CN215068228U - Type-C接口实现装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了Type‑C接口实现装置及电子设备，其中装置用于SOC平台，所述SOC平台是含有USB2.0接口通讯，其PMU不支持CC功能，且不支持高压充电管理的嵌入式SOC平台，装置包括：电平转换电路，一端与Type‑C接口的CC1和CC2信号连接，另一端与SOC的GPIO脚连接，用于产生USB‑ID中断信号；ADC采样电路，一端与Type‑C接口的CC1和CC2信号连接，另一端与SOC的ADC脚连接，用于采样CC信号上的电压。本实用新型实现了DCP、DFP设备的电流负载能力识别，实现了USB2.0通讯功能和USB Type‑C耳机功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，特别涉及一种Type-C接口实现装置及电子设备。
背景技术
在USB-IF组织于2014年发布USB Type-C规范以来，由于该接口功能全面，支持正反插，可以大幅度的提升用户的使用体验，随着安卓智能手机的推广应用，以及苹果公司加入USB-IF组织后，USB Type-C接口于2017年之后迎来了爆发式的增长和普及，在手机产品上得到全面的普及应用，现已形成一种标配接口。
由于消费者对手机的性能要求较高，更换周期较短，促使手机消费电子产品的更新迭代较快，对应的手机SOC解决方案已更新发布较快，可以标配USB Type-C的接口规格。但是在弱消费电子产品行业(弱消费电子，是指产品销售体量相对较小，产品更换周期较长的产品，例如：故事机、儿童陪伴机器人、白牌平板电脑等产品)，由于产品更换的周期较长，很多产品还在使用2017年前发布的SOC平台，导致该平台没有支持USB Type-C接口规格；另外，由于弱消费电子对USB Type-C接口的全功能需求不大，很多产品仅仅只是希望使用上USB Type-C接口正反插的便利，能够保持与强消费电子产品的接口通用性，可以共用外围配件，如USB充电器等。因此，在产品设计中，他们不愿意承担为支持USB Type-C接口全功能所增加的方案成本，所以，亟需提供的一种低成本USB Type-C接口实现方案，可以有效满足此类行业客户的需求。
针对上述行业客户的需求，目前行业里面有两种通用实现方案：第一种方案就是将USB Type-C接口中的CC1、CC2信号直接与USB OTG接口的ID脚短接在一起，这种方案其实存在一定设计缺陷和风险，不推荐此种方案；第二种方案就是外挂CC逻辑芯片，实现USBType-C接口的全功能CC逻辑识别，这种方案全面且完善，但是需要采用第三方的功能芯片来实现，增加方案硬件成本和软件开发周期，也不是最适合上述行业客户的真实产品需求。
上述第一种方案，如附图1所示，将USB Type-C接口的USB2.0信号直接连接到SOC平台的USB2.0信号，将USB Type-C的接口的CC1、CC2信号在PCB上短接到一起，然后再连接到USB OTG对应的USB-ID信号上，实现USB Type-C的接口的中断上报功能。
该方案的缺陷为：
1、该方案设计固然精简，但是仅仅实现了USB Type-C接口的USB2.0正反插和通讯功能，其它USB Type-C接口的功能没有实现。
2、因为USB Type-C接口的CC1、CC2信号在DFP设备端，可能是通过不同阻值的上拉电阻Rp上拉到5.0V电源，该方案设计中将CC1、CC2信号短接到一起，然后直接连接到SOC端的USB-ID信号上，通常SOC端的GPIO口为3.3V或者1.8V电平标准，因此，该方案设计导致SOC端的GPIO口存在过压设计风险。
3、该方案设计，不能获取到DFP、DCP设备的供电能力，UFP端配置的电流限流值有可能超过DFP、DCP端的供电能力，导致DFP、DCP端长时间处于过载发热状态，影响产品的寿命。
上述第二种方案，如附图2所示，首先将USB Type-C的接口的CC1、CC2信号分别连接到CC功能芯片(例如SGM7237B芯片)，通过CC功能芯片的握手识别，实现Type-C接口的状态检测和设备种类识别，然后再通过CC功能芯片连接到USB OTG对应的USB-ID信号上，实现USB Type-C的接口的中断触发，通过I2C接口通讯实现Type-C接口的状态查询，确认连接到的设备类型。
其次再将USB Type-C接口的USB2.0信号连接到一个SWITCH芯片，SOC根据CC功能芯片识别到的设备类型，再控制SWITCH芯片选择正确的信号路径，实现USB2.0通讯和音频信号输出。
最后，针对MIC和GND信号的路径切换，也通过一个SWITCH芯片来实现路径的切换，例如WAS4766C芯片。
该方案的缺陷为：该方案设计虽然实现了USB Type-C接口的全部CC功能，但是大部分功能在成熟平台是不需要的，例如CC正反插识别、Alternate Mode、Debug AccessoryMode、USB3.0通讯，客户真正需要经常使用的功能只有USB2.0通讯功能、DCP负载能力识别、耳机信号输出功能。因此，为了实现这些功能，客户的增加CC功能芯片，方案成本增加了约1.5元RMB,这对低毛利产品来说，是一个不小的成本开销。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种Type-C接口实现装置，能够解决上述第一种方案一种存在的耐压问题，并实现了DCP、DFP设备的电流负载能力识别，USB2.0通讯功能和USB Type-C耳机功能。
本实用新型还提出一种电子设备。
根据本实用新型的第一方面实施例的Type-C接口实现装置，用于SOC平台，所述SOC平台是含有USB2.0接口通讯，其PMU不支持CC功能，且不支持高压充电管理的嵌入式SOC平台，包括：电平转换电路，一端与Type-C接口的CC1和CC2信号连接，另一端与SOC的GPIO脚连接，用于产生USB-ID中断信号；ADC采样电路，一端与Type-C接口的CC1和CC2信号连接，另一端与SOC的ADC脚连接，用于采样CC信号上的电压。
根据本实用新型实施例的Type-C接口实现装置，至少具有如下有益效果：本实施例的Type-C接口实现装置通过电平转换电路，实现了USB Type-C接口的中断功能，并解决了现有技术第一种方案中存在的耐压问题；通过ADC采样开关电路，实现了DCP、DFP设备的电流负载能力识别，可以为UFP设备的限流配置提供准确的参考。
根据本实用新型的一些实施例，所述电平转换电路包括：第一电阻和肖特基二极管；所述肖特基二极管的阴极与Type-C接口的CC1、CC2信号连接，阳极与所述第一电阻的第二引脚和SOC的第一GPIO脚连接；所述第一电阻的第一引脚与第一电源连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述ADC采样电路包括：第二电阻、第三电阻和MOS管；所述MOS管的漏极与Type-C接口的CC1、CC2信号连接，源级与所述第二电阻的第一引脚连接，栅极与所述第三电阻的第一引脚和SOC的第二GPIO脚连接；所述第二电阻和所述第三电阻的第二引脚接地。
根据本实用新型的一些实施例，所述装置还包括：第一SWITCH芯片，用于输出音频信号和实现USB2.0通讯。
根据本实用新型的一些实施例，所述装置还包括：第二SWITCH芯片，用于实现MIC信号和GND信号的切换。
根据本实用新型的一些实施例，所述USB-ID中断信号的高电平为3.3V，低电平为0.2V～0.3V。
根据本实用新型的第二方面实施例的电子设备，包括：SOC芯片、Type-C接口以及如本实用新型的第一方面实施例中任一项所述的Type-C接口实现装置。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术一种USB Type-C接口实现方案的示意图。
图2为现有技术另一种USB Type-C接口实现方案的示意图。
图3为本实用新型实施例的USB Type-C接口实现方案的结构示意图。
图4为本实用新型实施例的USB Type-C接口实现方案的电路图。
图5为实现本实用新型实施例的USB Type-C接口实现方案的方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
参照图3，本实用新型主要是基于前述附图2所示的方案的基础上，采用了一个电平转换电路和一个ADC采样开关电路，再通过SOC软件策略的配合，来实现USB Type-C接口的基本功能需求，从而省掉CC功能芯片的成本。
进一步阐述清楚本实用新型的技术方案原理，现提供的参考设计电路图，如图4所示，现分别对其电路图进行详细的设计说明。
一、电平转换电路：
电路构成：
电平转换电路由电阻R1和肖特基二极管D1组成，其中肖特基二极管D1的阴极接到USB Type-C接口的CC1、CC2信号上，阳极接到电阻R1的2脚和SOC的GPIO脚，电阻R1的1脚接到3.3V上拉电源。
电路原理：
通过该电路的设计，实现了USB Type-C接口5V电源的隔离，也能有效的产生USB-ID中断信号触发SOC，高电平为3.3V，低电平为0.2-0.3V左右(与肖特基的特性相关)。
当USB-ID信号为高电平时，代表接入Type-C接口的设备为DFP、DCP等下行设备；
当USB-ID信号为低电平时，代表接入Type-C接口的设备为UFP设备，或者Type-C音频耳机设备。
二、ADC采样开关电路：
电路构成：
ADC采样开关电路由电阻R2、R3和MOS管Q1组成，其中MOS管Q1的漏极接到USBType-C接口的CC1、CC2信号上，源极接到电阻R2的1脚，栅极接到电阻R3的1脚和SOC的GPIO1脚，电阻R2、R3的2脚接到地。
电路原理：
通过该电路的设计，MOS管Q1默认关闭，不影响USB-ID信号的电平保持，只有在USB-ID产生有效的高电平之后，SOC才按照既定的软件流程，打开MOS管Q1,通过ADC采样CC信号上的电压，从而实现了UFP、DCP设备的负载能力识别，当识别成功之后，再次关闭MOS管Q1，在ADC采样期间，USB-ID信号因为电平跳变，产生的触发信号在软件上不做响应。
参照图5，SOC端的实现本方案的方法如下：
S100、接收USB-ID中断信号，并根据USB-ID中断信号确定接入Type-C接口的设备类型；若设备类型为DFP、DCP等下行设备，执行步骤S200；若设备类型为UFP设备或Type-C音频耳机设备，则执行步骤S600；
S200、屏蔽USB-ID信号中断，并通过ADC采样电路采样，识别DFP、DCP设备的负载能力；
S300、将本设备配置为UFP设备，并设定VBUS限流值；
S400、通过配置SWITCH，切换为USB通路；
S500、进行USB通讯；结束本流程；
S600、打开USB驱动，进行设备枚举；若枚举设备成功，则执行步骤S700；若枚举设备不成功，则执行步骤S800；
S700、将本设备配置为DFP设备，并打开VBUS限流供电；执行步骤S400；
S800、配置SWITCH，切换为音频通路；
S900、打开音频信号输出；结束本流程。
本实用新型的技术方案已经经过实际调试可行，符合USB Type-C的协议要求，并且在故事机、白牌平板、翻译笔等产品方案用均有应用落地。
尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种例示性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的例示性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。
上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种Type-C接口实现装置，用于SOC平台，所述SOC平台是含有USB2.0接口通讯，其PMU不支持CC功能，且不支持高压充电管理的嵌入式SOC平台，其特征在于，包括：
电平转换电路，一端与Type-C接口的CC1和CC2信号连接，另一端与SOC的GPIO脚连接，用于产生USB-ID中断信号；
ADC采样电路，一端与Type-C接口的CC1和CC2信号连接，另一端与SOC的ADC脚连接，用于采样CC信号上的电压。
2.根据权利要求1所述的Type-C接口实现装置，其特征在于，所述电平转换电路包括：第一电阻和肖特基二极管；
所述肖特基二极管的阴极与Type-C接口的CC1、CC2信号连接，阳极与所述第一电阻的第二引脚和SOC的第一GPIO脚连接；
所述第一电阻的第一引脚与第一电源连接。
3.根据权利要求1所述的Type-C接口实现装置，其特征在于，所述ADC采样电路包括：第二电阻、第三电阻和MOS管；
所述MOS管的漏极与Type-C接口的CC1、CC2信号连接，源级与所述第二电阻的第一引脚连接，栅极与所述第三电阻的第一引脚和SOC的第二GPIO脚连接；
所述第二电阻和所述第三电阻的第二引脚接地。
4.根据权利要求1所述的Type-C接口实现装置，其特征在于，所述装置还包括：第一SWITCH芯片，用于输出音频信号和实现USB2.0通讯。
5.根据权利要求1所述的Type-C接口实现装置，其特征在于，所述装置还包括：第二SWITCH芯片，用于实现MIC信号和GND信号的切换。
6.根据权利要求2所述的Type-C接口实现装置，其特征在于，所述USB-ID中断信号的高电平为3.3V，低电平为0.2V～0.3V。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：SOC芯片、Type-C接口以及如权利要求1至6中任一项所述的Type-C接口实现装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202121163181.1U CN215068228U (zh) | 2021-05-27 | 2021-05-27 | Type-C接口实现装置及电子设备 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2023216787A1 (zh) * | 2022-05-12 | 2023-11-16 | 荣耀终端有限公司 | 电子设备、上拉电路和抑制耳机pop音的方法 |
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2021
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