一种信号处理单元、车机系统、车辆及USB接口控制方法与流程

本发明涉及车机系统领域，具体提供一种信号处理单元、车机系统、车辆及usb接口控制方法。

背景技术：

1、随着汽车智能座舱技术的发展，用户对于智能座舱的功能多样性方面的需求日益提升。在新型的汽车智能座舱设计中，为用户提供功能丰富多样化的接口是满足用户需求的必要条件。一般情况下，汽车乘客需要使用的接口功能有：

2、1.充电：座舱内部的接口需要满足一人或多人给各种电子设备充电的要求；

3、2.连接手机：通过usb连接线将用户手机与智能座舱系统连接起来，实现数据，文件在二者之间的高速传输；

4、3.连接vr/ar眼镜：通过dp接口(display port)，从智能座舱系统输出音视频数据，在vr/ar眼镜上进行播放，实现车内元宇宙的入口，为用户提供高质量的音视频体验。

5、由于车内空间的限制，以及用户使用方便性的考虑，最好能使用一个接口就满足上述3大功能需求。usb type-c就是这样一个符合公共协议，由usb联盟组织定义，满足以上需求的标准接口。它主要通过3个基础技术来实现：

6、1.usb pd充电协议：usb pd(usb power delivery，功率传输协议)，是基于usbtype-c接口提出的功率传输概念，它的充电能力最高可达100瓦。

7、2.usb3 gen2高速数据传输协议：由usb-if标准化组织制定，采用第三代usb标准协议，传输速率在10gbps左右的技术标准。usb3 gen2：usb-if，即usb标准化组织为usb协议的标准划分进行了命名。从usb1.0,usb2.0,usb3,usb4等，对于不同的技术标准，有不同的技术命名。usb3 gen2一般指采用第三代usb标准协议，传输速率在10gbps左右的技术标准。

8、3.dp协议：display port，用于从芯片传输图像显示信号到lcd显示屏的接口；dp接口同时也可以传输视频音频混合信号。

9、当前，如果要通过同一个type-c接口来为用户提供以上3种不同的功能，就必须使用2根cc引脚来进行设备自适应检测和识别。在usb设备的两端，都需要设计一颗pd控制器(pd controller)芯片，这一对芯片通过检测cc管脚上的信号，遵循pd标准协议，从而识别出设备的真正身份，从而建立正确的通信连接。

10、以现有智能座舱架构为例，如图1所示，座舱域功能单元(“cdf”)是用于智能座舱的域控制器，usb接线盒是用于提供usb type-c接口给用户设备连接的接口设备。usb接线盒的作用是提供供电功能，同时也提供通信的信号中继服务。在cdf和usb接线盒之间通过一条usb连接线相连。用户设备也通过一根usb连接线与usb接线盒相连。

11、现有智能座舱架构中一共有3颗pd控制器芯片：

12、用户设备中的pd控制器：作为设备端，通过type-c 1的2根cc引脚，联通状态与vdm报文收发，传递用户设备的信息。两个cc引脚分别是cc1和cc2，通过识别cc1和cc2是否联通确定正反插，比如通过判断cc1联通状态为联通时，识别正插，通过判断cc2联通状态为联通时，识别反插。通过vdm报文，通知host端，本端设备是usb slave还是dp sink。pd控制器还通过i2c信号通知dp/usb mux芯片进行通路切换，从而实现dp和usb的alt mode切换。

13、usb接线盒中的pd控制器：作为中继端，通过type-c 2的2根cc引脚，与用户设备中的pd进行协商，确认vbus的连接引脚是正插还是反插，在type-c 1和type-c 2之间传递和实现pd协议，完成充电功能。同时还将用户设备的连接状态和设备类型通知到cdf端。

14、cdf中的pd控制器：通过type-c4的cc引脚，识别来自type-c 3的vdm报文。了解用户设备是usb还是dp，然后通知dp/usb mux芯片实现alt mode功能切换。

15、pd控制器芯片的使用提高了成本和能耗，所以需要开发一种低成本和低能耗且仍然可以完成usb alt mode识别的方法。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种信号处理单元、车机系统、车辆、usb接口控制的方法，可以节省智能座舱域控制器中的一颗pd控制器芯片，有利于降低汽车智能座舱的系统成本。

2、在第一方面，本发明提供了一种信号处理单元，包括：

3、第一接口，其中所述第一接口符合usb type-c规范；

4、系统级芯片，基于来自所述第一接口的传输状态确定外接用户设备的设备类型和连接方式并基于所述设备类型生成对应的控制指令；其中，所述系统级芯片不经由pd控制器接收所述第一接口的信号的传输状态，所述信号的传输状态被配置为不基于cc协议确定；

5、多路选择器，基于所述控制指令选通所述系统级芯片和所述第一接口的联通通路，以将所述系统级芯片输出的信号经由选通的联通通路传输至所述外接用户设备，其中所述联通通路包括基于usb协议工作的usb通路和基于dp协议工作的dp通路。

6、进一步地，所述系统级芯片包括：接收来自所述第一接口的信号的输入接口。

7、进一步地，所述输入接口为gpio接口、i2c接口或uart接口。

8、进一步地，所述第一接口包括与所述输入接口连接的cc1、cc2、vbus和gnd引脚。

9、进一步地，所述系统级芯片包括：i2c接口，将所述控制指令发送到所述多路选择器。

10、进一步地，所述系统级芯片还包括：dp接口；

11、所述多路选择器包括：dp输入引脚、输出引脚；

12、所述第一接口包括：tx引脚和rx引脚；

13、其中，所述dp接口与所述dp输入引脚连接，所述输出引脚与对应的tx引脚和rx引脚连接。

14、进一步地，所述系统级芯片还包括：usb3.0接口；

15、所述多路选择器还包括：usb输入引脚；

16、其中，

17、所述usb3.0接口与所述usb输入引脚连接。

18、进一步地，所述dp接口包括第一dp引脚、第二dp引脚、第三dp引脚以及第四dp引脚；

19、所述tx引脚和rx引脚包括第一tx引脚、第二tx引脚、第一rx引脚、第二rx引脚，

20、其中，

21、当所述外接用户设备被确定为dp设备时，所述dp通路为将所述第一dp引脚与第一rx引脚联通、将所述第二dp引脚与第一tx引脚联通、将所述第三dp引脚与第二tx引脚联通并且将所述第四dp引脚与第二rx引脚联通的通路。

22、进一步地，所述usb3.0接口包括第一usb引脚和第二usb引脚；

23、所述tx引脚和rx引脚包括第一tx引脚和第一rx引脚，

24、其中，

25、当所述外接用户设备被确定为usb设备时，所述usb通路为将所述第一usb引脚与第一tx引脚联通并且将所述第二usb引脚与第一rx引脚联通的通路。

26、进一步地，所述信号处理单元包括座舱域控制器。

27、在第二方面，本发明提供了一种车机系统，包括：

28、所述的信号处理单元；

29、接口单元，包括：

30、第二接口，与所述第一接口通信，其中所述第二接口符合usb type-c规范；

31、第三接口，与所述外接用户设备通信，其中所述第三接口符合usb type-c规范；

32、pd控制器，用于经由所述第三接口与所述外接用户设备通信，以判断所述外接用户设备的设备类型和连接方式，并通过所述第二接口通知所述信号处理单元。

33、在第三方面，本发明提供了一种usb接口控制的方法，所述方法包括：

34、通过系统级芯片基于来自第一接口的信号的传输状态确定外接用户设备的设备类型和连接方式并基于所述设备类型生成对应的控制指令；

35、通过多路选择器基于所述控制指令选通所述系统级芯片和所述第一接口的联通通路，以将所述系统级芯片输出的信号经由选通的联通通路传输至所述外接用户设备，其中所述联通通路包括基于usb协议工作的usb通路和基于dp协议工作的dp通路。

36、进一步地，包括：

37、通过pd控制器经由第三接口与所述外接用户设备通信，以判断所述外接用户设备的设备类型和连接方式；

38、根据判断的所述设备类型和所述连接方式设置所述的信号的传输状态；

39、通过第二接口将设置的所述信号的传输状态发送至所述第一接口；

40、通过所述系统级芯片通过所述第一接口接收的所述信号的传输状态确定所述外接用户设备的所述设备类型和所述连接方式并基于所述设备类型生成所述的对应的控制指令；

41、通过所述多路选择器基于所述控制指令选通所述系统级芯片和所述第一接口的联通通路；

42、基于所确定的所述外接用户设备的所述设备类型，在信号处理单元和接口单元以及所述外接用户设备之间建立对应的通信链路。

43、进一步地，所述基于所确定的所述外接用户设备的所述设备类型，在信号处理单元和接口单元以及所述外接用户设备之间建立对应的通信链路，包括：

44、确定所述外接用户设备为usb设备，通过所述系统级芯片发起usb枚举命令；

45、响应于所述usb枚举命令，通过所述信号处理单元和所述接口单元以及所述外接用户设备建立usb通信链路。

46、进一步地，所述基于所确定的所述外接用户设备的所述设备类型，在信号处理单元和接口单元以及所述外接用户设备之间建立对应的通信链路，包括：

47、确定所述外接用户设备为dp设备，通过所述系统级芯片发起dp启动协议；

48、响应于所述信号处理单元和所述外接用户设备完成dp启动协议，通过所述处理单元和所述接口单元以及所述外接用户设备建立dp通信链路。

49、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

50、本发明实施例的系统级芯片基于来自所述第一接口的信号的传输状态确定外接用户设备的设备类型和连接方式，并基于所述设备类型生成对应的控制指令来控制多路选择器选通系统级芯片和第一接口的联通通路，以将系统级芯片输出的信号经由选通的联通通路传输至外接用户设备，本发明实施例能够使系统级芯片不依赖外置pd控制器芯片，不利用现有的cc协议，而是仅通过第一接口的信号状态识别用户设备类型和连接方式。如此，在取消掉cdf内部的pd控制器且不增加usb连接线中内部管线的前提下，完全实现原有的usb/dp alt mode识别功能，有利于降低成本和系统的复杂度。