USB接口电路及USB设备的制作方法

本发明涉及usb技术领域，特别是涉及一种usb接口电路及usb设备。

背景技术：

通用串行总线(universalserialbus，usb)是连接计算机系统与外部设备的一种外部总线标准，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等电子产品。

一般而言，一个usb设备包括依次耦接的主控芯片、usb控制器、usb收发器和usb插头/插座。usb收发器主要完成物理层的功能，实现数据的发送和接收，usb控制器主要完成协议层的功能，包括编码、解码、校验、同步等，usb控制器的功能也可以更少或者更多。

usb设备根据usb接口协议版本不同分为不同的类型，例如usb2.0、usb3.0、usb3.1等。高版本的usb接口向下兼容，这意味着如果高版本usb接口比低版本的引线端子数量更多，则高版本usb接口中包括低版本usb接口的引线端子，可以在其接口电路中可以使用低版本的收发器。

例如，usb2.0插头/插座具有4个引线端子，包括电源、地以及d+、d-一对差分数据线引线端子。usb2.0收发器分别耦接usb2.0插头/插座及usb2.0控制器，负责d+、d-差分数据线上的数据收发。usb3.0向下兼容usb2.0，除了usb2.0的4个引线端子之外，还增加了5个引线端子，包括sstx+、sstx-一对差分发送数据线引线端子和ssrx+、ssrx-一对差分接收数据线引线端子。相应的，usb3.0插头/插座以及usb3.0控制器都同时耦接两个usb收发器，其中一个为原有的usb2.0收发器，另一个为usb3.0收发器，负责新增的sstx+、sstx-差分发送数据线和ssrx+、ssrx-差分接收数据线上的数据收发。

现有技术中，在电路连接关系确定后usb接口电路的类型就已经固定的，无法根据需要而改变，灵活性差。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种usb接口电路及usb设备，能够解决现有技术中usb接口电路类型的灵活性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种usb接口电路，包括：usb收发器和至少两个不同协议类型的usb控制器；其中至少一个usb收发器选择性耦接至少两个usb控制器，且同一时间只被至少两个usb控制器中的一个控制。

其中，至少一个usb收发器选择性耦接至少两个usb控制器是指：至少一个usb收发器通过复用器选择性耦接至少两个usb控制器。

其中，usb控制器中至少包括支持usb2.0协议的第一usb控制器和支持usb3.0协议的第二usb控制器。

其中，至少一个usb控制器耦接至少两个usb收发器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种usb设备，包括：主控芯片、usb收发器、usb插头或插座、至少两个不同协议类型的usb控制器；主控芯片耦接usb控制器，usb收发器耦接usb插头或插座，至少一个usb收发器选择性耦接至少两个usb控制器，且同一时间只被至少两个usb控制器中的一个控制。

其中，至少一个usb收发器选择性耦接至少两个usb控制器是指：至少一个usb收发器通过复用器选择性耦接至少两个usb控制器。

其中，usb控制器中至少包括支持usb2.0协议的第一usb控制器和支持usb3.0协议的第二usb控制器。

其中，至少一个usb收发器选择性耦接至少两个usb插头或插座。

其中，usb插头或插座包括两种引线端子，其中一种引线端子为向下兼容的低版本引线端子，至少一个usb收发器选择性耦接至少两个usb插头或插座的另一种引线端子。

其中，至少一个usb控制器耦接至少两个usb收发器。

本发明的有益效果是：usb收发器选择性耦接至少两个usb控制器，且同一时间只被至少两个usb控制器中的一个控制，通过选择不同协议类型的usb控制器控制usb收发器可以在电路连接关系确定的情况下改变usb接口电路的类型，提高灵活性。

附图说明

图1是本发明usb接口电路第一实施例的电路图；

图2是本发明usb接口电路第二实施例的电路图；

图3是本发明usb接口电路第二实施例中一种选择方式的等效电路图；

图4是本发明usb接口电路第二实施例中另一种选择方式的等效电路图；

图5是本发明usb设备第一实施例的电路图；

图6是本发明usb设备第二实施例的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明usb接口电路第一实施例包括：usb收发器(图1中以“u2phy”来表示)1、复用器2、第一usb控制器(图1中以“u2控制器”来表示)3和第二usb控制器(图1中以“u3控制器”来表示)4。

usb收发器1通过复用器2选择性耦接第一usb控制器3和第二usb控制器4。第一usb控制器3支持usb2.0协议，为usb2.0控制器，第二usb控制器4支持usb3.0协议，为usb3.0控制器。usb收发器1可以被第一usb控制器3或第二usb控制器4控制，由于usb协议向下兼容，因此usb收发器1支持usb2.0协议，为usb2.0收发器。

复用器2采用时分复用，也就是说，同一时间usb收发器1只能被第一usb控制器3和第二usb控制器4中的一个控制。当usb收发器1被第一usb控制器3控制时，组成usb2.0接口电路。当usb收发器1被第二usb控制器4控制时，第二usb控制器4还需要耦接一个usb3.0收发器(图中未画出)，共同组成usb3.0接口电路。

图中的usb收发器和usb控制器的数量仅为示意，实际可以更多。usb收发器和usb控制器支持的usb协议类型也仅为示意，只要满足至少一个usb收发器选择性耦接的至少两个usb控制器支持的usb协议类型不同即可。当然，为了让usb收发器能在usb控制器的控制下正常工作，usb收发器支持的usb协议版本应不高于其耦接的usb控制器支持的usb协议版本。除了复用器之外，usb收发器还可以通过选择器或其他形式的电路耦接usb控制器。

通过上述实施例的实施，改变复用器的地址端/控制端的电压可以选择不同协议类型的usb控制器来控制usb收发器，可以在电路连接关系确定的情况下改变usb接口电路的类型，提高灵活性。

例如，用户可以在需要传输大尺寸文件时采用u3控制器以进行高速的传输；而在传输小尺寸文件时采用u2控制器以节省电路的功耗。

如图2所示，本发明usb接口电路第二实施例包括：第一usb收发器11(图1中以“u2phy”来表示)、第二usb收发器12(图1中以“u2phy”来表示)、第三usb收发器(图1中以“u3phy”来表示)13、第一复用器14、第二复用器15、第三usb控制器(图1中以“u2控制器”来表示)16和第四usb控制器(图1中以“u3控制器”来表示)17。

第一usb收发器11通过第一复用器14选择性耦接第三usb控制器16和第四usb控制器17，第二usb收发器12通过第二复用器15选择性耦接第三usb控制器16和第四usb控制器17，第四usb控制器17还耦接第三usb收发器13。第一usb收发器11和第二usb收发器12均为usb2.0收发器，第三usb收发器13为usb3.0收发器，第三usb控制器16支持usb2.0协议，为usb2.0控制器，第四usb控制器17支持usb3.0协议，为usb3.0控制器。

本实施例中，第一复用器14和第二复用器15的选择结果是互补的，也就是说，同一时间第三usb控制器16/第四usb控制器17只会控制第一usb收发器11和第二usb收发器12中的一个，当第一usb收发器11通过第一复用器14耦接第三usb控制器16时，第二usb收发器12应通过第二复用器15耦接第四usb控制器17，反之亦然。

当第一usb收发器11被第三usb控制器16控制，第二usb收发器12被第四usb控制器17控制时，等效电路图如图3所示。图中的第二usb收发器12使用工作电源，第一usb收发器11、第三usb收发器13、第一复用器14、第二复用器15、第三usb控制器16和第四usb控制器17使用待机电源。第一usb收发器11与第三usb控制器16组成usb2.0接口电路并且在待机时可以工作，第二usb收发器12、第三usb收发器13与第四usb控制器17组成usb3.0接口电路并且在待机时无法工作。

当第一usb收发器11被第四usb控制器17控制，第二usb收发器12被第三usb控制器16控制时，等效电路图如图4所示。图中的第二usb收发器12使用工作电源，第一usb收发器11、第三usb收发器13、第一复用器14、第二复用器15、第三usb控制器16和第四usb控制器17使用待机电源。第一usb收发器11、第三usb收发器13与第四usb控制器17组成usb3.0接口电路并且在待机时可以工作，第二usb收发器12与第三usb控制器16组成usb2.0接口电路并且在待机时无法工作。

如图5所示，本发明usb设备第一实施例包括：主控芯片110、usb接口电路120和usb插座130。

图中所示的usb接口电路120为本发明usb接口电路第一实施例中的接口电路，主控芯片110耦接usb接口电路120中的第一usb控制器3和第二usb控制器4，usb插座130耦接usb接口电路120中的usb收发器1，并且usb插座130的类型与usb接口电路120的类型相匹配，即usb插座130的支持的协议版本不低于usb接口电路120实际支持的协议版本。如果usb收发器1被第二usb控制器4控制，usb设备为usb3.0设备，usb插座130还应耦接图中未画出的usb3.0收发器。

其中usb插座可以换成插头。此外，usb接口电路中的usb收发器和usb控制器的数量仅为示意，实际可以更多，例如换成本发明usb接口电路第二实施例中的接口电路，usb收发器和usb控制器支持的usb协议类型也仅为示意，usb收发器还可以通过选择器耦接usb控制器。需要注意的是，主控器耦接usb接口电路中的所有usb控制器，usb插头/插座的数量可以大于一，每个usb插头/插座支持的协议版本以及与usb收发器的耦接关系可以根据需要决定。

如图6所示，本发明usb设备第二实施例包括：主控芯片210、usb接口电路220、选择器230、第一usb插座240和第二usb插座250。

图中所示的usb接口电路220为本发明usb接口电路第二实施例中的接口电路，主控芯片210耦接usb接口电路220中的第三usb控制器16和第四usb控制器17。

在本实施例中，第一usb插座240和usb插座250均支持usb3.0协议，包括a和b两种引线端子，其中a引线端子为向下兼容的低版本引线端子(usb2.0中的d+、d-)，b引线端子为第一usb插座240和usb插座250支持的usb协议版本新增的引线端子(usb3.0中的sstx+、sstx-、ssrx+、ssrx-)。第一usb插座240的a引线端子耦接usb接口电路220中的第一usb收发器11，第二usb插座250的a引线端子耦接usb接口电路220中的第二usb收发器12，usb接口电路220中的第三usb收发器13通过选择器230选择性耦接第一usb插座240和第二usb插座250的b引线端子。

选择器230的选择结果应与第一复用器14和第二复用器15的选择结果相匹配。当第一usb收发器11被第三usb控制器16控制，第二usb收发器12被第四usb控制器17控制时，第三usb收发器13应当耦接第二usb插座250的b引线端子，此时第一usb插座240只能工作在usb2.0模式下，而第二usb插座250可以工作在usb3.0模式下。当第一usb收发器11被第四usb控制器17控制，第二usb收发器12被第三usb控制器16控制时，第三usb收发器13应当耦接第一usb插座240的b引线端子，此时第一usb插座240可以工作在usb3.0模式下，而第二usb插座250只能工作在usb2.0模式下。

图中的usb收发器、usb控制器、usb插座的数量和支持的协议版本仅为示意，此外也可以将选择器换成复用器，将usb插座换成插头。

通过本实施例的实施，可以进一步在电路连接关系确定的情况下改变usb插头/插座的工作模式，进一步提高灵活性。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。