适用于usb连接器的组合式芯片的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种适用于USB连接器的组合式芯片。该组合式芯片并包含USB type-C电路、USB非type-C电路、连接于USB type-C电路与USB非type-C电路的切换开关单元以及连接于切换开关电路的控制端的模式控制单元。模式控制单元在执行一或多种模式判断程序后，控制切换开关电路使USB type-C电路连接于第一接脚与第二接脚，USB非type-C电路断路于第一接脚与第二接脚，或者是使USB非type-C电路连接于第一接脚与第二接脚，USB type-C电路断路于第一接脚与第二接脚。
【专利说明】
适用于USB连接器的组合式芯片
技术领域
[0001]本发明涉及一种适用于通用序列总线(USB)连接器的组合式芯片，特别涉及一种会使不同操作模式能共用芯片接脚的适用于USB连接器的组合式芯片。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，电子产品的传输接口倾向把所有功能整合于一种传输接口上。在各种传输接口中，最为广泛使用的应为USB的传输接口。目前，USB的机械标准已发展至所谓的C型(type-C)，其具有24个接脚，而可支持相当多样化的工作模式。
[0003]现行用于USB连接器的芯片多将芯片各接脚分别对应USB的不同工作模式。然而，如上所述，由于目前USB可支持的功能或工作模式数量相当多，若是将芯片各接脚分别对应USB的不同工作模式，会造成芯片上的接脚数量过多，而芯片的包装尺寸与成本也会跟着增加。此外，由于连接芯片接脚的打线长度也会随之增长，在高频应用时，芯片的效能可能会受到严重的影响。
【发明内容】
[0004]有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的就是在提供一种适用于USB连接器的组合式芯片，以解决不同功能电路使用不同芯片接脚的问题。
[0005]根据本发明的一目的，提出一种组合式芯片。组合式芯片适用于USB连接器，并包含USB type-C电路、USB非type-C电路、连接于USB type-C电路与USB非type_C电路的切换开关单元以及连接于切换开关电路的控制端的模式控制单元。模式控制单元在执行一或多种模式判断后，控制切换开关电路使USB type-C电路连接于第一接脚与第二接脚，USB非type-C电路断路于第一接脚与第二接脚，或者是使USB非type_C电路连接于第一接脚与第二接脚，USB type-C电路断路于第一接脚与第二接脚。
[0006]较佳地，模式控制单元可连接于USB type-C电路。一或多种模式判断程序可包含替代(ALT)模式判断程序，若ALT模式判断程序结果为是，则模式控制单元连接第一接脚与第二接脚于USB type-C电路，并将USB type-C电路配置为通用输入输出(GP1)模式，若ALT模式判断程序结果为否，则模式控制单元连接第一接脚与第二接脚于USB非type-C电路。
[0007]较佳地，在ALT模式判断程序结果为是且模式控制单元连接第一接脚与第二接脚于USB type-C电路后，模式控制单元可执行GP1模式判断程序，若GP1模式判断程序结果为是，则模式控制单元将USB type-C电路配置为GP1模式，若GP1模式判断程序结果为否，模式控制单元将USB type-C电路配置为排错端口模式。
[0008]较佳地，在GP1模式判断程序结果为否后且模式控制单元将USB type-C电路配置为排错端口模式前，模式控制单元可执行排错模式判断程序，若排错模式判断程序结果为是，则模式控制单元将USB type-C电路配置为排错端口模式，若排错模式判断程序结果为否，则模式控制单元将USB type-C电路配置为RS232接口模式。
[0009]较佳地，在排错模式判断程序结果为否后且模式控制单元将USB type-C电路配置为RS232接口模式前，模式控制单元可执行RS232模式判断程序，若RS232模式判断程序结果为是，则模式控制单元将USB type-C电路配置为RS232接口模式，若RS232模式判断程序结果为否，则模式控制单元重置并重新执行一或多种模式判断程序。
[0010]较佳地，在模式控制单元执行ALT模式判断程序前，模式控制单元可先执行电源传递(PD)连接模式判断程序，若ro连接模式判断程序结果为是，则模式控制单元执行ALT模式判断程序，若ro连接模式判断程序结果为否，则模式控制单元执行排错模式判断程序。
[0011]较佳地，模式控制单元执行ro连接模式判断程序前，模式控制单元可先执行type-C连接模式判断程序，若type-C连接模式判断程序结果为是，则模式控制单元执行F1D连接模式判断程序，若type-C连接模式判断程序结果为否，则模式控制单元执行RS232模式判断程序。
[0012]较佳地，模式控制单元可连接于USB type-C电路与USB非type_C电路，在第一接脚与第二接脚连接于USB type-C电路或USB非type_C电路后，第一接脚与第二接脚供给信号给USB type-C电路或USB非type-C电路。在第一接脚与第二接脚停止供给信号给USBtype-C电路或USB非type-C电路后，模式控制单元可重置并重新执行一或多种模式判断程序。
[0013]承上所述，依本发明的适用于USB连接器的组合式芯片，其可具有一或多个下述优点:
[0014](I)此组合式芯片可通过输入于模式控制单元的信号执行模式判断程序，藉此可使功能互斥的USB type-C电路与USB非type-C电路共用芯片接脚。
[0015](2)此组合式芯片可通过进一步执行多种模式判断程序，藉此可在同一块芯片中，根据使用者的需求而将USB type-C电路配置为对应不同功能的电路。
【附图说明】
[0016]图1是为本发明的组合式芯片的第一实施例的示意图。
[0017]图2是为本发明的组合式芯片的第二实施例的示意图。
[0018]图3是为本发明的组合式芯片的第三实施例的示意图。
[0019]图4是为适用于本发明的组合式芯片的模式判断程序的流程图。
[0020]附图标记说明:
[0021]10:第一接脚
[0022]20:第二接脚
[0023]100:模式判断单元
[0024]200:USB type-C 电路
[0025]210:GP10 模式
[0026]211:电源传输模式
[0027]212:type_C 音频模式
[0028]220:RS232 接口模式
[0029]230:排错端口模式
[0030]300:USB 非 type-C 电路
[0031]400:切换开关单元
[0032]401:控制端
【具体实施方式】
[0033]为利审查员了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能实现的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系局限本发明于实际实施上的专利范围，合先叙明。
[0034]以下将参照相关附图，说明依本发明的组合式芯片的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同元件是以相同的符号标示来说明。
[0035]请参阅图1，其是为本发明的组合式芯片的第一实施例的示意图。图中，组合式芯片包含USB type-C电路200、USB非type-C电路300、连接于USB type-C电路200与USB非type-C电路300的切换开关单元400以及连接于切换开关电路400的控制端401的模式控制单元100。模式控制单元100在执行一或多种模式判断后，控制切换开关电路400使USB type-C电路200连接于第一接脚10与第二接脚20，USB非type-C电路300断路于第一接脚10与第二接脚20，或者是使USB非type-C电路300连接于第一接脚10与第二接脚20，USB type-C电路200断路于第一接脚10与第二接脚20。
[0036]在此实施例中，模式控制单元100可根据外来的信号执行一或多种模式判断，而使USB type-C电路200或USB非type-C电路300其中之一连接于第一接脚10与第二接脚20，另外一个则断开于第一接脚10与第二接脚20。由于USB type-C电路200与USB非type-C电路300在运作上功能是互斥的，因此在同一时间仅需要其中之一连接于芯片的接脚，就能让芯片根据预定模式正常运作。此处输入于模式控制单元100的外来信号可为来自USB type-C连接器的cc接脚的信号，在USB type-C连接器与对应的连接装置连接时，装置间会进行所谓交握(handshaking)协议以确认之后双方执行的模式。在执行交握时，USB type-C连接器的cc接脚将会有信号输入，于是模式控制单元100便可根据此类信号所包含的讯息，如电压或电流值，来判定接下来组合式芯片需要提供何种功能，而将相对应的电路与芯片接脚相连接。然而，本发明的组合式芯片并不限于此，若针对不同操作模式，USB连接器的接脚也具有不同组态时，模式控制单元100也可将USB连接器的接脚组态作为执行判断程序的外来信号。在此实施例中，不需要用的电路可由组合式芯片关闭，待下次需要使用时再度唤醒。如此一来，便不需要对USB type-C电路200与USB非type-C电路300个别设计专用的芯片接脚，而是使USB type-C电路200与USB非type-C电路300共用组合式芯片中的接脚，如图中的第一接脚10与第二接脚20。在目前针对USB连接器的设计中，USB type-C电路200与USB非type-C电路300是设置于芯片中的不同区块，且通过不同的芯片接脚向外连接。然而，采用本发明实施例的芯片设计，将可以将具有不同功能的电路组合在一起，藉此降低芯片接脚的数量与电路所占的面积。而在之后对芯片整体包装时，所需的打线长度与数量也可随之减少，藉此增进高频效能。
[0037]在此实施例中，切换开关单元400可包含多个开关元件，开关元件可为单一电子电路元件，例如金氧半导体场效晶体管(MOSFET)。此时，控制端401可连接于MOSFET的栅极，通过来自模式控制单元100的偏压改变MOSFET源极与漏极的导通状态，藉此可控制USBtype-C电路200或USB非type-C电路300与第一接脚10及第二接脚20的连接状态。然而，本发明的组合式芯片并不限于此，其他具有开关功能的元件或电路亦可用于发明的切换开关单元400中。
[0038]请参阅图2，其是为本发明的组合式芯片的第二实施例的示意图。图中，模式控制单元100可连接于USB type-C电路200。一或多种模式判断程序可包含替代(ALT)模式判断程序，若ALT模式判断程序结果为是，则模式控制单元100连接第一接脚10与第二接脚20于USB type-C电路200，并将USB type-C电路200配置为通用输入输出(GP1)模式210，若ALT模式判断程序结果为否，则模式控制单元连接第一接脚10与第二接脚20于USB 非 type-C 电路 300。
[0039]具体来说，模式控制单元100在控制USB type-C电路200与第一接脚10及第二接脚20连接后，还能进一步配置USB type-C电路200为所需的功能电路。在此实施例中，模式控制单元100通过与USB type-C电路200间直接或间接的连接，而可将USB type-C电路200配制GP1模式210。此处，GP1模式210可进一步细分为电源传输(power delivery)模式211与type-C音频模式(type_C aud1 mode)212。此两种模式的切换也可由来自模式控制单元100的信号控制，或是USB type-C电路200根据来自切换开关单元400自行判断。在此实施例中，ALT模式判定的条件可与USB PD 2.0标准所规定的条件相同，故不在说明书内赘述。
[0040]较佳地，在ALT模式判断程序结果为是且模式控制单元100连接第一接脚10与第二接脚20于USB type-C电路200后，模式控制单元100可执行GP1模式判断程序，若GP1模式判断程序结果为是，则模式控制单元将USB type-C电路配置为GP1模式210，若GP1模式判断程序结果为否，模式控制单元将USB type-C电路配置为排错端口模式230。
[0041]在此实施例中，可进一步将排错端口模式230的功能整合于USB type_C电路200。如此一来，在ALT模式判断程序结束且判断结果为是的情况下，模式控制单元100可进一步执行GP1模式判断程序。若所输入的外在信号不在GP1模式的预定范围内，模式控制单元100便可将USB type-C电路200配置于排错端口模式230，以方便本发明的实施例的组合式芯片于开发或检测时使用，并进一步降低了所需的电路面积。
[0042]较佳地，在GP1模式判断程序结果为否后且模式控制单元将USB type-C电路200配置为排错端口模式230前，模式控制单元100执行排错模式判断程序，若排错模式判断程序结果为是，则模式控制单元将USB type-C电路200配置为排错端口模式230，若排错模式判断程序结果为否，则模式控制单元100将USB type-C电路200配置为RS232接口模式220。
[0043]在此实施例中，可进一步将RS232接口模式220的功能整合于USB type-C电路200。如此一来，在GP1模式判断程序结果为否的情况下，模式控制单元100可进一步执行排错模式判断程序。若所输入的外在信号不在排错模式的预定范围内，模式控制单元100便可将USB type-C电路200配置于RS232接口模式220。由于在USB Type-C的规范下，由USB Type-C的接口转换到其他接口转接器的是被允许的，因此RS232接口模式220的功能也能够整合于USB type-C电路200，使得本发明实施例的组合式芯片也能对应于RS232标准的连接器。
[0044]较佳地，在排错模式判断程序结果为否后且模式控制单元100将USB type-C电路200配置为RS232接口模式220前，模式控制单元100可执行RS232模式判断程序，若RS232模式判断程序结果为是，则模式控制单元100将USB type-C电路配置为RS232接口模式220，若RS232模式判断程序结果为否，则模式控制单元100重置并重新执行一或多种模式判断程序。
[0045]由于提供给模式控制单元100的外来信号可能不属于前述正常操作模式中的任何一种，在此情况下，可能是前端的USB连接器的连接发生错误或是与其对口的装置发生错误。于是，使用者可在检查连接或设定状态重新连接USB连接器，而模式控制单元100也会重新接收外来信号。因此，模式控制单元100可设定为若无法通过外来信号判断组合式芯片将处于何种工作模式，就从头开始进行一或多种模式判断程序，直到正确判断USBtype-C电路200或USB非type-C电路300的连接方式及操作模式为止。
[0046]较佳地，在模式控制单元100执行ALT模式判断程序前，模式控制单元100可先执行电源传递(PD)连接模式判断程序，若H)连接模式判断程序结果为是，则模式控制单元100执行ALT模式判断程序，若ro连接模式判断程序结果为否，则模式控制单元100执行排错模式判断程序。
[0047]在此实施例中，模式控制单元100可先期执行ro连接模式判断程序，以简化整体模式判断流程。也就是说，若一开始模式控制单元100就判断组合式芯片将不会提供USBPD的功能，则组合式芯片必然不会提供USB非type-C模式或GP1模式210的功能。如此一来，模式控制单元100就可以直接检查组合式芯片是否是作为排错端口模式230或RS232接口模式220使用，而无须进行ALT模式判断程序及后续的判断程序。
[0048]较佳地，模式控制单元100执行F1D连接模式判断程序前，模式控制单元100可先执行type-C连接模式判断程序，若type-C连接模式判断程序结果为是，则模式控制单元100执行F1D连接模式判断程序，若type-c连接模式判断程序结果为否，则模式控制单元执行RS232模式判断程序。
[0049]同上所述，为进一步简化模式判断流程，模式控制单元100可在执行F1D连接模式判断程序前，先执行type-C连接模式判断程序。若一开始模式控制单元100就判断组合式芯片将不会提供USB type-C的功能，则组合式芯片必然不会提供USB非type-C模式、GP1模式210或排错端口模式230的功能。如此一来，模式控制单元100就可以直接检查组合式芯片是否是作为RS232接口模式220使用，而无须进行H)连接模式判断程序及后续的判断程序。
[0050]请参阅图3，其是为本发明的组合式芯片的第三实施例的示意图。图中，模式控制单元100连接于USB type-C电路200与USB非type_C电路300，在第一接脚10与第二接脚20连接于USB type-C电路200或USB非type_C电路300后，第一接脚10与第二接脚20供给信号给USB type-C电路200或USB非type-C电路300。在第一接脚10与第二接脚20停止供给信号给USB type-C电路200或USB非type_C电路300后，模式控制单元100重置并重新执行一或多种模式判断程序。
[0051]在组合式芯片以一种工作模式正常运作时，USB type-C电路200与USB非type_C电路300其中之一会接收来自第一接脚10及第二接脚20的信号。此时，模式控制单元100的执行判断程序流程可暂时停止以节省资源。在第一接脚10及第二接脚20停止提供信号给USB type-C电路200与USB非type_C电路300其中之一时，便可判断为是前端USB连接器已被拔除，或是组合式芯片前一个正常执行的工作模式已停止。于是，USB type-C电路200与USB非type-C电路300其中之一便可通过与模式控制单元100间直接或间接的连接，唤醒模式控制单元100，使模式控制单元100重置并重新执行一或多种模式判断程序而根据下一次前端连接器的连接状态判断组合式芯片应为何种工作模式。
[0052]此外，本发明的实施例的组合式芯片也可实现动态切换。举例来说，模式控制单元100的判断程序流程重置可由对口装置的软件所发出的信号触发，而可不需要拔插前端的USB连接器。例如，当通过本发明的实施例的组合式芯片所连接的装置在播放影音应用程序时，模式控制单元100将USB type-C电路200连接于第一接脚10与第二接脚20并将其配置为type-C音频模式212。之后，若要切换为充电功能，可通过所连接的软件接口进行操作而发出信号给模式控制单元100，模式控制单元100再将USB type-C电路200配置为电源传输模式211。
[0053]请参阅图4，其是为用于本发明的组合式芯片的模式判断程序的流程图。以下将配合图4，说明适用于本发明的组合式芯片的实施例的模式判断程序的完整流程。
[0054]首先，在步骤S11，组合式芯片过电并重置，此时可视为前端连接器已连接，而模式控制单元100开始进行一连串模式判断流程。在步骤S12中，模式控制单元100执行type-c连接判断流程，若判断结果为是，则接着执行步骤S13 ;若判断结果为否，则执行步骤S20。在步骤S13中，模式控制单元100执行H)连接判断流程，若判断结果为是，则接着执行步骤S14 ;若判断结果为否，则执行步骤S18。在步骤S14中，模式控制单元100执行ALT模式判断流程，若判断结果为是，则接着执行步骤S16 ;若判断结果为否，则执行步骤S15。在步骤S15中，模式控制单元100判断组合式芯片应提供USB非type-C的功能，并将USB非type-C电路300连接于第一接脚10及第二接脚20，USB type-C电路200断路于第一接脚10及第二接脚20。在步骤S16中，模式控制单元100执行GP1模式判断流程，若判断结果为是，则接着执行步骤S17 ;若判断结果为否，则执行步骤S18。在步骤S17中，模式控制单元100判断组合式芯片应提供GP1的功能，并将USB type-C电路200连接于第一接脚10及第二接脚20，USB非type-C电路300断路于第一接脚10及第二接脚20，此时USB type-C电路200配置为GP1模式210。在步骤S18中，模式控制单元100执行排错模式判断流程，若判断结果为是，则接着执行步骤S19 ;若判断结果为否，则执行步骤S20。在步骤S19中，模式控制单元100判断组合式芯片应提供排错端口的功能，并将USB type-C电路200连接于第一接脚10及第二接脚20，USB非type-C电路300断路于第一接脚10及第二接脚20，此时USB type-C电路200配置为排错端口模式230。在步骤S20中，模式控制单元100执行RS232模式判断程序，若判断结果为是，则接着执行步骤S21 ;若判断结果为否，则回到步骤Sll重新开始判断流程。在步骤S21中，模式控制单元100判断组合式芯片应提供RS232接口的功能，并将USB type-C电路200连接于第一接脚10及第二接脚20，USB非type-C电路300断路于第一接脚10及第二接脚20，此时USB type-C电路200配置为RS232接口模式220。在组合式芯片配置为USB非type-C或GP1模式210的情况下，若type-C信号中止，则执行步骤S11，也就是模式控制单元100会重置并重新开始模式判断流程。
[0055]以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。
【主权项】
1.一种组合式芯片，其适用于一 USB连接器，其特征在于，包含: 一通用序列总线C型，即USB type-C电路; 一通用序列总线非C型电路，即USB非type-C电路； 一切换开关单元，其连接于该USB type-C电路与该USB非type-C电路； 一模式控制单元，其连接于该切换开关单元的一控制端，并在执行一或多种模式判断程序后控制该切换开关单元使该USB type-C电路连接于一第一接脚与一第二接脚，该USB非type-C电路断路于该第一接脚与该第二接脚，或者是使该USB非type_C电路连接于该第一接脚与该第二接脚，该USB type-C电路断路于该第一接脚与该第二接脚。2.如权利要求1所述的组合式芯片，其中该模式控制单元连接于该USBtype-C电路，该一或多种模式判断程序包含一 ALT模式判断程序，若该ALT模式判断程序结果为是，则该模式控制单元连接该第一接脚与第二接脚于该USB type-C电路，并将该USB type-C电路配置为GP1模式，若该ALT模式判断程序结果为否，则该模式控制单元连接该第一接脚与第二接脚于该USB非type-C电路。3.如权利要求2所述的组合式芯片，其中在该ALT模式判断程序结果为是且该模式控制单元连接该第一接脚与该第二接脚于该USB type-C电路后，该模式控制单元执行一GP1模式判断程序，若该GP1模式判断程序结果为是，则该模式控制单元将该USB type-C电路配置为GP1模式，若该GP1模式判断程序结果为否，该模式控制单元将该USB type-C电路配置为排错端口模式。4.如权利要求3所述的组合式芯片，其中在该GP1模式判断程序结果为否后且该模式控制单元将该USB type-C电路配置为排错端口模式前，该模式控制单元执行一排错模式判断程序，若该排错模式判断程序结果为是，则该模式控制单元将该USB type-C电路配置为排错端口模式，若该排错模式判断程序结果为否，则该模式控制单元将该USB type-C电路配置为RS232接口模式。5.如权利要求4所述的组合式芯片，其中在该排错模式判断程序结果为否后且该模式控制单元将该USB type-C电路配置为RS232接口模式前，该模式控制单元执行一 RS232模式判断程序，若该RS232模式判断程序结果为是，则该模式控制单元将该USB type-C电路配置为RS232接口模式，若该RS232模式判断程序结果为否，则该模式控制单元重置并重新执行该一或多种模式判断程序。6.如权利要求5所述的组合式芯片，其中在该模式控制单元执行该ALT模式判断程序前，该模式控制单元先执行一 ro连接模式判断程序，若该ro连接模式判断程序结果为是，则该模式控制单元执行该alt模式判断程序，若该ro连接模式判断程序结果为否，则该模式控制单元执行该排错模式判断程序。7.如权利要求6所述的组合式芯片，其中在该模式控制单元执行该F1D连接模式判断程序前，该模式控制单元先执行一 type-C连接模式判断程序，若该type-C连接模式判断程序结果为是，则该模式控制单元执行该H)连接模式判断程序，若该type-C连接模式判断程序结果为否，则该模式控制单元执行该RS232模式判断程序。8.如权利要求1所述的组合式芯片，其中该模式控制单元连接于该USBtype-C电路与该USB非type-C电路，在该第一接脚与该第二接脚连接于该USB type-C电路或该USB非type-C电路后，该第一接脚与该第二接脚供给信号给该USB type-C电路或该USB非type-C电路，以及 其中在该第一接脚与该第二接脚停止供给信号给该USB type-C电路或该USB非type-C电路后，该模式控制单元重置并重新执行该一或多种模式判断程序。
【文档编号】G06F13/42GK106066835SQ201510540969
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年8月28日 公开号201510540969.2, CN 106066835 A, CN 106066835A, CN 201510540969, CN-A-106066835, CN106066835 A, CN106066835A, CN201510540969, CN201510540969.2
【发明人】陈建文, 董明辉
【申请人】瑞昱半导体股份有限公司