專利名稱：支持內部和外部usb收發器的數字接口的制作方法
技術領域：
本發明一般來說涉及數字串行接口，且更明確地說，涉及通用串行總線(USB)接口，其中數字串行接口適合于在內部與外部USB收發器之間進行選擇，且另外，所述外部USB收發器可與所述數字串行接口電隔離，和/或在所述數字串行接口之間某一距離處。
背景技術：
數字設備在耦合到USB設備時可能需要電化(電)隔離。在主機設備與外圍設備之間通過USB連接進行隔離在目前是復雜和昂貴的。現有的隔離技術是使用兩個微處理器控制器。一個微處理器支持一應用，而第二個微處理器提供USB接口和主機控制。這種解決方案是復雜和昂貴的，且消耗額外的功率。還期望通過比可用距離更長的距離與USB總線通信，但仍然要維持USB接口。
因此，在可能也需要在其間進行電隔離的數字設備之間和/或經過較長距離來集成USB通信時，需要更多的靈活性、簡潔性、更低的成本和功耗。
發明內容
本發明通過提供一種用于將一外部USB收發器耦合到一USB接口模塊或將一內部USB收發器與一數字設備的USB接口模塊一起使用的裝置、系統和方法，克服了上文指出的問題以及現有技術的其它缺點和不足。所述數字設備可具有數字處理器，所述數字處理器包含微處理器、微控制器、數字信號處理器(DSP)、特殊應用集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)和類似物。外部USB收發器可容易地與串行接口電隔離。可通過光學隔離、變壓器耦合等來提供電化(電)隔離。外部USB收發器可另外耦合到USB接口模塊，且與在USB標準下指定的距離相比具有更長距離的通信系統。舉例來說，可利用光纖、無線電信號、紅外線、變壓器耦合等在外部USB收發器與USB接口模塊之間傳遞串行數字信號。這個更長距離的通信系統也可提供外部USB收發器與USB接口模塊之間的隔離。除了隔離和/或長距離以外，通信系統可具有適合于耦合到外部USB收發器和USB接口模塊的簡單且廉價的單端數字接口。
在建置數字設備時，非常需要將最多的接口與通信模塊集成到數字設備中。當需要USB連接的電(電化)隔離時，接著可用低成本內部模塊(例如，耦合到內部串行接口的內部USB收發器)來配置應用，或者當需要比USB規范下可用的距離更長的距離時，可使用外部的、可易于隔離的USB收發器。這允許更多的靈活性，且因此允許可使用所述數字設備的更大量的應用。
可由軟件(例如，通過數字設備的配置寄存器中的USB收發器配置位)來控制對與數字設備的USB接口模塊一起使用的內部或外部USB收發器的選擇。也可用例如快閃存儲器、電可擦除可編程存儲器(EEPROM)、熔線等的非易失性存儲器中的韌件位來完成對使用哪一USB收發器的選擇，所述韌件位可控制數據總線選擇電路，例如適合于將內部或外部USB收發器連接到數字設備的USB接口模塊的數字多路復用器。所述數字設備可制造在半導體集成電路小片上，且可用任何類型的集成電路封裝來封裝所述半導體集成電路小片。所涵蓋的且在本發明的范圍內的是，所述半導體集成電路小片也可包含復數個半導體集成電路小片塊，且可用多小片集成電路封裝來封裝。
本發明的技術優點是僅需要數字設備的一個USB接口模塊用于與內部或外部USB收發器介接。
另一技術優點是建構和開發數字設備的成本更低，因為在不需要大量添加數字電路功能的情況下，USB介接可具有更多的靈活性。
又一個技術優點是用數字設備的低成本解決方案來支持需要電隔離的產業應用的能力。
其它技術優點是以低成本在距數字設備的距離比目前可用的距離更長的距離處具有操作的外部USB接口的能力。
又一個技術優點是通過設置或重新設置數字設備的USB收發器配置寄存器中的位來選擇內部或外部USB收發器。
另一技術優點是通過設置或重新設置數字設備的非易失性存儲器中的位來選擇內部或外部USB收發器。
鑒于本文已揭示的內容，所屬領域的技術人員應明了其它技術優點。
通過參考以下結合附圖進行的描述可獲得對本揭示案的更全面的理解及其優點，附圖中圖1是根據本發明特定示范性實施例的具有一數字設備的數字系統的示意性方框圖，其中所述數字設備具有適合于在內部與外部USB接口之間進行選擇的USB接口模塊。
圖2是與圖1的數字設備一起使用的典型的USB收發器的示意性方框圖。
本發明可具有各種修改和替代形式。附圖中以實例形式展示本發明的特定實施例，且本文對其進行了詳細描述。然而應了解，本文中陳述的對特定實施例的描述不意欲將本發明限定于所揭示的特定形式。相反，意欲涵蓋屬于如附加權利要求書所界定的本發明精神與范圍內的所有修改、替代方案和等效物。
具體實施例方式
現參看附圖，示意性說明本發明的示范性實施例的細節。附圖中相同元件將由相同標號表示，且類似元件將由具有不同的小寫字母下標的相同標號表示。
參看圖1，描繪根據本發明特定示范性實施例的具有一數字設備的數字系統的示意性方框圖，所述數字設備具有適合于在內部與外部USB接口之間進行選擇的USB接口模塊。所述數字系統由標號100一般地表示，且可包含數字設備102、外部USB收發器114和(視情況)隔離/距離接口112。數字設備102包含USB接口模塊106、多路復用器108、內部USB收發器110和(視情況)數字處理器104。數字處理器104可耦合到USB接口模塊106，且可用于控制多路復用器108。數字處理器104可包含微處理器、微控制器、數字信號處理器(DSP)、特殊應用集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)和類似物。
USB接口模塊106耦合到多路復用器108，其中多路復用器108耦合到內部USB收發器110，且適合于耦合到外部USB收發器114。視情況，多路復用器108可通過隔離和/或距離接口112耦合到外部USB收發器114。接口112允許外部USB收發器114與數字設備102之間的電隔離和/或增加的距離。數字設備104可通過控制線120控制多路復用器108，以便在內部USB收發器110與外部USB收發器114(視情況通過接口112而耦合)之間進行選擇。控制線120可通過一寄存器(未圖示)中的位邏輯電平進行操作，或可耦合到例如快閃存儲器、電可擦除可編程存儲器(EEPROM)、熔線等的非易失性存儲器(未圖示)中的韌件位。
內部USB收發器110通過內部總線122耦合到多路復用器108的輸入端。USB模塊106通過數據總線126耦合到數據設備104，其中USB模塊106根據USB規范產生適當的時序、數據和控制信號。內部USB收發器110可耦合到USB端口118，且外部USB收發器114可耦合到USB端口116。USB端口116和118可為相同或不同的USB端口。多路復用器108的輸入端適合于通過簡單的數字總線124(例如，具有單端邏輯電平的總線)耦合到外部USB收發器。因為接口112可通過總線124緊密地耦合到數字設備102，所以總線124不需要是如同USB端口116和118的USB規范要求的低噪聲、低串音差分總線。
數字設備102可制造在一半導體集成電路小片上，且可用任何類型的集成電路封裝來封裝這個半導體集成電路小片。所涵蓋的且在本發明的范圍內的是，所述半導體集成電路小片也可包含復數個半導體集成電路小片塊，且可用多小片集成電路封裝進行封裝。
本發明為內部(例如，芯片上)USB收發器110與外部(例如，芯片外)USB收發器114兩者提供支持。外部USB收發器114可用于其中物理條件決定USB收發器114的位置要位于遠離數字設備102處和/或USB收發器114必須與數字設備102電(電化)隔離的應用。可通過眾所周知的技術(例如，光隔離器、紅外線、射頻、變壓器耦合等)來實現外部USB收發器114的電隔離。
參看圖2，其描繪一典型USB收發器的示意性方框圖。一般由標號200表示的典型USB收發器包含輸出啟用(/OE)、轉換速率(slew rate)控制設置(SPEED)、到差分線驅動器(VMO和VPO)的輸出、來自差分接收器(RCV)的輸入、D+線(VP)的單端狀態輸入，和D-線(VM)的單端狀態輸入。這些信號中的大多數可直接耦合到多路復用器108(見圖1)。然而，這些信號中的某些信號(即，SPEED)是依賴于系統的，且可通過用戶選定的I/O配置來硬連線或發信號。獨立的外部USB收發器114可為(例如)Phillips通用串行總線收發器PDIUSBP11A。Phillips USB收發器是數字USB接口領域的技術人員眾所周知的。
已根據特定的示范性實施例描述了本發明。根據本發明，可改變設備的參數，通常由設計工程師指定和選擇這些參數以用于期望的應用。另外，本發明涵蓋可由所屬領域的技術人員基于本文陳述的教示而容易設計的其它實施例也屬于由附加權利要求書所界定的本發明的范圍內。可以所屬領域的且得益于本文所陳述教示的技術人員將明了的不同但等效的方式來修改和實踐本發明。
權利要求
1.一種適合于在一內部通用串行總線(USB)收發器與一外部USB收發器之間進行選擇的數字設備，其包含一通用串行總線(USB)模塊；一內部USB收發器；一多路復用器，其具有一耦合到所述USB模塊的輸出端、一耦合到所述內部USB收發器的第一輸入端、一適合于耦合到一外部USB收發器的第二輸入端，和一用于確定對所述內部USB收發器或所述外部USB收發器的選擇的控制輸入端。
2.根據權利要求1所述的數字設備，其中所述第二輸入端適合于耦合到一隔離接口，所述隔離接口隔離所述第二輸入端與所述外部USB收發器。
3.根據權利要求2所述的數字設備，其中所述隔離接口包含一光纖隔離接口。
4.根據權利要求2所述的數字設備，其中所述隔離接口包含一射頻隔離接口。
5.根據權利要求2所述的數字設備，其中所述隔離接口包含一紅外線隔離接口。
6.根據權利要求2所述的數字設備，其中所述隔離接口包含一經變壓器耦合的隔離接口。
7.根據權利要求1所述的數字設備，其中所述第二輸入端適合于耦合到一接口，所述接口允許增加所述第二輸入端與所述外部USB收發器之間的操作距離。
8.根據權利要求1所述的數字設備，其進一步包含一耦合到所述USB模塊的數字處理器。
9.根據權利要求8所述的數字設備，其中所述數字處理器耦合到所述多路復用器的所述控制輸入端，并控制對所述內部USB收發器或所述外部USB收發器的選擇。
10.根據權利要求8所述的數字設備，其中所述數字處理器是從由一微處理器、微控制器、數字信號處理器(DSP)、特殊應用集成電路(ASIC)和可編程邏輯陣列(PLA)組成的群組中選擇的。
11.根據權利要求1所述的數字設備，其中所述USB模塊、所述內部USB收發器和所述多路復用器被制造在一集成電路小片上。
12.根據權利要求11所述的數字設備，其中所述集成電路小片是被封圍在一集成電路封裝中。
13.根據權利要求11所述的數字設備，其中一數字處理器被制造在所述集成電路小片上。
14.根據權利要求1所述的數字設備，其中所述多路復用器的所述控制輸入端耦合到一非易失性存儲器。
15.根據權利要求14所述的數字設備，其中所述非易失性存儲器是從由快閃存儲器、電可擦除可編程存儲器(EEPROM)和可熔線組成的群組中選擇的。
16.一種具有一適合于在一內部通用串行總線(USB)收發器與一外部USB收發器之間進行選擇的數字設備的數字系統，所述數字系統包含一數字設備；和一外部通用串行總線(USB)收發器；其中所述數字設備包含一USB模塊；一內部USB收發器；和一多路復用器，其具有一耦合到所述USB模塊的輸出端、一耦合到所述內部USB收發器的第一輸入端、一耦合到所述外部USB收發器的第二輸入端，和一用于確定對所述內部USB收發器或所述外部USB收發器的選擇的控制輸入端。
17.根據權利要求16所述的系統，其進一步包含一隔離接口，所述隔離接口耦合在所述多路復用器的所述第二輸入端與所述外部USB收發器之間。
18.根據權利要求17所述的設備，其中所述隔離接口是從由一光纖隔離接口、一射頻隔離接口、一紅外線隔離接口和一變壓器耦合的隔離接口組成的群組中選擇的。
19.根據權利要求16所述的系統，其進一步包含一距離接口，所述距離接口耦合在所述多路復用器的所述第二輸入端與所述外部USB收發器之間，其中所述距離接口允許增加所述數字設備與所述外部USB收發器之間的操作距離。
20.根據權利要求16所述的系統，其進一步包含一耦合到所述USB模塊的數字處理器。
21.根據權利要求16所述的系統，其中所述數字處理器耦合到所述多路復用器的所述控制輸入端，并控制對所述內部USB收發器或所述外部USB收發器的選擇。
22.根據權利要求16所述的系統，其中所述數字處理器是從由一微處理器、微控制器、數字信號處理器(DSP)、特殊應用集成電路(ASIC)和可編程邏輯陣列(PLA)組成的群組中選擇的。
23.根據權利要求16所述的系統，其中所述數字設備被制造在一集成電路小片上。
24.根據權利要求23所述的系統，其中所述集成電路小片是被封圍在一集成電路封裝中。
25.根據權利要求24所述的系統，其中一數字處理器被制造在所述集成電路小片上。
26.根據權利要求16所述的系統，其中所述多路復用器的所述控制輸入端耦合到一非易失性存儲器。
27.根據權利要求26所述的系統，其中所述非易失性存儲器是從由快閃存儲器、電可擦除可編程存儲器(EEPROM)和可熔線組成的群組中選擇的。
28.一種在一用于在一內部通用串行總線(USB)收發器與一外部USB收發器之間進行選擇的數字設備中的方法，所述方法包含以下步驟當一控制位處于一第一邏輯電平時，將一通用串行總線(USB)模塊的一輸入端耦合到一內部USB收發器；和在所述控制位處于一第二邏輯電平時，將所述通用串行總線(USB)模塊的所述輸入端耦合到一外部USB收發器。
29.根據權利要求28所述的方法，其中所述耦合所述USB模塊的所述輸入端的步驟是用一多路復用器完成的。
30.根據權利要求28所述的方法，其進一步包含用一隔離接口隔離所述USB模塊與所述外部USB收發器的步驟。
31.根據權利要求28所述的方法，其進一步包含用一距離接口增加所述USB模塊與所述外部USB收發器之間的操作距離的步驟。
32.根據權利要求29所述的方法，其進一步包含用一數字處理器控制所述多路復用器的步驟，其中所述數字處理器也耦合到所述USB模塊。
33.根據權利要求28所述的方法，其中所述控制位來自一非易失性存儲器。
全文摘要
一種數字設備具有一支持在所述數字設備的一內部USB收發器與一外部USB收發器之間進行選擇的USB接口模塊。可用一控制寄存器或存儲器位置中的一位來控制對所述內部或外部USB收發器的選擇。所述外部USB收發器可與所述USB接口模塊電隔離，和/或延伸經過比USB規范下可用的距離更長的距離。
文檔編號G06F13/40GK1957342SQ200580016705
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月26日 優先權日2004年2月26日
發明者約瑟夫·哈里·朱利謝, 伊戈爾·沃耶沃達, 陳美玲 申請人:密克羅奇普技術公司