本技術(shù)涉及usb通信技術(shù)，尤其涉及一種usb?hub（集線器）芯片、裝置及移動設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、usb?hub即usb集線器，是較為常用的計算機周邊設(shè)備，可用于為pc（計算機）、pad（平板）、pos機、掌機或其它移動設(shè)備擴展usb主機（host）端口。hub的主要功能和技術(shù)特性由usb規(guī)范中的專門章節(jié)定義，hub作為一個裝置或者系統(tǒng)，通常由單個hub芯片外加少量輔助電路構(gòu)成。應(yīng)用中，hub的上行端口（upstream?facing?port）作為usb設(shè)備通常連接計算機或平板的usb主機端口，由hub擴展出多個usb下行端口（downstream?facing?port），各自作為usb主機端口連接若干usb設(shè)備。

2、隨著移動設(shè)備和usb通訊技術(shù)應(yīng)用場景的多元化，之前單一上行端口、多個下行端口的傳統(tǒng)hub不再滿足要求，例如某些移動設(shè)備，其主控芯片通過hub芯片擴展出多個usb下行端口，分別連接usb鍵盤、usb采集器、usb打印機，第一種工作場景是該移動設(shè)備作為usb根主機，其主控芯片連接hub芯片的上行端口；第二種工作場景是該移動設(shè)備通過usb端口連接到pc計算機（或服務(wù)器），此時計算機為最終的usb根主機，該移動設(shè)備只是作為usb設(shè)備，其主控芯片應(yīng)該連接hub芯片的下行端口。這類可切換上行端口應(yīng)用，目前的解決方法是使用兩對外置的模擬開關(guān)，上行口phy1內(nèi)置上拉電阻rpu1，下行口phy1內(nèi)置下拉電阻rpd2，下行口phy3、phy4、phy5同phy2，圖中簡化處理。如圖1所示，由主控芯片根據(jù)指令通過兩組模擬開關(guān)切換連接hub的上行端口和下行端口，圖中僅做示意，實際上每組模擬開關(guān)包括兩個，分別控制usb端口的d+和d-線路。但是，由于模擬開關(guān)芯片不可避免地存在幾歐姆的導(dǎo)通電阻和幾pf的引腳電容，當(dāng)其串聯(lián)在480mbps、5gbps甚至40gbps的usb通訊線路中，將影響傳輸線特性阻抗產(chǎn)生信號反射、顯著降低usb信號質(zhì)量，尤其是高頻衰減較為明顯，造成傳輸距離變短，甚至無法通過usb規(guī)范定義的信號眼圖（eye?diagrams）合規(guī)性測試。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)usb?hub采用外置模擬開關(guān)切換上行端口影響信號傳輸?shù)膯栴}，本實用新型提供一種usb?hub芯片、裝置及移動設(shè)備。

2、技術(shù)方案：一種usb?hub芯片，包括：

3、控制單元；

4、路由模塊；

5、模式輸入引腳，連接邊沿檢測電路的輸入端及控制單元；

6、邊沿檢測電路，輸出端連接控制單元；

7、定時器，連接控制單元；

8、至少第一usb收發(fā)器、第二usb收發(fā)器；

9、至少第一usb端口、第二usb端口，第一usb端口連接第一usb收發(fā)器，第二usb端口連接第二usb收發(fā)器，所述第一usb收發(fā)器和第二usb收發(fā)器均為支持usb主機與設(shè)備的雙模式收發(fā)器，且均內(nèi)置符合usb規(guī)范的主機下拉電阻和設(shè)備上拉電阻，主機下拉電阻和設(shè)備上拉電阻由控制單元控制是否啟用；

10、切換模塊，包括第一物理端、第二物理端、第一數(shù)字端、第二數(shù)字端及控制端，所述第一物理端、第二物理端、第一數(shù)字端、第二數(shù)字端及控制端分別連接第一usb收發(fā)器、第二usb收發(fā)器、路由模塊的上行口、路由模塊的下行口及控制單元。

11、進一步地，還包括檢測識別電路，所述檢測識別電路一端連接第二usb端口，另一端連接控制單元，所述檢測識別電路用于檢測識別與第二usb端口連接的usb主機或設(shè)備。

12、進一步地，所述檢測識別電路包括電壓檢測電路，所述電壓檢測電路一端連接第二usb端口，另一端連接控制單元。

13、進一步地，控制單元直接連接控制第一usb收發(fā)器、第二usb收發(fā)器中的主機下拉電阻和設(shè)備上拉電阻，或控制單元通過切換模塊間接控制第一usb收發(fā)器、第二usb收發(fā)器中的主機下拉電阻和設(shè)備上拉電阻。

14、進一步地，所述邊沿檢測電路用于為控制單元提供復(fù)位輸入信號、喚醒輸入信號中的至少一種。

15、進一步地，所述控制單元為hub控制器或者微控制器。

16、進一步地，所述切換模塊由數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)，所述切換模塊包括第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，當(dāng)處于第一狀態(tài)時，第一usb端口連接路由模塊的上行口，且第二usb端口連接路由模塊的下行口；當(dāng)處于第二狀態(tài)時，第一usb端口連接路由模塊的下行口，且第二usb端口連接路由模塊的上行口。

17、一種usb?hub裝置，包含上述的usb?hub芯片。

18、一種移動設(shè)備，包含上述的usb?hub芯片，還包括主控芯片，usb?hub芯片的第一usb端口連接主控芯片的usb引腳,?usb?hub芯片的模式輸入引腳連接主控芯片的i/o控制引腳；usb?hub芯片的第二usb端口連接移動設(shè)備的對外usb端口。

19、進一步地，還包括偏置電壓電路，所述偏置電壓電路包括弱上拉電阻和弱下拉電阻，所述弱上拉電阻和弱下拉電阻均連接usb?hub芯片的第二usb端口的d+引腳，弱上拉電阻和弱下拉電阻分壓使第二usb端口空閑時的d+引腳處于0.4v～0.75v范圍，且弱下拉電阻的阻值范圍為30kω～300kω。

20、相比較現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的一種usb?hub芯片、裝置及移動設(shè)備，存在以下有益效果：

21、（1）能夠根據(jù)需要切換usb?hub的上行端口，使得同一個usb端口既可以作為上行端口連接usb主機使用，也可以作為下行端口連接usb設(shè)備使用；尤其對于含該usb?hub芯片的移動設(shè)備，能夠檢測識別對外usb端口所接入裝置的類型，便于自動切換為上行端口，使其應(yīng)用更加便捷；

22、（2）電路結(jié)構(gòu)簡單，高頻輻射小，可全部內(nèi)置于單一芯片；

23、（3）不需要外置模擬開關(guān)即可實現(xiàn)，節(jié)省了外置的兩對模擬開關(guān)，成本低；

24、（4）沒有外置模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻和引腳電容，使得傳輸高頻特性好，傳輸距離遠，符合usb技術(shù)規(guī)范，能夠確保usb接口的兼容性。

技術(shù)特征：

1.一種usb?hub芯片，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的usb?hub芯片，其特征在于，還包括檢測識別電路，所述檢測識別電路一端連接第二usb端口，另一端連接控制單元，所述檢測識別電路用于檢測識別與第二usb端口連接的usb主機或設(shè)備。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的usb?hub芯片，其特征在于，所述檢測識別電路包括電壓檢測電路，所述電壓檢測電路一端連接第二usb端口，另一端連接控制單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的usb?hub芯片，其特征在于，控制單元直接連接控制第一usb收發(fā)器、第二usb收發(fā)器中的主機下拉電阻和設(shè)備上拉電阻，或控制單元通過切換模塊間接控制第一usb收發(fā)器、第二usb收發(fā)器中的主機下拉電阻和設(shè)備上拉電阻。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的usb?hub芯片，其特征在于，所述邊沿檢測電路用于為控制單元提供復(fù)位輸入信號、喚醒輸入信號中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的usb?hub芯片，其特征在于，所述控制單元為hub控制器或者微控制器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的usb?hub芯片，其特征在于，所述切換模塊由數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)，所述切換模塊包括第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，當(dāng)處于第一狀態(tài)時，第一usb端口連接路由模塊的上行口，且第二usb端口連接路由模塊的下行口；當(dāng)處于第二狀態(tài)時，第一usb端口連接路由模塊的下行口，且第二usb端口連接路由模塊的上行口。

8.一種usb?hub裝置，其特征在于，包含如權(quán)利要求1-7任一所述的usb?hub芯片。

9.一種移動設(shè)備，其特征在于，包含如權(quán)利要求1-7任一所述的usb?hub芯片，還包括主控芯片，usb?hub芯片的第一usb端口連接主控芯片的usb引腳,?usb?hub芯片的模式輸入引腳連接主控芯片的i/o控制引腳；usb?hub芯片的第二usb端口連接移動設(shè)備的對外usb端口。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動設(shè)備，其特征在于，還包括偏置電壓電路，所述偏置電壓電路包括弱上拉電阻和弱下拉電阻，所述弱上拉電阻和弱下拉電阻均連接usb?hub芯片的第二usb端口的d+引腳，弱上拉電阻和弱下拉電阻分壓使第二usb端口空閑時的d+引腳處于0.4v～0.75v范圍，且弱下拉電阻的阻值范圍為30kω～300kω。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種USB?HUB芯片、裝置及移動設(shè)備，USB?HUB芯片包括控制單元、路由模塊、模式輸入引腳、邊沿檢測電路、定時器、切換模塊，模式輸入引腳、邊沿檢測電路、定時器、切換模塊均連接控制單元，模式輸入引腳連接邊沿檢測電路；至少第一USB收發(fā)器、第二USB收發(fā)器，至少第一USB端口、第二USB端口，裝置及移動設(shè)備均包含USB?HUB芯片，第一USB端口、第二USB端口均可外接主機或設(shè)備。本技術(shù)能夠切換USB?HUB的上行端口，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，且不影響傳輸效果。

技術(shù)研發(fā)人員：韓春,王春華,毛江新
受保護的技術(shù)使用者：南京沁恒微電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240321
技術(shù)公布日：2025/4/10