通過USB標準A連接器的基帶PD通信的製作方法

2024-03-24 23:08:05 2

本文中描述的主題涉及包括連接器的接口。

背景技術：

物理連接器諸如與通用串行總線(USB)一起使用的連接器可以用於對設備進行耦接。USB標準可以用於定義USB的物理和電氣方面。這些標準的示例包括通用串行總線3.1規範和通用串行總線2.0和3.0規範，以及對其的任何增添、修訂和更新。最近，USB C型連接器已經作為USB型連接器出現，當與USB A型(也被稱為標準A)和B型(也被稱為微B)相比時，其具有相對小的尺寸。

技術實現要素：

針對連接性提供了包括電腦程式產品的方法和裝置。

在一些示例實施例中，可以提供一種裝置。該裝置可以包括：第一接口，其包括第一電壓端子和至少一個數據接口端子；以及第二接口，其包括第二電壓端子和至少一個配置通道端子，其中第一電壓端子至少通過上拉電路被耦接到至少一個配置通道端子，所述上拉電路配置成在至少一個配置通道端子處引起預定電壓，以及其中至少一個配置通道端子被耦接到至少一個數據接口端子，以使得能夠在至少一個數據接口端子和至少一個配置通道端子之間通信。

在一些變型中，包括以下特徵的本文中公開的特徵中的一個或多個可以被可選地包含在任何可行組合中。第一電壓端子可以被耦接到第二電壓端子。至少一個數據接口端子可以包括數據接口的至少一個數據端子。至少一個數據端子可以包括第一數據端子和第二數據端子，並且其中第二數據端子可以被耦接到數據接口的數據接地端子，以使得當被連接到充電器時，能夠將第一數據端子經由第二數據端子耦接到數據接地端子。第一數據端子可以包括正數據接收端子，且第二數據端子包括負數據接收端子。至少一個數據接口端子可以包括數據接口的數據接地端子。所述裝置還可以包括開關，當在數據接口的數據端子處檢測到預定電壓時，所述開關將數據接地端子耦接到至少一個配置通道端子。數據端子可以包括數據接收端子。上拉電路可以包括：耦接在第一電壓端子和至少一個配置通道端子之間的至少一個電阻器，以及耦接在第一接口的第一電壓端子和接地端子之間的齊納二極體。第一接口可以包括通用串行總線3.0接口，且第二接口包括通用串行總線C型接口。至少一個配置通道端子可以被耦接到至少一個數據接口端子，以最少承載功率輸送通信。

在一些示例實施例中，可以提供一種裝置，其可以包括：接口，包括：電壓端子，用於根據第一通信協議傳遞數據的至少一個第一級數據端子，以及用於根據第二通信協議傳遞數據的至少一個第二級數據接口端子；以及功率輸送通信電路，其被耦接到至少一個第二級數據接口端子，並且配置成經由第二級數據接口端子傳遞與在電壓端子處的電壓或通過電壓端子的電流相關聯的配置數據。

在一些變型中，包括以下特徵的本文中公開的特徵中的一個或多個可以被可選地包含在任何可行組合中。至少一個第二級數據接口端子可以包括數據接收端子。至少一個第二級數據接口端子可以包括數據接地端子。至少一個數據端子可以被耦接到地電位。至少一個數據端子可以包括第一數據端子和第二數據端子，並且其中第一數據端子和第二數據端子被短路。

取決於期望的配置，可以在系統、裝置、方法和/或物品中實現上面所提到的方面和特徵。在下面的附圖和描述中闡述本文中描述的主題的一個或多個變型的細節。根據所述描述和附圖以及根據權利要求書，本文中描述的主題的特徵和優點將變得明顯。

附圖說明

在附圖中，

圖1和2繪出根據一些示例實施例的具有各種類型的接口的充電器的示例；

圖3繪出根據一些示例實施例的被增強以承載功率輸送(PD)通信的USB A型連接器的示例；

圖4-7繪出根據一些示例實施例的使用特定引腳以承載功率輸送(PD)通信的USB A型充電器的示例；以及

圖8繪出根據一些示例實施例的用戶裝備的示例。

相同的標記被用於指代附圖中的相同或類似條目。

具體實施方式

儘管本文中公開的示例中的一些涉及包括連接器的某些類型的通用串行總線(USB)接口，但是根據本文中公開的主題，也可以使用其它類型的接口和連接器。而且，儘管示例中的一些示出了特定的引腳布置，但是也可以使用其它布置。

隨著包括更小的C型連接器在內的更新類型的USB連接器的演變，一些產品、附件和充電器可以包括C型連接器，諸如C型插座或具有C型插頭的束縛電纜(captive cable)。然而，許多現有設備諸如充電器等可能由其它類型的USB連接器組成，諸如在充電單元上具有A型(也被稱為標準A)連接器插座的充電器或具有插頭的束縛電纜。而且，儘管引入了其它的C型連接器以及其他類型的USB連接器，但是這些基於A型連接器的設備可能還會在市場上存續一段時間。

圖1繪出USB C型充電器的示例，其具有在充電器105A-B處的C型電氣接口102和104，以及C型接口108C和110，其中設備耦接於C型接口108C和110以被充電。具體地，C型充電器105A可以包括物理C型插座，包括連接器108A-C的兼容電纜可以耦接在所述物理C型插座處。充電器105B繪出C型電氣接口104的示例，其可以耦接到具有USB C型連接器110的束縛電纜。

圖2繪出充電器205A的示例，其具有電纜201A-C的兼容端部可以插入到其中的A型插座202。在充電器205A的情況下，插座202與A型兼容，而電纜的遠端與另一種格式(諸如C型或微B)兼容。圖2還繪出USB微B充電器205B，其具有微B到C型的適配器，其中微B或C接口250可以由設備使用以被充電。

關於C型，USB電氣接口提供了提供功率輸送(PD)通信的不同方式。PD通信被用於協調和控制在充電器和被充電設備之間的功率輸送。在C型的情況下，其引入了疊加在C型通信控制(CC)線上的基帶信號的使用，與使用頻移鍵控(FSK)調製的射頻(RF)載波通過VBUS線進行PD通信(這可以解釋為什麼在行動裝置或充電器上很少實現/使用通過VBUS線的PD通信)的其它類型的USB不同。然而，發展到通過例如USB CC線進行基帶PD通信可以簡化PD通信，並且因此可以導致增加PD通信的使用。基帶PD通信可以如圖1所示通過C型插座或束縛電纜來承載。

儘管可以實現更新類型的USB接口諸如包括上面提到的基帶PD通信特徵的C型，但是一些設備可能會繼續使用USB A型連接器(也被稱為標準A)進行操作，因此充電器可以保持如圖2所示的USB A型插座或束縛電纜。然而，實現基帶PD通信特徵可能會造成問題，因為USB A型連接器不具有可以用於輸出CC線的引腳，而所述CC線承載基帶PD。如此，具有A型連接器/束縛電纜的這些充電器僅能夠如上所述使用FSK調製經由VBUS引腳提供PD通信。

在一些示例實施例中，至少一個附加接觸件(或引腳)可以被使用或添加到USB A型(也被稱為標準A)連接器，以允許承載基帶PD通信。例如，A型連接器可以被規定為包括附加接觸件(或引腳)，使得所得到的A型連接器將與例如USB 2.0、3.0、3.1和/或對USB標準的任何後續增添或修訂所定義的當前USB A型連接器完全向後兼容。可替代地或附加地，A型接口的現有引腳可以被用於承載PD通信。

圖3繪出根據一些示例實施例的示例系統300。系統300可以將USB充電器提供給耦接在C型連接器390處的另一個設備。系統300可以包括電源305，諸如開關模式電源(SMPS)，用於將交流電轉換為例如直流電。系統300還可以包括功率輸送控制器310，其控制功率輸送、並且在系統300和被充電設備(其將耦接在C型連接器390處)之間提供功率輸送通信。

在一些示例實施例中，附加接觸件350被添加到USB A型接口(例如，接觸件被添加到插座、插頭或束縛電纜連接器)。例如，USB A型接口392可以至少具有接地端子(GND)、電壓總線(VBUS)、數據端子(例如，標記為D+和D-的引腳)、以及耦接到PD控制器310且充當用於USB A型接口的CC線的增強接觸件350。儘管使用A型物理連接器392，但是該CC線350延伸穿過電纜370到C型連接器390，以使得能夠根據USB C型進行基帶PD通信。

在一些示例實施例中，USB充電器系統可以包括充電單元中的插座和電纜，其中在充電器自身處的第一電纜端部是例如USB 3.0A型連接器，並且另一端部(其耦接到被充電設備)是USB C型連接器。在一些示例實施例中，該電纜可以僅具有USB 2.0級連接性，並且包括用於將CC線電壓電平拉到所建立的或所指定的連接或CC線電壓電平的內置上拉電阻器。該上拉電阻器可以連接到受調節或控制的參考電壓，而不是直接連接到VBUS，因為VBUS可能由於PD通信和控制而例如在5伏特和20伏特之間變化。

圖4繪出根據一些示例實施例的系統400，其包括具有USB 3.0A型插座的充電器410，電纜450的第一端部耦接到所述USB 3.0A型插座中。USB 3.0A型插座可以包括具有電壓總線端子(VBUS)、接地端子和一個或多個數據通信引腳(例如，D+/-等)的USB 2.0接口。USB 3.0A型插座還可以包括多個USB 3.0數據接口端子。多個數據接口端子可以包括例如用於傳輸和接收數據的一個或多個USB 3.0數據端子/引腳(圖4處標記為例如SS TX+、SS TX-、SS RX+和SS TX-)，以及可以被用作數據端子的參考電位的至少一個數據接地端子/引腳(例如，圖4處標記為SS GND)。電纜450還可以耦接到設備490處的USB C型插座。在圖4的示例實施例中，USB 3.0數據端子中的一個(諸如Rx引腳或Tx引腳)可以被用作CC線以承載PD通信。在圖4的示例中，Rx引腳452被選擇以充當CC線並且承載具有USB 3.0A型插座的USB充電器410和C型設備490之間的基帶PD通信。儘管在圖4的示例中使用了單個Rx引腳452，但是也可以使用Rx引腳454。例如，引腳452和454都可以被使用以防止在總線上生成差分信號電壓。圖4還繪出上拉電阻器456A-B，其將Rx引腳452上的電壓上拉到高電壓以便為現在充當CC線的線452提供指定的電壓。齊納二極體458和電阻器456B可以提供從5伏特到20伏特VBUS的穩定參考電壓(例如，+5伏特)。以該方式，上拉電阻器456A獨立於給定的VBUS電壓，生成至C型下拉電阻器456A的恆定電流。Rx引腳452的使用可能稍微更安全，因為如果充電器被連接到具有完整的USB 3.0電纜的USB 3.0主機或設備，則來自充電器的任何出局PD信令隨後會與來自另一設備的Tx引腳背靠背連接。

儘管圖4以及本文中描述的其它示例中的一些示出了充電器處的A型插座，但是A型插座也可以是用於束縛電纜的接口。而且，儘管在圖4(以及本文中描述的其它示例中的一些示例)的描述中參考了USB的特定版本，但是這些僅是示例，因為也可以使用USB的其它版本。

圖5繪出根據一些示例實施例的系統500，其包括具有USB A型插座的充電器510，電纜550的第一端部被耦接到所述USB A型插座中。電纜550還可以耦接到設備590處的USB C型插座。在圖5的示例實施例中，USB 3.0數據接口引腳中的一個被用作CC線，並且該引腳是數據接地(GND)引腳552。在圖5的示例中，功率和控制電路被耦接到USB A型插座處的數據接地引腳(SS GND)和電纜的GND引腳552。而且，GND引腳552充當CC線，並且承載充電器510和C型設備590之間的基帶PD通信。圖5還繪出包括例如電阻器556A-B和齊納二極體558的上拉電路，其將GND引腳552上的電壓上拉到高電壓，諸如用於CC線的所需要或指定的電壓電平。

在圖5的情況下，GND引腳552的基於充電器的使用不會將GND引腳552和CC線592所承載的PD通信和控制基帶信令與可能由其它USB引腳承載的任何其它信令混合。然而，電纜550僅可以被用在充電應用中，因為使用CC線的其它應用可以發現在C型設備590處接地的該線。例如，如果主機設備(諸如用戶裝備、PC、音樂播放器和/或任何其它設備)被耦接到電纜550而不是充電器510，則電纜550將把C型設備CC線592拖至地並且因此停用CC線。

圖6繪出根據一些示例實施例的充電器設備610的示例，其經由電纜650耦接到C型設備690。因為圖6和圖5都使用數據接地(GND)端子(552/652)，所以圖6在一些方面類似於圖5，但是在圖6的情況下，電纜650包括CC線692和GND引腳652之間的附加開關670。當充電器610被連接時，開關670可以被閉合以使得能夠在CC線692和GND引腳652之間進行PD基帶通信。但是開關670可以是打開的，以斷開CC線692和GND引腳652的連接，以允許其它主機(例如，非充電器的主機)耦接到設備690，同時不將CC線690接地從而停用(如上面所提到的)。

在圖6的示例中，當數據端子Rx+引腳(和/或Rx-引腳)通過耦接到電纜650的充電器610被拉至地時，開關670可以被閉合。以該方式，僅當電纜650連接到充電器610時，開關670被閉合。在圖6的示例中，在充電器610處的Rx引腳中的一個或兩個可以被接地。連接到這些Rx引腳的電纜中的線通常由電阻器656上拉，但是當電纜650連接到充電器610時，所述線被拉至地，從而觸發開關670閉合。

圖7繪出根據一些示例實施例的充電器710，其經由電纜750耦接到設備790。圖7在一些方面類似於圖6，但是僅使用Rx引腳710實現圖6的開關。CC線799經由Rx+和Rx-引腳(在充電器中被短接在一起)耦接回到電纜750中的GND引腳752，並且GND引腳承載PD通信。如果相同的電纜750連接到正常的USB 3.0主機，則因為Rx+引腳浮動，所以CC線799不被接地，但是主機中的Rx-將經由電纜被接地，儘管這無所謂或不會損害主機。

圖8示出根據一些示例實施例的裝置10的框圖。例如，裝置10可以被實現為(或包括)主機、附件、充電器和/或任何其它設備。裝置可以被實現為用戶裝備，諸如智慧型電話、音頻源(例如，麥克風等)、音頻信宿(例如，揚聲器)、麥克風、耳機、數字耳機、電視、平板電腦和/或任何其它設備。

在一些示例實施例中，裝置10可以包括與發射機14和接收機16通信的至少一個天線12。可替代地，發射和接收天線可以是分開的。

在一些示例實施例中，裝置10還可以包括處理器20，其配置成分別將信號提供給發射機和從接收機接收信號，並且配置成控制裝置的功能。處理器20可以配置成通過經由電引線實現到發射機和接收機的控制信令，控制發射機和接收機的功能。同樣地，處理器20可以配置成通過經由將處理器20連接到其它元件(諸如顯示器或存儲器)的電引線實現控制信令，控制裝置10的其它元件。處理器20可以例如以各種方式體現，包括電路、至少一個處理核心、具有隨附數位訊號處理器的一個或多個微處理器、不具有隨附數位訊號處理器的一個或多個處理器、一個或多個協處理器、一個或多個多核處理器、一個或多個控制器、處理電路、一個或多個計算機、包括集成電路(例如，專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)等)的各種其它處理元件、或其某種組合。因此，儘管在圖8中被示出為單個處理器，但是在一些示例實施例中，處理器20可以包括多個處理器或處理核心。

由處理器20發送和接收的信號可以包括依據可應用的蜂窩系統的空中接口標準、和/或任何數量的不同的有線或無線網絡技術的信令信息，所述有線或無線網絡技術包括但不限於Wi-Fi，無線局部接入網(WLAN)技術諸如電氣和電子工程師協會(IEEE)802.11、802.16等。此外，這些信號可以包括語音數據、用戶生成的數據、用戶請求的數據等。

裝置10能夠用一個或多個空中接口標準、通信協議、調製類型、接入類型等進行操作。例如，裝置10和/或其中的蜂窩數據機能夠根據各種第一代(1G)通信協議、第二代(2G或2.5G)通信協議、第三代(3G)通信協議、第四代(4G)通信協議、網際網路協議多媒體子系統(IMS)通信協議(例如，會話發起協議(SIP)等)進行操作。例如，裝置10能夠根據2G無線通信協議IS-136、時分多址TDMA、全球移動通信系統GSM IS-95、碼分多址CDMA等進行操作。此外，例如，裝置10能夠根據2.5G無線通信協議通用分組無線電業務(GPRS)、增強型數據GSM環境(EDGR)等進行操作。另外，例如，裝置10能夠根據3G無線通信協議進行操作，其中3G無線通信協議諸如通用移動電信系統(UMTS)、碼分多址2000(CDMA2000)、寬帶碼分多址(WCDMA)、時分-同步碼分多址(TD-SCDMA)等。裝置10可以額外地能夠根據3.9G無線通信協議進行操作，其中3.9G無線通信協議諸如長期演進(LTE)、演進型通用陸地無線電接入網(E-UTRAN)等。附加地，例如，裝置10能夠根據4G無線通信協議進行操作，其中4G無線通信協議諸如高級LTE等以及可以隨後開發的類似無線通信協議。

應當理解的是，處理器20可以包括用於實現裝置10的音頻/視頻和邏輯功能的電路。例如，處理器20可以包括數位訊號處理器設備、微處理器設備、模數轉換器、數模轉換器等。裝置10的控制和信號處理功能可以根據這些設備的相應能力被分配在這些設備之間。處理器20可以附加地包括內部語音編碼器(VC)20a、內部數據數據機(DM)20b等。另外，處理器20可以包括操作可以存儲在存儲器中的一個或多個軟體程序的功能。一般來說，處理器20和所存儲的軟體指令可以配置成使裝置10執行動作。例如，處理器20能夠操作連接程序，諸如web瀏覽器。連接程序可以允許裝置10根據協議(諸如無線應用協議WAP、超文本傳送協議HTTP等)，傳送和接收web內容諸如基於位置的內容。

裝置10還可以包括用戶接口，其包括例如可以可操作地耦接到處理器20的耳機或揚聲器24、振鈴器22、麥克風26、顯示器28、用戶輸入接口等。如上面所提到的，顯示器28可以包括觸敏顯示器，在觸敏顯示器處用戶可以觸摸和/或作手勢以作出選擇、輸入值等。處理器20還可以包括用戶接口電路，其配置成控制用戶接口的一個或多個元件(諸如揚聲器24、振鈴器22、麥克風26、顯示器28等)的至少一些功能。處理器20和/或包括處理器20的用戶接口電路可以配置成通過電腦程式指令(例如，存儲在處理器20可訪問的存儲器上的軟體和/或固件，所述存儲器例如是易失性存儲器40、非易失性存儲器42等)，控制用戶接口的一個或多個元件的一個或多個功能。裝置10可以包括用於向與移動終端相關的各種電路(例如，提供機械振動作為可檢測的輸出的電路)供電的電池。用戶輸入接口可以包括允許裝置20接收數據的設備，諸如小鍵盤30(其可以是呈現在顯示器28上的虛擬鍵盤或外部耦接的鍵盤)和/或其它輸入設備。

如圖8所示，裝置10還可以包括用於共享和/或獲得數據的一個或多個機構。例如，裝置10可以包括短距離射頻(RF)收發機和/或詢問器64，使得可以根據RF技術與電子設備共享數據和/或從電子設備獲得數據。裝置10可以包括其它短距離收發機，諸如紅外(IR)收發機66、使用藍牙TM無線技術操作的藍牙TM(BT)收發機68、無線通用串行總線(USB)收發機70、藍牙TM低能耗收發機、ZigBee收發機、ANT收發機、蜂窩設備到設備收發機、無線局域鏈路收發機、和/或任何其它短距離無線電技術。裝置10(並且特別地，短距離收發機)能夠向裝置的鄰近區域內(諸如10米內)的電子設備傳送數據、和/或從其接收數據。包括Wi-Fi或無線區域網數據機的裝置10還能夠根據各種無線網絡技術，傳送數據和/或從電子設備接收數據，所述各種無線網絡技術包括6LoWpan，Wi-Fi，Wi-Fi低功率，WLAN技術諸如IEEE 802.11技術、IEEE 802.15技術、IEEE802.16技術等。

裝置10可以包括存儲器，諸如用戶身份模塊(SIM)38、可移除用戶身份模塊(R-UIM)、eUICC、UICC等，其可以存儲與移動用戶相關的信息元素。除了SIM之外，裝置10可以包括其它可移除和/或固定存儲器。裝置10可以包括易失性存儲器40和/或非易失性存儲器42。例如，易失性存儲器40可以包括：包括動態和/或靜態RAM的隨機存取存儲器(RAM)、片上或片外高速緩衝存儲器等。可以被嵌入和/或可移除的非易失性存儲器42可以包括例如只讀存儲器、閃速存儲器、磁存儲設備(例如，硬碟、軟盤驅動器、磁帶)、光碟驅動器和/或介質、非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)等。類似於易失性存儲器40，非易失性存儲器42可以包括用於數據的暫時存儲的高速緩存區域。易失性和/或非易失性存儲器的至少一部分可以被嵌入處理器20中。存儲器可以存儲可由裝置使用以執行本文中關於主機、附件設備和/或延伸設備公開的操作中的一個或多個的一個或多個軟體程序、指令、信息片段、數據等。存儲器可以包括能夠唯一標識裝置10的標識符，諸如國際移動裝備標識(IMEI)碼。所述功能可以包括關於主機、附件設備和/或充電器公開的操作中的一個或多個。存儲器可以包括能夠唯一標識裝置10的標識符，諸如國際移動裝備標識(IMEI)碼。在示例實施例中，處理器20可以使用存儲在存儲器40和/或42處的計算機代碼被配置成執行本文中關於主機、附件設備和/或充電器公開的操作中的一個或多個。

本文中公開的實施例中的一些實施例可以以軟體、硬體、應用邏輯、或者軟體、硬體和應用邏輯的組合來實現。例如，軟體、應用邏輯和/或硬體可以駐留在存儲器40、控制裝置20或電子部件上。在一些示例實施例中，應用邏輯、軟體或指令集被維持在各種傳統計算機可讀介質中的任一個上。在本文獻的上下文中，「計算機可讀介質」可以是可包含、存儲、傳遞、傳播或輸送指令的任何非暫時性介質，所述指令由指令執行系統、裝置或設備(諸如計算機或數據處理器電路，其示例在圖8中描繪)使用或者與其結合使用。計算機可讀介質可以包括非暫時性計算機可讀存儲介質，其可以是可包含或存儲由指令執行系統、裝置或設備(諸如計算機)使用或與其結合使用的指令的任何介質。

在不以任何方式限制下面出現的權利要求書的範圍、解釋或應用的情況下，本文中公開的示例實施例中的一個或多個的技術效果是C型連接器和更早的連接器(諸如A型)之間的向後兼容性。

如果需要，可以以不同的順序和/或彼此同時地執行本文中討論的不同功能。此外，如果需要，上述功能中的一個或多個可以是可選的，或者可以被組合。儘管在獨立權利要求中闡述了實施例中的一些的各個方面，但是實施例中的一些的其它方面可以包括來自所述實施例和/或從屬權利要求的特徵與獨立權利要求的特徵的其它組合，而不僅僅是在權利要求書中明確闡述的組合。本文中還應當注意的是，儘管上面描述了示例實施例，但是這些描述不應被視為具有限制意義。相反，在不脫離如所附權利要求書中定義的實施例中的一些實施例的範圍的情況下，可以做成若干變化和修改。其它實施例可以在下面的權利要求書的範圍內。術語「基於」包括「至少基於」。短語「諸如」的使用意指「諸如例如」，除非另有指示。