CN111031371B - 单线投屏***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了单线投屏***及方法，涉及数据显示技术领域。所述***包括通过USB TYPE‑C电缆线直连的投屏设备和显示设备；显示设备外部集成USB TYPE‑C接口，内部设置有PD管理单元，板级电路具有AC转DC电源能够向接口提供VBUS；投屏设备外部集成USB TYPE‑C接口，内部设置有PD管理单元，板级电路中设置有电池线路；投屏设备中的视频数据传输到显示设备中进行投屏操作，同时从显示设备的VBUS取电以对投屏设备的电池进行充电。本发明中的显示设备在接收来自投屏设备的音视频数据同时还可以向投屏设备提供电源补给，简化了接口，提高用户使用的便捷性。

Description

单线投屏***及方法
技术领域
本发明涉及数据显示技术领域。
背景技术
智能手机发展日新月异，而在特定场景下将手机显示内容实时映射到大尺寸显示器中的需求也日益增多，不少厂商已实现了几种投屏方案。当前市面上手机投屏方案分两大类：
第一类，利用WIFI的无线投屏方案，参见图1所示。无线投屏的传输距离及便捷性是最大的优势，但对无线路由等网络设施有依赖，且数据传输的实时性和可靠性不及有线传输，画面会也有0.1S左右的延迟。
第二类，利用手机USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口输出图像的有线投屏方案，参见图2所示。对于手机用户来说，手机的有线接口通常为USB接口，而显示器的常用接口是HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)接口，所以往往需要增设一个USB转HDMI转接桥，以把手机发送的图像数据由USB信号传输转换为HDMI传输到显示器端。作为举例，在投屏设备(比如手机)和显示设备(比如电视、显示器等)进行连接时，安装顺序通常包括：从包装盒中取出投屏电缆，该电缆通常具有三个线头(USB转HDMI桥集成在电缆中)，一个线头为USB Micro-B接口，将其接入手机，负责视频输出和充电电源输入，另外一个线头为HDMI接口，将其接入显示设备，负责视频输入，第三个线头是USB Type-A接口，可将其接入USB电源适配器或USB主机。
一方面，对于上述三头线投屏电缆线，用户需要花时间识别各个线头的类型以弄清连接方法，对用户不够友好，且线缆中集成USB转HDMI桥，在使用或携带过程中易于被损坏，耐用性较差。
另一方面，在投屏的过程中，如果需要给手机补电还需要将USB Type-A接口接入USB电源适配器或者USB主机接口，一定程度上增加了手机充电的条件和难度，降低了用户体验。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种单线投屏***及方法。本发明提出了基于USB TYPE-C接口的单线投屏方案，显示设备和投屏设备之间通过USB TYPE-C接口线直连，无需使用转换桥，显示设备在接收来自投屏设备的音视频数据同时还可以向投屏设备提供电源补给，简化了接口，提高用户使用的便捷性。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种单线投屏***，包括投屏设备和显示设备；
所述投屏设备和显示设备通过USBTYPE-C电缆线直连支持数据传输、电源传输和视频传输；
所述显示设备外部集成USB TYPE-C接口，显示设备内部设置有PD管理单元，板级电路具有AC转DC电源能够向接口提供VBUS；
所述投屏设备外部集成USB TYPE-C接口，投屏设备内部设置有PD管理单元，板级电路中设置有电池线路；
投屏设备中的视频数据通过USB TYPE-C电缆线传输到显示设备中进行投屏操作，同时通过USB TYPE-C接口的CC线与显示设备协商，从显示设备取电以对投屏设备的电池进行充电。
进一步，所述显示设备和投屏设备的USB TYPE-C接口的CC线均通过CC逻辑单元连接PD管理单元，所述PD管理单元能够协调投屏设备充电时的最大电流和电压参数。
进一步，所述投屏设备内部设置有图形处理器、编码器和USB控制器，视频数据从图形处理器获取再经过压缩处理后由USB控制器发送到USB总线上。
进一步，所述显示设备内部设置有USB控制器和解码器，所述USB控制器将视频数据从USB2.0的D+/D-或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来后传送至解码器解码，对视频数据进行相应缩放处理后传送至后端驱动面板显示。
进一步，所述投屏设备为智能手机或平板电脑或智能眼镜或智能手表，所述显示设备为显示器或电视机。
进一步，投屏***采用USB2.0或USB3.1或者USB3.2通信协议。
本发明还提供了一种投屏方法，包括如下步骤：
将投屏设备中的视频数据通过USB TYPE-C电缆线传输到显示设备中进行投屏操作，并在USB枚举完成后，通过CC线向显示设备发起电源角色交换请求，进行供电方向和功率的重协商以获得电源输入用于电池充电；
判断上述协商是否通过；
判定通过时，显示设备向投屏设备的电池进行充电。
进一步，所述投屏设备为智能手机，智能手机默认先工作为USB Host模式，由VBUS对显示设备输入电源。
进一步，显示设备通过CC线的CC逻辑单元检测CC线的电压值来判定投屏设备是否连接，当检测到投屏设备未连接时，控制VBUS关闭。
进一步，投屏设备中的视频数据从图形处理器获取再经过压缩处理后由USB控制器发送到USB总线上；显示设备的USB控制器将视频数据从USB2.0的D+/D-或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来后，传送至解码器中进行解码，对视频数据进行相应缩放处理后传送至后端驱动面板显示。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：本发明提出了基于USB TYPE-C接口的单线投屏方案，显示设备和投屏设备之间通过USB TYPE-C接口线直连，无需使用转换桥，显示设备(比如显示器)在接收来自投屏设备的音视频数据同时，向投屏设备(比如手机)提供电源补给，简化接口，提高用户使用的便捷性。
附图说明
图1为现有技术中的无线投屏原理图。
图2为现有技术中的有线投屏原理图。
图3为本发明实施例提供的基于USB Type-C的有线投屏的硬件连线图。
图4为本发明实施例提供的显示器的***内部框图。
图5为本发明实施例提供的智能手机的***内部框图。
图6为本发明实施例提供的单线投屏***的任务处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的单线投屏***及方法作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例
参见图3所示，公开了一种单线投屏***。
所述***包括投屏设备和显示设备。
所述投屏设备在***中为提供显示数据的装置，包括但不限于手机、平板电脑、智能眼镜和智能手表等便携式智能装置。本实施例中，优选为具有OTG(0n-The-Go)功能的智能手机。
所述投屏设备发送的显示数据，通常为其自身屏幕显示的内容，当然，也可以是与其自身屏幕显示内容不同的其它内容，在此不应作为对本发明的限制。
所述显示设备用于接收前述投屏设备发送的显示数据，包括但不限于显示器和电视机。所述的显示器，比如可以是液晶显示器。
所述显示设备的显示屏尺寸可以远大于投屏设备的显示屏尺寸，将前述显示数据在显示设备上进行显示，可以获得更好的显示效果。
本实施例中，所述投屏设备和显示设备通过USB TYPE-C电缆线(Cable)直连，支持投屏设备和显示设备之间进行数据(Date)传输、电源(Power)传输和视频(Video)传输。
所述USB Type-C，也可以简称Type-C，是一种通用串行总线(USB)的硬件接口规范。其相比于传统的USB Type-A具有更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高20Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W)，且支持USB接口双面***。同时，USB Type-C支持双向供电一一既可给设备自身充电，也可给外接设备供电；另一方面，其扩展能力强，不仅可以传输USB协议，还能复用到其他协议，比如：Display Port(DP)，Thunderbolt，Mobile high-definition link(MHL)，Peripheral Component Interconnect express(PCIe)等。
所述显示设备外部集成USB TYPE-C接口，显示设备内部设置有PD管理单元，板级电路具有AC(Alternating Current，交流)转DC(Direct Current，直流)电源能够向接口提供VBUS(总线电源)。
所述投屏设备外部集成USB TYPE-C接口，投屏设备内部设置有PD(PowerDelivery)管理单元，板级电路中设置有电池线路。
投屏设备中的视频数据通过USB TYPE-C电缆线传输到显示设备中进行投屏操作，同时通过USB TYPE-C接口的CC(ConfigurationChannel，配置通道)线与显示设备协商，从显示设备取电以对投屏设备的电池进行充电。
优选的，所述显示设备和投屏设备的USB TYPE-C接口的CC线均通过CC逻辑单元连接PD管理单元，所述PD管理单元能够协调投屏设备充电时的最大电流和电压参数。
本实施例中，所述投屏设备内部还设置有图形处理器、编码器和USB控制器，视频数据从图形处理器获取再经过压缩处理后由USB控制器发送到USB总线上。
所述显示设备内部设置有USB控制器和解码器，所述USB控制器将视频数据从USB2.0的D+/D-或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来后传送至解码器解码，对视频数据进行相应缩放处理后传送至后端驱动面板显示。
本实施例中的USB***可以采用USB2.0或USB3.1或者USB3.2通信协议。在USB2.0应用中，无需进行***方向检测，在USB3.1或者USB3.2应用中，需要进行***方向检测。
下面以采用显示器为显示设备，采用智能手机为投屏设备，结合图4和图5详细描述本实施例。
参见图4所示，显示器外部集成USB Type-C接口，显示器内部带有PD(PowerDelivery)管理单元，利用CC线(CC Line)协商USB Power(USB电源)的功率和方向。
显示器内部的板级电路提供AC转DC电源，可向接口提供最高100W的电源输出。USB控制器将视频(Video)数据从USB2.0的D+/D-或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来，送给解码器(Decoder)解码，视频(Video)数据再做相应缩放处理后送后端驱动面板(Panels)上显示。
参见图5所示，所述智能手机与显示器***一样，外部也集成USB Type-C接口。智能手机内部设置有PD管理单元，板级电路中有电池(Battery)线路。
需要显示的视频数据从图形处理器(GPU)获取，经过编码器(encoder)压缩处理后由USB控制器发送到USB总线上，显示器接收视频数据后，完成投屏的后续工作。
本实施例提供的技术方案，无需使用显示器和手机之外的转换桥，显示器和手机使用USB TYPE-C接口线直连，显示器在接收来自手机的音视频数据的同时，向手机提供电源补给，提高用户使用的便捷性。
本发明的另一实施例，还提供了利用上述***实施的投屏方法。所述投屏方法包括如下步骤：
步骤100，将投屏设备中的视频数据通过USB TYPE-C电缆线传输到显示设备中进行投屏操作，并在USB枚举完成后，通过CC线向显示设备发起电源角色交换请求，进行供电方向和功率的重协商以获得电源输入用于电池充电。
步骤200，判断上述协商是否通过。
步骤300，判定通过时，显示设备向投屏设备的电池进行充电。
本实施例中，所述投屏设备和显示设备通过USB TYPE-C电缆线(Cable)直连，支持投屏设备和显示设备之间进行数据(Date)传输、电源(Power)传输和视频(Video)传输。
所述投屏设备在***中为提供显示数据的装置，包括但不限于手机、平板电脑、智能眼镜和智能手表等便携式智能装置。本实施例中，优选为具有OTG(0n-The-Go)功能的智能手机。
所述投屏设备发送的显示数据，通常为其自身屏幕显示的内容，当然，也可以是与其自身屏幕显示内容不同的其它内容，在此不应作为对本发明的限制。
所述显示设备用于接收前述投屏设备发送的显示数据，包括但不限于显示器和电视机。
所述显示设备的显示屏尺寸可以远大于投屏设备的显示屏尺寸，将前述显示数据在显示设备上进行显示，可以获得更好的显示效果。
下面以采用显示器为显示设备，采用智能手机为投屏设备，详细描述本实施例。
显示器和智能手机二者通过USB Type-C Cable线连接后，智能手机默认先工作为USB Hos t模式时，并由VBUS线对显示器输入电源，工作流程参见图6中标记的线路①所示：设备通过USB接口连接后，判断是否提供VBUS(总线电源)；判定提供VBUS的情况下，判断能否枚举；判定枚举时，显示器设备进入接收模式(Sink mode)，然后进入USB枚举过程；判定不能枚举时，协商电源是否供应充足，电源供应充足的情况下，显示器设备进入接收模式(Sinkmode)，然后进入USB枚举过程。在投屏的过程中，手机端为保障电量会在USB枚举完成后，通过CC线向显示设备发起电源角色交换(Power Role Swap)请求，进行供电方向和功率的重协商以获得电源输入用于电池充电，协商流程如图6中标记的线路②所示，完成协商后，显示器设备进入电源输出模式(Source mode)，向智能手机供给相应的电源。
所述USB枚举过程涉及USB上电状态(Powered)，USB默认状态(Default)，USB地址状态(Address)和USB配置状态(Configured)。
本实施例中，所述显示器通过CC线的CC逻辑单元检测CC线的电压值来判定投屏设备(比如手机)是否连接，当检测到投屏设备未连接时，控制VBUS关闭。当检测到CC管脚上有某个电压时，判断投屏设备已***，提供VBUS。
投屏设备中的视频数据经过图形处理器的压缩处理后由USB控制器发送到USB总线上；显示设备的USB控制器将视频数据从USB2.0的D+/D-或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来后，传送至解码器中进行解码，对视频数据进行相应缩放处理后传送至后端驱动面板显示。
本实施例中的USB***可以采用USB2.0或USB3.1或者USB3.2通信协议。在USB2.0应用中，无需进行***方向检测，在USB3.1或者USB3.2应用中，需要进行***方向检测。
其它技术特征参见在前实施例的描述，在此不再赘述。
需要说明的是，本发明中，设备或装置还可以包括通常在计算***中找到的其它组件，诸如存储在存储器中并由处理器执行的操作***、队列管理器、设备驱动程序、数据库驱动程序或一个或多个网络协议等，属于现有技术，在此不再赘述。
在上面的描述中，本发明的公开内容并不旨在将其自身限于这些方面。而是，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种单线投屏***,包括投屏设备和显示设备,其特征在于：
所述投屏设备和显示设备通过USB TYPE-C电缆线直连支持数据传输、电源传输和视频传输；
所述显示设备外部集成USB TYPE-C接口，显示设备内部设置有PD管理单元，板级电路具有AC转DC电源能够向接口提供VBUS；所述显示设备内部还设置有USB控制器和解码器,所述USB控制器将视频数据接收进来后传送至前述解码器解码，再对视频数据进行相应缩放处理后传送至后端驱动面板显示；
所述投屏设备外部集成USB TYPE-C接口，投屏设备内部设置有PD管理单元，板级电路中设置有电池线路；所述投屏设备内部还设置有图形处理器、编码器和USB控制器,视频数据从图形处理器获取，再经过前述编码器的压缩处理后由前述USB控制器发送到USB总线上；
投屏设备中的视频数据通过USB TYPE-C电缆线传输到显示设备中进行投屏操作，同时通过USB TYPE-C接口的CC线与显示设备协商，从显示设备取电以对投屏设备的电池进行充电；其中，所述显示设备和投屏设备的USB TYPE-C接口的CC线均通过CC逻辑单元连接各自的PD管理单元，所述PD管理单元能够协调投屏设备充电时的最大电流和电压参数。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于：显示设备内部的USB控制器将视频数据从USB2.0的D＋／D－或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来。
3.根据权利要求1所述的***,其特征在于：所述投屏设备为智能手机或平板电脑或智能眼镜或智能手表，所述显示设备为显示器或电视机。
4.根据权利要求1所述的***,其特征在于：投屏***采用USB2.0或USB3.1或者USB3.2通信协议。
5.一种根据权利要求1所述***的投屏方法,其特征在于包括步骤：
将投屏设备中的视频数据通过USB TYPE-C电缆线传输到显示设备中进行投屏操作,并在USB枚举完成后，通过CC线向显示设备发起电源角色交换请求，进行供电方向和功率的重协商以获得电源输入用于电池充电；其中，投屏设备中的视频数据从图形处理器获取再经过编码器压缩处理后由USB控制器发送到USB总线上；显示设备的USB控制器将视频数据接收进来后，传送至解码器中进行解码，对视频数据进行相应缩放处理后传送至后端驱动面板显示；
判断上述协商是否通过；
判定通过时,显示设备向投屏设备的电池进行充电。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于：所述投屏设备为智能手机，智能手机默认先工作为USB Host模式，由VBUS对显示设备输入电源。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于：显示设备通过CC线的CC逻辑单元检测CC线的电压值来判定投屏设备是否连接，当检测到投屏设备未连接时，控制VBUS关闭。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于：显示设备的USB控制器将视频数据从USB2.0的D＋／D－或者USB3.1/3.2的SSTX/SSRX差分总线中接收进来。
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