申请/专利权人：武汉芯昌科技有限公司

申请日：2018-09-13

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108984454B

主分类号：G06F13/40

分类号：G06F13/40;G01R31/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.01.04#实质审查的生效;2018.12.11#公开

摘要：本发明涉及一种基于TYPE‑C协议的主从机角色集成接口电路及检测方法，将主机和从机集成于一体，通过控制信号在主机状态和从机状态之间自由切换，提高了芯片的灵活性，使之适应于TYPE‑C使用的各种场合，同时由于主机和从机角色复用了芯片中的大部分电路，大大降低了芯片的成本。

主权项：1.一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路的控制方法，其特征在于：主从机角色集成接口电路设置于载体电子装置上，用于插拔式对接外接设备，包括第一可调电阻Rp1、第二可调电阻Rp2、第一固定电阻Rd1、第二固定电阻Rd2、以及第一传输门开关K1～第八传输门开关K8；其中，第一可调电阻Rp1的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第一可调电阻Rp1的N端对接第一传输门开关K1的P端；第二可调电阻Rp2的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第二可调电阻Rp2的N端对接第三传输门开关K3的P端；第一固定电阻Rd1的P端接地，第一固定电阻Rd1的N端对接第二传输门开关K2的P端；第二固定电阻Rd2的P端接地，第二固定电阻Rd2的N端对接第四传输门开关K4的P端；第一传输门开关K1的N端与第二传输门开关K2的N端相连接，且该相连位置与第六传输门开关K6的P端相对接；第五传输门开关K5的N端与第六传输门开关K6的N端相连接，且该相连位置与第一输出端口CC1相对接；第三传输门开关K3的N端与第四传输门开关K4的N端相连接，且该相连位置与第八传输门开关K8的P端相对接；第七传输门开关K7的N端与第八传输门开关K8的N端相连接，且该相连位置与第二输出端口CC2相对接；第五传输门开关K5的P端与第七传输门开关K7的P端相连接，且该相连位置与载体电子装置的芯片输出电压VCON相对接；第一输出端口CC1、第二输出端口CC2分别用于插拔式对接外接设备；控制方法用于针对所对接外接设备的角色进行判定，包括如下步骤：步骤A.控制第五传输门开关K5、第七传输门开关K7断开，以及控制第六传输门开关K6、第八传输门开关K8导通，然后进入步骤B；步骤B.将第一传输门开关K1、第三传输门开关K3构成开关组合，以及将第二传输门开关K2、第四传输门开关K4构成开关组合，控制该两组开关组合彼此间隔预设时长、交替择一选择其中一组开关组合中的两个传输门开关导通，即针对第一可调电阻Rp1、第二可调电阻Rp2组合，第一固定电阻Rd1、第二固定电阻Rd2组合，两组合中择一控制组合中的两电阻分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2；然后进入步骤C；步骤C.若第一可调电阻Rp1、第二可调电阻Rp2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为从机角色；若第一固定电阻Rd1、第二固定电阻Rd2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为主机角色。

全文数据：一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路及检测方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于TYTO-C协议的主从机角色集成接口电路及检测方法，属于TYPE-C接口技术领域。背景技术[0002]目前手机制造商基本上已经分为苹果阵营和安卓阵营，苹果从iPhone5开始，以后推出的手机全面采用面积更小、数据传输速度更高及正反可插的Lightning接口，甚至在推出的macbook上也采用了TYPE-C接口，而安卓阵营由于制造商分散和转换成本的原因，一直使用的传统的MICROUSB数据接口，直到现在才慢慢向TYPE-C转变。TYPE-C相较于传统的MICROUSB接口，无论在数据传输速度还是在充电效率方面，都拥有压倒性的优势，目前手机生产商推出的新机型，基本上已经采用TYPE-C接口。[0003]按照TYPE-C规范小组对该协议的定义，TYPE-C应用分为主机和从机，细分一点来说，主机又分为数据主机和电源主机，数据主机主导通讯，电源主机主导充电。最新的USB标准中定义的“上行数据流璋Upstream-FacingPort,UFP，称之为从机”和“下行数据流掉①ownstream-FacingPort,DFP，称之为主机”，USBType-C规范还定义了“双向用途埠①ualRolePort,DRP”。这种新型的USB数据端口能够作为DFP或UFP两者中任一个进行工作。DRP可被永久地配置为DFP或UFP，也使用FPGA技术实现灵活的USBType-C接口控制能在这两种端口间动态切换。也就是说，在硬件的支持下，TYPE-C协议支持主从机的角色互换，即数据和电源的发送方可以变为接收方，这无疑会极大提升设备的灵活性。[0004]TYPC-C接口由双排24个pin组成，在插头中呈对称分布，可实现“正常”或“反向”的插拔。对于用户使用来说很方便，但是仅有一部分的连接是“对称”的，即TYPE-C连接是无需考虑方向的。[0005]Type-C接口的对称连接包含:D+D-:当USB3•0接口不可用时，这些引脚为USB2•0信号提供信号信道，即TYPE-C协议向下兼容MICROUSB协议;VbusGND:这些引脚能够为上行数据接口提供高达100W的供电能力，或者在一些情况下支持点对点供电；剩余的连接是“非对称”的，也就是说在连接器插入方向错误时这些连接无法正常工作，除非这些端口在电气或逻辑方面做了修正。[0006]USBType-C的非对称连接包含:Txl2Rxl2:提供最多2通道的超速数据链路，实现双向高达20Gbps的带宽;CC1CC2:配置信道信号用于连接的发现、配置和管理。它们中仅一个信号用作配置信道，另一个在上行数据流端口中用于为USB逻辑供电，本发明所针对的电路就是CC1和CC2;SBU12:边带使用（SideBandUse信号适用于传输非USB信号，它们用于模拟音频AnalogAudio模式，也可用于可选Alternate模式。[0007]传统的MICROUSB接口由5个pin组成:地线GND、检测ID、数据正D+、数据负D-、电源VCC。通过ID端口的电位高低判断设备处于主机或者从机角色，如果设备处于主机状态，则ID端口接地，设备处于从机状态，ID端口接高电位。发明内容[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，将主机和从机集成于一体，通过控制信号进行设备角色切换，提高了芯片的灵活性，大大降低了芯片的成本。[0009]本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，设置于载体电子装置上，用于插拔式对接外接设备，包括第一可调电阻Rpl、第二可调电阻Rp2、第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2、以及第一传输门开关K1〜第八传输门开关K8;其中，第一可调电阻Rpl的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第一可调电阻Rpl的N端对接第一传输门开关K1的P端;第二可调电阻RP2的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第二可调电阻Rp2的N端对接第三传输门开关K3的P端;第一固定电阻Rdl的P端接地，第一固定电阻Rdl的N端对接第二传输门开关K2的P端；第二固定电阻Rd2的P端接地，第二固定电阻Rd2的N端对接第四传输门开关K4的P端；第一传输门开关K1的N端与第二传输门开关K2的N端相连接，且该相连位置与第六传输门开关K6的P端相对接;第五传输门开关K5的N端与第六传输门开关K6的N端相连接，且该相连位置与第一输出端口CC1相对接;第三传输门开关K3的N端与第四传输门开关K4的N端相连接，且该相连位置与第八传输门开关KS的P端相对接;第七传输门开关K7的N端与第八传输门开关K8的N端相连接，且该相连位置与第二输出端口CC2相对接;第五传输门开关K5的P端与第七传输门开关K7的P端相连接，且该相连位置与载体电子装置的芯片输出电压VCON相对接；第一输出端口CC1、第二输出端口CC2分别用于插拔式对接外接设备。[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述第一可调电阻Rpl的阻值、第二可调电阻Rp2的阻值，均为在10K欧姆、22K欧姆和56K欧姆之间切换。[0011]作为本发明的一种优选技术方案：所述第一固定电阻Rdl的阻值、第二固定电阻Rd2的阻值，均为1K欧姆，且误差为10%。[0012]与上述相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种针对基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路的检测方法，将主机和从机集成于一体，通过控制信号进行设备角色切换，提高了芯片的灵活性，大大降低了芯片的成本。[0013]本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种针对基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路的检测方法，用于针对所对接外接设备的角色进行判定，包括如下步骤：步骤A.控制第五传输门开关K5、第七传输门开关K7断开，以及控制第六传输门开关K6、第八传输门开关K8导通，然后进入步骤B;步骤B.将第一传输门开关K1、第三传输门开关K3构成开关组合，以及将第二传输门开关K2、第四传输门开关K4构成开关组合，控制该两组开关组合彼此间隔预设时长、交替择一选择其中一组开关组合中的两个传输门开关导通，即针对第一可调电阻Rpl、第二可调电阻Rp2组合，第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2组合，两组合中择一控制组合中的两电阻分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2;然后进入步骤C;步骤C.若第一可调电阻Rpl、第二可调电阻RP2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为从机角色；若第一固定电阻Rd1、第二固定电阻Rd2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为主机角色。[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤B中的预设时长为100毫秒。[0015]本发明所述一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路及检测方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路及检测方法，将主机和从机集成于一体，通过控制信号在主机状态和从机状态之间自由切换，提高了芯片的灵活性，使之适应于TYPE-C使用的各种场合，同时由于主机和从机角色复用了芯片中的大部分电路，大大降低了芯片的成本。附图说明[0016]图1是本发明设计基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路的示意图；图2是基于本发明设计的主机和从机相连简化示意图。具体实施方式[0017]下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。[0018]根据最新的TYPE-C协议，主从机角色集成于一体的设备称之为DRP，DRP可以永久配置为主机，或者永久配置为从机，还可以在FPGA的控制下，在主从机之间自主灵活切换。本发明针对FPGA控制下的硬件实现，通过改变与CC相接的电阻大小改变CC端口的电压，进而向通讯的另外一方声明自己的身份角色。[0019]具体来说，在主机DFP的CCpin有上拉电阻Rp，在从机UFP有下拉电阻Rd。未连接时，DFP的VBUS是无输出的。连接后，主从机的CC相连，DFP的CC会检测至IjUFP的下拉电阻Rd，说明连接上了，DFP就打开Vbus电源开关，输出电源给UFP。而哪个CCpinCC1，CC2检测到下拉电阻就确定接口插入的方向，顺便切换RXTX。[0020]本发明设计了一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，设置于载体电子装置上，用于插拔式对接外接设备，如图1所示，包括第一可调电阻Rpl、第二可调电阻RP2、第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2、以及第一传输门开关K1〜第八传输门开关K8。[0021]其中，第一可调电阻Rpl的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第一可调电阻Rpl的N端对接第一传输门开关K1的P端;第二可调电阻Rp2的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第二可调电阻RP2的N端对接第三传输门开关K3的P端;第一固定电阻Rdl的P端接地，第一固定电阻Rdl的N端对接第二传输门开关K2的P端;第二固定电阻Rd2的P端接地，第二固定电阻Rd2的N端对接第四传输门开关K4的P端。[0022]实际应用中，根据TYPE-C协议，针对第一可调电阻Rp1、第二可调电阻RP2，均设计采用为在10K欧姆、22K欧姆和56K欧姆之间切换的可调电阻;针对第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2,均设计采用为1K欧姆，且误差为10%的固定电阻；如此，实际应用中，在两个控制信号的控制下，可在四个阻值之间进行选择，即可调电阻的阻值可在10K欧姆、22K欧姆、56K欧姆之间切换，另外一组电阻值保留，分别对应3A、1.5A和0.9A三种电流传输模式。[0023]第一传输门开关K1的N端与第二传输门开关K2的N端相连接，且该相连位置与第六传输门开关K6的P端相对接;第五传输门开关K5的N端与第六传输门开关Ke的N端相连接，且该相连位置与第一输出端口CC1相对接;第三传输门开关K3的N端与第四传输门开关K4的N端相连接，且该相连位置与第八传输门开关K8的P端相对接;第七传输门开关K7的N端与第八传输门开关K8的N端相连接，且该相连位置与第二输出端口CC2相对接;第五传输门开关K5的P端与第七传输门开关K7的P端相连接，且该相连位置与载体电子装置的芯片输出电压VCON相对接。[0024]第一输出端口CC1、第二输出端口CC2分别用于插拔式对接外接设备。[0025]对于上述所设计基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，本发明进一步设计了针对此设计电路的检测方法，用于针对所对接外接设备的角色进行判定，包括如下步骤：步骤A.控制第五传输门开关K5、第七传输门开关K7断开，以及控制第六传输门开关K6、第八传输门开关K8导通，然后进入步骤B。[0026]步骤B•将第一传输门开关K1、第三传输门开关K3构成开关组合，以及将第二传输门开关K2、第四传输门开关K4构成开关组合，控制该两组开关组合彼此间隔预设时长、交替择一选择其中一组开关组合中的两个传输门开关导通，此处实际应用中，预设时长为1〇〇毫秒。[0027]基于上述对两组开关组合的控制，即针对第一可调电阻RP1、第二可调电阻Rp2组合，第一固定电阻Rd1、第二固定电阻Rd2组合，两组合中择一控制组合中的两电阻分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2;然后进入步骤C。[0028]步骤C.若第一可调电阻Rpl、第二可调电阻RP2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为从机角色。[0029]若第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为主机角色。[0030]对于上述所设计的检测方法，如果某一时刻，相连的两设备同时处于同一状态，此时CC端处于相同的电位，两设备的相连和断开不会影响CC端的电压，此时系统检测不到连接。[0031]实际应用中，对于固定电阻，可以选择5.1k欧姆的电阻，可调电阻的阻值不确定，根据USBType-C的电流模式，针对可调电阻设置不同的阻值，可调电阻的阻值不一样，CCPin检测到的电压就不一样，然后来控制DFP端执行哪种供电模式。[0032]如图2所示，其中Rp1、RP2为可调电阻，Rd1、Rd2为固定电阻，Ra为线缆等效电阻，VCC接5V电压。当两个DRP设备相连时，假设某一段时间在控制信号的控制下，Rpl和RP2经过K1、K6和K3、K8与CC1和CC2相接，即该设备处于主机状态，由于TYPE-C接口的物理定义上只有一个CC线缆，此时CC1和CC2当中只有一个CCpin和另外一个设备的CCpin相接。在该设备处于主机状态期间，如果与之相连的设备在控制信号的作用下发生了主机向从机的切换，此时在CC端会发生电压波动，主机系统会根据电压的变化判断从机设备接入，同时从机设备也从CC端的电压大小判断主机是以多大的电流供电。例如主机DFP的VCC为5V，提供3A的电流输出能力，那么它可以在CCpin上供5V10K+5.1K约为330uA的电流，在从机UFP端的CCpin上就会得到330uAx5•lk=l.683V，UFP就可以判断DFP提供3A的供电电流。[0033]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

权利要求：1.一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，设置于载体电子装置上，用于插拔式对接外接设备，其特征在于:包括第一可调电阻Rpl、第二可调电阻RP2、第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2、以及第一传输门开关K1〜第八传输门开关K8;其中，第一可调电阻Rpl的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第一可调电阻Rpl的N端对接第一传输门开关K1的P端;第二可调电阻Rp2的P端对接载体电子装置的芯片工作电压VCC，第二可调电阻Rp2的N端对接第三传输门开关K3的P端;第一固定电阻Rdl的P端接地，第一固定电阻Rd1的N端对接第二传输门开关K2的P端;第二固定电阻Rd2的P端接地，第二固定电阻Rd2的N端对接第四传输门开关K4的P端；第一传输门开关K1的N端与第二传输门开关K2的N端相连接，且该相连位置与第六传输门开关Ke的P端相对接;第五传输门开关K5的N端与第六传输门开关K6的N端相连接，且该相连位置与第一输出端口CC1相对接;第三传输门开关K3的N端与第四传输门开关K4的N端相连接，且该相连位置与第八传输门开关K8的P端相对接;第七传输门开关K7的N端与第八传输门开关K8的N端相连接，且该相连位置与第二输出端口CC2相对接;第五传输门开关K5的P端与第七传输门开关K7的P端相连接，且该相连位置与载体电子装置的芯片输出电压VC0N相对接；第一输出端口CC1、第二输出端口CC2分别用于插拔式对接外接设备。2.根据权利要求1所述一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，其特征在于：所述第一可调电阻Rpl的阻值、第二可调电阻Rp2的阻值，均为在10K欧姆、22K欧姆和56K欧姆之间切换。3.根据权利要求1所述一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路，其特征在于：所述第一固定电阻Rdl的阻值、第二固定电阻Rd2的阻值，均为1K欧姆，且误差为10%。4.一种针对权利要求1所述一种基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路的控制方法，用于针对所对接外接设备的角色进行判定，其特征在于，包括如下步骤：步骤A.控制第五传输门开关K5、第七传输门开关K7断开，以及控制第六传输门开关K6、第八传输门开关K8导通，然后进入步骤B;步骤B•将第一传输门开关K1、第三传输门开关K3构成开关组合，以及将第二传输门开关K2、第四传输门开关K4构成开关组合，控制该两组开关组合彼此间隔预设时长、交替择一选择其中一组开关组合中的两个传输门开关导通，即针对第一可调电阻Rpl、第二可调电阻Rp2组合，第一固定电阻Rdl、第二固定电阻Rd2组合，两组合中择一控制组合中的两电阻分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2;然后进入步骤C;步骤C•若第一可调电阻Rpl、第二可调电阻RP2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为从机角色；若第一固定电阻Rd1、第二固定电阻Rd2分别对接第一输出端口CC1、第二输出端口CC2，则判定所对接外接设备为主机角色。5.根据权利要求4所述一种针对基于TYPE-C协议的主从机角色集成接口电路的控制方法，其特征在于:所述步骤B中的预设时长为1〇〇毫秒。

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