TWI615704B

TWI615704B - 電子裝置與其控制方法

Info

Publication number: TWI615704B
Application number: TW105103043A
Authority: TW
Inventors: 張簡敬恆
Original assignee: 華碩電腦股份有限公司
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-01-30
Publication date: 2018-02-21
Also published as: TW201704926A

Abstract

一種電子裝置於此揭露。電子裝置包含第一連接器。第一連接器與外接裝置之第二連接器相對應，第一連接器包含第一腳位以及第二腳位，其中電子裝置根據第一腳位的電壓準位判斷第一連接器是否連接至第二連接器。當第一連接器連接至第二連接器時，第二腳位透過第二連接器耦接至外接裝置的電源端子，電子裝置根據第二腳位的電壓準位判斷是否由電子裝置對外接裝置供電。

Description

電子裝置與其控制方法

本案係關於一種功能擴充系統，特別是關於一種用於可攜式電子裝置的功能擴充系統。

現有的可攜式電子裝置如平板電腦、智慧型手機等，常受限於裝置本身之體積或者基於成本考量，而無法將所有的功能模組設置於裝置本體中。然而，設置於電子裝置內部的功能模組也不是一般使用者所能輕易更換的，因此，導致單一電子裝置往往難以滿足不同使用者多樣化的需求。

本案的一態樣為一電子裝置。一種電子裝置，包含一第一連接器，該第一連接器用於連接於一外接裝置，該第一連接器包含一第一腳位以及一第二腳位，其中該電子裝置根據該第一腳位的電壓準位判斷該電子裝置是否電性連接至該外接裝置；當該電子裝置連接至該外接裝置時，該電子裝置根據該第二腳位的電壓準位判斷是否由該電子裝置對該外接裝置供電。

本案的另一態樣為一種電子裝置。一種電子裝置，用以配合一外接裝置進行操作，包含一第一處理電路，用以接收一偵測訊號以及一電源設定訊號；以及一連接器，電性連接於該第一處理電路；其中，當該電子裝置透過該連接器連接至該外接裝置時，該偵測訊號自一第一準位切換至一第二準位，並且該第一處理電路根據該電源設定訊號，判斷是否由該電子裝置對該外接裝置供電。

本案的另一態樣為一種控制方法，包含：根據偵測訊號判斷外接裝置是否與電子裝置連接；當外接裝置與電子裝置連接時，根據電源設定訊號判斷是否由電子裝置對外接裝置供電；以及輸出相應的電源切換訊號控制電子裝置的電源切換電路，以選擇性地在電子裝置與外接裝置之間進行電力傳輸。

100‧‧‧電子裝置

110‧‧‧處理電路

111~1111‧‧‧端子

211~218‧‧‧端子

120‧‧‧上拉電路

130‧‧‧電源偵測電路

140‧‧‧電源切換電路

150‧‧‧外接端子

160‧‧‧電源電路

170‧‧‧端子切換電路

172、174、176、178‧‧‧開關

180‧‧‧連接器

200‧‧‧外接裝置

210‧‧‧處理電路

220‧‧‧下拉電路

230‧‧‧電源控制電路

240‧‧‧連接器

300‧‧‧功能擴充系統

500‧‧‧控制方法

S510~S570‧‧‧步驟

P1~P8‧‧‧腳位

R1~R8‧‧‧電阻

C1~C4‧‧‧電容

S1~S4‧‧‧開關

VC1、VC2‧‧‧電壓

VBUS‧‧‧電壓

VDD‧‧‧電壓源

D+、D-‧‧‧數據訊號

1D+、1D-‧‧‧數據訊號

2D+、2D-‧‧‧數據訊號

CDS‧‧‧偵測訊號

FCS‧‧‧電源設定訊號

PS1、PS2‧‧‧電源切換訊號

US1、US2‧‧‧端子切換訊號

圖1為根據本案部分實施例所繪示的功能擴充系統的示意圖。

圖2為根據本案部分實施例所繪示的控制方法的流程圖。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本案。

請參考圖1。圖1為根據本案一實施例所繪示的功能擴充系統300示意圖。如圖1所示，功能擴充系統300包含電子裝置100以及外接裝置200。在本案的實施例中，電子裝置100可為個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機等電子產品，外接裝置200可為設置於電子裝置100上的可拆卸式背板，或其它可與電子裝置結合使用的功能模組。

如圖1所示，電子裝置100包含處理電路110、上拉電路(pull high circuit)120、電源偵測電路130、電源切換電路140、外接端子150、電源模組160、端子切換電路170以及連接器180。處理電路110具有端子111~119。連接器180與外接裝置200的連接器240相對應，具有腳位P1~P8分別對應於連接器240的相應腳位。處理電路110搭配其他電路的相應操作將在以下段落中進行詳細說明。

在一實施例中，處理電路110透過端子111電性連接於上拉電路120，用以自上拉電路120接收連接偵測訊號CDS，並且處理電路110根據連接偵測訊號CDS判斷外接裝置200是否與電子裝置100連接。

如圖1所示，在一實施例中，上拉電路120包含電阻R1、R2，電容C1以及開關S1。電阻R1的第一端電性連接於電壓源VDD，第二端電性連接於開關S1的第一端。電阻R2 的第一端電性連接於電壓源VDD，第二端電性連接於開關S1的控制端以及連接器180的腳位P1。開關S1的第二端電性連接於接地端。電容C1電性連接於開關S1的第一端與接地端之間。

當電子裝置100未連接於外接裝置200時，開關S1的控制端的電壓VC1會被電壓源VDD控制在高準位，因此開關S1開啟(turn on)而導通端子111與接地端，使得處理電路110的端子111接收的連接偵測訊號CDS處於低準位。

當電子裝置100與外接裝置200連接時，外接裝置200中的下拉電路(pull down circuit)220會透過連接器180的腳位P1與上拉電路120電性連接。如圖1所示，在一實施例中，下拉電路220包含彼此並聯的電容C2以及電阻R3。當下拉電路220與上拉電路120電性連接時，開關S1的控制端所接收到的電壓VC1為電源電壓VDD在電阻R3上的分壓，經由電阻R3電阻值的設計，使得電壓VDD為低準位，而開關S1關斷(turn off)。當開關S1關斷時，電壓源VDD經過電阻R1與電容C1分壓，使得端子111的電位從低準位拉升至高準位。因此，當電子裝置100與外接裝置200連接時，處理電路110會偵測到連接偵測訊號CDS自低準位切換至高準位。

因此，配合上拉電路120的操作，處理電路110便可根據連接偵測訊號CDS的電壓準位判斷外接裝置200是否與電子裝置100連接。

端子112電性連接於電源偵測電路130，用以自電源偵測電路130接收電源設定訊號FCS，使得處理電路110根據電源設定訊號FCS判斷外接裝置200是否包含電池或其他電源，以決定是否由電子裝置100對外接裝置200供電。

如圖1所示，在一實施例中，電源偵測電路130包含電阻R4、R5、R6，電容C3以及開關S2。電阻R4的第一端電性連接於電壓源VDD，第二端電性連接於端子112與開關S2的第一端。開關S2的控制端電性連接於電容C3的第一端、電阻R5的第一端以及電阻R6的第一端。開關S2的第二端、電容C3的第二端以及電阻R5的第二端共同電性連接於接地端，電阻R6的第二端電性連接於連接器180的腳位P2。

在一實施例中，外接裝置200的電源控制電路230包含電阻R7、R8以及電容C4。電阻R7、R8彼此串聯。當外接裝置200與電子裝置100連接時，電阻R7的第一端透過腳位P2與電阻R6的第二端電性連接。電容C4的第一端電性連接於電阻R7的第二端，電容C4的第二端電性連接於接地端。電阻R8的第一端電性連接於電阻R7的第二端，電阻R8的第二端透過端子212電性連接於外接裝置的處理電路210。

端子212為外接裝置200的電源端子。當外接裝置200包含獨立電源(於一實施例中，該獨立電源可以為電池)時，端子212的電壓VBUS處於高準位。如圖所示，開關S2的控制端所接收的電壓VC2為電壓VBUS經過電阻R6~R8、電容C3、C4所得之分壓，亦處於高準位。因此開關S2導通端子112與接地端，使得處理電路110的端子112接收的電源設定訊號FCS處於低準位。

當外接裝置200不包含獨立電源時，端子212的電壓VBUS處於低準位，使得開關S2的控制端所接收的電壓VC2 亦處於低準位，因此開關S2關斷。當開關S2關斷時，電壓源VDD經過電阻R4提供至端子112，使得處理電路110的端子112接收的電源設定訊號FCS處於高準位。因此，處理電路110便可根據電源設定訊號FCS處於低準位或高準位，判斷外接裝置200是否包含獨立電源，據以決定是否由電子裝置100對外接裝置200供電。

在一實施例中，連接器180的腳位P2透過連接器240耦接至電源端子212，當連接器180與連接器240相互連接時，電子裝置100之電源偵測電路130偵測腳位P2處於第一準位(如：低準位)或第二準位(如：高準位)，當腳位P2處於第一準位時，電子裝置100透過腳位P5向外接裝置200供電。

在一實施例中，端子113、114可為第一通訊介面。舉例來說，端子113、114可為積體電路匯流排(Inter-Integrated Circuit，I2C)介面。在一實施例中端子113、114分別為串列資料端子(SDA)以及串列時脈端子(CLK)。當外接裝置200與電子裝置100透過連接器240和連接器180連接時，端子113、114分別透過連接器180上相應的腳位P3、P4與外接裝置200的處理電路210中相應的I2C介面的端子213、214電性連接。因此，處理電路110與處理電路220可透過腳位P3、P4傳遞資料。

在一實施例中，I2C介面可透過串列資料端子和串列時脈端子傳輸識別指令，使得電子裝置100可根據腳位P3與腳位P4的識別指令判斷外接裝置200的類型。因此，根據不同的外接裝置200，電子裝置100可執行相應的軟體程序、進行資料或電力的傳輸等等。在一實施例中，外接裝置200可為儲存設備、電池模組、立體揚聲器、攝影鏡頭模組或近場通訊(NFC)模組等擴充功能的可拆卸式背板。當可拆卸式背板安裝於電子裝置100時，便可透過處理電路110、210以及連接器180的協同操作執行相應的軟體程序，由可拆卸式背板提供額外的儲存容量、電力供應、音源輸出或是通訊功能等等。

端子115、116分別電性連接於電源切換電路140，用以使處理電路110輸出電源切換訊號PS1、PS2至電源切換電路140。如圖所示，在一實施例中，電源切換電路140包含開關S3以及S4。開關S3設置於外接端子150與電源模組160之間，根據電源切換訊號PS1選擇性地導通或關斷。開關S4設置於電源模組160與腳位P5之間，根據電源切換訊號PS2選擇性地導通或關斷。

電源模組160包含電池，用以供應電子裝置100所需的電力。當外接電源(於一實施例中，該外接電源可以為行動電源裝置或充電器)透過外接端子150與電子裝置100連接時，處理電路110可輸出相應的電源切換訊號PS1導通開關S3、S4，使外接電源透過外接端子150對電源模組160中的電池進行充電。

當外接裝置200與電子裝置100連接時，處理電路110可輸出相應的電源切換訊號PS2導通開關S4，以透過腳位P5連接電子裝置100的電源模組160與外接裝置200的端子215。於其它實施例中，電源模組160的電池可經由端子215對外接裝置200供電，外接裝置200亦可經由端子215對電源模組160的電池進行充電。

於一實施例中，當外接裝置200本身為不具獨立電源的擴音設備(於一實施例中，該擴音設備可以為立體聲道揚聲器)時，電源模組160可透過腳位P5，經由端子215提供外接裝置200所需的電力。當外接裝置200本身包含擴充電池模組的供電裝置時，則可透過外接裝置200經由端子215提供電力對電源模組160充電。

當外接電源(於一實施例中，該外接電源可以為行動電源裝置或充電器)透過外接端子150與電子裝置100連接，且同時外接裝置200透過連接器180與電子裝置100連接時，處理電路110亦可同時輸出相應的電源切換訊號PS1與PS2，同時導通開關S3~S5，使得外接電源透過外接端子150同時對電源模組160以及外接裝置200供電。

在一實施例中，外接端子150可為相異於第一通訊介面之第二通訊介面。舉例來說，外接端子150可為通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)介面，但本案並不以此為限。

在一實施例中，端子117~119電性連接於端子切換電路170。處理單元110可透過端子117、118分別接收通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)介面的數據訊號D+、D-，用以接收或傳遞資料，並透過端子119和1110輸出端子切換訊號US1、US2以控制端子切換電路170。

端子切換電路170根據輸出端子切換訊號US1、US2選擇性地導通端子117、118至外接端子150相應的數據腳位以接收數據訊號1D+、1D-，或是導通連接端子117、118與連接器180中相應的腳位P6、P7以自外接裝置200接收數據訊號2D+、2D-。

如圖1所示，於一實施例中，端子切換電路170可包含開關172、174、176以及178。當處理單元110輸出的端子切換訊號US1處於第一準位(如：高準位)，端子切換訊號US2處於第二準位(如：低準位)時，開關172、174相應於端子切換訊號US1導通，開關176、178相應於端子切換訊號US2關斷。此時，端子切換電路170導通端子117、118至外接端子150以接收數據訊號1D+、1D-。因此，處理電路110可透過外接端子150與其他裝置進行資料傳輸。

當處理單元110輸出的端子切換訊號US1處於第二準位(如：低準位)，端子切換訊號US2處於第一準位(如：高準位)時，開關172、174相應於端子切換訊號US1關斷，開關176、178相應於端子切換訊號US2導通。此時，端子117、118透過連接器180的相應腳位P6、P7與外接裝置200上相應的端子216、217導通，以接收數據訊號2D+、2D-。因此，電子裝置100的處理電路110便可根據識別指令，透過連接器180的腳位P6以及腳位P7連接外接裝置200和電子裝置100各自的通用序列匯流排介面(即：端子216、217與端子117、118)以傳輸資料。

端子1111電性連接於接地端，作為處理電路110的參考電位。當外接裝置200與電子裝置100連接時，端子1111透過連接器180的腳位P8連接至外接裝置200的處理電路210 的相應端子218，使得電子裝置100的接地端子1111以及外接裝置200的接地端子218共地。因此，電子裝置100的處理電路110與外接裝置200的處理電路210便可具有相同的參考電位。

透過以上各個電路模組的操作，電子裝置100的處理電路110與外接裝置200的處理電路210便可透過連接器180進行資料與電力的傳輸，藉由外接裝置200擴充電子裝置100的功能。

如圖1所示，連接器180包含用以偵測電子裝置100與外接裝置200是否正確連接的腳位P1、用以判斷是否由電子裝置100對外接裝置200供電的腳位P2、積體電路匯流排(I2C)介面的腳位P3、P4(如：串列資料端子與串列時脈端子)，以及通用序列匯流排(USB)介面的腳位P5(如：電源腳位)、P6(如：D+數據腳位)、P7(如：D-數據腳位)、P8(如：接地腳位)。

處理電路110、210以及連接器180可具有多種不同的實現方式，於一實施例中，該處理電路可以是控制器或處理器等。在一實施例中，連接器180的通用序列匯流排(USB)介面可包含兩組電源腳位與接地腳位。圖1中所繪示的功能擴充系統300僅為示例之用，並非用以限制本案。

請參考第2圖。第2圖為根據本案一實施例所繪示的控制方法500的流程圖。控制方式500將一併搭配圖1所示的功能擴充系統300進行說明，但本案並不以此為限。

如圖2所示，控制方法500包含步驟S510、S520、S530、S540、S550、S560以及S570。在步驟S510，處理電路110根據端子111的偵測訊號CDS判斷外接裝置200是否與電子裝置100連接。在一實施例中，當處理電路110偵測到端子111所接收的偵測訊號CDS從低準位切換至高準位時，便可判斷外接裝置200成功連接至電子裝置100。

當處理電路110判斷外接裝置200與電子裝置連接時，進入步驟S520。在步驟S520中，處理電路110根據端子112的電源設定訊號FCS判斷外接裝置200是否包含電池或其他電源，以決定是否由電子裝置100對外接裝置200供電。在一實施例中，當處理電路110偵測到端子112所接收的電源設定訊號FCS為低準位時，處理電路110判斷外接裝置200包含獨立電源，不需由電子裝置100供電至外接裝置200。當處理電路110偵測到端子112所接收的電源設定訊號FCS為高準位時，處理電路110判斷外接裝置200不包含獨立電源，由電子裝置100供電至外接裝置200。

當處理電路110判斷由電子裝置100供電至外接裝置200時，進入步驟S530。在步驟S530中，處理電路110輸出相應的電源切換訊號PS2導通開關S5，以透過腳位P5連接電子裝置100的電源模組160與外接裝置200。根據實際需求以及外接裝置200的種類，電源模組160可對外接裝置200供電。於一實施例中，電源模組160可對外接裝置200提供5伏的直流電源。在一實施例中，電源模組160亦可根據外接裝置200的種類提供相異準位，如12伏、15伏、20伏的直流電源。

當處理電路110執行步驟S530後，或判斷不需由電子裝置100供電至外接裝置200時，進入步驟S540。在步驟 S540中，處理電路110透過積體電路匯流排(I2C)介面的端子113、114與處理電路210中相應的端子213、214溝通，以確認外接裝置200的功能。於一實施例中，外接裝置200可由積體電路匯流排(I2C)介面傳遞資料，使得處理電路110判斷外接裝置200的種類為儲存設備、電池模組、立體揚聲器、近場通訊(NFC)模組，或具有其他功能的可拆卸式背板。

在步驟S550中，處理電路110根據外接裝置的功能與種類執行相應操作，啟動電子裝置100中相應外接裝置200的軟體。於一實施例中，當外接裝置200為外接儲存設備時，處理電路110可相應執行檔案管理軟體供使用者瀏覽外接裝置200內的檔案，以及準備執行檔案的複製、傳輸等等。

在步驟S560中，處理電路110控制端子切換電路170的操作，使得端子117、118透過連接器180與外接裝置200上相應的端子216、217導通，以接收通用序列匯流排(USB)介面的數據訊號2D+、2D-。

在步驟S570中，處理電路110與處理電路210便可根據識別指令，透過通用序列匯流排(USB)介面的數據端子117、118與端子216、217溝通並傳輸資料，或者透過通用序列匯流排(USB)介面的電源端子116、212進行充電。於一實施例中，當外接裝置200包含電池模組時，可由外接裝置200對電子裝置100的電源模組160充電。因此，可提升電子裝置100的續航能力。

於上述之內容中，包含示例性的步驟。然而此些步驟並不必需依序執行。在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

上述各實施例中的各個元件可以由各種類型的數位或類比電路實現，亦可分別由不同的積體電路晶片實現。各個元件亦可整合至單一的數位控制晶片。上述僅為例示，本案並不以此為限。於一實施例中，開關S1~S5可為金氧半場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)、雙極性接面型電晶體(Bipolar Junction Transistor，BJT)或其他適當的半導體元件。處理電路110與210可為中央處理器(Central Processing Unit，CPU)或以其他積體電路晶片實現。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。