適用于usb連接器的組合式芯片的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種適用于USB連接器的組合式芯片。該組合式芯片并包含USB type-C電路、USB非type-C電路、連接于USB type-C電路與USB非type-C電路的切換開關單元以及連接于切換開關電路的控制端的模式控制單元。模式控制單元在執行一或多種模式判斷程序后，控制切換開關電路使USB type-C電路連接于第一接腳與第二接腳，USB非type-C電路斷路于第一接腳與第二接腳，或者是使USB非type-C電路連接于第一接腳與第二接腳，USB type-C電路斷路于第一接腳與第二接腳。
【專利說明】
適用于USB連接器的組合式芯片
技術領域
[0001]本發明涉及一種適用于通用序列總線(USB)連接器的組合式芯片，特別涉及一種會使不同操作模式能共用芯片接腳的適用于USB連接器的組合式芯片。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，電子產品的傳輸接口傾向把所有功能整合于一種傳輸接口上。在各種傳輸接口中，最為廣泛使用的應為USB的傳輸接口。目前，USB的機械標準已發展至所謂的C型(type-C)，其具有24個接腳，而可支持相當多樣化的工作模式。
[0003]現行用于USB連接器的芯片多將芯片各接腳分別對應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數量相當多，若是將芯片各接腳分別對應USB的不同工作模式，會造成芯片上的接腳數量過多，而芯片的包裝尺寸與成本也會跟著增加。此外，由于連接芯片接腳的打線長度也會隨之增長，在高頻應用時，芯片的效能可能會受到嚴重的影響。

【發明內容】

[0004]有鑒于上述現有技術的問題，本發明的目的就是在提供一種適用于USB連接器的組合式芯片，以解決不同功能電路使用不同芯片接腳的問題。
[0005]根據本發明的一目的，提出一種組合式芯片。組合式芯片適用于USB連接器，并包含USB type-C電路、USB非type-C電路、連接于USB type-C電路與USB非type_C電路的切換開關單元以及連接于切換開關電路的控制端的模式控制單元。模式控制單元在執行一或多種模式判斷后，控制切換開關電路使USB type-C電路連接于第一接腳與第二接腳，USB非type-C電路斷路于第一接腳與第二接腳，或者是使USB非type_C電路連接于第一接腳與第二接腳，USB type-C電路斷路于第一接腳與第二接腳。
[0006]較佳地，模式控制單元可連接于USB type-C電路。一或多種模式判斷程序可包含替代(ALT)模式判斷程序，若ALT模式判斷程序結果為是，則模式控制單元連接第一接腳與第二接腳于USB type-C電路，并將USB type-C電路配置為通用輸入輸出(GP1)模式，若ALT模式判斷程序結果為否，則模式控制單元連接第一接腳與第二接腳于USB非type-C電路。
[0007]較佳地，在ALT模式判斷程序結果為是且模式控制單元連接第一接腳與第二接腳于USB type-C電路后，模式控制單元可執行GP1模式判斷程序，若GP1模式判斷程序結果為是，則模式控制單元將USB type-C電路配置為GP1模式，若GP1模式判斷程序結果為否，模式控制單元將USB type-C電路配置為排錯端口模式。
[0008]較佳地，在GP1模式判斷程序結果為否后且模式控制單元將USB type-C電路配置為排錯端口模式前，模式控制單元可執行排錯模式判斷程序，若排錯模式判斷程序結果為是，則模式控制單元將USB type-C電路配置為排錯端口模式，若排錯模式判斷程序結果為否，則模式控制單元將USB type-C電路配置為RS232接口模式。
[0009]較佳地，在排錯模式判斷程序結果為否后且模式控制單元將USB type-C電路配置為RS232接口模式前，模式控制單元可執行RS232模式判斷程序，若RS232模式判斷程序結果為是，則模式控制單元將USB type-C電路配置為RS232接口模式，若RS232模式判斷程序結果為否，則模式控制單元重置并重新執行一或多種模式判斷程序。
[0010]較佳地，在模式控制單元執行ALT模式判斷程序前，模式控制單元可先執行電源傳遞(PD)連接模式判斷程序，若ro連接模式判斷程序結果為是，則模式控制單元執行ALT模式判斷程序，若ro連接模式判斷程序結果為否，則模式控制單元執行排錯模式判斷程序。
[0011]較佳地，模式控制單元執行ro連接模式判斷程序前，模式控制單元可先執行type-C連接模式判斷程序，若type-C連接模式判斷程序結果為是，則模式控制單元執行F1D連接模式判斷程序，若type-C連接模式判斷程序結果為否，則模式控制單元執行RS232模式判斷程序。
[0012]較佳地，模式控制單元可連接于USB type-C電路與USB非type_C電路，在第一接腳與第二接腳連接于USB type-C電路或USB非type_C電路后，第一接腳與第二接腳供給信號給USB type-C電路或USB非type-C電路。在第一接腳與第二接腳停止供給信號給USBtype-C電路或USB非type-C電路后，模式控制單元可重置并重新執行一或多種模式判斷程序。
[0013]承上所述，依本發明的適用于USB連接器的組合式芯片，其可具有一或多個下述優點:
[0014](I)此組合式芯片可通過輸入于模式控制單元的信號執行模式判斷程序，藉此可使功能互斥的USB type-C電路與USB非type-C電路共用芯片接腳。
[0015](2)此組合式芯片可通過進一步執行多種模式判斷程序，藉此可在同一塊芯片中，根據使用者的需求而將USB type-C電路配置為對應不同功能的電路。
【附圖說明】
[0016]圖1是為本發明的組合式芯片的第一實施例的示意圖。
[0017]圖2是為本發明的組合式芯片的第二實施例的示意圖。
[0018]圖3是為本發明的組合式芯片的第三實施例的示意圖。
[0019]圖4是為適用于本發明的組合式芯片的模式判斷程序的流程圖。
[0020]附圖標記說明:
[0021]10:第一接腳
[0022]20:第二接腳
[0023]100:模式判斷單元
[0024]200:USB type-C 電路
[0025]210:GP10 模式
[0026]211:電源傳輸模式
[0027]212:type_C 音頻模式
[0028]220:RS232 接口模式
[0029]230:排錯端口模式
[0030]300:USB 非 type-C 電路
[0031]400:切換開關單元
[0032]401:控制端
【具體實施方式】
[0033]為利審查員了解本發明的技術特征、內容與優點及其所能實現的功效，茲將本發明配合附圖，并以實施例的表達形式詳細說明如下，而其中所使用的附圖，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施后的真實比例與精準配置，故不應就所附的附圖的比例與配置關系局限本發明于實際實施上的專利范圍，合先敘明。
[0034]以下將參照相關附圖，說明依本發明的組合式芯片的實施例，為使便于理解，下述實施例中的相同元件是以相同的符號標示來說明。
[0035]請參閱圖1，其是為本發明的組合式芯片的第一實施例的示意圖。圖中，組合式芯片包含USB type-C電路200、USB非type-C電路300、連接于USB type-C電路200與USB非type-C電路300的切換開關單元400以及連接于切換開關電路400的控制端401的模式控制單元100。模式控制單元100在執行一或多種模式判斷后，控制切換開關電路400使USB type-C電路200連接于第一接腳10與第二接腳20，USB非type-C電路300斷路于第一接腳10與第二接腳20，或者是使USB非type-C電路300連接于第一接腳10與第二接腳20，USB type-C電路200斷路于第一接腳10與第二接腳20。
[0036]在此實施例中，模式控制單元100可根據外來的信號執行一或多種模式判斷，而使USB type-C電路200或USB非type-C電路300其中之一連接于第一接腳10與第二接腳20，另外一個則斷開于第一接腳10與第二接腳20。由于USB type-C電路200與USB非type-C電路300在運作上功能是互斥的，因此在同一時間僅需要其中之一連接于芯片的接腳，就能讓芯片根據預定模式正常運作。此處輸入于模式控制單元100的外來信號可為來自USB type-C連接器的cc接腳的信號，在USB type-C連接器與對應的連接裝置連接時，裝置間會進行所謂交握(handshaking)協議以確認之后雙方執行的模式。在執行交握時，USB type-C連接器的cc接腳將會有信號輸入，于是模式控制單元100便可根據此類信號所包含的訊息，如電壓或電流值，來判定接下來組合式芯片需要提供何種功能，而將相對應的電路與芯片接腳相連接。然而，本發明的組合式芯片并不限于此，若針對不同操作模式，USB連接器的接腳也具有不同組態時，模式控制單元100也可將USB連接器的接腳組態作為執行判斷程序的外來信號。在此實施例中，不需要用的電路可由組合式芯片關閉，待下次需要使用時再度喚醒。如此一來，便不需要對USB type-C電路200與USB非type-C電路300個別設計專用的芯片接腳，而是使USB type-C電路200與USB非type-C電路300共用組合式芯片中的接腳，如圖中的第一接腳10與第二接腳20。在目前針對USB連接器的設計中，USB type-C電路200與USB非type-C電路300是設置于芯片中的不同區塊，且通過不同的芯片接腳向外連接。然而，采用本發明實施例的芯片設計，將可以將具有不同功能的電路組合在一起，藉此降低芯片接腳的數量與電路所占的面積。而在之后對芯片整體包裝時，所需的打線長度與數量也可隨之減少，藉此增進高頻效能。
[0037]在此實施例中，切換開關單元400可包含多個開關元件，開關元件可為單一電子電路元件，例如金氧半導體場效晶體管(MOSFET)。此時，控制端401可連接于MOSFET的柵極，通過來自模式控制單元100的偏壓改變MOSFET源極與漏極的導通狀態，藉此可控制USBtype-C電路200或USB非type-C電路300與第一接腳10及第二接腳20的連接狀態。然而，本發明的組合式芯片并不限于此，其他具有開關功能的元件或電路亦可用于發明的切換開關單元400中。
[0038]請參閱圖2，其是為本發明的組合式芯片的第二實施例的示意圖。圖中，模式控制單元100可連接于USB type-C電路200。一或多種模式判斷程序可包含替代(ALT)模式判斷程序，若ALT模式判斷程序結果為是，則模式控制單元100連接第一接腳10與第二接腳20于USB type-C電路200，并將USB type-C電路200配置為通用輸入輸出(GP1)模式210，若ALT模式判斷程序結果為否，則模式控制單元連接第一接腳10與第二接腳20于USB 非 type-C 電路 300。
[0039]具體來說，模式控制單元100在控制USB type-C電路200與第一接腳10及第二接腳20連接后，還能進一步配置USB type-C電路200為所需的功能電路。在此實施例中，模式控制單元100通過與USB type-C電路200間直接或間接的連接，而可將USB type-C電路200配制GP1模式210。此處，GP1模式210可進一步細分為電源傳輸(power delivery)模式211與type-C音頻模式(type_C aud1 mode)212。此兩種模式的切換也可由來自模式控制單元100的信號控制，或是USB type-C電路200根據來自切換開關單元400自行判斷。在此實施例中，ALT模式判定的條件可與USB PD 2.0標準所規定的條件相同，故不在說明書內贅述。
[0040]較佳地，在ALT模式判斷程序結果為是且模式控制單元100連接第一接腳10與第二接腳20于USB type-C電路200后，模式控制單元100可執行GP1模式判斷程序，若GP1模式判斷程序結果為是，則模式控制單元將USB type-C電路配置為GP1模式210，若GP1模式判斷程序結果為否，模式控制單元將USB type-C電路配置為排錯端口模式230。
[0041]在此實施例中，可進一步將排錯端口模式230的功能整合于USB type_C電路200。如此一來，在ALT模式判斷程序結束且判斷結果為是的情況下，模式控制單元100可進一步執行GP1模式判斷程序。若所輸入的外在信號不在GP1模式的預定范圍內，模式控制單元100便可將USB type-C電路200配置于排錯端口模式230，以方便本發明的實施例的組合式芯片于開發或檢測時使用，并進一步降低了所需的電路面積。
[0042]較佳地，在GP1模式判斷程序結果為否后且模式控制單元將USB type-C電路200配置為排錯端口模式230前，模式控制單元100執行排錯模式判斷程序，若排錯模式判斷程序結果為是，則模式控制單元將USB type-C電路200配置為排錯端口模式230，若排錯模式判斷程序結果為否，則模式控制單元100將USB type-C電路200配置為RS232接口模式220。
[0043]在此實施例中，可進一步將RS232接口模式220的功能整合于USB type-C電路200。如此一來，在GP1模式判斷程序結果為否的情況下，模式控制單元100可進一步執行排錯模式判斷程序。若所輸入的外在信號不在排錯模式的預定范圍內，模式控制單元100便可將USB type-C電路200配置于RS232接口模式220。由于在USB Type-C的規范下，由USB Type-C的接口轉換到其他接口轉接器的是被允許的，因此RS232接口模式220的功能也能夠整合于USB type-C電路200，使得本發明實施例的組合式芯片也能對應于RS232標準的連接器。
[0044]較佳地，在排錯模式判斷程序結果為否后且模式控制單元100將USB type-C電路200配置為RS232接口模式220前，模式控制單元100可執行RS232模式判斷程序，若RS232模式判斷程序結果為是，則模式控制單元100將USB type-C電路配置為RS232接口模式220，若RS232模式判斷程序結果為否，則模式控制單元100重置并重新執行一或多種模式判斷程序。
[0045]由于提供給模式控制單元100的外來信號可能不屬于前述正常操作模式中的任何一種，在此情況下，可能是前端的USB連接器的連接發生錯誤或是與其對口的裝置發生錯誤。于是，使用者可在檢查連接或設定狀態重新連接USB連接器，而模式控制單元100也會重新接收外來信號。因此，模式控制單元100可設定為若無法通過外來信號判斷組合式芯片將處于何種工作模式，就從頭開始進行一或多種模式判斷程序，直到正確判斷USBtype-C電路200或USB非type-C電路300的連接方式及操作模式為止。
[0046]較佳地，在模式控制單元100執行ALT模式判斷程序前，模式控制單元100可先執行電源傳遞(PD)連接模式判斷程序，若H)連接模式判斷程序結果為是，則模式控制單元100執行ALT模式判斷程序，若ro連接模式判斷程序結果為否，則模式控制單元100執行排錯模式判斷程序。
[0047]在此實施例中，模式控制單元100可先期執行ro連接模式判斷程序，以簡化整體模式判斷流程。也就是說，若一開始模式控制單元100就判斷組合式芯片將不會提供USBPD的功能，則組合式芯片必然不會提供USB非type-C模式或GP1模式210的功能。如此一來，模式控制單元100就可以直接檢查組合式芯片是否是作為排錯端口模式230或RS232接口模式220使用，而無須進行ALT模式判斷程序及后續的判斷程序。
[0048]較佳地，模式控制單元100執行F1D連接模式判斷程序前，模式控制單元100可先執行type-C連接模式判斷程序，若type-C連接模式判斷程序結果為是，則模式控制單元100執行F1D連接模式判斷程序，若type-c連接模式判斷程序結果為否，則模式控制單元執行RS232模式判斷程序。
[0049]同上所述，為進一步簡化模式判斷流程，模式控制單元100可在執行F1D連接模式判斷程序前，先執行type-C連接模式判斷程序。若一開始模式控制單元100就判斷組合式芯片將不會提供USB type-C的功能，則組合式芯片必然不會提供USB非type-C模式、GP1模式210或排錯端口模式230的功能。如此一來，模式控制單元100就可以直接檢查組合式芯片是否是作為RS232接口模式220使用，而無須進行H)連接模式判斷程序及后續的判斷程序。
[0050]請參閱圖3，其是為本發明的組合式芯片的第三實施例的示意圖。圖中，模式控制單元100連接于USB type-C電路200與USB非type_C電路300，在第一接腳10與第二接腳20連接于USB type-C電路200或USB非type_C電路300后，第一接腳10與第二接腳20供給信號給USB type-C電路200或USB非type-C電路300。在第一接腳10與第二接腳20停止供給信號給USB type-C電路200或USB非type_C電路300后，模式控制單元100重置并重新執行一或多種模式判斷程序。
[0051]在組合式芯片以一種工作模式正常運作時，USB type-C電路200與USB非type_C電路300其中之一會接收來自第一接腳10及第二接腳20的信號。此時，模式控制單元100的執行判斷程序流程可暫時停止以節省資源。在第一接腳10及第二接腳20停止提供信號給USB type-C電路200與USB非type_C電路300其中之一時，便可判斷為是前端USB連接器已被拔除，或是組合式芯片前一個正常執行的工作模式已停止。于是，USB type-C電路200與USB非type-C電路300其中之一便可通過與模式控制單元100間直接或間接的連接，喚醒模式控制單元100，使模式控制單元100重置并重新執行一或多種模式判斷程序而根據下一次前端連接器的連接狀態判斷組合式芯片應為何種工作模式。
[0052]此外，本發明的實施例的組合式芯片也可實現動態切換。舉例來說，模式控制單元100的判斷程序流程重置可由對口裝置的軟件所發出的信號觸發，而可不需要拔插前端的USB連接器。例如，當通過本發明的實施例的組合式芯片所連接的裝置在播放影音應用程序時，模式控制單元100將USB type-C電路200連接于第一接腳10與第二接腳20并將其配置為type-C音頻模式212。之后，若要切換為充電功能，可通過所連接的軟件接口進行操作而發出信號給模式控制單元100，模式控制單元100再將USB type-C電路200配置為電源傳輸模式211。
[0053]請參閱圖4，其是為用于本發明的組合式芯片的模式判斷程序的流程圖。以下將配合圖4，說明適用于本發明的組合式芯片的實施例的模式判斷程序的完整流程。
[0054]首先，在步驟S11，組合式芯片過電并重置，此時可視為前端連接器已連接，而模式控制單元100開始進行一連串模式判斷流程。在步驟S12中，模式控制單元100執行type-c連接判斷流程，若判斷結果為是，則接著執行步驟S13 ;若判斷結果為否，則執行步驟S20。在步驟S13中，模式控制單元100執行H)連接判斷流程，若判斷結果為是，則接著執行步驟S14 ;若判斷結果為否，則執行步驟S18。在步驟S14中，模式控制單元100執行ALT模式判斷流程，若判斷結果為是，則接著執行步驟S16 ;若判斷結果為否，則執行步驟S15。在步驟S15中，模式控制單元100判斷組合式芯片應提供USB非type-C的功能，并將USB非type-C電路300連接于第一接腳10及第二接腳20，USB type-C電路200斷路于第一接腳10及第二接腳20。在步驟S16中，模式控制單元100執行GP1模式判斷流程，若判斷結果為是，則接著執行步驟S17 ;若判斷結果為否，則執行步驟S18。在步驟S17中，模式控制單元100判斷組合式芯片應提供GP1的功能，并將USB type-C電路200連接于第一接腳10及第二接腳20，USB非type-C電路300斷路于第一接腳10及第二接腳20，此時USB type-C電路200配置為GP1模式210。在步驟S18中，模式控制單元100執行排錯模式判斷流程，若判斷結果為是，則接著執行步驟S19 ;若判斷結果為否，則執行步驟S20。在步驟S19中，模式控制單元100判斷組合式芯片應提供排錯端口的功能，并將USB type-C電路200連接于第一接腳10及第二接腳20，USB非type-C電路300斷路于第一接腳10及第二接腳20，此時USB type-C電路200配置為排錯端口模式230。在步驟S20中，模式控制單元100執行RS232模式判斷程序，若判斷結果為是，則接著執行步驟S21 ;若判斷結果為否，則回到步驟Sll重新開始判斷流程。在步驟S21中，模式控制單元100判斷組合式芯片應提供RS232接口的功能，并將USB type-C電路200連接于第一接腳10及第二接腳20，USB非type-C電路300斷路于第一接腳10及第二接腳20，此時USB type-C電路200配置為RS232接口模式220。在組合式芯片配置為USB非type-C或GP1模式210的情況下，若type-C信號中止，則執行步驟S11，也就是模式控制單元100會重置并重新開始模式判斷流程。
[0055]以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于后附的權利要求中。
【主權項】
1.一種組合式芯片，其適用于一 USB連接器，其特征在于，包含: 一通用序列總線C型，即USB type-C電路; 一通用序列總線非C型電路，即USB非type-C電路； 一切換開關單元，其連接于該USB type-C電路與該USB非type-C電路； 一模式控制單元，其連接于該切換開關單元的一控制端，并在執行一或多種模式判斷程序后控制該切換開關單元使該USB type-C電路連接于一第一接腳與一第二接腳，該USB非type-C電路斷路于該第一接腳與該第二接腳，或者是使該USB非type_C電路連接于該第一接腳與該第二接腳，該USB type-C電路斷路于該第一接腳與該第二接腳。2.如權利要求1所述的組合式芯片，其中該模式控制單元連接于該USBtype-C電路，該一或多種模式判斷程序包含一 ALT模式判斷程序，若該ALT模式判斷程序結果為是，則該模式控制單元連接該第一接腳與第二接腳于該USB type-C電路，并將該USB type-C電路配置為GP1模式，若該ALT模式判斷程序結果為否，則該模式控制單元連接該第一接腳與第二接腳于該USB非type-C電路。3.如權利要求2所述的組合式芯片，其中在該ALT模式判斷程序結果為是且該模式控制單元連接該第一接腳與該第二接腳于該USB type-C電路后，該模式控制單元執行一GP1模式判斷程序，若該GP1模式判斷程序結果為是，則該模式控制單元將該USB type-C電路配置為GP1模式，若該GP1模式判斷程序結果為否，該模式控制單元將該USB type-C電路配置為排錯端口模式。4.如權利要求3所述的組合式芯片，其中在該GP1模式判斷程序結果為否后且該模式控制單元將該USB type-C電路配置為排錯端口模式前，該模式控制單元執行一排錯模式判斷程序，若該排錯模式判斷程序結果為是，則該模式控制單元將該USB type-C電路配置為排錯端口模式，若該排錯模式判斷程序結果為否，則該模式控制單元將該USB type-C電路配置為RS232接口模式。5.如權利要求4所述的組合式芯片，其中在該排錯模式判斷程序結果為否后且該模式控制單元將該USB type-C電路配置為RS232接口模式前，該模式控制單元執行一 RS232模式判斷程序，若該RS232模式判斷程序結果為是，則該模式控制單元將該USB type-C電路配置為RS232接口模式，若該RS232模式判斷程序結果為否，則該模式控制單元重置并重新執行該一或多種模式判斷程序。6.如權利要求5所述的組合式芯片，其中在該模式控制單元執行該ALT模式判斷程序前，該模式控制單元先執行一 ro連接模式判斷程序，若該ro連接模式判斷程序結果為是，則該模式控制單元執行該alt模式判斷程序，若該ro連接模式判斷程序結果為否，則該模式控制單元執行該排錯模式判斷程序。7.如權利要求6所述的組合式芯片，其中在該模式控制單元執行該F1D連接模式判斷程序前，該模式控制單元先執行一 type-C連接模式判斷程序，若該type-C連接模式判斷程序結果為是，則該模式控制單元執行該H)連接模式判斷程序，若該type-C連接模式判斷程序結果為否，則該模式控制單元執行該RS232模式判斷程序。8.如權利要求1所述的組合式芯片，其中該模式控制單元連接于該USBtype-C電路與該USB非type-C電路，在該第一接腳與該第二接腳連接于該USB type-C電路或該USB非type-C電路后，該第一接腳與該第二接腳供給信號給該USB type-C電路或該USB非type-C電路，以及 其中在該第一接腳與該第二接腳停止供給信號給該USB type-C電路或該USB非type-C電路后，該模式控制單元重置并重新執行該一或多種模式判斷程序。
【文檔編號】G06F13/42GK106066835SQ201510540969
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年8月28日 公開號201510540969.2, CN 106066835 A, CN 106066835A, CN 201510540969, CN-A-106066835, CN106066835 A, CN106066835A, CN201510540969, CN201510540969.2
【發明人】陳建文, 董明輝
【申請人】瑞昱半導體股份有限公司