CN107391405A - Usb接口电路及usb设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种USB接口电路，包括：USB收发器和至少两个不同协议类型的USB控制器；其中至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB控制器，且同一时间只被至少两个USB控制器中的一个控制。本发明还公开了一种USB设备。通过上述方式，本发明能够在电路连接关系确定的情况下改变USB接口电路的类型，提高灵活性。

Description

USB接口电路及USB设备
技术领域
本发明涉及USB技术领域，特别是涉及一种USB接口电路及USB设备。
背景技术
通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是连接计算机***与外部设备的一种外部总线标准，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等电子产品。
一般而言，一个USB设备包括依次耦接的主控芯片、USB控制器、USB收发器和USB插头/插座。USB收发器主要完成物理层的功能，实现数据的发送和接收，USB控制器主要完成协议层的功能，包括编码、解码、校验、同步等，USB控制器的功能也可以更少或者更多。
USB设备根据USB接口协议版本不同分为不同的类型，例如USB2.0、USB3.0、USB3.1等。高版本的USB接口向下兼容，这意味着如果高版本USB接口比低版本的引线端子数量更多，则高版本USB接口中包括低版本USB接口的引线端子，可以在其接口电路中可以使用低版本的收发器。
例如，USB2.0插头/插座具有4个引线端子，包括电源、地以及D+、D-一对差分数据线引线端子。USB2.0收发器分别耦接USB2.0插头/插座及USB2.0控制器，负责D+、D-差分数据线上的数据收发。USB3.0向下兼容USB2.0，除了USB2.0的4个引线端子之外，还增加了5个引线端子，包括SSTX+、SSTX-一对差分发送数据线引线端子和SSRX+、SSRX-一对差分接收数据线引线端子。相应的，USB3.0插头/插座以及USB3.0控制器都同时耦接两个USB收发器，其中一个为原有的USB2.0收发器，另一个为USB3.0收发器，负责新增的SSTX+、SSTX-差分发送数据线和SSRX+、SSRX-差分接收数据线上的数据收发。
现有技术中，在电路连接关系确定后USB接口电路的类型就已经固定的，无法根据需要而改变，灵活性差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种USB接口电路及USB设备，能够解决现有技术中USB接口电路类型的灵活性差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种USB接口电路，包括：USB收发器和至少两个不同协议类型的USB控制器；其中至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB控制器，且同一时间只被至少两个USB控制器中的一个控制。
其中，至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB控制器是指：至少一个USB收发器通过复用器选择性耦接至少两个USB控制器。
其中，USB控制器中至少包括支持USB2.0协议的第一USB控制器和支持USB3.0协议的第二USB控制器。
其中，至少一个USB控制器耦接至少两个USB收发器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种USB设备，包括：主控芯片、USB收发器、USB插头或插座、至少两个不同协议类型的USB控制器；主控芯片耦接USB控制器，USB收发器耦接USB插头或插座，至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB控制器，且同一时间只被至少两个USB控制器中的一个控制。
其中，至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB控制器是指：至少一个USB收发器通过复用器选择性耦接至少两个USB控制器。
其中，USB控制器中至少包括支持USB2.0协议的第一USB控制器和支持USB3.0协议的第二USB控制器。
其中，至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB插头或插座。
其中，USB插头或插座包括两种引线端子，其中一种引线端子为向下兼容的低版本引线端子，至少一个USB收发器选择性耦接至少两个USB插头或插座的另一种引线端子。
其中，至少一个USB控制器耦接至少两个USB收发器。
本发明的有益效果是：USB收发器选择性耦接至少两个USB控制器，且同一时间只被至少两个USB控制器中的一个控制，通过选择不同协议类型的USB控制器控制USB收发器可以在电路连接关系确定的情况下改变USB接口电路的类型，提高灵活性。
附图说明
图1是本发明USB接口电路第一实施例的电路图；
图2是本发明USB接口电路第二实施例的电路图；
图3是本发明USB接口电路第二实施例中一种选择方式的等效电路图；
图4是本发明USB接口电路第二实施例中另一种选择方式的等效电路图；
图5是本发明USB设备第一实施例的电路图；
图6是本发明USB设备第二实施例的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明USB接口电路第一实施例包括：USB收发器(图1中以“U2PHY”来表示)1、复用器2、第一USB控制器(图1中以“U2控制器”来表示)3和第二USB控制器(图1中以“U3控制器”来表示)4。
USB收发器1通过复用器2选择性耦接第一USB控制器3和第二USB控制器4。第一USB控制器3支持USB2.0协议，为USB2.0控制器，第二USB控制器4支持USB3.0协议，为USB3.0控制器。USB收发器1可以被第一USB控制器3或第二USB控制器4控制，由于USB协议向下兼容，因此USB收发器1支持USB2.0协议，为USB2.0收发器。
复用器2采用时分复用，也就是说，同一时间USB收发器1只能被第一USB控制器3和第二USB控制器4中的一个控制。当USB收发器1被第一USB控制器3控制时，组成USB2.0接口电路。当USB收发器1被第二USB控制器4控制时，第二USB控制器4还需要耦接一个USB3.0收发器(图中未画出)，共同组成USB3.0接口电路。
图中的USB收发器和USB控制器的数量仅为示意，实际可以更多。USB收发器和USB控制器支持的USB协议类型也仅为示意，只要满足至少一个USB收发器选择性耦接的至少两个USB控制器支持的USB协议类型不同即可。当然，为了让USB收发器能在USB控制器的控制下正常工作，USB收发器支持的USB协议版本应不高于其耦接的USB控制器支持的USB协议版本。除了复用器之外，USB收发器还可以通过选择器或其他形式的电路耦接USB控制器。
通过上述实施例的实施，改变复用器的地址端/控制端的电压可以选择不同协议类型的USB控制器来控制USB收发器，可以在电路连接关系确定的情况下改变USB接口电路的类型，提高灵活性。
例如，用户可以在需要传输大尺寸文件时采用U3控制器以进行高速的传输；而在传输小尺寸文件时采用U2控制器以节省电路的功耗。
如图2所示，本发明USB接口电路第二实施例包括：第一USB收发器11(图1中以“U2PHY”来表示)、第二USB收发器12(图1中以“U2PHY”来表示)、第三USB收发器(图1中以“U3PHY”来表示)13、第一复用器14、第二复用器15、第三USB控制器(图1中以“U2控制器”来表示)16和第四USB控制器(图1中以“U3控制器”来表示)17。
第一USB收发器11通过第一复用器14选择性耦接第三USB控制器16和第四USB控制器17，第二USB收发器12通过第二复用器15选择性耦接第三USB控制器16和第四USB控制器17，第四USB控制器17还耦接第三USB收发器13。第一USB收发器11和第二USB收发器12均为USB2.0收发器，第三USB收发器13为USB3.0收发器，第三USB控制器16支持USB2.0协议，为USB2.0控制器，第四USB控制器17支持USB3.0协议，为USB3.0控制器。
本实施例中，第一复用器14和第二复用器15的选择结果是互补的，也就是说，同一时间第三USB控制器16/第四USB控制器17只会控制第一USB收发器11和第二USB收发器12中的一个，当第一USB收发器11通过第一复用器14耦接第三USB控制器16时，第二USB收发器12应通过第二复用器15耦接第四USB控制器17，反之亦然。
当第一USB收发器11被第三USB控制器16控制，第二USB收发器12被第四USB控制器17控制时，等效电路图如图3所示。图中的第二USB收发器12使用工作电源，第一USB收发器11、第三USB收发器13、第一复用器14、第二复用器15、第三USB控制器16和第四USB控制器17使用待机电源。第一USB收发器11与第三USB控制器16组成USB2.0接口电路并且在待机时可以工作，第二USB收发器12、第三USB收发器13与第四USB控制器17组成USB3.0接口电路并且在待机时无法工作。
当第一USB收发器11被第四USB控制器17控制，第二USB收发器12被第三USB控制器16控制时，等效电路图如图4所示。图中的第二USB收发器12使用工作电源，第一USB收发器11、第三USB收发器13、第一复用器14、第二复用器15、第三USB控制器16和第四USB控制器17使用待机电源。第一USB收发器11、第三USB收发器13与第四USB控制器17组成USB3.0接口电路并且在待机时可以工作，第二USB收发器12与第三USB控制器16组成USB2.0接口电路并且在待机时无法工作。
如图5所示，本发明USB设备第一实施例包括：主控芯片110、USB接口电路120和USB插座130。
图中所示的USB接口电路120为本发明USB接口电路第一实施例中的接口电路，主控芯片110耦接USB接口电路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接口电路120中的USB收发器1，并且USB插座130的类型与USB接口电路120的类型相匹配，即USB插座130的支持的协议版本不低于USB接口电路120实际支持的协议版本。如果USB收发器1被第二USB控制器4控制，USB设备为USB3.0设备，USB插座130还应耦接图中未画出的USB3.0收发器。
其中USB插座可以换成插头。此外，USB接口电路中的USB收发器和USB控制器的数量仅为示意，实际可以更多，例如换成本发明USB接口电路第二实施例中的接口电路，USB收发器和USB控制器支持的USB协议类型也仅为示意，USB收发器还可以通过选择器耦接USB控制器。需要注意的是，主控器耦接USB接口电路中的所有USB控制器，USB插头/插座的数量可以大于一，每个USB插头/插座支持的协议版本以及与USB收发器的耦接关系可以根据需要决定。
如图6所示，本发明USB设备第二实施例包括：主控芯片210、USB接口电路220、选择器230、第一USB插座240和第二USB插座250。
图中所示的USB接口电路220为本发明USB接口电路第二实施例中的接口电路，主控芯片210耦接USB接口电路220中的第三USB控制器16和第四USB控制器17。
在本实施例中，第一USB插座240和USB插座250均支持USB3.0协议，包括a和b两种引线端子，其中a引线端子为向下兼容的低版本引线端子(USB2.0中的D+、D-)，b引线端子为第一USB插座240和USB插座250支持的USB协议版本新增的引线端子(USB3.0中的SSTX+、SSTX-、SSRX+、SSRX-)。第一USB插座240的a引线端子耦接USB接口电路220中的第一USB收发器11，第二USB插座250的a引线端子耦接USB接口电路220中的第二USB收发器12，USB接口电路220中的第三USB收发器13通过选择器230选择性耦接第一USB插座240和第二USB插座250的b引线端子。
选择器230的选择结果应与第一复用器14和第二复用器15的选择结果相匹配。当第一USB收发器11被第三USB控制器16控制，第二USB收发器12被第四USB控制器17控制时，第三USB收发器13应当耦接第二USB插座250的b引线端子，此时第一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。当第一USB收发器11被第四USB控制器17控制，第二USB收发器12被第三USB控制器16控制时，第三USB收发器13应当耦接第一USB插座240的b引线端子，此时第一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。
图中的USB收发器、USB控制器、USB插座的数量和支持的协议版本仅为示意，此外也可以将选择器换成复用器，将USB插座换成插头。
通过本实施例的实施，可以进一步在电路连接关系确定的情况下改变USB插头/插座的工作模式，进一步提高灵活性。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种USB接口电路，其特征在于，包括：
USB收发器(PHY)和至少两个不同协议类型的USB控制器(MAC)；
其中至少一个所述USB收发器选择性耦接所述至少两个USB控制器，且同一时间只被所述至少两个USB控制器中的一个控制。
2.根据权利要求1所述的USB接口电路，其特征在于，
至少一个所述USB收发器选择性耦接所述至少两个所述USB控制器是指：至少一个所述USB收发器通过复用器选择性耦接所述至少两个USB控制器。
3.根据权利要求1所述的USB接口电路，其特征在于，
所述USB控制器中至少包括支持USB2.0协议的第一USB控制器和支持USB3.0协议的第二USB控制器。
4.根据权利要求1所述的USB接口电路，其特征在于，
至少一个所述USB控制器耦接至少两个所述USB收发器。
5.一种USB设备，其特征在于，包括：
主控芯片、USB收发器、USB插头或插座、至少两个不同协议类型的USB控制器；
所述主控芯片耦接所述USB控制器，所述USB收发器耦接所述USB插头或插座，至少一个所述USB收发器选择性耦接至少两个所述USB控制器，且同一时间只被所述至少两个USB控制器中的一个控制。
6.根据权利要求5所述的USB设备，其特征在于，
至少一个所述USB收发器选择性耦接所述至少两个USB控制器是指：至少一个所述USB收发器通过复用器选择性耦接所述至少两个USB控制器。
7.根据权利要求5所述的USB设备，其特征在于，
所述USB控制器中至少包括支持USB2.0协议的第一USB控制器和支持USB3.0协议的第二USB控制器。
8.根据权利要求5所述的USB设备，其特征在于，
至少一个所述USB收发器选择性耦接至少两个所述USB插头或插座。
9.根据权利要求8所述的USB设备，其特征在于，
所述USB插头或插座包括两种引线端子，其中一种引线端子为向下兼容的低版本引线端子，至少一个所述USB收发器选择性耦接至少两个所述USB插头或插座的另一种引线端子。
10.根据权利要求5所述的USB设备，其特征在于，
至少一个所述USB控制器耦接至少两个所述USB收发器。
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