通用串行总线装置、系统及通讯设备的制作方法

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种通用串行总线装置、系统及通讯设备。

背景技术：

usb(universalserialbus，通用串行总线)有三种不同外观的接口，即type-a、type-b和type-c。type-a是电脑、电子配件中最广泛的接口标准，鼠标、u盘、数据线上大多都是此接口，体积也最大。type-b一般用于打印机、扫描仪、usbhub等外部设备。type-c拥有比type-a及type-b均小得多的体积，是最新的usb接口外形标准，这种接口没有正反方向区别，可以随意插拔。另外，type-c是一种既可以应用于pc(主设备)又可以应用于外部设备(从设备，如手机)的接口类型。

目前type-c类型的usb接口设备一般直接将usb2.0的d+信号线与d-信号线分叉后连接到type-c的两侧来实现正反插。这种方式若应用到usb3.0中，信号线直接分叉会影响通讯速率，甚至导致通讯不稳定或者导致数传输失败。故在5g的产品上，往往在usb设备的平台内部集成开关，用于usb3.0数据通道的切换，从而使设备支持usb3.0正反插的功能。然而，在平台内部集成开关进行数据通道切换的方案中，数据通道的电气连接异常将会导致无法实现正常的数据传输，

在生产线电气连接性测试时，一个工位的测试设备连接好之后就不会再改动。传统type-c设计主要针对usb2.0，不存在平台侧数据通道切换的问题。但是usb3.0需要验证数据通道切换及电气连接性是否正常，因此，传统的usb测试方案无法实现type-c正反插功能的测试，即无法验证平台侧usb3.0数据通道切换及电气连接性是否正常。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的usb测试方案无法实现type-c正反插功能测试的问题，提供一种通用串行总线装置、系统及通讯设备。

一种通用串行总线装置，包括处理器、总线开关和状态量发生电路，所述状态量发生电路用于连接外部信号源，所述状态量发生电路连接所述处理器，所述处理器与所述总线开关之间设置有第一信号通道和第二信号通道，所述状态量发生电路连接所述总线开关，所述总线开关的内部设置有第三信号通道和第四信号通道，所述总线开关用于连接外部信号检测器，所述状态量发生电路用于根据接收的电平信号输出相应的状态量至所述处理器，所述处理器用于根据所述状态量控制所述第一信号通道导通或所述第二信号通道导通；所述状态量发生电路还用于根据接收的电平信号控制所述第三信号通道导通或所述第四信号通道导通，以使外部信号检测器通过所述第三信号通道或所述第四信号通道接入。

在一个实施例中，所述处理器包括通道切换开关、第一信号端口和第二信号端口，所述通道切换开关连接所述状态量发生电路，所述通道切换开关用于根据接收的状态量接入所述第一信号端口或所述第二信号端口，所述第一信号端口和所述第二信号端口均连接所述总线开关。

在一个实施例中，所述处理器还包括通用串行总线核心，所述通用串行总线核心连接所述通道切换开关。

在一个实施例中，所述总线开关包括选择切换端口、第三信号端口、第四信号端口和第五信号端口，所述第三信号端口连接所述第一信号端口，所述第四信号端口连接所述第二信号端口，所述选择切换端口连接所述状态量发生电路，所述第五信号端口用于连接外部信号检测器，根据所述选择切换端口接收的不同电平信号，所述第五信号端口切换连接至所述第三信号端口或所述第四信号端口。

在一个实施例中，所述状态量发生电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一电阻和第二电阻，所述第一开关管的控制端连接所述第三开关管的控制端和所述外部信号源，所述选择切换端口连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的第一端连接所述第二开关管的第一端和电源，所述第一开关管的第二端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述通道切换开关，所述第二开关管的第二端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述通道切换开关，所述第二开关管的控制端连接所述第三开关管的第一端，所述第三开关管的第二端接地。

在一个实施例中，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

一种通用串行总线系统，包括信号检测器、信号源和上述的通用串行总线装置。

在一个实施例中，所述信号检测器为个人计算机。

一种通讯设备，包括上述的通用串行总线装置。

在一个实施例中，所述通讯设备为手机或平板电脑。

上述通用串行总线装置、系统及通讯设备，在通用串行总线平台侧设置有状态量发生电路，根据状态量发生电路接收到不同的电平信号，可以使得状态量发生电路向处理器输出不同的状态量。处理器根据接收的状态量可以控制通用串行总线装置以不同的信号通道进行信号传输，在此状态下，只需要分析接入总线开关的信号检测器是否接收到信号，即可以实现对应信号通道是否能够进行信号传输的检测，也即实现平台侧usb3.0数据通道切换及电气连接性是否正常的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中通用串行总线装置结构示意图；

图2为另一实施例中通用串行总线装置结构示意图；

图3为又一实施例中通用串行总线装置结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种通用串行总线装置，包括处理器10、总线开关30和状态量发生电路20，状态量发生电路20用于连接外部信号源40，状态量发生电路20连接处理器10，处理器10与总线开关30之间设置有第一信号通道和第二信号通道，状态量发生电路20连接总线开关30，总线开关30的内部设置有第三信号通道和第四信号通道，总线开关30用于连接外部信号检测器50，状态量发生电路20用于根据接收的电平信号输出相应的状态量至处理器10，处理器10用于根据状态量控制第一信号通道导通或第二信号通道导通；状态量发生电路20还用于根据接收的电平信号控制第三信号通道导通或第四信号通道导通，以使外部信号检测器50通过第三信号通道或第四信号通道接入。

具体地，通用串行总线即usb，为了实现usb设备的正反插功能，在usb设备中设置有两条不同的信号传输线路，本实施例中，第一信号通道和第三信号通道构成第一条信号传输线路，而第二信号通道与第四信号通道构成第二条信号传输线路。其中，第一信号通道或者第二信号通道的选择，也即控制第一信号通道导通或者控制第二信号通道导通，通过处理器10接收的不同状态量来实现。第三信号通道和第四信号通道为总线开关30内部不同的线路形式，第三信号通道或者第四信号通道的选择，则通过状态量发生电路20传输到总线开关30的电平决定。因此，通过本实施例的方案，只需要向状态量发生电路20输入不同的电平信号，使得通用串行总线装置只有第一信号通道与第三信号通道同时导通。之后通过判断外部信号检测器50此时是否接收到相应的信号，即可以实现第一条信号传输线路的电气连接是否正常的检测操作。同样的，只控制第二信号通道与第四信号通道同时导通，通过判断外部信号检测器50此时是否接收到相应的信号，即可以实现第二条信号传输线路的电气连接是否正常的检测操作。

可以理解，状态量发生电路20的输出端口有两个，在输入电平信号的控制下，两个信号端口输出不同的电平信号的组合，即为相应的状态量。例如，在一个实施例中，将状态量中两个电平信号分别用cca和ccb表示，若出现cca为高电平，即状态量为(1，x)时，控制第一信号通道导通；若出现ccb为高电平，即状态量为(x，1)时，控制第二信号通道导通。应当指出的是，由于usb2.0设备不存在数据通道切换的问题，本实施例所提供的通用串行总线主要应用于usb3.0设备，用以解决usb3.0平台侧type-c正反插功能的测试，也即usb3.0平台侧数据通道的电气连接检测。

请参阅图2，在一个实施例中，处理器10包括通道切换开关11、第一信号端口p0和第二信号端口p1，通道切换开关11连接状态量发生电路20(图未示)，通道切换开关11用于根据接收的状态量接入第一信号端口p0或第二信号端口p1，第一信号端口p0和第二信号端口p1均连接总线开关30。

具体地，本实施例中第一信号通道为通道切换开关11-第一信号端口p0-总线开关30之间进行信号传输的通道，而第二信号通道则为通道切换开关11-第二信号端口p1-总线开关30之间进行信号传输的通道。因此，在本实施例中，实现第一信号通道以及第二信号通道的切换操作，主要通过控制通道切换开关11连接第一信号端口p0或者第二信号实现，即当通道切换开关11接入第一信号端口p0时，第一信号通道导通，当通道切换开关11接入第二信号端口p1时，第二信号通道导通。应当指出的是，通道切换开关11的类型并不是唯一的，只要能够实现不同状态量下，接入不同的信号端口即可。例如，在一个实施例中，通道切换开关11可以通过继电器实现。

请参阅图2，在一个实施例中，处理器10还包括通用串行总线核心12，通用串行总线核心12连接通道切换开关11。

具体地，本实施例通过串行总线核心(usbcore)的设置，可提供支持usb设备驱动程序的api(applicationprogramminginterface，应用程序接口)和usb主机控制器的驱动程序，同时提供有许多数据结构、宏定义和功能函数来对硬件或设备进行支持。

请参阅图2，在一个实施例中，总线开关30包括选择切换端口s_sel、第三信号端口s0、第四信号端口s1和第五信号端口s，第三信号端口s0连接第一信号端口p0，第四信号端口s1连接第二信号端口p1，选择切换端口s_sel连接状态量发生电路20，第五信号端口s用于连接外部信号检测器50，根据选择切换端口s_sel接收的不同电平信号，第五信号端口s切换连接至第三信号端口s0或第四信号端口s1。

具体地，本实施例中的第三信号通道即为第三信号端口s0到第五信号端口s之间的数据传输通道，第四信号通道即为第四信号端口s1到第五信号端口s之间的数据传输通道。总线开关30通过接入的电平信号不同，可以通过不同的信号通道将处理器10发送的信号传输至外部信号检测器50，进而通过外部信号检测器50接收的信号情况，判断通用串行总线装置的电气连接是否正常。

请参阅图3，在一个实施例中，状态量发生电路20包括第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3、第一电阻r1和第二电阻r2，第一开关管t1的控制端连接第三开关管t3的控制端和外部信号源40，选择切换端口s_sel连接第一开关管t1的控制端，第一开关管t1的第一端连接第二开关管t2的第一端和电源，第一开关管t1的第二端连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端连接通道切换开关11，第二开关管t2的第二端连接第二电阻r2的一端，第二电阻r2的另一端连接通道切换开关11，第二开关管t2的控制端连接第三开关管t3的第一端，第三开关管t3的第二端接地。

具体地，以当外部信号源40输入高电平，也即第一开关管t1的控制端、第二开关管t2的控制端以及总线开关30的选择切换端口s_sel输入高电平时，第一开关管t1截止，第二开关管t2导通为例。此时将会使得第二电阻r2的第二端输出高电平，对应的状态量(cca，ccb)为(x，1)，对应的处理器10中第一信号端口p0接入通道切换开关11。同时，在高电平的作用下，总线开关30的第三信号端口s0与第五信号端口s之间导通，使得整个通用串行总线装置的第一条信号传输线路导通。此时只需要通过外部信号检测器50判断是否有信号输出，即可以得到通用串行总线装置的第一条信号传输线路电气连接是否正常的结果。对应的，当外部信号检测器50检测到有信号传输时，通用串行总线装置的第一条信号传输线路电气连接正常；当外部信号检测器50未检测到有信号传输时，通用串行总线装置的第一条信号传输线路电气连接异常。

而当外部信号源40输入低电平，也即第一开关管t1的控制端、第二开关管t2的控制端以及总线开关30的选择切换端口s_sel输入低电平时，第一开关管t1导通，第二开关管t2截止，使得第一电阻r1的第二端输出高电平，此时对应的状态量(cca，ccb)为(1，x)，对应的处理器10中第二信号端口p1接入通道切换开关11。同时，在低电平的作用下，总线开关30的第四信号端口s1与第五信号端口s之间导通，使得整个通用串行总线装置的第二条信号传输线路导通。此时只需要通过外部信号检测器50判断是否有信号输出，即可以得到通用串行总线装置的第二条信号传输线路电气连接是否正常的结果。对应的，当外部信号检测器50检测到有信号传输时，通用串行总线装置的第二条信号传输线路电气连接正常；当外部信号检测器50未检测到有信号传输时，通用串行总线装置的第二条信号传输线路电气连接异常。

应当指出的是，针对不同导通类型的开关管，具体的电路运行方式也将会有所区别，当基本原理相同，均是通过高电平或低电平的输入，使得状态量发生电路20输出不同的状态量，控制通用串行总线装置的不同信号线路导通，然后判断其线路是否能够正常将信号传输至外部信号检测器50即可。

可以理解，开关管的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，第一开关管t1、第二开关管t2和第三开关管t3均为金属氧化物半导体场效应晶体管。

具体地，金属氧化物半导体场效晶体管(即金氧半场效晶体管metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。金属氧化物半导体场效应管依照其沟道极性的不同，可分为电子占多数的n沟道型与空穴占多数的p沟道型，通常被称为n型金氧半场效晶体管(nmosfet)与p型金氧半场效晶体管(pmosfet)。在实际状态量发生电路20中，具体可以由用户结合使用场景的进行不同类型的mosfet选择，只要保证高、低电平输出不同的状态量，使得第一信号通道导通或者第二信号通道导通即可。

可以理解，在其它实施例中，还可以是采用晶体三极管等作为该电路的开关管，或者第一开关管t1、第二开关管t2和第三开关管t3采用不同类型的开关管，同样只要能够在不同电平输入时，输出相应的状态量均可。

上述通用串行总线装置，在通用串行总线平台侧设置有状态量发生电路20，根据状态量发生电路20接收到不同的电平信号，可以使得状态量发生电路20向处理器10输出不同的状态量。处理器10根据接收的状态量可以控制通用串行总线装置以不同的信号通道进行信号传输，在此状态下，只需要分析接入总线开关30的信号检测器50是否接收到信号，即可以实现对应信号通道是否能够进行信号传输的检测，也即实现平台侧usb3.0数据通道切换及电气连接性是否正常的检测

一种通用串行总线系统，包括信号检测器50、信号源40和上述的通用串行总线装置。

具体地，请结合参阅图3，通用串行总线装置包括处理器10、总线开关30和状态量发生电路20，状态量发生电路20用于连接外部信号源40，状态量发生电路20连接处理器10，处理器10与总线开关30之间设置有第一信号通道和第二信号通道，状态量发生电路20连接总线开关30，总线开关30的内部设置有第三信号通道和第四信号通道，总线开关30用于连接外部信号检测器50，状态量发生电路20用于根据接收的电平信号输出相应的状态量至处理器10，处理器10用于根据状态量控制第一信号通道导通或第二信号通道导通；状态量发生电路20还用于根据接收的电平信号控制第三信号通道导通或第四信号通道导通，以使外部信号检测器50通过第三信号通道或第四信号通道接入。

为了实现usb设备的正反插功能，在usb设备中设置有两条不同的信号传输线路，本实施例中，第一信号通道和第三信号通道构成第一条信号传输线路，而第二信号通道与第四信号通道构成第二条信号传输线路。其中，第一信号通道或者第二信号通道的选择，也即控制第一信号通道导通或者控制第二信号通道导通，通过处理器10接收的不同状态量来实现。第三信号通道和第四信号通道为总线开关30内部不同的线路形式，第三信号通道或者第四信号通道的选择，则通过状态量发生电路20传输到总线开关30的电平决定。因此，通过本实施例的方案，只需要向状态量发生电路20输入不同的电平信号，使得通用串行总线装置只有第一信号通道与第三信号通道同时导通。之后通过判断外部信号检测器50此时是否接收到相应的信号，即可以实现第一条信号传输线路的电气连接是否正常的检测操作。同样的，只控制第二信号通道与第四信号通道同时导通，通过判断外部信号检测器50此时是否接收到相应的信号，即可以实现第二条信号传输线路的电气连接是否正常的检测操作。

可以理解，状态量发生电路20的输出端口有两个，在输入电平信号的控制下，两个信号端口输出不同的电平信号的组合，即为相应的状态量。例如，在一个实施例中，将状态量中两个电平信号分别用cca和ccb表示，若出现cca为高电平，即状态量为(1，x)时，控制第一信号通道导通；若出现ccb为高电平，即状态量为(x，1)时，控制第二信号通道导通。应当指出的是，由于usb2.0设备不存在数据通道切换的问题，本实施例所提供的通用串行总线主要应用于usb3.0设备，用以解决usb3.0平台侧type-c正反插功能的测试，也即usb3.0平台侧数据通道的电气连接检测。

应当指出的是，信号检测器50的类型并不是唯一的，在一个实施例中，信号检测器50为个人计算机。此时，总线开关30的第五信号端口s通过type-c接口接入个人计算机，通过判断个人计算机是否接收到信号，实现通用串行总线装置的电气连接检测操作。在其它实施例中，还可以采用其它类型的信号检测器50，只要能够将接收到信号和未接收到信号两种状态反馈给用户均可。

上述通用串行总线系统，在通用串行总线平台侧设置有状态量发生电路20，根据状态量发生电路20接收到不同的电平信号，可以使得状态量发生电路20向处理器10输出不同的状态量。处理器10根据接收的状态量可以控制通用串行总线装置以不同的信号通道进行信号传输，在此状态下，只需要分析接入总线开关30的信号检测器50是否接收到信号，即可以实现对应信号通道是否能够进行信号传输的检测，也即实现平台侧usb3.0数据通道切换及电气连接性是否正常的检测

一种通讯设备，包括上述的通用串行总线装置。

具体地，请结合参阅图3，通用串行总线装置包括处理器10、总线开关30和状态量发生电路20，状态量发生电路20用于连接外部信号源40，状态量发生电路20连接处理器10，处理器10与总线开关30之间设置有第一信号通道和第二信号通道，状态量发生电路20连接总线开关30，总线开关30的内部设置有第三信号通道和第四信号通道，总线开关30用于连接外部信号检测器50，状态量发生电路20用于根据接收的电平信号输出相应的状态量至处理器10，处理器10用于根据状态量控制第一信号通道导通或第二信号通道导通；状态量发生电路20还用于根据接收的电平信号控制第三信号通道导通或第四信号通道导通，以使外部信号检测器50通过第三信号通道或第四信号通道接入。

为了实现usb设备的正反插功能，在usb设备中设置有两条不同的信号传输线路，本实施例中，第一信号通道和第三信号通道构成第一条信号传输线路，而第二信号通道与第四信号通道构成第二条信号传输线路。其中，第一信号通道或者第二信号通道的选择，也即控制第一信号通道导通或者控制第二信号通道导通，通过处理器10接收的不同状态量来实现。第三信号通道和第四信号通道为总线开关30内部不同的线路形式，第三信号通道或者第四信号通道的选择，则通过状态量发生电路20传输到总线开关30的电平决定。因此，通过本实施例的方案，只需要向状态量发生电路20输入不同的电平信号，使得通用串行总线装置只有第一信号通道与第三信号通道同时导通。之后通过判断外部信号检测器50此时是否接收到相应的信号，即可以实现第一条信号传输线路的电气连接是否正常的检测操作。同样的，只控制第二信号通道与第四信号通道同时导通，通过判断外部信号检测器50此时是否接收到相应的信号，即可以实现第二条信号传输线路的电气连接是否正常的检测操作。

可以理解，状态量发生电路20的输出端口有两个，在输入电平信号的控制下，两个信号端口输出不同的电平信号的组合，即为相应的状态量。例如，在一个实施例中，将状态量中两个电平信号分别用cca和ccb表示，若出现cca为高电平，即状态量为(1，x)时，控制第一信号通道导通；若出现ccb为高电平，即状态量为(x，1)时，控制第二信号通道导通。应当指出的是，由于usb2.0设备不存在数据通道切换的问题，本实施例所提供的通用串行总线主要应用于usb3.0设备，用以解决usb3.0平台侧type-c正反插功能的测试，也即usb3.0平台侧数据通道的电气连接检测。

应当指出的是，通讯设备的类型并不是唯一的，在一个实施例中，通讯设备为手机或平板电脑。在其它实施例中，还可以是其它具有通用串行总线接口的设备。

上述通讯设备，在通用串行总线平台侧设置有状态量发生电路20，根据状态量发生电路20接收到不同的电平信号，可以使得状态量发生电路20向处理器10输出不同的状态量。处理器10根据接收的状态量可以控制通用串行总线装置以不同的信号通道进行信号传输，在此状态下，只需要分析接入总线开关30的信号检测器50是否接收到信号，即可以实现对应信号通道是否能够进行信号传输的检测，也即实现平台侧usb3.0数据通道切换及电气连接性是否正常的检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。