，用于将接收的DP数据或串行总线数据发送至外部电子设备；
所述Type-C连接器公头通过所述连接线缆分别连接所述USB集线器、所述配置通道控制器以及所述交换模式多路开关。
进一步地，所述USB2.0扩展信号端与所述USB3.1主数据通道组成USB3.1数据通道。
进一步地，所述配置通道控制器还包括外部电源管理模块，用于与外部电源连接向所述主机提供电源。
进一步地，所述扩充模块包括USB母头和DP端口信号母头，所述USB母头接收串行总线数据，所述DP端口信号母头接收所述DP端口信号。
进一步地，所述DP信号包括所述DP主数据通道输出的数据、所述DP辅助通道输出的数据以及所述配置通道控制器输出的HPD信号。
进一步地，包括一电路板，所述连接线缆的一端、所述USB母头、所述DP端口信号母头、所述USB布告板装置、所述配置通道控制器以及所述交换模式多路开关电性连接在所述电路板上。
进一步地，包括一壳体，所述壳体包覆所述电路板、所述USB母头、所述DP端口信号母头、所述USB布告板装置、所述配置通道控制器以及所述交换模式多路开关，所述USB母头和所述DP端口信号母头配置在所述壳体侧面。
进一步地，还包括一电路板，所述Type-C连接器公头、连接线缆的另一端电性连接在所述电路板上。
进一步地，包括一壳体，所述壳体包覆所述电路板、所述Type-C连接器公头，所述Type-C连接器公头凸伸出所述壳体之外。
进一步地，所述扩充模块还包括HDMI母头、VGA母头、DVI母头、音频信号输入输出端口、RJ45网络端口中的至少一种。
进一步地，所述扩充模块设置有控制开关，用于对所述扩充模块进行功能控制。
进一步地，所述功能控制包括模块功能的关闭、切换、音频文件的选择以及音频信号的调节。
进一步地，所述扩充模块具有工作时间显示、模块使用状况显示功能。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过设置多路复用配置开关，将Type-C差分信号通道分为DP主数据通道和USB3.1主数据通道，USB2.0扩展信号端与USB3.1主数据通道组成的USB3.1数据通道既可以将由Type-C端口主机输出的串行总线数据传输到配置有USB3.1接口的外部电子设备也可以传输到配置有USB2.0接口的外部电子设备；另一方面，DP主数据传输通道输出的数据、交换模式多路开关由Type-C接口的SBU转换得到的DP辅助通道输出的数据以及配置通道控制器输出的HPD信号可以将由Type-C端口主机输出的多媒体类视频数据转换为DP端口信号并在多媒体设备显示；此外，配置通道控制器包括外部电源管理模块，外部电源可以向主机提供电源。
附图说明
图1为本实用新型USBType-C数据线结构图；
图2为扩充模块结构示意图；
图3为本实用新型USBType-C数据线主视图；
图4为本实用新型USBType-C数据线侧视图；
图5为本实用新型USBType-C数据线立体图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
USB3.1是有英特尔等大公司联合发起的最新的USB规范，其兼容现有的USB软件堆栈和设备协议、5Gbps的集线器与设备、USB2.0产品。其使用一个更高效的数据编码系统，数据传输速率提升可至速度10Gbps，完全可向下兼容现有的USB连接器与线缆。USB3.1有三种连接介面，分别为Type-A、Type-B和Type-C。标准的Type-A是目前应用最广泛的介面方式，Type-B主要应用于智能手机和平板电脑等设备，新定义的Type-C主要面向更轻薄、更纤细的设备：其大幅缩小实体外形，更适合用于短小轻薄的手持式装置。
高清多媒体设备传输的多媒体信号具有数据量巨大、数据类型多、数据类型间差距大以及多媒体数据的输入和输出复杂等特点。传统的数据采用了编码表示，数据量并不大。但多媒体数据量巨大，例如：一幅640*480分辨率、256种颜色的彩色照片，存储量要0.3MB；CD质量双声道的声音，存储量要每秒1.4MB。多媒体数据包括图形、图像、声音、文本和动画等多种形式，即使同属于图像一类，也还有黑白、彩色、高分辨率、低分辨率之分。数据类型间差距大主要表现在：(1)不同媒体的存储量差别大；(2)不同类型的媒体由于内容和格式不同，相应的内容管理、处理方法和解释方法也不同；(3)声音和动态影像视频的时基媒体与建立在空间数据基础上的信息组织方法有很大的不同。另外，多媒体数据的输入方式分为两种：即多通道异步方式和多通道同步方式。多通道异步方式是目前较流行的方式，它是指在通道、时间都不相同的情况下，输入各种媒体数据并存储，最后按合成效果在不同的设备上表现出来。多通道同步方式是指同时输入媒体数据并存储，最后按合成效果在不同的设备上表现出来，由于涉及的设备较多，因此输出也较为复杂。
DisplayPort(DP)接口是支持音频与视频信号公用一条线缆传输，对应多种高质量的数字音频。DisplayPort标准采用更低的工作电压的内嵌式始终结构，进而在提高兼容性的同事减少了电磁干扰。另一方面，其采用微封包架构，可以提供高达10.8Gb/s的带宽。DisplayPort还可支持WQXGA+、QXGA等分辨率及30/36bit的色深，充足的带宽保证了今后大尺寸显示设备对于更高分辨率的需求。
本实用新型针对配置有Type-C接口的主机与多媒体设备数据传输的兼容性问题，提出一种USBType-C数据线，其既能实现串行总线数据传输又能实现多媒体信号转换。如图1所示为本实用新型USBType-C数据线结构图，包括连接线缆，还包括：Type-C连接器公头100，与配置有Type-C接口的主机配合使用，用于接收主机发送的总线数据；USB集线器200，与Type-C连接器公头100相连，用作USB2.0扩展信号端；USB布告板装置300，与USB集线器200相连，用于定义识别外部电子设备类别，并将识别结果发送至主机，并监测外部电子设备的运行状态，当外部电子设备出现异常状况时进行宣告；配置通道控制器400，与Type-C连接器公头100、USB布告板装置300连接，用于与主机交互并根据USB布告板装置300产生的识别结果，对外部电子设备进行热拔插检测，并产生HPD信号；交换模式多路开关500，与Type-C连接器公头100、配置通道控制器400相连，用于在配置通道控制器400作用将Type-C接口的高速数据通道分为DP主数据通道和USB3.1主数据通道，以及将Type-C接口的SBU转换为DP辅助通道；
扩充模块600，与USB集线器200、交换模式多路开关500以及配置通道控制器400连接，用于将接收的DP数据或串行总线数据发送至外部电子设备。需要指出的，Type-C连接器公头100通过连接线缆C分别连接USB集线器200、配置通道控制器400以及交换模式多路开关500，即连接线缆C的一端为Type-C连接器公头100，另一端连接USB集线器200、配置通道控制器400以及交换模式多路开关500。
如图2所述，扩充模块600包括USB母头601和DP端口信号母头602，其中，USB母头601接收串行总线数据，DP端口信号母头602接收DP接口信号数据。当本产品通过Type-C连接器公头100插入到电脑或主机Type-C接口，通过USB集线器200(USB2.0扩展信号端)下行端口D2+/-下面接的USB布告板装置300使得主机识别本产品设备类型，并将主机Type-C端口的工作模式设置为AlternateMode(交换模式)，同时USB布告板装置300也将该识别信号通过I2C总线传输至配置通道控制器400。
配置通道控制器400通过与主机协议沟通，随后主机进行视频通道及通用数据通道的识别分配，同时配置控制交换模式多路开关500将主机Type-C端口TX1+/-、RX1+/-与TX2+/-、RX2+/-两组高速通道分离开来，其中一组作为DP主数据通道用于运行视频数据，另一组作为USB3.1主数据通道用于通用串行USB3.1数据。在本实施例中，TX1+/-、RX1+/-用作USB3.1主数据通道与USB2.0扩展信号D1+/-组成完整的USB3.1数据通道，该数据传输通道由TX1+、TX1-、RX1+、RX1-、D1+、D1-组成，既满足符合USB3.1协议又兼容USB2.0，通过扩充模块600的USB母头601提供给外部通用串行总线设备使用。而另一方面，TX2+/-、RX2+/-形成DP主数据通道Lane0、Lane1。需要说明的是，交换模式多路开关500同时将Type-C接口的SBU转换为DP辅助通道AUX+、AUX-。配置通道控制器400与主机协议沟通根据USB布告板装置300产生的识别结果，对外部电子设备进行热拔插检测，并产生HPD信号。DP主数据通道输出的数据、DP辅助通道输出的数据以及配置通道控制器输出的HPD信号组成DP信号，通过扩充模块600的DP端口信号母头602提供给外部多媒体视频设备，该多媒体视频设备可以输出视频信号。
需要说明的是，以上TX1+/-、RX1+/-与TX2+/-、RX2+/-、D1+/-与D2+/-与下行设备的连接没有固定，即TX2+、TX2-、RX2+、RX2-、D2+、D2-也可组成完整的USB3.1数据信道通过USB母头601提供给外部通用串行总线设备使用，对应的TX1+、TX1-、RX1+、RX1-、D1+、D1-形成视频通道的高速视频流传输信道Lane0、Lane1及连接USB布告板装置。在另一实施例中，TX2+/-、RX2+/-用作USB3.1主数据通道与USB2.0扩展信号D2+/-组成完整的USB3.1数据通道，该数据传输通道由TX2+、TX2-、RX2+、RX2-、D2+、D2-组成，既满足符合USB3.1协议又兼容USB2.0，通过扩充模块600的USB母头601提供给外部通用串行总线设备使用。而另一方面，TX1+/-、RX1+/-形成DP主数据通道Lane0、Lane1。
在又一实施例中，配置通道控制器400还包括外部电源管理模块，用于与外部电源连接向所述主机提供电源，使得配置通道控制器有电源智能化管理。需要说明的是，本产品包含有DC-DC电源模块，其工作模式可以设置为Vbus或Vconn，通过设置外部电源管理模块可对产品及DC-DC电源模块进行智能管理，同时有USB电源传输协议控制，实行USB电源传输协议2.0及以上版本协议，故可以通过该协议，进行电源的管理，使得外置电源通过本产品经Type-C接口给有符合USB电源传输协议2.0及以上版本协议的Type-C主机供电，即可以实现从USB设备到USB主机的供电，改变以往只能从USB主机给USB设备供电的模式。需要指出的是，该外部电源管理模块接口603可以是圆孔插座或Type-C母座等任一形式。
如3所示为为本产品外部结构主视图，该产品的A端内部包含一电路板，连接线缆C的一端、USB母头601、DP端口信号母头602、USB布告板装置300、配置通道控制器400以及交换模式多路开关500电性连接在所述电路板上。该端还包括一壳体，该壳体包覆上述电路板、USB母头601、DP端口信号母头602、USB布告板装置300、配置通道控制器400以及交换模式多路开关500，如图4所示为本产品的侧视图，USB母头601和DP端口信号母头602以及外部电源管理模块接口603配置在所述壳体侧面。
在本实用新型产品的B端，Type-C连接器公头100、连接线缆C的另一端电性连接在另一电路板上，且该端也包括一壳体，该壳体包覆电路板、Type-C连接器公头、连接线缆C一端，如图3和图5所示，Type-C连接器公头100凸伸出所述壳体之外。
作为本实用新型的补充，扩充模块600还包括HDMI母头、VGA母头、DVI母头、音频信号输入输出端口、RJ45网络端口、eSATA中的至少一种，其工作过程为本领域的技术人员公知技术，在此不再赘述。同时为了便于对扩充模块600的多个端口进行调节，扩充模块600还设置有控制开关，用于对所述扩充模块进行功能控制。需要说明的是，上述功能控制包括多个方面，如将扩充模块600端口的功能关闭、切换、音频信号音量大小调节、播放音频文件的选择，或配合特殊应用软件(APP)实现特殊功能。在一个具体实施例中，利用控制开关，通过主机安装配合本产品使用的特殊应用软件(APP)，自动按照时间、大小、文件名等不同属性校验对比备份外部接入设备的新数据，如相片、邮件、数据文件等资料，免除资料重复或遗漏备份。
扩充模块具有工作时间显示、模块使用状况显示功能。更进一步地，为了便于查看正在运行功能模块，在又一实施例中，扩充模块600设置有LCD控制开关，并连接有LCD显示屏，用于显示工作时间，扩展模块的使用状况。可选地，LCD控制开关可选择LCD触摸式开关，进而可以实现控制音量大小、播放音频文件的选择、扩充模块的选择及管控等多种功能。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型所举的较佳实施例，本实用新型的保护不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所做的等同替代、变换，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种USBType-C数据线，其特征在于，包括：
Type-C连接器公头，与配置有Type-C接口的主机配合使用，用于接收所述主机发送的总线数据；
USB集线器，与所述Type-C连接器公头连接，用作USB2.0扩展信号端；
USB布告板装置，与所述USB集线器相连，用于定义识别外部电子设备类别，将识别结果发送至所述主机，并监测外部电子设备的运行状态；
配置通道控制器，与所述USB布告板装置连接，用于与主机交互并根据所述USB布告板装置产生的识别结果，对外部电子设备进行热拔插检测，并产生HPD信号；
交换模式多路开关，与所述配置通道控制器相连，用于在所述配置通道控制器作用下将所述Type-C接口的高速数据通道分为DP主数据通道和USB3.1主数据通道，以及将所述Type-C接口的SBU转换为DP辅助通道；
扩充模块，与所述USB集线器、所述交换模式多路开关以及配置通道控制器连接，用于将接收的DP数据或串行总线数据发送至外部电子设备；
所述Type-C连接器公头通过连接线缆连接所述USB集线器、所述配置通道控制器以及所述交换模式多路开关。
2.根据权利要求1所述USBType-C数据线，其特征在于，所述USB2.0扩展信号端与所述USB3.1主数据通道组成USB3.1数据通道。
3.根据权利要求1所述USBType-C数据线，其特征在于，所述配置通道控制器还包括外部电源管理模块，用于与外部电源连接向所述主机提供电源。
4.根据权利要求1所述USBType-C数据线，其特征在于，所述扩充模块包括USB母头和DP端口信号母头，所述USB母头接收串行总线数据，所述DP端口信号母头接收所述DP端口信号。
5.根据权利要求4所述USBType-C数据线，其特征在于，所述DP信号包括所述DP主数据通道输出的数据、所述DP辅助通道输出的数据以及所述配置通道控制器输出的HPD信号。
6.根据权利要求4所述USBType-C数据线，其特征在于，包括一电路板，所述USB母头、所述DP端口信号母头、所述USB布告板装置、所述配置通道控制器以及所述交换模式多路开关电性连接在所述电路板上。
7.根据权利要求6所述USBType-C数据线，其特征在于，包括一壳体，所述壳体包覆所述电路板、所述USB母头、所述DP端口信号母头、所述USB布告板装置、所述配置通道控制器以及所述交换模式多路开关，所述USB母头和所述DP端口信号母头配置在所述壳体侧面。
8.根据权利要求7任一项所述USBType-C数据线，其特征在于，还包括一电路板，所述Type-C连接器公头、连接线缆的另一端电性连接在所述电路板上。
9.根据权利要求8所述USBType-C数据线，其特征在于，包括一壳体，所述壳体包覆所述电路板、所述Type-C连接器公头，所述Type-C连接器公头凸伸出所述壳体之外。
10.根据权利要求4至6任一项所述USBType-C数据线，其特征在于，所述扩充模块还包括HDMI母头、VGA母头、DVI母头、音频信号输入输出端口、RJ45网络端口中的至少一种。
11.根据权利要求10所述USBType-C数据线，其特征在于，所述扩充模块设置有控制开关，用于对所述扩充模块进行功能控制。
12.根据权利要求11所述USBType-C数据线，其特征在于，所述功能控制包括模块功能的关闭、切换、音频文件的选择以及音频信号的调节。
13.根据权利要求11所述USBType-C数据线，其特征在于，所述扩充模块具有工作时间显示、模块使用状况显示功能。
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