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TW201901463A - Usb介面電路及usb設備 - Google Patents

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TW201901463A
TW201901463A TW107116129A TW107116129A TW201901463A TW 201901463 A TW201901463 A TW 201901463A TW 107116129 A TW107116129 A TW 107116129A TW 107116129 A TW107116129 A TW 107116129A TW 201901463 A TW201901463 A TW 201901463A
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usb
transceiver
controller
controllers
interface circuit
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TW107116129A
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冷余平
王有偉
王永
陳愿
徐定鈞
林明峰
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新加坡商聯發科技（新加坡）私人有限公司
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Abstract

本發明揭露了一種USB介面電路，包括：USB收發器與至少兩個不同協定類型的USB控制器；其中至少一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB控制器，且同一時間只被至少兩個USB控制器中的一個控制。本發明還揭露了一種USB設備。透過上述方式，本發明能夠在電路連接關係確定的情況下改變USB介面電路的類型，提高靈活性。

Description

USB介面電路及USB設備
本發明涉及USB技術領域，特別是涉及一種USB介面電路及USB設備。
通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）是連接電腦系統與外部設備的一種外部匯流排標準，被廣泛地應用於個人電腦和移動設備等電子產品。
一般而言，一個USB設備包括依次耦接的主控晶片、USB控制器、USB收發器及USB插頭/插座。USB收發器主要完成實體層的功能，實現資料的發送與接收，USB控制器主要完成協定層的功能，包括編碼、解碼、校驗、同步等，USB控制器的功能也可以更少或者更多。
USB設備根據USB介面協定版本不同分為不同的類型，例如USB2.0、USB3.0、USB3.1等。高版本的USB介面向下兼容，這意味著如果高版本USB介面比低版本的引線端子數量更多，則高版本USB介面中包括低版本USB介面的引線端子，可以在其介面電路中可以使用低版本的收發器。
例如，USB2.0插頭/插座具有4個引線端子，包括電源、地以及D+、D-一對差分數據線引線端子。USB2.0收發器分別耦接USB2.0插頭/插座及USB2.0控制器，負責D+、D-差分數據線上的資料收發。USB3.0向下兼容USB2.0，除了USB2.0的4個引線端子之外，還增加了5個引線端子，包括SSTX+、SSTX-一對差分發送資料線引線端子和SSRX+、SSRX-一對差分接收資料線引線端子。相應的，USB3.0插頭/插座以及USB3.0控制器都同時耦接兩個USB收發器，其中一個為原有的USB2.0收發器，另一個為USB3.0收發器，負責新增的SSTX+、SSTX-差分發送資料線和SSRX+、SSRX-差分接收資料線上的資料收發。
現有技術中，在電路連接關係確定後USB介面電路的類型就已經固定的，無法根據需要而改變，靈活性差。
本發明主要解決的技術問題是提供一種USB介面電路及USB設備，能夠解決現有技術中USB介面電路類型的靈活性差的問題。
為了解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種USB介面電路，包括：USB收發器與至少兩個不同協定類型的USB控制器；其中至少一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB控制器，且同一時間只被至少兩個USB控制器中的一個控制。
其中，一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB控制器是指：一個USB收發器透過多工器選擇性耦接至少兩個USB控制器。
其中，USB控制器中至少包括支援USB2.0協定的第一USB控制器和支援USB3.0協定的第二USB控制器。
其中，至少一個USB控制器耦接至少兩個USB收發器。
為了解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種USB設備，包括：主控晶片、USB收發器、USB插頭或插座、至少兩個不同協定類型的USB控制器；主控晶片耦接USB控制器，USB收發器耦接USB插頭或插座，至少一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB控制器，且同一時間只被至少兩個USB控制器中的一個控制。
其中，一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB控制器是指：一個USB收發器透過多工器選擇性耦接至少兩個USB控制器。
其中，USB控制器中至少包括支援USB2.0協定的第一USB控制器和支援USB3.0協定的第二USB控制器。
其中，至少一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB插頭或插座。
其中，USB插頭或插座包括兩種引線端子，其中一種引線端子為向下兼容的低版本引線端子，至少一個USB收發器選擇性耦接至少兩個USB插頭或插座的另一種引線端子。
其中，至少一個USB控制器耦接至少兩個USB收發器。
本發明的有益效果是： USB收發器選擇性耦接至少兩個USB控制器，且同一時間只被至少兩個USB控制器中的一個控制，透過選擇不同協定類型的USB控制器控制USB收發器可以在電路連接關係確定的情況下改變USB介面電路的類型，提高靈活性。
在後續的描述中，本發明提出了許多具體的細節。然而，能夠理解的是，可以在沒有這些細節的情況下實施本發明的實施例，換句話說，並未詳細的示出眾所周知的電路、結構以及技術，以免混淆對本發明的理解。然而，本領域技術人員應當理解，本發明可以在沒有這些特定細節的情況下實施，根據所包括的描述，本領域的普通技術人員將能夠實現適當的功能而無需過度實驗。
如第1圖所示，本發明USB介面電路第一實施例包括：USB收發器(第1圖中以“U2 PHY”來表示)1、多工器2、第一USB控制器(第1圖中以“U2 控制器”來表示)3與第二USB控制器(第1圖中以“U3 控制器”來表示)4。
USB收發器1透過多工器2選擇性耦接第一USB控制器3與第二USB控制器4。第一USB控制器3支援USB2.0協定，為USB2.0控制器，第二USB控制器4支援USB3.0協定，為USB3.0控制器。USB收發器1可以被第一USB控制器3或第二USB控制器4控制，由於USB協定向下兼容，因此USB收發器1支援USB2.0協定，為USB2.0收發器。
多工器2採用分時複用，也就是說，同一時間USB收發器1只能被第一USB控制器3與第二USB控制器4中的一個控制。當USB收發器1被第一USB控制器3控制時，組成USB2.0介面電路。當USB收發器1被第二USB控制器4控制時，第二USB控制器4還需要耦接一個USB3.0收發器（圖中未畫出），共同組成USB3.0介面電路。
圖中的USB收發器與USB控制器的數量僅為示意，實際可以更多。USB收發器與USB控制器支援的USB協定類型也僅為示意，只要滿足至少一個USB收發器選擇性耦接的至少兩個USB控制器支援的USB協定類型不同即可。當然，為了讓USB收發器能在USB控制器的控制下正常工作，USB收發器支援的USB協定版本應不高於其耦接的USB控制器支援的USB協定版本。除了多工器之外，USB收發器還可以透過選擇器或其他形式的電路耦接USB控制器。
透過上述實施例的實施，改變多工器的位址端/控制端的電壓可以選擇不同協定類型的USB控制器來控制USB收發器，可以在電路連接關係確定的情況下改變USB介面電路的類型，提高靈活性。
例如，使用者可以在需要傳輸大尺寸檔時採用U3控制器以進行高速的傳輸；而在傳輸小尺寸檔時採用U2控制器以節省電路的功耗。
如第2圖所示，本發明USB介面電路第二實施例包括：第一USB收發器11(第1圖中以“U2 PHY”來表示)、第二USB收發器12(第1圖中以“U2 PHY”來表示)、第三USB收發器(第1圖中以“U3 PHY”來表示)13、第一多工器14、第二多工器15、第三USB控制器(第1圖中以“U2控制器”來表示)16與第四USB控制器(第1圖中以“U3控制器”來表示)17。
第一USB收發器11透過第一多工器14選擇性耦接第三USB控制器16和第四USB控制器17，第二USB收發器12透過第二多工器15選擇性耦接第三USB控制器16與第四USB控制器17，第四USB控制器17還耦接第三USB收發器13。第一USB收發器11與第二USB收發器12均為USB2.0收發器，第三USB收發器13為USB3.0收發器，第三USB控制器16支援USB2.0協定，為USB2.0控制器，第四USB控制器17支援USB3.0協定，為USB3.0控制器。
本實施例中，第一多工器14與第二多工器15的選擇結果是互補的，也就是說，同一時間第三USB控制器16/第四USB控制器17只會控制第一USB收發器11與第二USB收發器12中的一個，當第一USB收發器11透過第一多工器14耦接第三USB控制器16時，第二USB收發器12應透過第二多工器15耦接第四USB控制器17，反之亦然。
當第一USB收發器11被第三USB控制器16控制，第二USB收發器12被第四USB控制器17控制時，等效電路圖如第3圖所示。圖中的第二USB收發器12使用工作電源，第一USB收發器11、第三USB收發器13、第一多工器14、第二多工器15、第三USB控制器16與第四USB控制器17使用待機電源。第一USB收發器11與第三USB控制器16組成USB2.0介面電路並且在待機時可以工作，第二USB收發器12、第三USB收發器13與第四USB控制器17組成USB3.0介面電路並且在待機時無法工作。
當第一USB收發器11被第四USB控制器17控制，第二USB收發器12被第三USB控制器16控制時，等效電路圖如第4圖所示。圖中的第二USB收發器12使用工作電源，第一USB收發器11、第三USB收發器13、第一多工器14、第二多工器15、第三USB控制器16與第四USB控制器17使用待機電源。第一USB收發器11、第三USB收發器13與第四USB控制器17組成USB3.0介面電路並且在待機時可以工作，第二USB收發器12與第三USB控制器16組成USB2.0介面電路並且在待機時無法工作。
如第5圖所示，本發明USB設備第一實施例包括：主控晶片110、USB介面電路120與USB插座130。
圖中所示的USB介面電路120為本發明USB介面電路第一實施例中的介面電路，主控晶片110耦接USB介面電路120中的第一USB控制器3和第二USB控制器4，USB插座130耦接USB介面電路120中的USB收發器1，並且USB插座130的類型與USB介面電路120的類型相匹配，即USB插座130的支援的協定版本不低於USB介面電路120實際支援的協定版本。如果USB收發器1被第二USB控制器4控制，USB設備為USB3.0設備，USB插座130還應耦接圖中未畫出的USB3.0收發器。
其中USB插座可以換成插頭。此外，USB介面電路中的USB收發器和USB控制器的數量僅為示意，實際可以更多，例如換成本發明USB介面電路第二實施例中的介面電路，USB收發器與USB控制器支援的USB協定類型也僅為示意，USB收發器還可以透過選擇器耦接USB控制器。需要注意的是，主控器耦接USB介面電路中的所有USB控制器，USB插頭/插座的數量可以大於一，每個USB插頭/插座支援的協定版本以及與USB收發器的耦接關係可以根據需要決定。
如第6圖所示，本發明USB設備第二實施例包括：主控晶片210、USB介面電路220、選擇器230、第一USB插座240與第二USB插座250。
圖中所示的USB介面電路220為本發明USB介面電路第二實施例中的介面電路，主控晶片210耦接USB介面電路220中的第三USB控制器16和第四USB控制器17。
在本實施例中，第一USB插座240與USB插座250均支援USB3.0協定，包括a與b兩種引線端子，其中a引線端子為向下兼容的低版本引線端子（USB2.0中的D+、D-），b引線端子為第一USB插座240與USB插座250支援的USB協定版本新增的引線端子（USB3.0中的SSTX+、SSTX-、SSRX+、SSRX-）。第一USB插座240的a引線端子耦接USB介面電路220中的第一USB收發器11，第二USB插座250的a引線端子耦接USB介面電路220中的第二USB收發器12，USB介面電路220中的第三USB收發器13透過選擇器230選擇性耦接第一USB插座240和第二USB插座250的b引線端子。
選擇器230的選擇結果應與第一多工器14與第二多工器15的選擇結果相匹配。當第一USB收發器11被第三USB控制器16控制，第二USB收發器12被第四USB控制器17控制時，第三USB收發器13應當耦接第二USB插座250的b引線端子，此時第一USB插座240只能工作在USB2.0模式下，而第二USB插座250可以工作在USB3.0模式下。當第一USB收發器11被第四USB控制器17控制，第二USB收發器12被第三USB控制器16控制時，第三USB收發器13應當耦接第一USB插座240的b引線端子，此時第一USB插座240可以工作在USB3.0模式下，而第二USB插座250只能工作在USB2.0模式下。
圖中的USB收發器、USB控制器、USB插座的數量及支援的協定版本僅為示意，此外也可以將選擇器換成多工器，將USB插座換成插頭。
透過本實施例的實施，可以進一步在電路連接關係確定的情況下改變USB插頭/插座的工作模式，進一步提高靈活性。
在此已經描述了各種功能性元件或塊，如本領域技術人員所能理解的，這些功能塊最後透過電路來實現(專用電路或者通用電路，其在一或複數個處理器已經編碼的指令下工作)，其代表性地包括以這樣方式配置的電晶體，以根據在此描述的功能與操作來控制電路的操作。
雖然已經根據複數個實施例對本發明進行了描述，本領域技術人員將能夠意識到，本發明不限於在此所描述的實施例，並且可以在所附申請專利範圍的精神與範圍內進行修改及變更來實施本發明。上文的描述僅認為是說明性的而非限制性的。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧USB收發器
2‧‧‧多工器
3‧‧‧第一USB控制器
4‧‧‧第二USB控制器
11‧‧‧第一USB收發器
12‧‧‧第二USB收發器
13‧‧‧第三USB收發器
14‧‧‧第一多工器
15‧‧‧第二多工器
16‧‧‧第三USB控制器
17‧‧‧第四USB控制器
110‧‧‧主控晶片
120‧‧‧USB介面電路
130‧‧‧USB插座
210‧‧‧主控晶片
220‧‧‧USB介面電路
230‧‧‧選擇器
240‧‧‧第一USB插座
250‧‧‧第二USB插座
第1圖示出了本發明USB介面電路第一實施例的電路圖。 第2圖示出了本發明USB介面電路第二實施例的電路圖。 第3圖示出了本發明USB介面電路第二實施例中一種選擇方式的等效電路圖。 第4圖示出了本發明USB介面電路第二實施例中另一種選擇方式的等效電路圖。 第5圖示出了本發明USB設備第一實施例的電路圖。 第6圖示出了本發明USB設備第二實施例的電路圖。

Claims (10)

  1. 一種USB介面電路，包括： 一USB收發器； 至少兩個不同協定類型的USB控制器； 其中至少一個所述USB收發器選擇性耦接所述至少兩個USB控制器，且同一時間僅被所述至少兩個USB控制器中的一個控制。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之USB介面電路，其中 至少一個所述USB收發器選擇性耦接所述至少兩個所述USB控制器是指：至少一個所述USB收發器透過多工器選擇性耦接所述至少兩個所述USB控制器。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之USB介面電路，其中 所述USB控制器中至少包括支援USB2.0協定的第一USB控制器與支援USB3.0協定的第二USB控制器。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之USB介面電路，其中 至少一個所述USB控制器耦接所述至少兩個所述USB收發器。
  5. 一種USB設備，包括： 一主控晶片、一USB收發器、一USB插頭或插座、至少兩個不同協定類型的USB控制器； 所述主控晶片耦接所述USB控制器，所述USB收發器耦接所述USB插頭或插座，至少一個所述USB收發器選擇性耦接至少兩個所述USB控制器，且同一時間僅被所述至少兩個USB控制器中的一個控制。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之USB設備，其中 至少一個所述USB收發器選擇性耦接至少兩個所述USB控制器是指：一個所述USB收發器透過多工器選擇性耦接所述至少兩個USB控制器。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述之USB設備，其中 所述USB控制器中至少包括支援USB2.0協定的第一USB控制器與支援USB3.0協定的第二USB控制器。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述之USB設備，其中 至少一個所述USB收發器選擇性耦接至少兩個所述USB插頭或插座。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之USB設備，其中 所述USB插頭或插座包括兩種引線端子，其中一種引線端子為向下兼容的低版本引線端子，至少一個所述USB收發器選擇性耦接至少兩個所述USB插頭或插座的另一種引線端子。
  10. 根據申請專利範圍第5項所述之USB設備，其中 至少一個所述USB控制器耦接至少兩個所述USB收發器。
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