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CN110275855B - 信号传输方向调整方法与装置及双向信号中继器集成电路 - Google Patents

信号传输方向调整方法与装置及双向信号中继器集成电路 Download PDF

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CN110275855B
CN110275855B CN201910542192.1A CN201910542192A CN110275855B CN 110275855 B CN110275855 B CN 110275855B CN 201910542192 A CN201910542192 A CN 201910542192A CN 110275855 B CN110275855 B CN 110275855B
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Abstract

一种信号传输方向调整方法与装置以及应用其中的双向信号中继器集成电路芯片，应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的一缆线中，其中方法包含下列步骤：感测该第一接口端口中至少第一接脚上的一电气特性；以及当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议，且测得的该电气特性符合第一条件时，控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝第二方向传输信号，其中该第一方向不同于该第二方向。

Description

信号传输方向调整方法与装置及双向信号中继器集成电路
技术领域
本发明是关于一种USB缆线和信号传输方向调整方法，特别是关于一种运用在DisplayPort的影像传输的USB Type-C的主动式缆线跟信号传输方向调整方法，使用者可自由插接两端的设备，而无须考虑到缆线的方向性。
背景技术
通用串行总线(Universal Serial Bus，缩写为USB)是目前电子装置间应用最广泛的信号缆线标准，而C型USB(USB Type-C)则是目前最新版本且用途广泛的接口标准。C型USB的实体外观如图1所示的具有公头构造的缆线示意图，缆线10一端所设置的公头构造11，其特色在于其上层111、下层112的接脚数量(12个)与构造完全一致。与前几代的USB公头-母座的构造配置相比，这样的设计意味着可以让用户不必再区分USB公头-母座(plugconnector-receptacle connector)的相对位置，两种相对位置都可以完成插入并完成信号连接。意即C型USB公头是可反转使用的，任一方向插入母座均可。因为无论怎样插入，电源的连接都是正确的。而且母座上含有两组连在一起的数据线D+/D-，所以公头以任意方向插入母座时资料线都是连通的。
另外，在新引入的C型USB标准中，其相对于旧标准的特点是它引入了双角色能力。意即C型USB缆线两端的所连接的两台装置，必须能相互进行沟通而确定自己扮演的角色为主机端还是设备端。而且，C型USB缆线两端的公头可以是完全一样的构造，所以角色的沟通需要在电缆接通之后就要进行，分别针对数据和电源来完成沟通而确定自己扮演的角色。其中用以连接至主机端而扮演数据通信的主机端口被称为下行端口(Downstream FacingPort,简称DFP)，而连接至设备端的设备端口则被称为上行端口(Upstream Facing Port,简称UFP)。在电源方面，供电端被称为电源端(Source)，耗电端被称为吸收端(Sink)。有的设备既可以有数据上的双角色(Dual Roles of Data,简称DRD)能力，又具有电源上的双角色(Dual Roles of Power,简称DRP)能力。而利用配置信道导线(Configuration Channelwire，简称导线CC)来进行沟通，便可在两台设备连接期间起到定义电源角色的作用。
C型USB目前已可用来传输符合USB 3.2Enhanced SuperSpeed(中文译名为：通用串行总线3.2加强超速)协议的信号。而USB 3.2的命名规则是Gen X×Y，其中X代表信号传输速率(Speed)，而Y代表差动信号传输信道数(Lanes)，例如Enhanced SuperSpeed Gen 1×1、Enhanced SuperSpeed Gen 2×1、Enhanced SuperSpeed Gen 1×2、EnhancedSuperSpeed Gen 2×2等。而Gen 1代表每对差动信号传输信道上的传输速率是5Gbps，Gen2则代表每对差动信号传输信道上的传输速率是10Gbps，以此类推。所以EnhancedSuperSpeed Gen 2×1代表主机端跟设备端之间有两对差动信号传输信道，其中一对差动信号传输信道TX，用以从主机端传送信号TX+/TX-到设备端，另一对差动信号接收信道RX，用以从设备端接收信号RX+/RX-到主机端，其中每对差动信号传输信道上的传输速率是10Gbps。而Enhanced SuperSpeed Gen 2×2代表主机端跟设备端之间有四对差动信号传输信道，其中两对差动信号传输信道TX，用以从主机端传送信号TX+/TX-到设备端，另两对差动信号接收信道RX，用以从设备端接收信号RX+/RX-到主机端，其中每对差动信号传输信道上的传输速率是10Gbps。
另外，为能扩充C型USB的应用范围，规格中还提出可以用来传输符合DisplayPort协议信号的。其中DisplayPort RBR信号传输速率为1.62Gbps，DisplayPort HBR信号传输速率为2.7Gbps，DisplayPort HBR2信号传输速率为5.4Gbps，DisplayPort HBR3信号传输速率为8.1Gbps。而由上述信号传输速率的数据可以清楚看出，C型USB已必须支持到5Gbps以上的信号传输速率。但是，当信号传输速率越高，随传输距离所产生的信号衰减现象就越严重，而此类信号衰减的问题就会限制了C型USB缆线的长度。
在USB Type-C的官方规格版本1.3中，清楚地列出了不同规格所对应的信息实用缆线长度(informative practical cable length)，其中USB 3.1Gen2信息实用缆线的建议长度已经是小于或等于1米。而1米的长度在实际应用中实在是太短，因此这类的缆线中便需要设置有信号中继器(ReDriver)来重新放大信号。这种具有放大信号功能的缆线称为主动式缆线(active cable)，而设置有信号中继器的缆线长度便可以显著增加。
然而，要将信号中继器(ReDriver)整合进USB Type-C的缆在线，必然存在有方向性的问题。例如，当USB Type-C的主动式缆线运用在DisplayPort的影像传输时，传统主动式缆线在两端的两个接头必须分别固定连接到影像信号源以及影像播放设备，而无法反过来使用。如此将造成使用者的困扰，而且无法符合上述C型USB标准中所规定的双角色能力。
发明内容
而如何以有效的方式来解决缆线的双向使用问题，用以克服上述习用手段的困扰，本发明提供一种信号传输方向调整方法，应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的一缆线中，该方法包含下列步骤：感测该第一接口端口中至少第一接脚上的一电气特性；以及当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议，且测得的该电气特性符合第一条件时，控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝第二方向传输信号，其中该第一方向不同于该第二方向。
本发明另提供一种信号传输方向调整装置，应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的一缆线中，该信号传输方向调整装置包含:第一双向放大器，设置于该缆线中且邻近该第一接口端口，电性连接于该第一接口端口的第一接脚；以及第一传感器，设置于该缆线中且邻近该第一接口端口并电性连接于该第一接口端口的第二接脚，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议时，该第一传感器于第二接脚上所测得的第一电气特性符合第一条件而控制该第一双向放大器的信号传输方向。
本发明再提供一种双向信号中继器集成电路芯片，应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的一缆线中，该双向信号中继器集成电路芯片可设置于该缆线中且邻近该第一接口端口处，该双向信号中继器集成电路芯片包含：一双向放大器，电性连接于该第一接口端口的第一接脚；以及一传感器，电性连接于该第一接口端口的第二接脚，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议时，该第一传感器于第二接脚上所测得的一电气特性符合第一条件而控制该双向放大器由第一方向改为朝第二方向传输信号，其中该第一方向不同于该第二方向。
本发明还提供了一种信号传输方向调整方法，该方法包含下列步骤：提供一缆线，该缆线具有在其相对端设置的第一连接器和第二连接器、以及在该第一连接器中设置的第一调整部件；分别将所述第一连接器和所述第二连接器可拆卸地连接到第一接口端口和第二接口端口；以及所述第一调整部件感测与该第一连接器连接的该第一接口端口中至少第一接脚上的一电气特性，其中该缆线中至少一对差动信号传输信道上皆分别串接第一双向放大器，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议、且测得的该电气特性符合第一条件时，该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号。
本发明还提供了一种缆线，配置为电性连接于第一接口端口与第二接口端口间，该缆线包含：第一连接器，设置在第一端，与第一接口端口可拆卸地连接；第二连接器，设置在与所述第一端相对的第二端，与第二接口端口可拆卸地连接；第一双向放大器，设置在该第一连接器中，并且当该第一连接器连接到该第一接口端口时、电性连接于该第一接口端口的第一接脚；第一传感器，设置在该第一连接器中，并且当该第一连接器连接到该第一接口端口时、电性连接于该第一接口端口的第二接脚，其中该缆线中至少一对差动信号传输信道上皆分别串接所述第一双向放大器，当经由该缆线互连的该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议、且该第一传感器在该第二接脚上测得的第一电气特性符合第一条件时，该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号。
本发明还提供了一种双向信号中继器集成电路芯片，适于设置在缆线中，该缆线具有可拆卸地连接到第一接口端口的第一连接器和可拆卸地连接到第二接口端口的第二连接器，该双向信号中继器集成电路芯片包含：一第一双向放大器，当该第一连接器连接到该第一接口端口时，电性连接于该第一接口端口的第一接脚；以及一传感器，当该第一连接器连接到该第一接口端口时，电性连接于该第一接口端口的第二接脚，其中该缆线中至少一对差动信号传输信道上皆分别串接该第一双向放大器，当经由该缆线互连的该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议、且该第一传感器在该第二接脚上测得的第一电气特性符合第一条件时，该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：
附图说明
图1所示的是USB Type-C缆线的公头构造示意图。
图2所示的是USB Type-C母座接脚的位置分布前视示意图。
图3所示的是USB Type-C公头接脚的位置分布前视示意图。
图4所示的是USB Type-C标准缆线组接线的详细内容示意图。
图5描述了当DFP_D和UFP_D缆线公头均为正常方向时，USB Type-C上关于DisplayPort接脚的分配示意图。
图6描述了当DFP_D缆线公头上下颠倒时，USB Type-C上的DisplayPort接脚的分配示意图。
图7则描述了当UFP_D缆线公头方向上下颠倒时，USB Type-C上的DisplayPort接脚地分配示意图。
图8描述了当DFP_D和UFP_D缆线公头方向都是上下颠倒时，USB Type-C上的DisplayPort接脚分配示意图。
图9，其是DisplayPort v1.4规格书中关于AUX CH差动信号对的电路功能方块示意图。
图10，其是本案所发展出来的信号传输方向调整方法的流程示意图。
图11，其是本案所发展出关于信号传输方向调整装置的硬件功能方块示意图。
图12，其是本案所发展出来的信号传输方向调整方法的流程示意图。
具体实施方式
承上所述，为能使整合有信号中继器(ReDriver)的USB Type-C缆线，仍然具有任意方向安装的特性，本案发展出下列技术手段。在本案说明书中，吾人将一对差动信号(adifferential pair signal)称为一对差动信号传输信道(one lane)。举例来说，在USB3.2Gen1x2通信协议或USB 3.2Gen2x2通信协议的设定中，主机端跟设备端之间有四对差动信号传输信道(four lanes)，其中两对差动信号传输信道TX，用以从主机端传送信号TX+/TX-到设备端，另两对差动信号接收信道RX，用以从设备端接收信号RX+/RX-到主机端。另外，可以与USB Type C兼容的DisplayPort通信协议中，有规范从主机端到设备端之间则可能设有一对、两对或四对差动信号传输信道，用以传送DisplayPort通信协议。传送DisplayPort通信协议的方向皆是从主机端传送到设备端。其中当主机端与设备端之间使用一对或两对差动信号传输信道传送DisplayPort通信协议的部份被称为多功能传输信号(Multi-function)通信协议，而当主机端与设备端之间使用四对差动信号传输信道传送DisplayPort通信协议的部份则被称为DisplayPort(4通道)通信协议。也就是说，当通信协议从USB 3.2改变到DisplayPort(4通道)通信协议时，会有两对差动信号传输信道方向需要相反，举例来说，在USB 3.2Gen1x2通信协议或USB 3.2Gen2x2通信协议的设定中，上述两对差动信号接收信道RX的方向将改为差动信号传输信道TX的方向，也就是由从主机端传送信号至设备端。而当通信协议从USB 3.2改变到多功能传输信号通信协议时，会有一对差动信号传输信道方向需要相反，举例来说，在USB 3.2Gen1x2通信协议或USB 3.2Gen2x2通信协议的设定中，上述一对差动信号接收信道RX的方向将改为差动信号传输信道TX的方向，也就是由从主机端传送信号至设备端。重要的是，本案的信号中继器(ReDriver)将会知道每对通道的方向并正确地进行切换。此外，主动式缆线(active cable)的两端可能各设有一信号中继器。由于缆线将主机端的TX传输信道连接到设备端的RX传输信道，因此靠近主机端的信号中继器的方向性要求与靠近设备端的信号中继器的方向性要求会刚好相反，反之亦然。根据上述需求，本案将提出一种装置与方法，用于使信号中继器可确定它耦接于主机端或是在设备端，然后信号中继器进而可以为每对通道切换正确的传输方向。在另一实施例中，主动式缆线亦可能仅设有一个信号中继器，操作方式皆相同，将于以下详细说明。
请参见图2至图4，其分别是USB Type-C的接脚位置分布示意图。其中图2描述了USB Type-C母座接脚(receptacle connector pin)的位置分布前视示意图。而图3则描述了USB Type-C公头接脚(plug connector pin)的位置分布前视示意图。至于图4则描述了USB Type-C标准缆线组接线(standard cable assembly wiring)的详细内容。根据图中表格内容可知，第一号USB Type-C公头(USB Type-C plug#1)的接脚A8(SBU1)通过接线(Wire)连接到第二号USB Type-C公头(USB Type-C plug#2)的接脚B8(SBU2)。反之，第二号USB Type-C公头(USB Type-C plug#2)的接脚A8(SBU1)通过导线(Wire)连接到第一号USBType-C公头(USB Type-C plug#1)的接脚B8(SBU2)。
而上述USB Type-C标准缆线的第一号USB Type-C公头与第二号USB Type-C公头可分别插入第一C型USB母座与第二C型USB母座，当该第一C型USB母座与第二C型USB母座间的通信协议从C型USB通信协议改变至DisplayPort通信协议(又称显示端口替代模式，DisplayPort Alt Mode)时，可以让单一USB Type-C缆线同时传输DisplayPort信号与USB信号，无须再通过额外的转接器。而且当DisplayPort信号传输并不需要用到4条通道时，例如是多功能传输信号通信协议，还可以利用其他没有被使用的信道来进行USB Type-C的信号传输，同时还能具备传输电力的功能。
而在显示端口替代模式的规格中，USB标准中的DFP被改写成DFP_D(DownstreamFacing Port in DisplayPort)，代表DisplayPort v1.3规格中所定义的下行端口。其通常与DisplayPort的信号源(例如计算机)设备相关联，也可能与DisplayPort分支设备(DisplayPort Branch device)相关联。至于USB标准中的UFP则被改写成UFP_D(UpstreamFacing Port in DisplayPort)是代表DisplayPort v1.3规格中所定义的上行端口。UFP_D通常与DisplayPort的信号接收端设备(例如屏幕)相关联，但也可能与DisplayPort分支设备(DisplayPort Branch device)相关联。另外，DP_BR(DisplayPort Bit rate)代表DPv1.3规格中所定义的电子信号比特率，意即RBR，HBR，HBR2和HBR3四种传输速度之一。
再请参见图5至图8，其分别是从DisplayPort Alt Mode on USB Type-Cv1.0a规格书中所撷取的技术资料，主要是关于切换至显示端口替代模式(DisplayPort Alt Mode)缆线中信号接脚连接的示意图。其中图5描述了当DFP_D和UFP_D缆线公头均为正常方向(Normal Plug Orientation)时，USB Type-C上关于DisplayPort接脚的分配示意图。图6描述了当DFP_D缆线公头倒置(上下颠倒)时，USB Type-C上的DisplayPort接脚的分配示意图。至于图7则描述了当UFP_D缆线公头方向倒置(上下颠倒)时，USB Type-C上的DisplayPort接脚地分配示意图。图8描述了当DFP_D和UFP_D缆线公头方向都是倒置(上下颠倒)时，USB Type-C上的DisplayPort接脚分配示意图。
而发明人由上述图式与说明中观察出，无论缆线的方向如何，连接至DFP_D(DisplayPort的信号源)的缆线公头的A8接脚始终连接到DFP_D(DisplayPort的信号源)母座上的AUX_CH_P接脚。同时，无论缆线的方向如何，DFP_D(DisplayPort的信号源)缆线公头B8接脚始终连接到DFP_D(DisplayPort的信号源)母座AUX_CH_N接脚。另外，无论缆线方向如何，UFP_D(DisplayPort的信号接收端)缆线公头A8接脚始终连接到UFP_D(DisplayPort的信号接收端)母座AUX_CH_N接脚。再者，无论缆线方向如何，UFP_D(DisplayPort的信号接收端)缆线公头B8接脚始终连接到UFP_D(DisplayPort的信号接收端)母座AUX_CH_P接脚。
接着再请参见图9，其是DisplayPort v1.4规格书中关于AUX CH差动信号对(Differential Pair)的电路功能方块示意图。由此图中的电源电压值与分压电阻的电阻值可以推出AUX_CH_P和AUX_CH_N的电压值范围。其中AUX_CH_P的电压值范围约为2.5V～3.3V的1％～10％，经换算后可以得到AUX_CH_P上的电压值范围为0.024752475V～0.313574661V。而AUX_CH_N的电压值范围约为DP_PWR的90％～99％。再根据DisplayPortv1.4规格书所取得的信息，DFP_D上的DP_PWR范围为2.89V～3.6V(标准值为3.3V)。因此经换算后，AUX_CH_N上的电压范围为2.615384615V～3.564356436V。
于是通过研究上述规格书的内容以及运算后，发明人整理归纳运算出AUX_CH_P和AUX_CH_N的电压值范围。如此一来，本案便可利用上述AUX_CH_P和AUX_CH_N的电压特性，让主动式缆线中的信号中继器可以判断出其本身是位于主机端(DFP_D)或设备端(UFP_D)，使得信号中继器可以确定每个通道的传输方向，进而可以为每对通道切换正确的传输方向。
请参见图10，其是本案所发展出来的信号传输方向调整方法的流程示意图，可应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的缆线中，而该方法包含下列步骤：先判断该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议是否从第一通信协议改变至第二通信协议(步骤901)，若是，便感测该第一接口端口中至少第一接脚上的一电气特性(步骤902)，接着判断该电气特性是否符合第一条件(步骤903)，若是，则控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝第二方向传输信号(步骤904)。
而以C型USB架构为例，上述电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的缆线，可以是应用于电性连接于第一C型USB母座与第二C型USB母座间的C型USB缆线之上，该C型USB缆线中该对差动信号传输信道之一者(举例来说为图11中的B11/B10)上串接有第一双向放大器(举例图11中的1021)以及第二双向放大器(举例图11中的1026)，该第一双向放大器设置于该缆线中且邻近该第一C型USB母座，该第二双向放大器设置于该缆线中且邻近该第二C型USB母座。再者，该第一通信协议为USB 3.2通信协议，而该第二通信协议则可以是DisplayPort通信协议，该第一接口端口的该第一接脚为C型USB公头的接脚A8或接脚B8，其中该电气特性为一电压值，而测得的该电压值位于第一预设范围便是符合该第一条件，而假设该第一方向为设备端传送至主机端的方向，该第二方向为主机端传送至设备端的方向。至于控制该对差动信号传输信道由该第一方向改朝该第二方向传输信号的步骤是包含：将该第一双向放大器中的第一方向放大器与该第二双向放大器的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器与该第二双向放大器的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器与该第二双向放大器的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器与该第二双向放大器的该第二方向放大器开启。若以图11来说明，图11左方为缆线的公头连接于主机端，右方为缆线的另一公头连接于设备端，其中第一双向放大器1021之下方的为第一方向放大器，第一双向放大器1021之上方的为第二方向放大器。第二双向放大器1026之下方的为第一方向放大器，第二双向放大器1026之上方的为第二方向放大器。当然，该电气特性除了可以是电压值外，还可以是电流值或电容值的范围或变化，可以视应用环境的改变来进行设计上的调整。
再举例来详细说明，本案方法可以通过测量公头A8接脚和B8接脚上的电压来进行判断。这是因为主机端(DFP_D)公头的A8接脚连接至AUX_CH_P，因此于其上所量测到的电压范围为0.024752475V～0.313574661V(意即上述的第一预设范围)。或是，主机端公头的B8接脚连接至AUX_CH_N，因此于其上所量测到的电压范围为2.615384615V～3.564356436V(也可当第一预设范围)。另外，设备端(UFP_D)公头A8必须为AUX_CH_N，电压范围为2.615384615V～3.564356436V，设备端公头B8必须为AUX_CH_P，电压范围为0.024752475V～0.313574661V。因此，本案方法便可以运用此些信息来确定公头所连接的组件是主机端或是设备端，进而决定出相对应信号信道的传输方向。
再请参见图11，其是根据上述技术概念与方法所发展出与信号传输方向调整装置相关的硬件功能方块示意图，其中描绘了两个双向信号中继器集成电路芯片1011、1012和缆线组(cable assembly)1013的功能方块示意图。双向信号中继器集成电路芯片1011、1012可以分别被包覆于缆线组1013两端的接头壳体(图未示出)中，而双向信号中继器集成电路芯片1011、1012中设置有16个双向的信号放大器(每个集成电路芯片中分别设置有8个双向的信号放大器)。图11所绘的关于双向的信号放大器(又称双向放大器)的功能方块1021-1028为简化后的示意图，其中B11/B10所连接的双向的信号放大器的功能方块1021，是指B11跟B10所分别连接的两个双向的信号放大器，但因其具有同样电路的连接方式，所以以一个功能方块来表示，依此类推，其他信号接脚如A2/A3、A11/A10、B2/B3的所示皆为如此。
另外，集成电路芯片1011、1012分别设置有一个配置信道逻辑(ConfigurationChannel logic)单元1031、1032，可以用来解读与电源传送相关的USB PD(USB PowerDelivery)的SOP'/SOP”信息并做出相对应的操作。再者，本案于每个集成电路芯片还分别设置有电压传感器1041、1042，每个电压传感器皆分别电性连接到接脚A8/接脚B8，用以感测出接脚上的电压值分布型态来确定双向信号中继器的方向性。
再请参见图12，其是本案所发展出来的信号传输方向调整方法的流程示意图，其可利用图11所示的电路来执行，但是并不限于图11所示的电路，当然可以利用其他类似的功能电路来执行此方法步骤。首先，步骤1101是用来判断通信协议是否从第一通信协议改变至第二通信协议。在一实施例中，步骤1101是用来判断通信协议是否由USB3.2改变成DisplayPort(4信道)通信协议或是多功能传输信号通信协议(可由配置信道逻辑单元1031/1032或类似功能的程序来判断协议是否改变)。在另一实施例中，步骤1101是用来判断通信协议是否由DisplayPort(4通道)通信协议改变成多功能传输信号通信协议。在又一实施例中，步骤1101是用来判断通信协议是否由多功能传输信号通信协议改变成DisplayPort(4通道)通信协议。
在一实施例中，当通信协议是由USB3.2改变成DisplayPort(4通道)通信协议时，便进入步骤1102，用以进行对公头的A8接脚和B8接脚上的电压来进行测量与判断，进而判断出该公头是位于主机端或是设备端，然后根据判断的结果来分别进行第一组的寄存器值设定(步骤1103)或是第二组的寄存器值设定(步骤1104)。在一实施例中，可以利用微控制器(图11中未能显示)的韧体来改写方向控制寄存器(register，图11中未能显示)为第一组的寄存器值设定或是第二组的寄存器值设定，便可以达到相对应信号信道传输方向的控制。在另一实施例中，也可利用硬件线路设计直接对双向信号中继器集成电路芯片的每一双向的信号放大器进行控制，以控制相对应信号信道传输方向。
另外，当通信协议是由USB3.2通信协议改变成为多功能传输信号通信协议时，便进入步骤1105，同样进行对公头的A8接脚及/或B8接脚上的电压来进行测量与判断，进而判断出该公头是位于主机端或是设备端，然后根据判断的结果来分别进行第三组的寄存器值设定(步骤1106)或是第四组的寄存器值设定(步骤1107)。
而步骤1102与步骤1105中所进行的电压测量与判断，可以是仅利用双向信号中继器集成电路芯片1011中的电压传感器1041来测量公头上A8接脚和B8接脚上的电压来进行判断。若测量到公头上A8接脚电压为0.024752475V～0.313574661V，而公头上B8接脚电压为2.615384615V～3.564356436V，双向信号中继器集成电路芯片1011便可判断它所接近的是主机端，然后可以进一步通知另一个接头，它所接近的是设备端。反之，当测量到公头上A8接脚电压为2.615384615V～3.564356436V，公头上B8接脚电压为0.024752475V～0.313574661V，双向信号中继器集成电路芯片1011便可判断它所接近的是设备端，然后可以进一步通知另一个接头，它所接近的是主机端。当然，也可以仅利用双向信号中继器集成电路芯片1012中的电压传感器1042来进行接脚电压的感测，同样可以得到它是靠近主机端还是设备端。当然，也可以同时利用电压传感器1041以及1042来进行接脚电压的感测，同时得到两边公头所分别接近的是主机端还是设备端。
然后根据步骤1102的判断结果(接近的是主机端还是设备端)来分别进行第一组的寄存器值设定(步骤1103，接近的是主机端)或是第二组的寄存器值设定(步骤1104，接近的是设备端)，其细节将以下列文字来举例说明。当上述双向操作的需求从USB 3.2Gen1x2或Gen2x2切换到DisplayPort的(4信道)传输信号协议时，会有2个通道方向需要反向。以下使用一对公头接脚编号所形成的二维坐标值来表示信号中继器的方向。以下的说明皆配合以图11进行简要的说明。再次强调，图11所绘的关于双向的信号放大器(又称双向放大器)的功能方块1021-1028为简化后的示意图，其中B11/B10并非共享所连接的双向的信号放大器的功能方块1021，而是指B11跟B10所分别连接的两个双向的信号放大器，但因其具有同样电路的连接方式，所以以一个功能方块来表示，依此类推，其他信号接脚如A2/A3、A11/A10、B2/B3的所示皆为如此。
当运作于USB 3.2的协议下，信号中继器的传输方向为(DFP_D.A2，UFP_D.B11)(DFP_D.A3，UFP_D.B10)(UFP_D.A2，DFP_D.B11)(UFP_D.A3，DFP_D.B10)(DFP_D.B2，UFP_D.A11)(DFP_D.B3，UFP_D.A10)(UFP_D.B2，DFP_D.A11)(UFP_D.B3，DFP_D.A10)。其中(DFP_D.A2，UFP_D.B11)表示信号从主机端(DFP_D)的A2接脚将传送到设备端(UFP_D)的B11接脚，以此类推(DFP_D.A3，UFP_D.B10)表示信号从主机端(DFP_D)的A3接脚将传送到设备端(UFP_D)的B10接脚，(UFP_D.A2，DFP_D.B11)(UFP_D.A3，DFP_D.B10)则分别代表信号从设备端(UFP_D)的A2接脚将传送到主机端(DFP_D)的B11接脚以及从设备端(UFP_D)的A3接脚将传送到主机端(DFP_D)的B10接脚。另外，(DFP_D.B2，UFP_D.A11)表示信号从主机端(DFP_D)的B2接脚将传送到设备端(UFP_D)的A11接脚、(DFP_D.B3，UFP_D.A10)表示信号从主机端(DFP_D)的B3接脚将传送到设备端(UFP_D)的A10接脚、(UFP_D.B2，DFP_D.A11)代表信号从设备端(UFP_D)的B2接脚将传送到主机端(DFP_D)的A11接脚、(UFP_D.B3，DFP_D.A10)代表信号从设备端(UFP_D)的B3接脚将传送到主机端(DFP_D)的A10接脚。
而当通信协议切换到DisplayPort(4信道)传输信号协议时，当步骤1102的判断结果为接近的是主机端，则进行第一组的寄存器值设定。信号中继器的方向将被设定为(DFP_D.A2，UFP_D.B11)(DFP_D.A3，UFP_D.B10)(DFP_D.B11，UFP_D.A2)(DFP_D.B10，UFP_D.A3)(DFP_D.B2，UFP_D.A11)(DFP_D.B3，UFP_D.A10)(DFP_D.A11，UFP_D.B2)(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。于上述USB 3.2Gen1x2或Gen2x2协议的设定来比较，原通道(UFP_D.A2，DFP_D.B11)、(UFP_D.A3，DFP_D.B10)、(UFP_D.B2，DFP_D.A11)与(UFP_D.B3，DFP_D.A10)会被设定成反向，进而成为(DFP_D.B11，UFP_D.A2)、(DFP_D.B10，UFP_D.A3)、(DFP_D.A11，UFP_D.B2)与(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。
在本实施例中，假设图11中判定左方为连接至主机端，上述的寄存器设定便可将图11中的双向放大器1026、1021、1028、1023中原本“右往左”的放大器开启，把“左往右”的放大器关闭切换为把“右往左”的放大器关闭，把“左往右”的放大器开启。进而完成DisplayPort(4信道)传输信号协议中的设定。如此将可以解决习用手段的缺失，达到使得信号线可以自动检测出主机端与设备端的位置而达成信号线的自动配置。
而当通信协议切换到DisplayPort(4信道)传输信号协议时，当步骤1102的判断结果为接近的是设备端，则进行第二组的寄存器值设定。信号中继器的方向将被设定为(DFP_D.A2，UFP_D.B11)(DFP_D.A3，UFP_D.B10)(DFP_D.B11，UFP_D.A2)(DFP_D.B10，UFP_D.A3)(DFP_D.B2，UFP_D.A11)(DFP_D.B3，UFP_D.A10)(DFP_D.A11，UFP_D.B2)(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。于上述USB 3.2Gen1x2或Gen2x2协议的设定来比较，原通道(UFP_D.A2，DFP_D.B11)、(UFP_D.A3，DFP_D.B10)、(UFP_D.B2，DFP_D.A11)与(UFP_D.B3，DFP_D.A10)会被设定成反向，进而成为(DFP_D.B11，UFP_D.A2)、(DFP_D.B10，UFP_D.A3)、(DFP_D.A11，UFP_D.B2)与(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。
在本实施例中，假设图11中判定左方为连接至设备端，上述的寄存器设定便可将图11中的双向放大器1022、1025、1024、1027中原本“左往右”的放大器开启，把“右往左”的放大器关闭切换为把“左往右”的放大器关闭，把“右往左”的放大器开启。进而完成DisplayPort(4信道)传输信号协议中的设定。如此将可以解决习用手段的缺失，达到使得信号线可以自动检测出主机端与设备端的位置而达成信号线的自动配置。
在步骤1105中，通信协议是从USB 3.2改变成多功能传输信号通信协议的情况，因此仅有1个通道方向需要反向。然后根据步骤1105的判断结果(接近的是主机端还是设备端)来分别进行第三组的寄存器值设定(步骤1106，接近的是主机端)或是第四组的寄存器值设定(步骤1107，接近的是设备端)。同样地，USB 3.2Gen1x2或Gen2x2的信号中继器的原始方向为(DFP_D.A2，UFP_D.B11)(DFP_D.A3，UFP_D.B10)(UFP_D.A2，DFP_D.B11)(UFP_D.A3，DFP_D.B10)(DFP_D.B2，UFP_D.A11)(DFP_D.B3，UFP_D.A10)(UFP_D.B2，DFP_D.A11)(UFP_D.B3，DFP_D.A10)。
而当通信协议切换成多功能传输信号通信协议时，当步骤1105的判断结果为接近的是主机端，则进行第三组的寄存器值设定。信号中继器的方向被设定为(DFP_D.A2，UFP_D.B11)(DFP_D.A3，UFP_D.B10)(UFP_D.A2，DFP_D.B11)(UFP_D.A3，DFP_D.B10)(DFP_D.B2，UFP_D.A11)(DFP_D.B3，UFP_D.A10)(DFP_D.A11，UFP_D.B2)(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。于上述USB 3.2Gen1x2或Gen2x2协议的设定来比较，原通道(UFP_D.B2，DFP_D.A11)与(UFP_D.B3，DFP_D.A10)会被设定成反向，进而成为(DFP_D.A11，UFP_D.B2)(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。
在本实施例中，假设图11中判定左方为连接至主机端，上述的寄存器设定便可将图11中的双向放大器1023、1028中原本“右往左”的放大器开启，把“左往右”的放大器关闭切换为把“右往左”的放大器关闭，把“左往右”的放大器开启。进而完成多功能传输信号通信协议中的设定。如此将可以解决习用手段的缺失，达到使得信号线可以自动检测出主机端与设备端的位置而达成信号线的自动配置。
而当通信协议切换到多功能传输信号通信协议时，当步骤1105的判断结果为接近的是设备端，则进行第四组的寄存器值设定。信号中继器的方向将被设定为(DFP_D.A2，UFP_D.B11)(DFP_D.A3，UFP_D.B10)(UFP_D.A2，DFP_D.B11)(UFP_D.A3，DFP_D.B10)(DFP_D.B2，UFP_D.A11)(DFP_D.B3，UFP_D.A10)(DFP_D.A11，UFP_D.B2)(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。于上述USB 3.2Gen1x2或Gen2x2协议的设定来比较，原通道(UFP_D.B2，DFP_D.A11)与(UFP_D.B3，DFP_D.A10)会被设定成反向，进而成为(DFP_D.A11，UFP_D.B2)与(DFP_D.A10，UFP_D.B3)。
在本实施例中，假设图11中判定左方为连接至设备端，上述的寄存器设定便可将图11中的双向放大器1024、1027中原本“左往右”的放大器开启，把“右往左”的放大器关闭切换为把“左往右”的放大器关闭，把“右往左”的放大器开启。进而完成多功能传输信号通信协议中的设定。如此将可以解决习用手段的缺失，达到使得信号线可以自动检测出主机端与设备端的位置而达成信号线的自动配置。
至于步骤1108则是判断通信协议是否切换回USB3.2、插头被拔除，亦或是在DisplayPort(4信道)传输信号协议与多功能传输信号通信协议间切换，若是，便进入步骤1109，主要是重新初始化寄存器的数值，例如使寄存器的数值重置成为USB 3.2的原始方向设置的寄存器数值。
在另一实施例中，主动式缆线亦可能仅设有一个信号中继器，其操作方式仍可运用图10与图12的信号传输方向调整方法，使得该信号中继器可确定它耦接于主机端或是在设备端，然后信号中继器进而可以为每对差动信号传输信道切换正确的传输方向。举例来说，图11中的主动式缆线仅设有一个信号中继器集成电路芯片1011，信号中继器集成电路芯片1011仍会执行图10所述的信号传输方向调整方法。
而以C型USB架构为例，上述电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的缆线，可以是应用于电性连接于第一C型USB母座与第二C型USB母座间的C型USB缆线之上，该C型USB缆线中该对差动信号传输信道之一者(举例来说为图11中的B11/B10)上串接有第一双向放大器(举例图11中的1021)，该第一双向放大器设置于该缆线中且邻近该第一C型USB母座。再者，该第一通信协议为USB 3.2通信协议，而该第二通信协议则可以是DisplayPort通信协议，该第一接口端口的该第一接脚为C型USB公头的接脚A8或接脚B8，其中该电气特性为一电压值，而测得的该电压值位于第一预设范围便是符合该第一条件，而假设该第一方向为设备端传送至主机端的方向，该第二方向为主机端传送至设备端的方向。至于控制该对差动信号传输信道由该第一方向改朝该第二方向传输信号的步骤是包含：将该第一双向放大器中的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器开启。若以图11来说明，图11左方为缆线的公头连接于主机端，右方为缆线的另一公头连接于设备端，其中第一双向放大器1021之下方的为第一方向放大器，第一双向放大器1021之上方的为第二方向放大器。当然，该电气特性除了可以是电压值外，还可以是电流值或电容值的范围或变化，可以视应用环境的改变来进行设计上的调整。
总结而言，本发明使设置有至少一信号中继器的主动式USB缆线仍可具备有任意方向插接的功能，有效解决习知手段的缺失。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
【符号说明】
缆线10 公头构造11
上层111 下层112
双向信号中继器集成电路芯片1011、1012
缆线组1013 双向的信号放大器功能方块1021-1028
配置信道逻辑单元1031、1032
电压传感器1041、1042

Claims (18)

1.一种信号传输方向调整方法，该方法包含下列步骤：
提供一缆线，该缆线具有在其相对端设置的第一连接器和第二连接器、以及在该第一连接器中设置的第一调整部件；
分别将所述第一连接器和所述第二连接器可拆卸地连接到第一接口端口和第二接口端口；以及
所述第一调整部件感测与该第一连接器连接的该第一接口端口中至少第一接脚上的一电气特性，
其中该缆线中至少一对差动信号传输信道上皆分别串接第一双向放大器，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议、且测得的该电气特性符合第一条件时，该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号。
2.如权利要求1所述的信号传输方向调整方法，其中该第一双向放大器设置于该缆线中且邻近该第一接口端口，而该第一双向放大器控制该对差动信号传输信道由该第一方向改为朝该第二方向传输信号的步骤是包含：将该第一双向放大器中的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器开启。
3.如权利要求1所述的信号传输方向调整方法，其中该第一通信协议为USB 3.2通信协议，而该第二通信协议为DisplayPort通信协议，该第一接口端口的该第一接脚为C型USB公头的接脚A8或接脚B8，其中该电气特性为一电压值，而测得的该电压值位于第一预设范围便是符合该第一条件。
4.如权利要求3所述的信号传输方向调整方法， 其中该DisplayPort通信协议为一多功能传输信号通信协议或是一DisplayPort 4通道通信协议。
5.如权利要求1所述的信号传输方向调整方法， 其中还包括下列步骤：
将第二调整部件设置在该第二连接器中；
该第二调整部件感测该第二接口端口中至少第二接脚上的该电气特性；以及
当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从该第一通信协议改变至该第二通信协议、且测得的该电气特性符合第二条件时，控制该缆线中至少该对差动信号传输信道由该第一方向改为朝该相反的第二方向传输信号。
6.如权利要求5所述的信号传输方向调整方法，其中该缆线中该对差动信号传输信道上皆分别串接有第一双向放大器以及第二双向放大器，该第一双向放大器设置于该缆线中且邻近该第一接口端口，该第二双向放大器设置于该缆线中且邻近该第二接口端口，而该第一双向放大器控制该对差动信号传输信道由该第一方向改为朝该第二方向传输信号的步骤是包含：将该第一双向放大器中的第一方向放大器与该第二双向放大器的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器与该第二双向放大器的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器与该第二双向放大器的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器与该第二双向放大器的该第二方向放大器开启。
7.一种缆线，配置为电性连接于第一接口端口与第二接口端口间，该缆线包含：
第一连接器，设置在第一端，与第一接口端口可拆卸地连接；
第二连接器，设置在与所述第一端相对的第二端，与第二接口端口可拆卸地连接；
第一双向放大器，设置在该第一连接器中，并且当该第一连接器连接到该第一接口端口时、电性连接于该第一接口端口的第一接脚；
第一传感器，设置在该第一连接器中，并且当该第一连接器连接到该第一接口端口时、电性连接于该第一接口端口的第二接脚，
其中该缆线中至少一对差动信号传输信道上皆分别串接所述第一双向放大器，当经由该缆线互连的该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议、且该第一传感器在该第二接脚上测得的第一电气特性符合第一条件时，该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号。
8.如权利要求7所述的缆线，其所应用于上的该缆线为一C型USB缆线，该第一接口端口为第一C型USB母座，该第二接口端口为第二C型USB母座，该第一传感器为第一电压传感器，该第一电气特性为第一电压值，该第一双向放大器与该第一电压传感器完成于第一双向信号中继器集成电路芯片中，设置于邻近该第一C型USB母座的该缆线的第一公头外壳中。
9.如权利要求8所述的缆线，其中该第一C型USB母座的该第二接脚为接脚A8或接脚B8，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从USB 3.2通信协议改变至DisplayPort通信协议，且该第一电压传感器于该第二接脚上所测得的电压值范围符合该第一条件时，控制该第一双向放大器由第一方向改为朝第二方向传输信号，而该第一方向不同于该第二方向。
10.如权利要求7所述的缆线，其中该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号包含： 将该第一双向放大器中的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器开启。
11.如权利要求7所述的缆线，其中还包括：
第二双向放大器，设置于该第二连接器中，并且当该第二连接器连接到该第二接口端口时，电性连接于该第二接口端口的第三接脚与该第一双向放大器；以及
第二传感器，设置于该第二连接器中，并且当该第二连接器连接到该第二接口端口时，电性连接于该第二接口端口的第四接脚，该第二传感器根据于第四接脚上所测得的第二电气特性符合第二条件而控制该第二双向放大器的信号传输方向。
12.如权利要求11所述的缆线，其所应用于上的该缆线为一C型USB缆线，该第一接口端口为第一C型USB母座，该第二接口端口为第二C型USB母座，该第一传感器为第一电压传感器，该第二传感器为第二电压传感器，该第一与第二电气特性分别为第一电压值与第二电压值，该第一双向放大器与该第一电压传感器完成于第一双向信号中继器集成电路芯片中，设置于邻近该第一C型USB母座的该缆线的第一公头外壳中，该第二双向放大器与该第二电压传感器完成于第二双向信号中继器集成电路芯片中，设置于邻近该第二C型USB母座的该缆线的第二公头外壳。
13.如权利要求12所述的缆线，其中该第二C型USB母座的该第四接脚为接脚A8或接脚B8，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从USB 3.2通信协议改变至DisplayPort通信协议，且该第二电压传感器于该第四接脚上所测得的电压值范围符合该第二条件时，控制该第二双向放大器由该第一方向改为朝该第二方向传输信号，而该第一方向不同于该第二方向。
14.如权利要求11所述的缆线，其中该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号包含：将该第一双向放大器中的第一方向放大器与该第二双向放大器的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器与该第二双向放大器的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器与该第二双向放大器的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器与该第二双向放大器的该第二方向放大器开启。
15.一种双向信号中继器集成电路芯片，适于设置在缆线中，该缆线具有可拆卸地连接到第一接口端口的第一连接器和可拆卸地连接到第二接口端口的第二连接器，该双向信号中继器集成电路芯片包含：
一第一双向放大器，当该第一连接器连接到该第一接口端口时，电性连接于该第一接口端口的第一接脚；以及
一传感器，当该第一连接器连接到该第一接口端口时，电性连接于该第一接口端口的第二接脚，
其中该缆线中至少一对差动信号传输信道上皆分别串接该第一双向放大器，当经由该缆线互连的该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从第一通信协议改变至第二通信协议、且该传感器在该第二接脚上测得的第一电气特性符合第一条件时，该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号。
16.如权利要求15所述的双向信号中继器集成电路芯片，其所应用于上的该缆线为一C型USB缆线，该第一接口端口为第一C型USB母座，该第二接口端口为第二C型USB母座，该传感器为一电压传感器，该电气特性为一电压值，该双向信号中继器集成电路芯片中设置于邻近该第一C型USB母座的该缆线的第一公头外壳中。
17.如权利要求16所述的双向信号中继器集成电路芯片，其中该第一C型USB母座的该第二接脚为接脚A8或接脚B8，当该第一接口端口与该第二接口端口间的通信协议从USB3.2通信协议改变至DisplayPort通信协议，且该电压传感器于该第二接脚上所测得的电压值范围符合该第一条件时，控制该双向放大器由该第一方向改为朝该第二方向传输信号，其中该第一方向不同于该第二方向。
18.如权利要求15所述的双向信号中继器集成电路芯片，其中该第一双向放大器控制该缆线中至少一对差动信号传输信道由第一方向改为朝相反的第二方向传输信号包含：将该第一双向放大器中的第一方向放大器开启以及将该第一双向放大器中的第二方向放大器关闭改为将该第一双向放大器中的该第一方向放大器关闭以及将该第一双向放大器中的该第二方向放大器开启。
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