TWI754477B - Usb訊號傳輸裝置、usb纜線及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種USB訊號傳輸裝置、USB纜線及其操作方法。USB訊號傳輸裝置包括訊號處理電路、開關電路以及控制電路。開關電路的第一端耦接至第一USB電路。開關電路的第二端耦接至第二USB電路。控制電路在偵測期間截止開關電路，以偵測開關電路的兩端而獲得偵測結果。控制電路在傳輸期間導通開關電路，以及依據偵測結果去控制訊號處理電路的傳輸方向。

Description

USB訊號傳輸裝置、USB纜線及其操作方法

本發明是有關於一種通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）設備，且特別是有關於一種USB訊號傳輸裝置、USB纜線及其操作方法。

通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）被廣泛作為主機（host）與裝置（device）之間的資料傳輸介面。除了USB協定外，基於應用需求，USB的資料傳輸路徑可以被應用於其他通訊協定，例如顯示埠（DisplayPort，DP）協定、雷電（Thunderbolt）協定、高畫質多媒體介面（High Definition Multimedia Interface，HDMI）協定或是其他通訊協定。主機的電力傳輸（Power Delivery，以下稱為PD）控制器可以經由USB連接器的配置通道（Configuration Channel，CC）接腳而與裝置的PD控制器相互協商USB組態（運行於哪一種通訊協定）。

舉例來說，主機的USB連接器可操作於符合USB規格（例如USB 3.2規格）的顯示埠替代模式（DP Alternate Mode，或稱DP ALT模式）。當主機操作於ALT模式時，USB連接器的差動接腳對（高速資料傳輸通道，例如USB規格所規範的D+與D-接腳對、TX1+與TX1-接腳對、RX1+與RX1-接腳對、TX2+與TX2-接腳對以及/或是RX2+與RX2-接腳對）可以被用來傳輸符合DP規格的資料，以及USB連接器的邊帶使用（Side Band Use，SBU）接腳可以被用來傳輸符合DP規格的輔助通道（AUX channel，或稱AUX_CH）訊號。

在DP ALT模式中USB連接器的4個高速資料傳輸通道的傳輸方向都相同（單一方向），但是在USB資料傳輸模式中USB連接器的不同高速資料傳輸通道有不同的傳輸方向。為了延伸資料傳輸距離，USB訊號傳輸裝置，例如USB中繼器（repeater），可以被使用在USB資料傳輸路徑中。在DP ALT模式中，USB訊號傳輸裝置需要確定DP傳輸方向。

須注意的是，「先前技術」段落的內容是用來幫助了解本發明。在「先前技術」段落所揭露的部份內容（或全部內容）可能不是所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在「先前技術」段落所揭露的內容，不代表該內容在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知悉。

本發明提供一種通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）訊號傳輸裝置、USB纜線及其操作方法，以決定訊號處理電路的傳輸方向。

在本發明的一實施例中，上述的USB訊號傳輸裝置耦接於第一USB電路與第二USB電路之間。USB訊號傳輸裝置包括訊號處理電路、開關電路以及控制電路。訊號處理電路的第一差動端對適於耦接至第一USB電路的差動接腳對。訊號處理電路的第二差動端對適於耦接至第二USB電路的差動接腳對。開關電路的第一端適於耦接至第一USB電路。開關電路的第二端適於耦接至第二USB電路。控制電路耦接至開關電路的控制端與訊號處理電路的控制端。控制電路在偵測期間截止開關電路，且偵測開關電路以獲得偵測結果。控制電路依據偵測結果去導通開關電路，以及控制訊號處理電路的傳輸方向。

在本發明的一實施例中，上述的操作方法包括：以USB訊號傳輸裝置連接第一USB電路及連接第二USB電路；截止該USB訊號傳輸裝置內的開關電路，並偵測開關電路的第一端以及第二端以獲得偵測結果，其中開關電路的第一端適於耦接至第一USB電路，開關電路的第二端適於耦接至第二USB電路；以及依據偵測結果去控制USB訊號傳輸裝置內的訊號處理電路的傳輸方向，並且導通開關電路。

在本發明的一實施例中，上述的USB纜線包括第一USB電路、第二USB電路以及USB訊號傳輸裝置。USB訊號傳輸裝置包括訊號處理電路、開關電路以及控制電路。訊號處理電路的第一差動端對耦接至第一USB電路的差動接腳對。訊號處理電路的第二差動端對耦接至第二USB電路的差動接腳對。開關電路的第一端耦接至第一USB電路。開關電路的第二端耦接至第二USB電路。控制電路耦接至開關電路的控制端與訊號處理電路的控制端。在偵測期間，控制電路截止開關電路，控制電路偵測開關電路的第一端以及偵測開關電路的第二端而獲得偵測結果。在偵測期間後的傳輸期間，控制電路導通開關電路，以及控制電路依據偵測結果去控制訊號處理電路的傳輸方向。

基於上述，本發明諸實施例所述USB訊號傳輸裝置可以在偵測期間去偵測開關電路而獲得偵測結果。依據偵測結果，控制電路可以決定/改變訊號處理電路的傳輸方向。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是依照本發明的一實施例的一種通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）系統的電路方塊（circuit block）示意圖。依照設計需求，在一些實施例中，圖1所示USB系統可以是USB主機（host）、USB纜線或是USB裝置（device）。圖1所示USB系統包括USB訊號傳輸裝置100。USB訊號傳輸裝置100可以耦接於第一USB電路與第二USB電路之間。在圖1所示實施例中，所述第一USB電路可以包括USB連接器10以及（或是）USB介面電路，而所述第二USB電路可以包括USB連接器（或是USB電路，例如USB控制器）20以及（或是）另一個USB介面電路。在其他實施例中，所述第一USB電路可以包括USB電路（例如USB控制器）。

舉例來說，在圖1所示USB系統為USB主機（例如平板電腦、個人電腦或是其他電子裝置）的情況下，圖1所示方塊20可以是USB電路（主機電路，例如USB控制器），而USB訊號傳輸裝置100可以耦接於USB連接器10（第一USB電路）與USB電路20（第二USB電路）之間，以作為USB連接器10的緩衝器（buffer）。在圖1所示USB系統為USB裝置（例如資料儲存裝置、顯示器或是其他USB裝置）的情況下，圖1所示方塊20可以是USB電路（裝置電路，例如USB控制器），而USB訊號傳輸裝置100可以耦接於USB連接器10（第一USB電路）與USB電路20（第二USB電路）之間，以作為USB連接器10的緩衝器。在圖1所示USB系統為USB纜線的情況下，圖1所示方塊20可以是USB連接器，USB訊號傳輸裝置100可以耦接於USB纜線的一端的USB連接器10（第一USB電路）與USB纜線的另一端的USB連接器20（第二USB電路）之間，以作為USB纜線的USB中繼器（repeater）。

圖1所示USB訊號傳輸裝置100包括訊號處理電路110、控制電路120、開關電路SW。訊號處理電路110的第一差動端對耦接至USB連接器10的差動接腳對PP。訊號處理電路110的第二差動端對適於耦接至USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP。依照設計需求，所述差動接腳對PP可以包括USB規格所規範的高速資料傳輸通道，例如D+與D-接腳對、TX1+與TX1-接腳對、RX1+與RX1-接腳對、TX2+與TX2-接腳對以及（或是）RX2+與RX2-接腳對。以USB type-C連接器為例，所述差動接腳對PP可以包括4個高速資料傳輸通道「TX1+與TX1-」、「RX1+與RX1-」、「TX2+與TX2-」與「RX2+與RX2-」。須注意的是，訊號處理電路110的數量匹配於所述差動接腳對PP的數量。

USB協定可以通過高速資料傳輸通道「TX1+與TX1-」與（或）「TX2+與TX2-」輸出資料，以及通過高速資料傳輸通道「RX1+與RX1-」與（或）「RX2+與RX2-」接收資料。USB規格（例如USB 3.2規格）還制訂了顯示埠替代模式（DP Alternate Mode，或稱DP ALT模式）。基於應用需求，在DP ALT模式中，所述差動接腳對PP（高速資料傳輸通道）可以被應用於其他通訊協定，例如顯示埠（DisplayPort，DP）協定、雷電（Thunderbolt）協定、高畫質多媒體介面（High Definition Multimedia Interface，HDMI）協定以及（或是）其他通訊協定。

開關電路SW的第一端耦接至USB連接器10。開關電路SW的第二端適於耦接至USB連接器（或是USB電路）20。控制電路120耦接至開關電路SW的控制端與訊號處理電路110的控制端。

依照不同的設計需求，上述控制電路120的實現方式可以是硬體（hardware）、韌體（firmware）、軟體（software，即程式）或是前述三者中的多者的組合形式。以硬體形式而言，上述控制電路120可以實現於積體電路（integrated circuit）上的邏輯電路。上述控制電路120的相關功能可以利用硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為硬體。舉例來說，上述控制電路120的相關功能可以被實現於一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit, ASIC）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路。以軟體形式及/或韌體形式而言，上述控制電路120的相關功能可以被實現為編程碼（programming codes）。例如，利用一般的編程語言（programming languages，例如C、C++或組合語言）或其他合適的編程語言來實現上述控制電路120。控制器、微控制器或微處理器可以從記錄媒體中讀取並執行所述編程碼，從而實現上述控制電路120的相關功能。

圖2是依照本發明的一實施例的一種USB訊號傳輸裝置的操作方法的流程示意圖。請參照圖1與圖2，USB訊號傳輸裝置100被連接至第一USB電路（例如USB連接器10）及連接至第二USB電路（例如USB連接器（或是USB電路）20）。在偵測期間，控制電路120在步驟S210中可以截止（turn off）USB訊號傳輸裝置100內的開關電路SW。控制電路120在開關電路SW為截止的期間中可以偵測開關電路SW以獲得偵測結果（步驟S220）。舉例來說，在偵測期間，控制電路120在步驟S220中可以偵測開關電路SW的第一端與偵測開關電路SW的第二端，而獲得偵測結果。控制電路120可以依據偵測結果去導通開關電路SW，並且控制訊號處理電路110的傳輸方向。舉例來說，控制電路120可以在偵測期間後的傳輸期間（例如正常操作期間），控制電路120可以依據偵測結果去導通（turn on）開關電路SW（步驟S230），以及控制電路120可以依據偵測結果去控制訊號處理電路110的傳輸方向（步驟S240）。

舉例來說，控制電路120可以偵測開關電路SW的第一端以及偵測開關電路SW的第二端，而獲得偵測結果。當所述偵測結果表示「開關電路SW的第一端出現通訊協定訊號」並且「開關電路SW的第二端沒有出現訊號」時，控制電路120可以導通開關電路SW，並且將訊號處理電路110的傳輸方向設定為「從第一差動端對傳輸至第二差動端對」。亦即，差動資料流從USB連接器10的差動接腳對PP被傳輸至USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP。所述「通訊協定訊號」可以依照設計需求來定義。舉例來說（但不限於此），所述通訊協定訊號可以包括週期性脈衝訊號以及（或是）其他預先定義的訊號樣式（signal pattern）。反之，當所述偵測結果表示「開關電路SW的第一端沒有出現訊號」並且「開關電路SW的第二端出現通訊協定訊號」時，控制電路120可以導通開關電路SW，並且將訊號處理電路110的傳輸方向設定為「從第二差動端對傳輸至第一差動端對」。亦即，差動資料流從USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP被傳輸至USB連接器10的差動接腳對PP。

控制電路120還可以依據所述偵測結果去決定是否結束所述偵測期間以進入傳輸期間。舉例來說，當所述偵測結果表示「開關電路SW的第一端沒有出現通訊協定訊號」並且「開關電路SW的第二端沒有出現訊號」時，控制電路120可以維持所述偵測期間。當所述偵測結果表示「開關電路SW的第一端出現通訊協定訊號」並且「開關電路SW的第二端出現通訊協定訊號」時，控制電路120可以維持所述偵測期間。當所述偵測結果表示「開關電路SW的第一端與第二端其中一者沒有出現訊號」並且「開關電路SW的第一端與第二端其中另一者出現該通訊協定訊號」時，控制電路120可以結束所述偵測期間以進入傳輸期間。

舉例來說，DP源（DP source）設備通過熱插拔檢測機制（Hot Plug Detect mechanism）檢測到DP汲（DP sink）設備後，DP源設備會在偵測期間經由輔助通道（AUX channel，或稱AUX_CH）發出符合DP規格的AUX_CH訊號給DP汲設備。所述AUX_CH訊號包括啟動預充電脈衝（active pre-charge pulses）、序言符號（preamble symbol）與開始符號（start symbol）。所述啟動預充電脈衝與序言符號為週期性脈衝訊號。在等待/接收DP源設備所發出的AUX_CH訊號的期間，DP汲設備的AUX_CH不會發出訊號。

當USB連接器10連接了DP源設備（未繪示）時，而且當USB連接器20連接了DP汲設備（未繪示）（或是USB電路20被動態地組態為DP汲設備角色）時，DP源設備會在偵測期間經由USB連接器10的邊帶使用（Side Band Use，SBU）接腳SBU1與SBU2發出AUX_CH訊號，而DP汲設備會在偵測期間等待從USB連接器（或是USB電路）20的SBU接腳SBU1與SBU2接收AUX_CH訊號。因此在偵測期間，在開關電路SW為截止的情況下，控制電路120可以偵測到開關電路SW的第一端「出現通訊協定訊號」，而且開關電路SW的第二端「沒有出現訊號」。基此，控制電路120可以知道USB連接器10連接了DP源設備時，而且USB連接器20連接了DP汲設備（或是USB電路20被動態地組態為DP汲設備角色），進而確定了訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器10到USB連接器（或是USB電路）20」。在確定了訊號處理電路110的傳輸方向後，控制電路120可以即時地導通開關電路SW，以便於DP源設備將AUX_CH訊號發送給DP汲設備。因此在偵測期間後的傳輸期間，控制電路120持續導通開關電路SW，以及控制電路120可以控制訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器10到USB連接器（或是USB電路）20」。

同理可推，當USB連接器10連接了DP汲設備（未繪示）時，而且當USB連接器20連接了DP源設備（未繪示）（或是USB電路20被動態地組態為DP源設備角色）時，在偵測期間以及在開關電路SW為截止的情況下，控制電路120可以偵測到開關電路SW的第一端「沒有出現訊號」，而且開關電路SW的第二端「出現通訊協定訊號」。基此，控制電路120可以知道USB連接器10連接了DP汲設備時，而且USB連接器20連接了DP源設備（或是USB電路20被動態地組態為DP源設備角色），進而確定了訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器（或是USB電路）20到USB連接器10」。在偵測期間後的傳輸期間，控制電路120導通開關電路SW，以及控制電路120可以控制訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器（或是USB電路）20到USB連接器10」。

圖3是依照本發明的一實施例說明圖1所示開關電路SW、訊號處理電路110與控制電路120的電路方塊示意圖。請參照圖1與圖3。圖3所示訊號處理電路110包括路由電路MUX1、路由電路MUX2、放大器AMP1以及放大器AMP2。路由電路MUX1的共同差動端對可以作為訊號處理電路110的所述第一差動端對，以耦接至USB連接器10的差動接腳對PP。路由電路MUX2的共同差動端對可以作為訊號處理電路110的所述第二差動端對，以耦接至USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP。路由電路MUX2的第一選擇差動端對耦接至放大器AMP1的輸入端對，而路由電路MUX2的第二選擇差動端對耦接至放大器AMP2的輸出端對。路由電路MUX1的第一選擇差動端對耦接至放大器AMP1的輸出端對，而路由電路MUX1的第二選擇差動端對耦接至放大器AMP2的輸入端對。

路由電路MUX1的控制端與路由電路MUX2的控制端均耦接至控制電路120。控制電路120可以依據所述第一偵測結果與所述第二偵測結果去控制路由電路MUX1與路由電路MUX2。舉例來說，當USB連接器10連接了DP源設備（未繪示）時，而且當USB連接器20連接了DP汲設備（未繪示）（或是USB電路20被動態地組態為DP汲設備角色）時，路由電路MUX1可以將USB連接器10的差動接腳對PP耦接至放大器AMP2的輸入端對，以及路由電路MUX2可以將放大器AMP2的輸出端對耦接至USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP。當USB連接器10連接了DP汲設備（未繪示）時，而且當USB連接器20連接了DP源設備（未繪示）（或是USB電路20被動態地組態為DP源設備角色）時，路由電路MUX2可以將USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP耦接至放大器AMP1的輸入端對，以及路由電路MUX1可以將放大器AMP1的輸出端對耦接至USB連接器10的差動接腳對PP。

圖3所示開關電路SW包括開關SW1以及開關SW2。開關SW1的第一端耦接至USB連接器10的邊帶使用（SBU）接腳SBU1。開關SW1的第二端適於耦接至USB連接器（或是USB電路）20的SBU接腳SBU1。開關SW2的第一端耦接至USB連接器10的SBU接腳SBU2。開關SW2的第二端適於耦接至USB連接器（或是USB電路）20的SBU接腳SBU2。控制電路120耦接至開關SW1的控制端、開關SW2的控制端與訊號處理電路110的控制端。

在偵測期間（偵測開關電路SW的第一端以及第二端的期間），控制電路120可以截止開關SW1以及開關SW2。控制電路120可以偵測開關SW1的第一端與開關SW2的第一端而獲得第一偵測結果。控制電路120還可以偵測開關SW1的第二端與開關SW2的第二端而獲得第二偵測結果。控制電路120可以依據所述第一偵測結果與所述第二偵測結果去導通開關SW1以及開關SW2，並且控制訊號處理電路110的傳輸方向。舉例來說，在傳輸期間（例如正常操作期間），控制電路120可以依據第一偵測結果與第二偵測結果導通開關SW1與開關SW2，以及控制電路120可以依據第一偵測結果與第二偵測結果去控制訊號處理電路110的傳輸方向。

當所述第一偵測結果表示「出現通訊協定訊號」並且所述第二偵測結果表示「沒有出現訊號」時，控制電路120可以導通開關SW1以及開關SW2，並且將訊號處理電路110的傳輸方向設定為「從第一差動端對傳輸至第二差動端對」。亦即，差動資料流從USB連接器10的差動接腳對PP被傳輸至USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP。反之，當所述第一偵測結果表示「沒有出現訊號」並且所述第二偵測結果表示「出現通訊協定訊號」時，控制電路120可以導通開關SW1以及開關SW2，並且將訊號處理電路110的傳輸方向設定為「從第二差動端對傳輸至第一差動端對」。亦即，差動資料流從USB連接器（或是USB電路）20的差動接腳對PP被傳輸至USB連接器10的差動接腳對PP。

控制電路120還可以依據所述第一偵測結果與所述第二偵測結果去決定是否結束偵測開關電路SW的第一端以及第二端以控制訊號處理電路110的傳輸方向，並導通開關SW1以及開關SW2。亦即，控制電路120可以依據所述第一偵測結果與所述第二偵測結果去決定是否結束所述偵測期間以進入傳輸期間（例如正常操作期間）。舉例來說，當所述第一偵測結果與所述第二偵測結果都表示「沒有出現訊號」時，控制電路120可以維持所述偵測期間。當所述第一偵測結果與所述第二偵測結果都表示「出現通訊協定訊號」時，控制電路120可以維持所述偵測期間。當所述第一偵測結果與所述第二偵測結果其中一者表示「沒有出現訊號」並且所述第一偵測結果與所述第二偵測結果其中另一者表示「出現該通訊協定訊號」時，控制電路120可以結束偵測開關電路SW的第一端以及第二端（亦即，結束所述偵測期間以進入傳輸期間），以控制訊號處理電路110的傳輸方向並且導通開關SW1與開關SW2。

舉例來說，當USB連接器10連接了DP源設備（未繪示）時，而且當USB連接器20連接了DP汲設備（未繪示）（或是USB電路20被動態地組態為DP汲設備角色）時，DP源設備會在偵測期間經由USB連接器10的SBU接腳SBU1與SBU2發出AUX_CH訊號，而DP汲設備會在偵測期間等待從USB連接器（或是USB電路）20的SBU接腳SBU1與SBU2接收AUX_CH訊號。因此在偵測期間，在開關SW1與開關SW2為截止的情況下，控制電路120可以偵測到開關SW1與開關SW2的第一端「出現通訊協定訊號」（第一偵測結果），而且開關SW1與開關SW2的第二端「沒有出現訊號」（第二偵測結果）。基此，控制電路120可以知道USB連接器10連接了DP源設備時，而且USB連接器20連接了DP汲設備（或是USB電路20被動態地組態為DP汲設備角色），進而確定了訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器10到USB連接器（或是USB電路）20」。在確定了訊號處理電路110的傳輸方向後，控制電路120可以即時地導通開關SW1與開關SW2，以便於DP源設備將AUX_CH訊號發送給DP汲設備。因此在偵測期間後的傳輸期間，控制電路120持續導通開關SW1與開關SW2，以及控制電路120可以控制訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器10到USB連接器（或是USB電路）20」。

同理可推，當USB連接器10連接了DP汲設備（未繪示）時，而且當USB連接器20連接了DP源設備（未繪示）（或是USB電路20被動態地組態為DP源設備角色）時，在偵測期間以及在開關SW1與開關SW2為截止的情況下，控制電路120可以偵測到開關SW1與開關SW2的第一端「沒有出現訊號」（第一偵測結果），而且開關SW1與開關SW2的第二端「出現通訊協定訊號」（第二偵測結果）。基此，控制電路120可以知道USB連接器10連接了DP汲設備時，而且USB連接器20連接了DP源設備（或是USB電路20被動態地組態為DP源設備角色），進而確定了訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器（或是USB電路）20到USB連接器10」。在偵測期間後的傳輸期間，控制電路120導通開關SW1與開關SW2，以及控制電路120可以控制訊號處理電路110的傳輸方向為「從USB連接器（或是USB電路）20到USB連接器10」。

圖3所示控制電路120包括電壓比較器121、電壓比較器122以及觸發偵測器（toggling detector）123。電壓比較器121的第一輸入端與第二輸入端分別耦接至開關SW1的第一端與開關SW2的第一端。電壓比較器121比較開關SW1的第一端的電壓與開關SW2的第一端的電壓，以獲得第一偵測結果CPR1。電壓比較器122的第一輸入端與第二輸入端分別耦接至開關SW1的第二端與開關SW2的第二端。電壓比較器122比較開關SW1的第二端的電壓與開關SW2的第二端的電壓，以獲得第二偵測結果CPR2。觸發偵測器123耦接至電壓比較器121的輸出端，以獲得所述第一偵測結果CPR1。觸發偵測器123耦接至電壓比較器122的輸出端，以獲得所述第二偵測結果CPR2。觸發偵測器123可以依據所述第一偵測結果CPR1與所述第二偵測結果CPR2去控制訊號處理電路110的傳輸方向。亦即，觸發偵測器123可以依據所述第一偵測結果CPR1與所述第二偵測結果CPR2去控制路由電路MUX1與路由電路MUX2。

在偵測期間（亦即偵測開關電路SW的第一端以及第二端的期間），觸發偵測器123可以截止開關SW1與開關SW2，以及觸發偵測器123可以致能（enable）電壓比較器121與電壓比較器122以獲得第一偵測結果CPR1與第二偵測結果CPR2。觸發偵測器123可以依據第一偵測結果CPR1與第二偵測結果CPR2去導通開關SW1與開關SW2，以及觸發偵測器123可以禁能（disable）電壓比較器121與電壓比較器122。舉例來說，在傳輸期間（亦即控制訊號處理電路110的傳輸方向並且導通開關SW1與開關SW2的期間，例如正常操作期間），觸發偵測器123可以導通開關SW1與開關SW2，以及觸發偵測器123可以禁能電壓比較器121與電壓比較器122以降低功耗。

綜上所述，上述諸實施例所述USB訊號傳輸裝置100可以在偵測期間去偵測SBU接腳而獲得偵測結果。依據偵測結果，控制電路可以確定差動接腳對PP的DP資料串流的傳輸方向，進而決定/改變訊號處理電路110的傳輸方向。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:USB連接器

20:USB連接器（或是USB電路）

100:USB訊號傳輸裝置

110:訊號處理電路

120:控制電路

121、122:電壓比較器

123:觸發偵測器

AMP1、AMP2:放大器

CPR1:第一偵測結果

CPR2:第二偵測結果

MUX1、MUX2:路由電路

PP:差動接腳對

S210、S220、S230、S240:步驟

SBU1、SBU2:SBU接腳

SW:開關電路

SW1、SW2:開關

圖1是依照本發明的一實施例的一種通用序列匯流排（USB）系統的電路方塊（circuit block）示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種USB訊號傳輸裝置的操作方法的流程示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例說明圖1所示開關電路、訊號處理電路與控制電路的電路方塊示意圖。

10:USB連接器

20:USB連接器(或是USB電路)

100:USB訊號傳輸裝置

110:訊號處理電路

120:控制電路

PP:差動接腳對

SW:開關電路

Claims (30)

1. 一種USB訊號傳輸裝置，耦接於一第一USB電路與一第二USB電路之間，該USB訊號傳輸裝置包括：一訊號處理電路，具有一第一差動端對以及一第二差動端對，其中該第一差動端對適於耦接至該第一USB電路的一差動接腳對，以及該第二差動端對適於耦接至該第二USB電路的一差動接腳對；一開關電路，具有一第一端以及一第二端，該第一端適於耦接至該第一USB電路，該第二端適於耦接至該第二USB電路；以及一控制電路，耦接至該開關電路的一控制端與該訊號處理電路的一控制端，其中，該控制電路在一偵測期間截止該開關電路，且偵測該開關電路的該第一端以及該第二端以獲得一偵測結果；其中，該控制電路依據該偵測結果導通該開關電路，並控制該訊號處理電路的一傳輸方向。
2. 如請求項1所述的USB訊號傳輸裝置，其中當該偵測結果表示該開關電路的該第一端出現一通訊協定訊號並且該開關電路的該第二端沒有出現訊號時，該控制電路導通該開關電路，並將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第一差動端對傳輸至該第二差動端對」；以及當該偵測結果表示該開關電路的該第一端沒有出現訊號並且該開關電路的該第二端出現該通訊協定訊號時，該控制電路導通 該開關電路，並將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第二差動端對傳輸至該第一差動端對」。
3. 如請求項1所述的USB訊號傳輸裝置，其中該開關電路包括：一第一開關，具有一第一端以及一第二端，該第一開關的該第一端耦接至該第一USB電路的一第一邊帶使用接腳，該第一開關的該第二端適於耦接至該第二USB電路的一第一邊帶使用接腳；以及一第二開關，具有一第一端以及一第二端，該第二開關的該第一端耦接至該第一USB電路的一第二邊帶使用接腳，該第二開關的該第二端適於耦接至該第二USB電路的一第二邊帶使用接腳；其中，該控制電路耦接至該第一開關的一控制端與該第二開關的一控制端，該偵測結果包括一第一偵測結果與一第二偵測結果；在該偵測期間，該控制電路截止該第一開關與該第二開關，該控制電路偵測該第一開關的該第一端與該第二開關的該第一端而獲得該第一偵測結果，以及該控制電路偵測該第一開關的該第二端與該第二開關的該第二端而獲得該第二偵測結果；以及該控制電路依據該第一偵測結果與該第二偵測結果導通該第一開關與該第二開關，並控制該訊號處理電路的該傳輸方向。
4. 如請求項3所述的USB訊號傳輸裝置，其中當該第一偵測結果表示出現一通訊協定訊號並且該第二偵測 結果表示沒有出現訊號時，該控制電路導通該第一開關與該第二開關，並將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第一差動端對傳輸至該第二差動端對」；以及當該第一偵測結果表示沒有出現訊號並且該第二偵測結果表示出現該通訊協定訊號時，該控制電路導通該第一開關與該第二開關，並將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第二差動端對傳輸至該第一差動端對」。
5. 如請求項4所述的USB訊號傳輸裝置，其中該通訊協定訊號包括一週期性脈衝訊號。
6. 如請求項3所述的USB訊號傳輸裝置，其中該控制電路更依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去決定是否結束該偵測期間以進入一傳輸期間。
7. 如請求項6所述的USB訊號傳輸裝置，其中當該第一偵測結果表示沒有出現訊號並且該第二偵測結果表示沒有出現訊號時，該控制電路維持該偵測期間；當該第一偵測結果表示出現該通訊協定訊號並且該第二偵測結果表示出現該通訊協定訊號時，該控制電路維持該偵測期間；以及當該第一偵測結果與該第二偵測結果其中一者表示沒有出現訊號並且該第一偵測結果與該第二偵測結果其中另一者表示出現該通訊協定訊號時，該控制電路結束該偵測期間以進入該傳輸期間。
8. 如請求項3所述的USB訊號傳輸裝置，其中該控制電路包括：一第一電壓比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，分別耦接至該第一開關的該第一端與該第二開關的該第一端；一第二電壓比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，分別耦接至該第一開關的該第二端與該第二開關的該第二端；以及一觸發偵測器，耦接至該第一電壓比較器的一輸出端以獲得該第一偵測結果，以及耦接至該第二電壓比較器的一輸出端以獲得該第二偵測結果，其中該觸發偵測器被配置為依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去控制該訊號處理電路的該傳輸方向。
9. 如請求項8所述的USB訊號傳輸裝置，其中，在該偵測期間，該觸發偵測器截止該第一開關與該第二開關，以及該觸發偵測器致能該第一電壓比較器與該第二電壓比較器以獲得該第一偵測結果與該第二偵測結果；以及該觸發偵測器依據該第一偵測結果與該第二偵測結果導通該第一開關與該第二開關，以及該觸發偵測器禁能該第一電壓比較器與該第二電壓比較器。
10. 如請求項1所述的USB訊號傳輸裝置，其中該訊號處理電路包括：一第一路由電路，具有一共同差動端對作為該訊號處理電路的該第一差動端對；一第二路由電路，具有一共同差動端對作為該訊號處理電路 的該第二差動端對；一第一放大器，具有一輸出端對耦接至該第一路由電路的一第一選擇差動端對，其中該第一放大器的一輸入端對耦接至該第二路由電路的一第一選擇差動端對；以及一第二放大器，具有一輸入端對耦接至該第一路由電路的一第二選擇差動端對，其中該第二放大器的一輸出端對耦接至該第二路由電路的一第二選擇差動端對，其中該控制電路依據該偵測結果去控制該第一路由電路與該第二路由電路。
11. 一種USB訊號傳輸裝置的操作方法，包括：以一USB訊號傳輸裝置連接一第一USB電路及連接一第二USB電路；截止該USB訊號傳輸裝置內的一開關電路，並偵測該開關電路的一第一端以及一第二端以獲得一偵測結果，其中該開關電路的該第一端適於耦接至該第一USB電路，該開關電路的該第二端適於耦接至該第二USB電路；以及依據該偵測結果去控制該USB訊號傳輸裝置內的一訊號處理電路的一傳輸方向，並導通該開關電路。
12. 如請求項11所述的操作方法，其中該訊號處理電路的一第一差動端對適於耦接至該第一USB電路的一差動接腳對，該訊號處理電路的一第二差動端對適於耦接至該第二USB電路的一差動接腳。
13. 如請求項11所述的操作方法，更包括：當該偵測結果表示該開關電路的該第一端出現一通訊協定訊號並且該開關電路的該第二端沒有出現訊號時，該控制電路將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第一差動端對傳輸至該第二差動端對」；以及當該偵測結果表示該開關電路的該第一端沒有出現訊號並且該開關電路的該第二端出現該通訊協定訊號時，該控制電路將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第二差動端對傳輸至該第一差動端對」。
14. 如請求項11所述的操作方法，更包括：在偵測該開關電路的該第一端以及該第二端的期間，截止該開關電路的一第一開關與一第二開關，並偵測該第一開關的一第一端與該第二開關的一第一端而獲得一第一偵測結果，以及偵測該第一開關的一第二端與該第二開關的一第二端而獲得一第二偵測結果，其中該第一開關的該第一端適於耦接至該第一USB電路的一第一邊帶使用接腳，該第一開關的該第二端適於耦接至該第二USB電路的一第一邊帶使用接腳，該第二開關的該第一端適於耦接至該第一USB電路的一第二邊帶使用接腳，以及該第二開關的該第二端適於耦接至該第二USB電路的一第二邊帶使用接腳；以及依據該第一偵測結果以及該第二偵測結果去控制該訊號處理電路的該傳輸方向，並導通該第一開關與該第二開關。
15. 如請求項14所述的操作方法，更包括：當該第一偵測結果表示出現一通訊協定訊號並且該第二偵測結果表示沒有出現訊號時，將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第一差動端對傳輸至該第二差動端對」；以及當該第一偵測結果表示沒有出現訊號並且該第二偵測結果表示出現該通訊協定訊號時，將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第二差動端對傳輸至該第一差動端對」。
16. 如請求項15所述的操作方法，其中該通訊協定訊號包括一週期性脈衝訊號。
17. 如請求項14所述的操作方法，更包括：依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去決定是否結束偵測該開關電路的該第一端以及該第二端以控制該訊號處理電路的該傳輸方向，並導通該第一開關與該第二開關。
18. 如請求項17所述的操作方法，更包括：當該第一偵測結果表示沒有出現訊號並且該第二偵測結果表示沒有出現訊號時，維持該偵測期間；當該第一偵測結果表示出現該通訊協定訊號並且該第二偵測結果表示出現該通訊協定訊號時，維持該偵測期間；以及當該第一偵測結果與該第二偵測結果其中一者表示沒有出現訊號並且該第一偵測結果與該第二偵測結果其中另一者表示出現該通訊協定訊號時，結束偵測該開關電路的該第一端以及該第二端以控制該訊號處理電路的該傳輸方向，並導通該第一開關與該 第二開關。
19. 如請求項14所述的操作方法，更包括：由一第一電壓比較器比較該第一開關的該第一端的一電壓與該第二開關的該第一端的一電壓，以獲得該第一偵測結果；以及由一第二電壓比較器比較該第一開關的該第二端的一電壓與該第二開關的該第二端的一電壓，以獲得該第二偵測結果。
20. 如請求項19所述的操作方法，更包括：在偵測該開關電路的該第一端以及該第二端的期間，致能該第一電壓比較器與該第二電壓比較器以獲得該第一偵測結果與該第二偵測結果；以及在控制該訊號處理電路的該傳輸方向，並導通該第一開關與該第二開關的期間，禁能該第一電壓比較器與該第二電壓比較器。
21. 一種USB纜線，包括：一第一USB電路；一第二USB電路；以及一USB訊號傳輸裝置，其中該USB訊號傳輸裝置包括：一訊號處理電路，具有一第一差動端對以及一第二差動端對，其中該第一差動端對耦接至該第一USB電路的一差動接腳對，該訊號處理電路的該第二差動端對耦接至該第二USB電路的一差動接腳對；一開關電路，具有一第一端及一第二端，該第一端耦接至該第一USB電路，該第二端耦接至該第二USB電路；以及 一控制電路，耦接至該開關電路的一控制端與該訊號處理電路的一控制端，其中，在一偵測期間，該控制電路截止該開關電路，該控制電路偵測該開關電路的該第一端以及該第二端而獲得一偵測結果；以及在該偵測期間後的一傳輸期間，該控制電路導通該開關電路，以及該控制電路依據該偵測結果去控制該訊號處理電路的一傳輸方向。
22. 如請求項21所述的USB纜線，其中當該偵測結果表示該開關電路的該第一端出現一通訊協定訊號並且該開關電路的該第二端沒有出現訊號時，該控制電路將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第一差動端對傳輸至該第二差動端對」；以及當該偵測結果表示該開關電路的該第一端沒有出現訊號並且該開關電路的該第二端出現該通訊協定訊號時，該控制電路將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第二差動端對傳輸至該第一差動端對」。
23. 如請求項21所述的USB纜線，其中該開關電路包括：一第一開關，具有一第一端以及一第二端，該第一開關的該第一端耦接至該第一USB電路的一第一邊帶使用接腳，該第一開關的該第二端耦接至該第二USB電路的一第一邊帶使用接腳；以及一第二開關，具有一第一端以及一第二端，該第二開關的該 第一端耦接至該第一USB電路的一第二邊帶使用接腳，該第二開關的該第二端耦接至該第二USB電路的一第二邊帶使用接腳；其中，該控制電路耦接至該第一開關的一控制端與該第二開關的一控制端，該偵測結果包括一第一偵測結果與一第二偵測結果；在該偵測期間，該控制電路截止該第一開關與該第二開關，該控制電路偵測該第一開關的該第一端與該第二開關的該第一端而獲得該第一偵測結果，以及該控制電路偵測該第一開關的該第二端與該第二開關的該第二端而獲得該第二偵測結果；以及在該傳輸期間，該控制電路導通該第一開關與該第二開關，以及該控制電路依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去控制該訊號處理電路的該傳輸方向。
24. 如請求項23所述的USB纜線，其中當該第一偵測結果表示出現一通訊協定訊號並且該第二偵測結果表示沒有出現訊號時，該控制電路將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第一差動端對傳輸至該第二差動端對」；以及當該第一偵測結果表示沒有出現訊號並且該第二偵測結果表示出現該通訊協定訊號時，該控制電路將該訊號處理電路的該傳輸方向設定為「從該第二差動端對傳輸至該第一差動端對」。
25. 如請求項24所述的USB纜線，其中該通訊協定訊號包括一週期性脈衝訊號。
26. 如請求項23所述的USB纜線，其中該控制電路更依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去決定是否結束該偵測期間以進入該傳輸期間。
27. 如請求項26所述的USB纜線，其中當該第一偵測結果表示沒有出現訊號並且該第二偵測結果表示沒有出現訊號時，該控制電路維持該偵測期間；當該第一偵測結果表示出現該通訊協定訊號並且該第二偵測結果表示出現該通訊協定訊號時，該控制電路維持該偵測期間；以及當該第一偵測結果與該第二偵測結果其中一者表示沒有出現訊號並且該第一偵測結果與該第二偵測結果其中另一者表示出現該通訊協定訊號時，該控制電路結束該偵測期間以進入該傳輸期間。
28. 如請求項23所述的USB纜線，其中該控制電路包括：一第一電壓比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端分別耦接至該第一開關的該第一端與該第二開關的該第一端；一第二電壓比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端分別耦接至該第一開關的該第二端與該第二開關的該第二端；以及一觸發偵測器，耦接至該第一電壓比較器的一輸出端以獲得該第一偵測結果，以及耦接至該第二電壓比較器的一輸出端以獲得該第二偵測結果，其中該觸發偵測器被配置為依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去控制該訊號處理電路的該傳輸方向。
29. 如請求項28所述的USB纜線，其中，在該偵測期間，該觸發偵測器截止該第一開關與該第二開關，以及該觸發偵測器致能該第一電壓比較器與該第二電壓比較器以獲得該第一偵測結果與該第二偵測結果；以及在該傳輸期間，該觸發偵測器導通該第一開關與該第二開關，以及該觸發偵測器禁能該第一電壓比較器與該第二電壓比較器。
30. 如請求項21所述的USB纜線，其中該訊號處理電路包括：一第一路由電路，具有一共同差動端對作為該訊號處理電路的該第一差動端對；一第二路由電路，具有一共同差動端對作為該訊號處理電路的該第二差動端對；一第一放大器，具有一輸出端對耦接至該第一路由電路的一第一選擇差動端對，其中該第一放大器的一輸入端對耦接至該第二路由電路的一第一選擇差動端對；以及一第二放大器，具有一輸入端對耦接至該第一路由電路的一第二選擇差動端對，其中該第二放大器的一輸出端對耦接至該第二路由電路的一第二選擇差動端對，其中該控制電路依據該第一偵測結果與該第二偵測結果去控制該第一路由電路與該第二路由電路。

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