TW201832091A - 自動切換裝置及自動切換方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種自動切換裝置及自動切換方法。自動切換裝置包含一通用序列匯流排Type-C輸入連接器、複數個主要資料傳輸通道(Main Link)、至少一視訊輸出連接器及至少一USB輸出連接器。自動切換方法包含下列步驟：(a)偵測該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態；以及(b)根據步驟(a)之偵測結果自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。

Description

自動切換裝置及自動切換方法
本發明係與資料傳輸有關，尤其是關於一種自動切換裝置及自動切換方法。
當可應用於通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)Type-C標準的顯示埠替代模式(DisplayPort Alternate Mode)於2014年9月問世後，使用者即可透過USB Type-C傳輸線同時將影像來源裝置所輸出的影像資料及USB資料分別傳送至顯示器及USB裝置。
然而，當使用者完成顯示器之使用情境的初始設定(例如設定解析度之高低)後，若使用者欲再切換使用情境(例如由高解析度調整為低解析度或由低解析度調整為高解析度)的話，就必須透過手動的方式重新設定擴展塢(Docking station)與重新插拔USB Type-C傳輸線，才能順利完成使用情境之切換，不僅操作過程較為繁複，也造成實際使用時之諸多不便。
有鑑於此，本發明提出一種自動切換裝置及自動切換方法，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種自動切換方法。於此實施例中，自動切換方法係應用於一自動切換裝置。自動切換裝置包含一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)Type-C輸入連接器、複數個主要資料傳輸通道(Main Link)、至少一視訊輸出連接器及至少一USB輸出連接器。自動切換方法包含下列步驟：(a)偵測該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態；以及(b)根據步驟(a)之偵測結果自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
於一實施例中，該至少一視訊輸出連接器包含一顯示埠(DisplayPort,DP)連接器，用以耦接一顯示裝置，並且該複數個主要資料傳輸通道係由四對差動訊號線所提供，該四對差動訊號線係耦接至顯示埠連接器。
於一實施例中，步驟(a)之偵測結果係為該四對差動訊號線中有N對差動訊號線正被用來傳輸影像資料，N等於1、2或4。
於一實施例中，當N等於1或2時，係對應於顯示裝置之第一使用情境(低解析度之顯示畫面)，步驟(b)係將該至少一USB輸出連接器之規格自動切換為USB 3.0之規格。
於一實施例中，當N等於4時，係對應於顯示裝置之第二使用情境(高解析度之顯示畫面)，步驟(b)係將該至少一USB輸出連接器之規格自動切換為USB 2.0之規格。
於一實施例中，自動切換裝置進一步包含控制器及配置通道(Configuration Channel,CC)，控制器分別耦接USB Type-C輸入連接器、該四對差動訊號線及該至少一USB輸出連接器，且配 置通道耦接於USB Type-C輸入連接器與控制器之間。
於一實施例中，步驟(b)係根據步驟(a)之偵測結果控制配置通道重新進行USB Type-C輸入連接器與控制器之間的溝通，以自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
於一實施例中，自動切換裝置進一步包含一主動式控制單元，耦接配置通道，步驟(b)係由主動式控制單元控制配置通道重新進行溝通。
於一實施例中，主動式控制單元包含微處理器(MCU)、中央處理單元(CPU)或現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)。
於一實施例中，USB Type-C輸入連接器耦接至一外部電子裝置，步驟(b)係由外部電子裝置利用一應用程式控制配置通道重新進行溝通。
於一實施例中，自動切換裝置係為擴展塢(Docking station)，用以於顯示埠替代模式(DisplayPort Alternate Mode)下透過USB Type-C輸入連接器接收影像資料及USB資料並分別透過該至少一視訊輸出連接器及該至少一USB輸出連接器輸出影像資料及USB資料。
根據本發明之另一具體實施例為一種自動切換裝置。於此實施例中，自動切換裝置包含一USB Type-C輸入連接器、至少一視訊輸出連接器、至少一USB輸出連接器及複數個主要資料傳輸通道。USB Type-C輸入連接器係設置於自動切換裝置之輸入端。至少一視訊輸出連接器係設置於自動切換裝置之輸出端。至 少一USB輸出連接器係設置於自動切換裝置之輸出端。該複數個主要資料傳輸通道耦接於USB Type-C輸入連接器與該至少一視訊輸出連接器之間。其中，自動切換裝置係根據該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
相較於先前技術，透過本發明之自動切換裝置及自動切換方法，使用者不需手動進行重新設定與插拔傳輸線等複雜的程序即可在使用者調整顯示器之解析度時自動完成使用情境之切換，不僅可有效簡化操作流程並縮短操作時間，亦可讓使用者在實際使用上更為方便。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
S10~S17‧‧‧步驟
1、1’‧‧‧自動切換裝置
2‧‧‧影像來源裝置
3‧‧‧顯示裝置
4a~4c‧‧‧USB裝置
L1‧‧‧第一傳輸線
L2‧‧‧第二傳輸線
L3‧‧‧第三傳輸線
10‧‧‧USB Type-C輸入連接器
12‧‧‧視訊輸出連接器
14‧‧‧USB輸出連接器
16‧‧‧控制器
160‧‧‧多工器
18‧‧‧USB集線器
19‧‧‧主動式控制單元
ML0~ML3‧‧‧主要資料傳輸通道
CC‧‧‧配置通道
TX1+、TX1-、TX2+、TX2-、RX1+、RX1-、RX2+、RX2-、D+、D-、AUX+、AUX-、SUB1、SUB2‧‧‧差動訊號
PC‧‧‧外部電子裝置
APP‧‧‧應用程式
圖1係繪示本發明的自動切換裝置應用時之一實施例。
圖2係繪示根據本發明之一具體實施例中之自動切換裝置的功能方塊圖。
圖3係繪示根據本發明之另一具體實施例之自動切換方法的流程圖。
圖4係繪示根據本發明之另一具體實施例中之自動切換裝置的功能方塊圖。
根據本發明之一具體實施例為一種自動切換裝置。 於此實施例中，自動切換裝置係應用於通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)Type-C傳輸，但不以此為限。舉例而言，自動切換裝置可以是一擴展塢，用以於一顯示埠替代模式下透過USB Type-C輸入連接器接收影像資料及USB資料並分別透過至少一視訊輸出連接器及至少一USB輸出連接器輸出影像資料及USB資料。
首先，請參照圖1，圖1係繪示本發明的自動切換裝置應用時之一實施例。如圖1所示，自動切換裝置1可分別耦接影像來源裝置2、顯示裝置3及USB裝置4a~4c。其中，影像來源裝置2係透過第一傳輸線(例如USB Type-C傳輸線)L1耦接至自動切換裝置1的輸入端；顯示裝置3係透過第二傳輸線(例如顯示埠(DisplayPort,DP)或HDMI傳輸線)L2耦接至自動切換裝置1的輸出端；USB裝置4a~4c分別透過第三傳輸線(例如USB傳輸線)L3耦接至自動切換裝置1的輸出端。
於實際應用中，影像來源裝置2可以是筆記型電腦、智慧型手機或其他能夠提供影像的電子裝置；顯示裝置3可以是電視、液晶螢幕或其他具有影像顯示功能的電子裝置；USB裝置4a~4c可以是鍵盤、滑鼠、行動硬碟或其他USB裝置。需說明的是，耦接自動切換裝置1的顯示裝置3與USB裝置4a~4c的數目均可以是一個或多個，端視實際需求而定，並不以此例為限。
接著，請參照圖2，圖2係繪示此實施例中之自動切換裝置的功能方塊圖。如圖2所示，自動切換裝置1可包含USB Type-C輸入連接器10、至少一視訊輸出連接器12、至少一USB輸出 連接器14、控制器16、USB集線器(Hub)18、主動式控制單元19、配置通道(Configuration Channel)CC及複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3。控制器16包含多工器160。
其中，USB Type-C輸入連接器10係設置於自動切換裝置1之輸入端並耦接第一傳輸線L1；至少一視訊輸出連接器12及至少一USB輸出連接器14係分別設置於自動切換裝置1之輸出端並分別耦接第二傳輸線L2及第三傳輸線L3；控制器16係分別耦接USB Type-C輸入連接器10、至少一視訊輸出連接器12及USB集線器18；控制器16中之多工器160的輸入端係耦接USB Type-C輸入連接器10且多工器160的輸出端係透過該複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3耦接至少一視訊輸出連接器12；USB集線器18係耦接於控制器16與至少一USB輸出連接器14之間；配置通道CC係耦接於USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間，用以進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通；主動式控制單元19耦接配置通道CC，用以根據該複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3之使用狀態控制配置通道CC重新進行溝通。實際上，主動式控制單元19可以是微處理器(MCU)、中央處理單元(CPU)或現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)。
詳細而言，USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的傳輸訊號至少包含有四對差動訊號，分別是由USB Type-C輸入連接器10傳送至控制器16的兩對差動訊號TX1±及TX2±與由控制器16傳送至USB Type-C輸入連接器10的兩對差動訊號RX1±及RX2 ±。多工器160之主要功用即在於根據不同的使用情境選擇性地切換上述四對差動訊號TX1±、TX2±、RX1±及RX2±的傳輸路徑。舉例而言，於第一種使用情境(高解析度顯示)下，多工器160切換上述四對差動訊號TX1±、RX1±、TX2±及RX2±分別耦接至四個主要資料傳輸通道ML0~ML3，使得四個主要資料傳輸通道ML0~ML3均用於訊號傳輸，此時控制器16與USB集線器18之間僅會有原本的一對資料差動訊號D±進行傳輸，故至少一USB輸出連接器14僅需採用USB 2.0規格進行一對資料差動訊號D±之傳輸即可；於第二種使用情境(低解析度顯示)下，多工器160切換兩對差動訊號TX1±及RX1±傳送至USB集線器18，至於另兩對差動訊號TX2±及RX2±仍分別耦接至兩個主要資料傳輸通道ML0~ML1，使得四個主要資料傳輸通道ML0~ML3之中僅有兩個主要資料傳輸通道ML0~ML1用於訊號傳輸，此時控制器16與USB集線器18之間除了原本的一對資料差動訊號D±進行傳輸之外，還會有兩對差動訊號TX1±及RX1±進行傳輸，故至少一USB輸出連接器14需採用USB 3.0規格進行一對資料差動訊號D±與兩對差動訊號TX1±及RX1±之傳輸才足夠。
需說明的是，耦接於控制器16與至少一視訊輸出連接器12之間的主要資料傳輸通道ML0~ML3可分別由四對差動訊號線提供，但不以此為限。本發明之自動切換裝置1係根據主要資料傳輸通道ML0~ML3之不同使用狀態控制配置通道CC重新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通，以自動將至少一USB輸出連接器14切換為相對應的規格，例如USB 3.0規格或USB 2.0規 格，以傳輸USB訊號至USB裝置4a~4c。
於實際應用中，該複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3之不同使用狀態指的是該四對差動訊號線中有N對差動訊號線正被用來傳輸影像資料，N等於1、2或4。也就是說，在不同的使用情境下，提供主要資料傳輸通道ML0~ML3的四對差動訊號線可能僅會有一對差動訊號線傳輸影像資料，亦可能會有兩對差動訊號線傳輸影像資料，或是四對差動訊號線均同時傳輸影像資料。其中，若僅有一對或兩對差動訊號線傳輸影像資料，代表應屬於以低解析度顯示影像的第一使用情境；若四對差動訊號線均同時傳輸影像資料，代表應屬於高解析度顯示影像的第二使用情境。
接下來，將就本發明之自動切換裝置1如何根據該複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3之使用狀態自動切換至少一USB輸出連接器14之規格進行詳細說明。
請參照圖3，圖3係繪示應用於本發明之自動切換裝置1之自動切換方法的流程圖。
如圖3所示，首先，該方法先執行步驟S10，判斷目前的使用情境(例如顯示影像之解析度)是否有所改變。若步驟S10之判斷結果為是，代表目前的使用情境(例如顯示影像之解析度)有變，但無法確定使用情境之變化是從高解析度顯示變為低解析度顯示，或是從低解析度顯示變為高解析度顯示，因此，該方法進一步執行步驟S12，偵測該複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3 之使用狀態。
接著，該方法執行步驟S14，根據步驟S12的偵測結果判斷是否所有主要資料傳輸通道ML0~ML3均在傳輸影像資料訊號。
若步驟S14之判斷結果為是，代表目前的使用情境應屬於高解析度顯示影像的第二種使用情境，故該方法執行步驟S15，由主動式控制單元19控制配置通道CC重新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通，以使控制器16能夠自動將至少一USB輸出連接器14切換為相對應的USB 2.0規格，並以USB 2.0規格傳輸USB訊號至USB裝置4a~4c。
若步驟S14之判斷結果為否，該方法執行步驟S16，根據步驟S12的偵測結果判斷是否主要資料傳輸通道ML0~ML3之中僅有一個或兩個主要資料傳輸通道在傳輸影像資料訊號。
若步驟S16之判斷結果為是，代表目前的使用情境應屬於低解析度顯示影像的第一種使用情境，故該方法執行步驟S17，由主動式控制單元19控制配置通道CC重新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通，以使控制器16能夠自動將至少一USB輸出連接器14切換為相對應的USB 3.0規格，並以USB 3.0規格傳輸USB訊號至USB裝置4a~4c。
若步驟S16之判斷結果為否，則代表該複數個主要資料傳輸通道ML0~ML3目前均未傳輸任何影像資料訊號。
除了上述透過主動式控制單元19控制配置通道CC重 新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通之實施例以外，於另一實施例中，如圖4所示，USB Type-C輸入連接器10亦可耦接至外部電子裝置PC，並由外部電子裝置PC利用其執行的應用程式APP控制配置通道CC重新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通，以使控制器16能夠自動將USB輸出連接器14切換為相對應的USB 3.0規格或USB 2.0規格，而不需使用者手動進行重新設定與插拔傳輸線等複雜的程序。
舉例而言，當目前的使用情境為低解析度顯示影像的第一種使用情境時，外部電子裝置PC透過應用程式APP控制配置通道CC重新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通，使得控制器16能夠自動將USB輸出連接器14切換為USB 3.0規格；當使用情境變成高解析度顯示影像的第二種使用情境時，外部電子裝置PC即可透過應用程式APP控制配置通道CC重新進行USB Type-C輸入連接器10與控制器16之間的溝通，使得控制器16能夠自動將USB輸出連接器14切換為USB 2.0規格。
相較於先前技術，透過本發明之自動切換裝置及自動切換方法，使用者不需手動進行重新設定與插拔傳輸線等複雜的程序即可在使用者調整顯示器之解析度時自動完成使用情境之切換，不僅可有效簡化操作流程並縮短操作時間，亦可讓使用者在實際使用上更為方便。
由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施 例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (22)

  1. 一種自動切換方法，應用於一自動切換裝置，該自動切換裝置包含一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)Type-C輸入連接器、複數個主要資料傳輸通道(Main Link)、至少一視訊輸出連接器及至少一USB輸出連接器，該自動切換方法包含下列步驟：(a)偵測該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態；以及(b)根據步驟(a)之偵測結果自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自動切換方法，其中該至少一視訊輸出連接器包含一顯示埠(DisplayPort,DP)連接器，用以耦接一顯示裝置，並且該複數個主要資料傳輸通道係由四對差動訊號線所提供，該四對差動訊號線係耦接至該顯示埠連接器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之自動切換方法，其中步驟(a)之偵測結果係為該四對差動訊號線中有N對差動訊號線正被用來傳輸影像資料，N等於1、2或4。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之自動切換方法，其中當N等於1或2時，係對應於該顯示裝置之一第一使用情境(低解析度之顯示畫面)，步驟(b)係將該至少一USB輸出連接器之規格自動切換為USB 3.0之規格。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之自動切換方法，其中當N等於4時，係對應於該顯示裝置之一第二使用情境(高解析度之顯示畫面)，步驟(b)係將該至少一USB輸出連接器之規格自動切換為USB 2.0之規格。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之自動切換方法，其中該自動切換裝置進一步包含一控制器及一配置通道(Configuration Channel,CC)，該控制器分別耦接該USB Type-C輸入連接器、該四對差動訊號線及該至少一USB輸出連接器，且該配置通道耦接於該USB Type-C輸入連接器與該控制器之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之自動切換方法，其中步驟(b)係根據步驟(a)之偵測結果控制該配置通道重新進行該USB Type-C輸入連接器與該控制器之間的溝通，以自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之自動切換方法，其中該自動切換裝置進一步包含一主動式控制單元，耦接該配置通道，步驟(b)係由該主動式控制單元控制該配置通道重新進行溝通。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之自動切換方法，其中該主動式控制單元包含微處理器(MCU)、中央處理單元(CPU)或現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之自動切換方法，其中該USB Type-C輸入連接器耦接至一外部電子裝置，步驟(b)係由該外部電子裝置利用一應用程式控制該配置通道重新進行溝通。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之自動切換方法，其中該自動切換裝置係為一擴展塢(Docking station)，用以於一顯示埠替代模式(DisplayPort Alternate Mode)下透過該USB Type-C輸入連接器接收一影像資料及一USB資料並分別透過該至少一視訊輸出連接器及該至少一USB輸出連接器輸出該影像資料及該USB資料。
  12. 一種自動切換裝置，包含： 一USB Type-C輸入連接器，係設置於該自動切換裝置之輸入端；至少一視訊輸出連接器，係設置於該自動切換裝置之輸出端；至少一USB輸出連接器，係設置於該自動切換裝置之輸出端；以及複數個主要資料傳輸通道(Main Link)，耦接於該USB Type-C輸入連接器與該至少一視訊輸出連接器之間；其中，該自動切換裝置係根據該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之自動切換裝置，其中該至少一視訊輸出連接器包含一顯示埠(DP)連接器，並且該複數個主要資料傳輸通道係為四對差動訊號線，分別耦接至該顯示埠連接器。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之自動切換裝置，其中該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態係為該四對差動訊號線中有N對差動訊號線正被用來傳輸影像資料，N等於1、2或4。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之自動切換裝置，其中若N等於1或2，係對應於一第一使用情境(低解析度之顯示)，則該自動切換裝置係將該至少一USB輸出連接器之規格自動切換為USB 3.0之規格。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之自動切換裝置，其中若N等於4，係對應於一第二使用情境(高解析度之顯示)，則該自動切換裝置係將該至少一USB輸出連接器之規格自動切換為USB 2.0之規格。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之自動切換裝置，進一步包含：一控制器，分別耦接該USB Type-C輸入連接器、該四對差動訊號線及該至少一USB輸出連接器；以及一配置通道(CC)，耦接於該USB Type-C輸入連接器與該控制器之間。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之自動切換裝置，其中該自動切換裝置係根據該複數個主要資料傳輸通道之使用狀態控制該配置通道重新進行該USB Type-C輸入連接器與該控制器之間的溝通，以自動切換該至少一USB輸出連接器之規格。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之自動切換裝置，進一步包含：一主動式控制單元，耦接該配置通道，用以控制該配置通道重新進行溝通。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之自動切換裝置，其中該主動式控制單元包含微處理器(MCU)、中央處理單元(CPU)或現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之自動切換裝置，其中該USB Type-C輸入連接器耦接至一外部電子裝置，並由該外部電子裝置利用一應用程式控制該配置通道重新進行溝通。
  22. 如申請專利範圍第12項所述之自動切換裝置，其中該自動切換裝置係為一擴展塢，用以於一顯示埠替代模式下透過該USB Type-C輸入連接器接收一影像資料及一USB資料並分別透過該至少一視訊輸出連接器及該至少一USB輸出連接器輸出該影像資料及該USB資料。
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