設備斷開檢測的製作方法

2023-12-03 19:42:26 4

設備斷開檢測的製作方法
【專利摘要】在本文中描述了用於操作通用串行總線的系統和方法。所述方法包括:在信號線對上將分組數據從USB2設備發送到USB2主機，並且在發送所述分組數據之後，將分組結束(EOP)信號從所述USB2設備發送到所述USB2主機。所述方法還包括：在發送所述EOP信號之後，使所述USB2設備進入到空閒狀態中。所述方法還包括：在空閒狀態期間，將數字網際網路分組探測從所述USB2設備發送到所述USB2主機，用於指示設備存在。
【專利說明】設備斷開檢測

【背景技術】
[0001]在本文中公開的方法和系統涉及輸入/輸出(1)信令協議。更加具體地，公開了用於通用串行總線2.0(USB2)的低電壓、低功率解決方案。
[0002]USB是被設計用於使在計算機設備之間的接口標準化，以用於進行通信和供應電力的行業協議。USB2協議在幾乎每臺計算設備都中得到了廣泛應用，並且利用已為大家接受的智慧財產權(IP)組合和標準化的軟體基礎設施在技術發展方面獲得了巨大支持。
[0003]標準USB2規範使用3.3伏特的模擬信令用於兩個USB2埠之間的通信。3.3伏特的信號強度傾向於引入集成挑戰，這是因為一些前沿的半導體工藝正朝著非常低的幾何形狀發展，導致CMOS電晶體的柵極氧化層不再能夠承受更高的電壓，例如3.3伏特。此外，標準USB2規範在空閒和活動狀態下均導致較高的功耗水平。結果，USB2可能不適用於在I/O功耗方面設置了嚴格規範的設備，例如移動平臺。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是根據實施例的通用串行總線架構的框圖；
[0005]圖2是具有高速(HS)、低速(LS)和全速(FS)能力的通用串行總線物理層的框圖；
[0006]圖3是具有低速或全速能力的eUSB2物理層的框圖；
[0007]圖4是在低速或全速模式下使用的SYNC模式的時序圖；
[0008]圖5是在低速或全速模式下的分組結束(EOP)模式的時序圖；
[0009]圖6A和圖6B是示出了 eUSB2信號時序的示例的時序圖；
[0010]圖7是低速保活信號的時序圖；
[0011]圖8是用於在LO期間全速或低速操作的設備斷開檢測技術的時序圖；
[0012]圖9是用於在LO狀態期間高速模式的設備斷開檢測技術的時序圖；
[0013]圖10是示出了設備連接檢測技術的示例的時序圖；以及
[0014]圖11是示出了設備在其中宣告了高速能力的設備連接檢測方案的示例的時序圖。

【具體實施方式】
[0015]在本文中所描述的實施例涉及改善的信令技術，與標準USB2相比，所述改善的信令技術提供了更低的信號電壓以及減少的功耗。所述改善的信令技術可以用於新的USB協議，所述新的USB協議在本文中可以被稱為嵌入式USB2(eUSB2)。在本文中所描述的信令技術可以用於支持協議級別的標準USB2操作。此外，在本文中所描述的信令技術可以使用與標準USB2物理層架構相比簡化的物理層架構。在本文中公開的簡化的物理層架構可以支持低速(LS)操作、全速(FS)操作或高速(HF)操作。在高速操作期間，鏈路使用低擺幅差分信令(例如，0.2伏特差分信令)(與在標準USB2中所使用的0.4伏特差分信令相反)，來進行操作。在低速或全速操作中，簡化的PHY架構能夠使用全數位化通信方案。例如，簡化的PHY架構可以使用I伏特CMOS電路，這與在標準USB2中所使用的3.3伏特CMOS信令相反。在全數位化通信方案中，刪除了通常在標準USB2中使用的模擬部件(例如，電流源和運算放大器)。
[0016]實施例可以支持本機模式和中繼器模式。在本文中所指的本機模式描述了操作，在所述操作中，主機和設備埠均實現了 eUSB2 PHY並且基於eUSB2信令來進行通信。本機模式可以用於不需要與標準USB2進行向後兼容的情況下。例如，本機模式可以用於其中兩個晶片均焊接到母板的晶片到晶片通信。中繼器模式允許eUSB2支持使用雙半工中繼器設備的標準USB2操作。2012年6月30日提交的標題為「A Clock-Less Half-DuplexR印eater」的共同待決專利申請涉及對操作的中繼器模式進行進一步的描述，其中後者將其全部內容在此以引用的方式併入本文。
[0017]本文中所描述的實施例支持新的設備存在檢測方案，該方案可以用於低電壓信令協議並且當處於空閒模式時引起非常低的功耗。標準USB2規範利用設備無源上拉和主機無源下拉來檢測設備連接並且確定操作模式。由此，當鏈路空閒時，USB2鏈路維持了由設備無源上拉和主機無源下拉形成的恆定直流(DC)路徑。線電壓由主機讀出，用於確定設備的連接狀態。由於上拉電阻器和下拉電阻器，當鏈路處於空閒模式下時，標準USB2消耗大約600yW的功率。在空閒(LPM-L1或暫停)期間，本文所描述的新的數字斷開檢測技術使用設備網際網路分組探測而非設備上拉來指示設備存在。通過刪除用於檢測設備存在的設備上拉，可以消除在空閒狀態下的鏈路功耗。例如，可以將由此導致的鏈路功耗減少到由洩露電流導致的功耗。
[0018]此外，根據實施例的eUSB2協議使用I伏特信令用於全速和低速操作而非3.3伏特。與具有更厚的柵極氧化層的3.3伏特的電晶體相比，I伏特的電晶體一般具有更高的引腳洩露電流。為了減少流過上拉電阻器和下拉電阻器的電流，可以增加下拉電阻器和上拉電阻器的電阻。然而，增加下拉電阻器和上拉電阻器的電阻可能會導致有源緩衝器不能夠覆蓋增強的上拉。根據實施例的新的設備檢測方案在下遊設備上使用有源緩衝驅動器而非上拉電阻來有源地驅動eD+或eD-信號線，，以用於指示設備存在。由此，可以消除用於覆蓋增強的上拉的有源緩衝器的使用。在某些實施例中，可以刪除上拉電阻器。
[0019]當前的USB2規範還利用邊帶線來檢測「正在進行」(On-The-Go) (OTG)設備，所述OTG設備被路由到片上通用輸入緩衝器(G1)。根據實施例，對OTG設備的檢測可以通過使用帶內OTG檢測機制來實現。由此，可以刪除用於檢測OTG能力的邊帶線，由此降低G1引腳數。
[0020]圖1是根據實施例的通用串行總線架構的框圖。eUSB2架構可以在任何合適的電子設備中使用，所述合適的電子設備包括:桌上型計算機、可攜式計算機、平板計算機和行動電話等。根據實施例，eUSB2架構100可以包含標準USB2段102和eUSB2段104。標準USB2段102可以包括協議層106和鏈路層108。協議層106用於管理在設備與主機之間的信息的傳送。例如，協議層106用於確定如何構建信息分組。鏈路層108用於創建和維護在設備與主機之間的通信(或鏈路)信道。鏈路層108還控制信息的流動和鏈路的功率管理狀態。在實施例中，協議層106和鏈路層二者均根據標準USB2通信協議進行操作。
[0021]eUSB2段104包含eUSB2架構100獨有的物理層(PHY) 110。物理層110可以通過任何合適的接口 122 (例如，USB2.0收發器宏單元接口(UTMI)和具有擴展的UTMI (UTMI+)等)與鏈路層108連接。
[0022]物理層110可以包括eUSB2數據線對114 (在本文中稱為eD+116和eD_118)。所述數據線用於在上遊埠與下遊埠之間傳輸信號。取決於特定的操作模式，物理層110被配置為:使用差分信號、單端數字通信、或上述的一些組合在數據線114上傳輸數據，如以下進一步所闡釋的。例如，當在高速下操作時，差分信號可以用於傳輸數據，而單端數字通信可以用於傳輸控制信號。當在低速或全速下操作時，單端數字通信可以用於傳輸數據和控制信號。eD+和eD-的功能和行為可以取決於設備的數據率而變化。
[0023]物理層110還可以包括用於翻譯由協議層106使用的USB信息分組的串行接口引擎(SIE) 120。串行接口引擎120包括串入並出(SIPO)塊122，用於將經由信號線114接收到的傳入的串行數據轉換為並行數據，以傳輸至鏈路層108。串行接口引擎120還包括併入串出(SIPO)塊122，其用於將從鏈路層108接收到的傳出的並行數據轉換為串行數據，以傳輸到信號線114上。物理層110還可以包括數據恢復電路(DRC) 126和鎖相迴路(PLL) 128，用於覆蓋經由數據線114接收到的數據。物理層110還包括用於控制信號線114的多個發射器130和接收器132。為簡單起見，在圖1中示出了單個發射器130和接收器132對。然而，應該理解，物理層110可以包括任何適當數量的發射器130和接收器132，來用於實現在本文中所描述的各個實施例。圖2和圖3以所附的說明書涉及對物理層100進行更全面地描述。
[0024]圖2是具有高速(HS)、低速(LS)和全速(FS)能力的通用串行總線物理層的框圖。在實施例中，HS、FS和LS數據率與由USB2協議規定的數據率相對應。例如，在LS操作期間，PHY可以提供大約1.5 Mbit/s的數據率，在FS操作期間，PHY可以提供大約12 Mbit/s的數據率，並且在HS操作期間，PHY可以提供大約480 Mbit/s的數據率。eUSB2 PHY 200可以包括低速/全速(LS/FS)收發器202和高速(HS)收發器204 二者。在實施例中，PHY200還包括用於設備連接檢測的下拉電阻器對206。LS/FS收發器202和HS收發器204通信地耦合至包括eD+210和eD-212的eUSB2信號線208。HS收發器204和LS/FS收發器202可以被配置為取決於連接至PHY 200的上遊設備的數據率能力來選擇性地控制信號線208。對用於確定上遊設備的數據率能力的技術在下面進行進一步地描述。
[0025]LS/FS收發器202可以包括單端數字發射器對214和單端數字接收器對216。這些部件相應地作為用於單端信令的輸入和輸出。在單端信令中，信號線eD+210和eD-212中的每一個都可以傳輸單獨的信號信息。這與標準USB2實現相反，在標準USB2實現中LS/FS操作使用差分信令。在差分信令中，信息通過在信號線eD+210和eD-212對上傳輸的兩個互補信號來傳輸。在信號線208上傳輸的物理信號到二進位信號數據的轉譯可以使用任何合適的技術(例如，反轉不歸零制(NRZI))來實現。
[0026]LS/FS收發器202可以是全數字的，這是指通常代表USB2 LS/FS電路(例如，運算放大器和電流源)的模擬部件被刪除。單端數字發射器214和單端數字接收器216可以是數字CMOS(互補金屬氧化物半導體)部件，與用於USB2的標準3.3伏特信令相比，所述數字CMOS部件利用1.0伏特的信令電壓操作。低速/全速空閒狀態(SEO)由在下遊埠處實現的下拉電阻器206維持。為了確保迅速轉換至空閒狀態，埠應該在禁用其發射器之前將總線驅動至SEO。
[0027]HS收發器204可以是被配置用於低擺幅差分信令的模擬收發器。例如，與在USB2中使用的0.4伏特相比，HS收發器可以利用0.2伏特的信令電壓操作，由此實現了在數據傳輸期間的功耗降低。HS收發器204可以包括用於數據傳輸的高速發射器230、用於數據接收的高速接收器232、和用於鏈路狀態(即，HS活動和HS空閒)檢測的靜噪檢測器234。此外，在某些實施例中，HS收發器204還可以包括HS接收器終端236，用於使接收器處的信號反射最小化，從而產生改善的信號完整性。在HS操作模式期間，其中，啟用了 HS收發器204，PHY 200使用差分信令來傳遞數據，並且還可以使用單端通信來傳輸控制信號。
[0028]HS收發器204和LS/FS收發器202 二者均由鏈路層108控制，所述鏈路層108通過接口 112與PHY 200連接。來自接口 112的各種數據和控制線耦合至收發器202和204。例如，如圖2所示，使用使能信號218、224、244、和238來選擇性地分別啟用LS/FS發射器214、LS/FS接收器216、HS接收器232、或HS發射器230。互補驅動器輸入240和242耦合至HS發射器230，用於驅動HS發射器輸出數據和/或控制信號至信號線208。接收器輸出246耦合至HS接收器232，用於經由信號線208來接收傳輸到PHY200的數據。在檢測到HS數據分組的開始之後，靜噪檢測器248禁用SE接收器246，啟用HS接收器232和(可選地)接收器終端236。正接收器輸出226和負接收器輸出228耦合至LS/FS接收器216，用於經由信號線208接收傳輸至PHY 200的數據。正驅動輸入220和負驅動輸入222耦合至LS/FS發射器214，用於驅動LS/FS發射器輸出數據和/或控制信號至信號線208。
[0029]在實施例中，設備埠(未示出)將具有eUSB接口，所述eUSB接口具有大體上與物理層200相似的物理層。在這樣的實施例中，主機和設備二者均使用eUSB協議。在實施例中，設備埠可以是具有標準USB2物理層的標準USB2埠。在這樣的實施例中，中繼器可以用於將從主機發送的eUSB信號轉譯為標準USB2信號。例如，中繼器可以被配置用於轉譯信號，例如，設備連接、設備斷開、數據率協商等。中繼器還可以用於將eUSB信號的電壓復原為標準USB2中使用的電壓。待決專利申請涉及進一步地描述中繼器的操作。
[0030]圖3是具有低速或全速能力的通用串行總線物理層的框圖。如圖3所示，eUSB2物理層300可以包括全數字單端收發器302，而不包括高速模擬收發器。所述eUSB2物理層300可以與在圖2中示出的eUSB PHY 200的功能相似，但是不具有以高速(HS)操作的能力。LS/FS PHY 300可以包括SE收發器302、下拉電阻器的集合304、和eUSB2數據線對306。
[0031 ] 圖4是在低速或全速模式下使用的SYNC模式的時序圖。SYNC模式400可以與PHY200 (圖2)和PHY 300 (圖3) —起使用，用於標記從一個埠向另一埠發送的分組的開始。如圖4所示，SYNC模式可以使用單端通信，所述單端通信適用於數字CMOS操作。根據實施例，eUSB2在eD-404上驅動SYNC模式，同時通過下拉電阻器206來維持eD+402上的邏輯『0』。如圖4所示，當數據線eD+402下拉至邏輯『0』並且在此期間數據線eD_404傳輸KJKJKJKK模式時，指示SYNC。
[0032]在高速中，SYNC模式(未示出)與標準USB2的SYNC模式相似，都重新定義了電壓擺幅。在高速中，數據線eD+402或eD-404均不保持在邏輯『0』，這是因為高速利用了差分信令。相反，兩個數據線均可以切換SYNC模式，例如，KJKJKJKK序列。
[0033]圖5是在低速或全速模式下的分組結束(EOP)模式的時序圖。EOP模式500用於表明從一個埠向另一埠發送的數據分組的結束。根據實施例，EOP模式500由eD+處的邏輯『I』的兩個Π和SEO的一個Π來指示，而eD-通過下拉電阻器304來維持邏輯『O』。單端O (SEO)描述了 eD-和eD+二者均處於邏輯『0』的信號狀態。在eD+上發送EOP連同SYNC,以及在eD-處傳輸的分組數據允許標準USB2分組可能的三種狀態(J、K、SEO)表示。根據在本文中所描述的實施例的EOP模式與標準USB2不同，在標準USB2中，EOP模式由SEO的兩個UI和隨後的J的一個UI表示。
[0034]高速eUSB2的EOP模式(未示出)與標準USB2的EOP模式相似，除了電壓擺幅重新定義之外。高速EOP由連續的J或K的八個Π指示。SOF EOP由連續的J或K的四十個UI指示。
[0035]圖6A和圖6B是示出了 eUSB2信號時序的示例的時序圖。在實施例中，單端信令在LO模式下用於LS/FS分組傳輸。術語LO描述了一種操作模式,在所述操作模式中，主機與設備之間的連接是活動的，這使得主機能夠與設備進行通信。單端信令還可以用於在不同的鏈路狀態(不包括L0)下的兩個埠之間的交互，以及用於使主機在任何鏈路狀態下發出控制消息。
[0036]當傳輸LS/FS分組時，SYNC模式400和分組數據在eD_604處傳輸而eD+保持為邏輯『0』，並且EOP模式500的SEO在eD+處傳輸而eD-保持為邏輯『0』。當主機發起控制消息時，所述控制消息可以從SEl開始。單端I (SEl)描述了 eD-和eD+二者均為邏輯『I』的信號。在開始時數據分組的傳輸與控制消息的傳輸之間的信號時序和格式中的差異允許設備在LO下在進行處理分組之前，區分接收到的分組是數據分組還是控制消息。在實施例中，下遊埠基於其分組事務的之前的狀態或鏈路狀態來理解來自上遊埠的信令。
[0037]圖6A是從上遊埠(主機)發送至下遊埠(設備)的分組(SOP)模式602的LS/FS開始的時序圖。如圖6A所示，SOP模式602通過使用eD_604來傳輸SYNC模式和分組數據來指示，而eD+606保持為邏輯『O』。當所有的分組都已經被傳輸時，eD+606可以用於傳輸Ε0Ρ,而eD-604仍保持為邏輯『0』。
[0038]圖6B是從上遊埠(主機)發送至下遊埠(設備)的控制消息模式608的時序圖。如圖6B所示，當下遊埠在明確的時間段驅動SE I脈衝610作為SOC消息的籤名時，指示控制消息(SOC)模式608的開始。在SEl脈衝610之後，可以使用一系列的脈衝在活動窗口 612中對控制消息進行編碼。在該活動窗口 612中，eD+606可以被驅動為邏輯『I』，而多個脈衝614可以在eD-604上活動。脈衝614的數量可以確定控制消息的性質。在2012年6月30日提交的標題為「Explicit Control Message Signaling」的共同待決專利申請中對控制消息信令進行進一步描述，而前者的全部內容以引用的方式全部併入本文。
[0039]在實施例中，單端信令還可以在上電、復位、暫停和LI期間用於主機和設備的交互。如在本文中所使用的，「暫停」描述了從主機發送至設備的控制消息，所述控制消息用於暫時禁用鏈路活動，從而限制功耗。在暫停中，設備仍然可以接收來自主機的恢復控制消息或復位控制消息。如在本文中所用的，「LI」描述了在一些eUSB2和USB2實施例中可以與「暫停」相類似地執行的模式。如在本文中所用的，「恢復」描述了來自主機的向設備發送信號的控制消息，用於使設備從暫停或LI重新進入LO模式。如在本文中所用的，「復位」描述了從主機發送的控制消息，用於將設備設置在默認無配置的狀態下。
[0040]圖7是低速保活信號的時序圖。LS保活700是在LO期間定期發送的控制消息，用於防止低速外圍設備進入暫停。如圖7所見，保活信號700可以包括SEl脈衝702、在eD-706上不具有脈衝的在eD+705上的活動窗口 704、和EOP信號708。
[0041]設備斷開機制
[0042]如上面所闡釋的，當在LS/FS或在LI或在暫停中操作時，標準USB2使用設備上拉和主機下拉機制來檢測設備連接或設備斷開。來自由上拉電阻器和下拉電阻器206形成的分壓器網絡的線電壓由主機讀取，用於確定設備連接狀態。這在LS/FS或在LI中、或在暫停中導致了恆定DC功率的浪費。
[0043]本發明通過在空閒期間使鏈路處於單端O(SEO)中，消除了空閒功率，在這種情況下，數據線、eD+和eD-二者均通過下遊埠被保持接地。因此，在空閒狀態期間，很少或無空閒功率消耗。在標準USB2空閒狀態期間(稱為「空閒J」)，上拉和下拉二者均被啟用，這導致了功率浪費。在實施例中，可以消除來自設備的上拉。在從暫停恢復之後，主機請求設備傳輸設備網際網路分組探測，以重新確認連通性。如果主機不接收來自設備的數字網際網路分組探測信號，則將檢測到斷開事件。
[0044]圖8是用於在LO期間全速或低速操作的設備斷開檢測技術的時序圖。如圖8所示，數字網際網路分組探測機制800可以用於在LO期間，在LS/FS操作處實現設備斷開檢測。設備網際網路分組探測802可以在FS或LS模式下，在eD-處被定義為1-Π邏輯『I』。如圖8所示，在分組之後在eD+上檢測到EOP信號806後，在檢測到EOP信號802開始之後，上遊埠可以在具體的時間限制(例如，三個Π)內，在eD-804上傳輸設備網際網路分組探測802。取決於遠程位時鐘與本地位時鐘之間的相位和頻率偏移，設備網際網路分組探測802實際上可以早在一個Π或最晚多於兩個Π而進行傳輸。在將數字網際網路分組探測802發回主機之後，設備可以進入空閒模式812。為了確認聯通性，上遊埠可以在每個幀時間段定期地傳輸設備網際網路分組探測802。按照定期的方式來傳輸設備網際網路分組探測802，這允許主機知道設備的存在，即使在主機與設備之間無數據業務，由此防止設備斷開。在LO期間，如果下遊埠沒有收到任何分組，並且也沒有在三個連續的幀時間段內收到任何設備網際網路分組探測，則下遊埠可以宣告設備斷開。
[0045]在實施例中，在從LI或暫停恢復期間，下遊(主機)埠執行斷開檢測。作為響應，在LI或暫停期間，上遊(設備)埠在恢復之後發送數字網際網路分組探測，用於宣告已連接的狀態。對於在LI或暫停期間發送數字網際網路分組探測用於宣告連接的設備，設備驅動eD+用於發送數字網際網路分組探測。對於在LI或暫停期間發送數字網際網路分組探測用於宣告連接的設備，設備驅動eD-用於發送數字網際網路分組探測。
[0046]圖9是在LO狀態期間用於高速模式的設備斷開檢測技術的時序圖。標準USB2 HS使用模擬方法來檢測設備斷開。具體地，標準USB2在SOF(幀開始)的EOP (分組結束)期間使用包絡檢測，以用於斷開檢測。使用包絡檢測需要模擬比較器和準確的參考電壓。為了有助於這種類型的斷開檢測，SOF的EOP被擴展為四十個Π，使得如果設備斷開，所述包絡檢測器具有足夠的時間來檢測斷開事件。在實施例中，在高速處的LO期間，eUSB使用模擬網際網路分組探測機制900用於實現設備斷開檢測。設備網際網路分組探測902可以在LO空閒期間由設備定期地傳輸，以通告其存在並且防止斷開。通過使用數字網際網路分組探測機制而非包絡檢測，可以移除各種模擬部件(例如，包絡檢測器)，這產生了簡化的物理層架構。用於高速設備的在LI或暫停中進行斷開檢測的機制可以與全速相同。
[0047]如圖9所示，數據的分組904在t0時結束了傳輸，並且由EOP信號906繼續進行。在tl時，EOP信號906已經結束。在t2，如果其他活動沒有發生，則設備可以發送設備網際網路分組探測902，用於向下遊(主機)埠通告其存在。設備網際網路分組探測902可以包含連續的J或K的八個H。在t3，設備網際網路分組探測902已結束傳輸。而在LO中，如果上遊埠的發射器處於LO空閒，則上遊埠可以以具體的時間間隔(例如，每隔125μ s的微幀時間段)傳輸至少一個設備網際網路分組探測902。如果下遊埠在三個連續微幀時間段都沒有接收到來自設備的任何分組或網際網路分組探測，那麼，下遊埠可以宣告設備的斷開。
[0048]在本機模式下，上遊設備在LI或暫停期間不要求報告設備斷開。這允許設備在所述電源管理狀態期間完全地使發射器下電，從而使功率節省最大化。在恢復之後，上遊埠可以發送數字網際網路分組探測，並且下遊埠可以執行斷開檢測例程。
[0049]當在中繼器模式下操作時，設備斷開由中繼器檢測並且報告給主機。當在中繼器模式下操作時，設備斷開可以在暫停或LI中報告。當中繼器檢測到標準USB2設備的斷開事件時，中繼器將通過單端斷開信令(SEDISC)來將消息傳達給主機eUSB2埠，其中，信號線eD+和eD- 二者均在具體的時間量內被驅動為邏輯『I』。一旦主機觀察到SEDISC，則鏈路狀態機將從暫停/LI鏈路狀態轉換為連接鏈路狀態。共同待決專利申請Ni中涉及在中繼器模式期間使用的連接斷開過程的進一步描述。
[0050]應當理解，在本文中所描述的設備斷開檢測技術的實現不僅僅局限於eUSB2實現。在實施例中，上面所描述的斷開檢測技術可以應用到在先進的深亞微米工藝中所使用的任何輸入/輸出(I/O)標準或支持多數據率和操作模式的任何1標準。
[0051 ] 設備連接和操作模式檢測
[0052]設備連接檢測啟用主機埠，用於確定設備何時耦合至主機埠。設備連接的檢測還涉及使得主機和設備能夠向另一個宣告其數據率能力的過程，例如，主機和/或設備是否具有LS能力、FS能力、和/或HS能力。
[0053]如上面所闡釋的，使用3.3 V信令的標準USB2利用設備無源上拉和主機無源下拉來檢測設備連接。主機埠可以具有默認啟用的15kQ下拉。當設備未連接時，數據線D+和D- 二者均被下拉。當連接時，取決於設備的數據率，設備將在兩個數據線的任何一個上具有15kQ上拉。主機可以通過判斷哪根線被拉高來確定設備的數據率。此外，標準USB2規範指示用於通過連接至片上G1的邊帶線(稱為ID引腳)來檢測「正在進行」(OTG)設備的能力。對於使用更低信令電壓的操作，標準連接檢測方案可能不可行，這是因為下拉電阻器和上拉電阻器的電阻必須是顯著加強的，使得有源緩衝區可能無法覆蓋上拉電阻器。
[0054]在實施例中，通過使用設備埠的LS/FS發射器214(圖2)將信號線(eD+210或eD-212 二者之一)驅動至邏輯『1』，來生成eUSB2連接事件。此外，在連接和連接檢測期間，eD+210或eD-212形成雙單工鏈路，用於允許主機和設備在不引起衝突的情況下彼此交互。例如，如果FS或HS設備被連接，則在設備側通過FS發射器將eD+驅動至邏輯『1』，而將eD-保持下拉至邏輯『0』，並且在設備側啟用FS接收器，用於檢測在主機側由FS發射器驅動在eD-處的任何狀態改變。在實施例中，可以刪除在設備埠上的無源上拉電阻器。此夕卜，設備檢測方案1000可以包括帶內機制，用於在不使用邊帶線的情況下來檢測OTG能力，由此減少G1引腳數。
[0055]圖10是示出了設備連接檢測技術的示例的時序圖。在圖10示出的示例中，在全速的本機模式下，在下遊埠與上遊埠之間發生交互。由該過程所考慮的其他實施例可以包括低速數據率或外圍中繼器模式下的下遊埠與在雙重角色設備上的上遊埠之間的交互。
[0056]在t0或上電時，埠可以啟用其下拉電阻器。下遊埠可以在eD+和eD-二者處禁用其發射器並啟用其接收器。
[0057]在tl時，取決於由上遊埠宣告的速度，上遊埠可以將eD+或eD-驅動至邏輯『I』。例如，如圖10所示，如果設備具有全速或高速能力，則其可以僅在eD+驅動邏輯『I』並且啟用在eD-處其接收器，所述接收器不由上遊埠驅動。如果上遊埠僅具有低速能力，則其可以在eD-處驅動邏輯『I』並且在eD+處啟用其接收器，所述接收器不由上遊埠驅動。
[0058]在t2時，下遊埠可以宣告設備連接並且確認該設備。在時刻tl，確認過程可以取決於上遊設備所宣告的能力而變化。例如，在TATTDB期間，如果下遊埠已經在eD+處檢測到邏輯『I』並且在eD-處檢測到邏輯『0』，如圖10所示，則在TACK處下遊埠在eD-處驅動邏輯『I』。如果在TATTDB期間，下遊埠已經在eD+處檢測到邏輯『0』並且在eD-處檢測到邏輯『 I』，則在TACK驅動邏輯『 I』用於eD+，並且宣告低速設備連接。換言之，帶內握手機制被配置為雙單工鏈路，以確保該確認被驅動在與由上遊設備使用來宣告其存在的信號線相反的信號線上。在圖10示出的情況中，下遊埠在eD+上接收設備存在信號。由此，握手信號橫向通過D-。這樣，鏈路夥伴不同時驅動信號線，由此避免線衝突。在標準USB2中，主機的有源驅動器被期望覆蓋在上遊設備處由無源上拉保持在弱高的線狀態。
[0059]同樣，在t2時，上遊埠可以在接收到來自下遊埠的確認之後進行響應。如果上遊埠為全速或高速，則可以在eD-處檢測到主機確認之後在eD+處驅動邏輯『0』，禁用其發射器，並且還在eD+處啟用其接收器，由此終止連接。
[0060]當在中繼器模式下由中繼器連接主機功能的情況下，可以繼續地將eD+驅動至邏輯『1』，直到中繼器在eD-處檢測到邏輯『0』為止，這發生在雙角色主機埠檢測到連接至其微AB接受器的主機功能時。如果在Tattdb期間下遊埠已經在eD+處檢測到邏輯『I』並且在eD-處檢測到邏輯『0』，那麼，下遊埠可以通過在eD-處驅動邏輯『 I』來開始確認，如在圖10的t2時所示。在由TACK指示的時間段期間，下遊埠可以繼續監視eD+。如果在t3時確認結束，則eD+保持邏輯『1』，則下遊埠可以宣告主機功能被連接。如果在t3之前下遊埠已經檢測到eD+轉換為邏輯『0』，則其可以宣告FS或HS設備連接。
[0061]在t4時，下遊埠可以發出復位消息。上遊埠可以在SEl檢測之後使其控制消息解碼器復位。
[0062]在t5時，下遊埠可以通過基於下拉電阻器來維持SE0，從而繼續復位。上遊埠可以完成復位解碼並且進入復位。
[0063]在t6時，如果設備為低速或全速，則下遊埠可以驅動Ε0Ρ，以用於結束復位。如果設備僅為低速或全速，則設備對復位進行監視直到完成復位為止。在t7時，下遊埠可以通過驅動SEO來結束復位並且進入復位恢復。在t8時，埠準備初始化。
[0064]返回到t6,如果設備宣告全速能力，則速度協商在t6開始,用於確定設備是否具有聞速能力。圖11涉及以下對聞速協商進行描述。
[0065]圖11是示出了設備連接檢測方案的示例的時序圖，在所述設備連接檢測方案中，設備宣告了高速能力。從設備開始指示高速能力開始時，到下遊埠確認時，並且到設備接收器終端導通並且準備好高速操作時，使用單端信令完成了速度協商。直到圖11的t6，設備連接檢測操作與參考圖10進行描述的在低速/全速中的設備連接檢測操作相同。
[0066]如果設備為高速，則以下操作發生。在t6時，在上遊埠檢測到復位之後，如果設備具有高速能力，則它在eD+處驅動邏輯『1』，用於表示設備啁啾聲信號。在下遊埠和上遊埠二者處禁用可選的接收器終端236(圖2)直到t9為止。
[0067]在t7時，在下遊埠檢測到設備啁啾聲信號之後，下遊埠開始在eD-處驅動邏輯『I』，用於表示主機啁啾聲信號，並且準備將下遊PHY 200用於高速操作。
[0068]在t8時，在檢測到主機啁啾聲信號之後，上遊埠應該使其高速PHY200準備操作。為了準備將上遊埠用於高速操作，上遊埠將eD+驅動至邏輯『 O 』，在TSEO - DR之後在eD+處禁用其單端發射器，並且在eD+處啟用其單端接收器。
[0069]在t9時，下遊埠在eD-處驅動邏輯『0』，用於發送完成速度檢測的信號，並且PHY準備用於高速操作。同樣，在t9時，上遊埠通過啟用其可選的接收器終端和靜噪檢測器來進入LO。
[0070]在tlO時，下遊埠結束復位。此時，鏈路處於LO狀態。
[0071]應當理解，在本文中所描述的設備連接和操作模式檢測技術的實現不僅僅局限於eUSB2實現。在實施例中，上面所描述的斷開檢測技術可以應用到在先進的深亞微米工藝中所使用的輸入/輸出(I/O)標準或支持多數據率和操作模式的任何1標準。
[0072]雖然參考特定的實現來對某些實施例進行了描述，但是根據某些實施例的其他實現是可能的。此外，電路元件的布置和順序或在附圖中示出或本文中所描述的其他特徵不需要以所示出的和所描述的特定的方式來進行布置。根據某些實施例，許多其他布置是可能的。
[0073]在附圖示出的每一個系統中，在一些情況下元件的每一個都可以具有相同的附圖標記或不同的附圖標記，用於表明所代表的元件可以是不同的或相似的。然而，元件可以足夠靈活以具有不同的實現，並且與本文中所示出的或所描述的系統中的一些或所有共同工作。附圖中示出的各種元件可以相同也可以不同。哪一個元件被稱為第一元件並且哪一個被稱為第二元件是任意的。
[0074]在說明書和權利要求書中，可以使用術語「耦合」和「連接」連同其派生詞。應該理解，這些術語並不是要作為彼此的同義詞。更合適地，在特定實施例中，「連接」可以用於指示兩個或多個元件彼此直接物理接觸或電接觸。「耦合」可以指兩個或多個元件直接物理接觸或電接觸。然而，「耦合」還可以指兩個或多個元件彼此不直接接觸而是彼此協作或交互。
[0075]實施例是本發明的實現或示例。在說明書中提及的「實施例」、「一個實施例」、「某些實施例」、或「其他實施例」是指結合實施例所描述的特定的特徵、結構或特性包括在本發明的至少某些實施例中，而不必包括在本發明的所有實施例中。「實施例」、「一個實施例」、或「某些實施例」的各種出現並不一定全部指代相同的實施例。
[0076]並非在本文中所描述和示出的所有部件、特徵、結構、特性等都必須包括在特定的實施例或實施例中。例如，如果說明書陳述部件、特徵、結構或特性「可以」、「可能」、「能夠」、「應該」被包括，那麼不要求要包括所述特定的部件、特徵、結構或特性。如果說明書或權利要求書提及「一」或「一個」元件，則並不是指僅有一個元件。如果說明書或權利要求書提及「附加的」元件，那麼並不排除存在一個以上所述附加的元件。
[0077]雖然在本文中可以使用流程圖或狀態圖來描述實施例，但是，本發明不限於這些圖或相對應的本文的描述。例如，流程不需要移動通過每一個示出的框或狀態，或完全按照如本文所示出和所描述的相同的順序。
[0078]本發明不限於在本文中列出的特定細節。事實上，了解本公開益處的本領域的技術人員要理解，在本發明的範圍內，可以根據上面的描述和附圖來做出許多其他變型。因此，限定本發明的範圍的下面的權利要求書包括由此而進行的任何修正。
【權利要求】
1.一種用於操作通用串行總線的方法，包括: 在信號線對上將分組數據從USB2主機發送到USB2設備，並且在發送所述分組數據之後，將分組結束(EOP)信號從所述USB2主機發送到所述USB2設備； 在發送所述EOP信號之後，使所述USB2設備進入到空閒狀態中；以及， 在空閒狀態期間，將數字網際網路分組探測從所述USB2設備發送到所述USB2主機，用於指不設備存在。
2.根據權利要求1所述的方法，包括:所述USB2設備在指定的時間間隔上定期地發送附加的數字網際網路分組探測，用於指示繼續的設備存在。
3.根據權利要求1所述的方法，包括:如果所述USB2主機在指定的時間段內未從所述USB2設備接收到所述數字網際網路分組探測，則所述USB2主機宣告設備斷開。
4.根據權利要求1所述的方法，包括:如果所述USB2主機在三個連續幀內均未接收到所述數字網際網路分組探測，則所述USB2主機宣告設備斷開。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述USB2設備不包括用於指示設備存在的無源上拉電阻器。
6.根據權利要求1所述的方法，所述EOP信號在所述信號線對的第一信號線上被從所述USB2主機發送到所述USB2設備，並且所述數字網際網路分組探測在所述信號線對的第二信號線上被從所述USB2設備發送到所述USB2主機。
7.根據權利要求1所述的方法，包括:在空閒狀態期間，所述USB2主機將所述信號線對的兩條信號線保持接地。
8.一種USB2主機，包括: 主機埠，其包括用於在信號線對上向設備發送數據並且從設備接收數據的物理層，所述主機埠用於: 在傳輸分組數據之後，向所述設備發送分組結束(EOP)信號，其中，所述EOP信號使所述設備的埠進入空閒狀態；以及 從所述設備接收數字網際網路分組探測，用於確定所述設備的存在。
9.根據權利要求8所述的USB2主機，其中，所述主機埠在指定的時間間隔上定期地接收附加的數字網際網路分組探測，這指示繼續的設備存在。
10.根據權利要求8所述的USB2主機，其中，如果所述主機埠在指定的時間段內未從所述設備接收到所述數字網際網路分組探測，則所述USB2主機宣告設備斷開。
11.根據權利要求8所述的USB2主機，其中，如果所述主機埠在三個連續幀內均未接收到所述數字網際網路分組探測，則所述USB2主機宣告設備斷開。
12.根據權利要求8所述的USB2主機，其中，所述主機埠在所述信號線對的第一信號線上發送所述EOP信號，並且所述數字網際網路分組探測在所述信號線對的第二信號線上被從所述設備接收。
13.根據權利要求8所述的USB2主機，其中，在空閒狀態期間，所述主機埠將所述信號線對的兩條信號線保持接地。
14.一種USB2設備，包括: 設備埠，其包括物理層，用於在第一信號線和第二信號線上驅動信號，用於與USB2主機進行通信； 其中，在進入空閒狀態時，所述設備埠在所述信號線對中的一條信號線上向所述USB2主機發送數字網際網路分組探測，用於指示設備存在。
15.根據權利要求14所述的USB2設備，其中，所述設備埠不包括用於指示存在的無源上拉電阻器。
16.根據權利要求14所述的USB2設備，其中，所述設備埠在指定的時間間隔上定期地發送附加的數字網際網路分組探測，用於指示繼續的設備存在。
17.根據權利要求14所述的USB2設備，其中，所述附加的數字網際網路分組探測之間的時間間斷小於三個幀。
18.根據權利要求14所述的USB2設備，其中，在所述信號線對的第一信號線上從所述USB2主機接收到EOP信號時，所述設備埠進入所述空閒狀態，並且所述數字網際網路分組探測在所述信號線對的第二信號線上被發送到所述USB2主機。
19.根據權利要求14所述的USB2設備，其中，所述USB2設備是與所述USB2主機設置在同一母板中的晶片。
20.根據權利要求19所述的USB2設備，其中，在LI或暫停狀態期間，所述USB2設備使所述設備埠的發射器掉電，並且不向所述USB2主機發送數字網際網路分組探測，同時仍維持設備存在。
【文檔編號】G06F13/38GK104350481SQ201380028293
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2012年6月30日
【發明者】H·陳, K·H·張 申請人:英特爾公司