專利名稱：：多功率模式串行接口架構的制作方法
技術領域：
：本公開涉及一種多功率模式(multi-powermode)串行接口(serialinterface)架構。
背景技術：
：在一些手持裝置(handhelddevice)的運用上，例如MP3播放器、GPS導航機、手機(mobilephone)、數字相機(digitalcamera)等，耗電量(powerconsumption)與省電(energysaving)一直是最重要的考慮項目。然而，現今大多數的手持裝置都已內建通用串行總線(UniversalSerialBus,USB)的接口，或是具有USB接口功能的模塊，例如快閃存儲器模塊、數字相機模塊、麥克風(MIC)模塊、全球移動通信系統(GlcAalSystemforMobileCommunications，GSM)模塊等。由于USB傳輸接口本身相當耗電，常常出現USB接口比手持裝置主要功能耗電的例子，例如MP3播放功能、GPS路線導航運算功能等，USB傳輸接口都比主要功能模塊耗電。在USB的應用中，耗電的問題可來自兩個主要原因，一個原因是接收端使用電阻來抑制信號反射(reflection)效應，以使信號反射造成的過沖和下沖降到最低。另一個原因是傳送端與接收端之間使用長的連接線(wire)，例如纜線。在USB的很多應用中，例如嵌入式系統(embeddedsystem)，主機與設備之間線路長度遠遠短于一般典型的1.8米纜線(cable)，在此環境下，USB主機與設備的收發器就可以在低功率模式(lowerpowermode)下來操作，以減少系統整體的功率耗損。在現今的手持裝置應用上，很多USB模塊或USB裝置是沒有使用纜線的。所以，當USB的應用中不需要長的線路時，主機與設備的USB的接口就可以不需要啟動USB物理層(PHYlayer)電路，或是令其物理層以低功耗的模式運作，此時所有USB鏈接層(linklayer)信號與通信協議的標準定義相同，因此，驅動軟件不需大幅修改；而因為沒有啟動USB物理層，或是物理層運作于低功耗模式，此USB接口在整體上就可以節省較多功耗。主機與設備在其USB接口連結較長的纜線時，其USB接口便啟動標準全功耗的USB物理層來推動USB纜線與USB裝置。如圖1所示，在可移除電子裝置100中，接口模式檢測器(InterfaceModeDetector)132用來辨識MMC相容模式、USB相容模式、以及Mu模式。整理器(wrapper)135用來轉換數據，以在USB相容模式與Mu模式之間進行傳輸。USB物理層電路136用來傳送相容于USB相容模式的數據。USB裝置控制器137用來控制USB相容模式中的數據傳輸。MMC裝置控制器134用來控制MMC相容模式中的數據傳輸。移動的電子裝置100可以在USB裝置上，切換使用物理層，或使用Mu模式的一位數據與一個時鐘數字信號，來進行傳輸數據，其中，Mu模式的數據與時鐘數字信號線為單端信號(Singleendsignal)。在使用Mu模式進行傳輸數據時，因為沒有使用耗電的物理層，所以可以達到省電的功能。
發明內容本公開的實施范例可提供一種多功率模式串行接口架構。在一實施范例中，此多功率模式串行接口架構包含兩個輸入/輸出端口，以及一驅動接收電路，此驅動接收電路還包括至少一多模式驅動器(multi-modedriver)，根據不同傳輸模式的控制信號，以不同的電流值或不同的電壓值來產生一組信號，以驅動此兩個輸入/輸出端口；一多模式終端電路(multi-modeterminatorcircuit)，根據此不同傳輸模式的控制信號，提供不同的終端阻抗；及至少一接收器(receiver)，接收來自此兩個輸入/輸出端口并且從多模式終端電路分流的至少一信號；其中，此不同傳輸模式至少包含一USB相容模式，此兩個輸入/輸出端口皆電性連接此多模式終端電路與此至少一接收器，此多模式終端電路電性連接此多模式驅動器。現在配合下列圖示、實施范例的詳細說明及權利要求書，將上述及本發明的其他目的與優點詳述于后。圖1是一種可移除電子裝置的一范例示意圖。圖2是一種串行接口架構的一個范例示意圖，與所公開的某些實施范例一致。圖3是串行接口架構的一個工作范例示意圖，與所公開的某些實施范例一致。圖4是串行接口架構的另一個工作范例示意圖，與所公開的某些實施范例一致。主要元件符號說明100可移除電子裝置135整理器134MMC裝置控制器200串行接口架構212數字輸入/輸出230多模式終端電路250接收器271、272輸入/輸出端口222控制信號320數字單端數據輸出322數字單端時鐘輸出330多模式高速驅動器341第一多工器340多模式低速/全速驅動器132接口模式檢測器136USB物理層電路137USB裝置控制器210數字輸入/輸出模塊220多模式驅動器240選擇器260驅動接收電路299數字層321數字差動端數據輸出323數字差動端時鐘輸出330a、340a控制信號342第二多工器351第一多模式終端器352第二多模式終端器430多功率模式L/F/HS終端器450多功率模式L/F/HS驅動器具體實施例方式本公開的實施范例在USB的應用中，建立一種串行接口架構，具備可配置(configurable)或可編程(programmable)的電壓或電流源及終端電路(terminatorcircuit)，在可移除裝置的應用上，相容于USB原有的連接器，并可應用在USB標準線纜長度。在移動裝置應用的纜線長度下，可用低功耗模式運作，來達到在移動裝置中省電的需求。此串行接口架構可操作于多種情況下，至少包括如USB主機與USB設備之間使用不同長度的連接線或是不同的數據傳輸率(transferdatarate)、以及可配置或可編程的供應電壓或電流源，以使USB主機與USB設備的功率耗損為最佳化。圖2是一種串行接口架構的一個范例示意圖，與所公開的某些實施范例一致。圖2的范例中，串行接口架構200包含兩個輸入/輸出端口271及272，以及一驅動接收電路洸0。驅動接收電路260還包括至少一多模式驅動器(multi-modedifferentialdriver)220、一多模式終端電路(multi-modeterminatorcircuit)230、以及至少一接收器(receiver)250。至少一多模式驅動器220根據不同傳輸模式的控制信號222，以不同的電流值或不同的電壓值來產生一組信號，以驅動此兩個輸入/輸出端口271及272。至少一多模式驅動器220可用一差動模式來進行數據傳輸或接收。不同傳輸模式至少包括一USB相容模式。多模式終端電路230根據不同傳輸模式的控制信號222，提供不同的終端阻抗。此不同的終端阻抗可包括可調的(adjustable)輸出串聯阻抗，或是可調的輸入并聯終端阻抗。多模式終端電路230電性連接至少一多模式驅動器220。至少一多模式驅動器220與多模式終端電路230也可以用一單一整合電路來實現。驅動器220傳送信號時，多模式終端電路230可以根據不同纜線長度及不同的傳輸速率，調整輸出串聯阻抗，抑制反射信號。至少一接收器250接收來自此兩個輸入/輸出端口271及272，該裝置接收信號時，多模式終端電路230可以根據不同纜線長度及不同的傳輸速率，調整輸入并聯終端阻抗，抑制反射信號。兩個輸入/輸出端口271及272皆電性連接多模式終端電路230與至少一接收器250。串行接口架構200可再包括一數字輸入/輸出模塊210以及至少一選擇器M0。數字輸入/輸出模塊210電性連接一USB控制器的一數字層四9，并且具有多個數字輸入/輸出212。至少一選擇器240根據不同傳輸模式的控制信號222，來選擇兩個輸入/輸出端口271及272是連接驅動接收電路260或是連接多個數字輸入/輸出212。多個數字輸入/輸出212電性連接至少一選擇器M0。數字輸入/輸出模塊210也可用一差動模式來進行數據傳輸或接收。兩個輸入/輸出端口271及272是以一數字正信號(digitalplussignal)D+或是一數字負信號(digitalminussignal)D-來輸入/輸出。數字輸入/輸出212可以有兩種數字信號輸出，包括一個數字單端數據信號(digitalsingleenddatasignal)及一yIv^^BiltfW^(digitalsingleendclocksignal)>5^^!!]!^^(digitaldifferentialdatasignal)。在本公開的范例中，串行接口架構200可提供USB相容模式既有的高速(HighSpeed,HS)、全速(FullSpeed,FS)以及低速(LowSpeed,LS)的數據傳輸率的三種操作模式。高速、全速、以及低速的數據傳輸率的定義與一般標準的USB相同，也就是說，每秒480MHzU2MHzU.5MHz分別定義為高速、全速、以及低速傳輸率。串行接口架構200還可提供多種不同數據傳輸率的操作模式。圖2的串行接口架構200可以相容于一USB主機控制器(或系統)或是一USB設備控制器(或系統)的收發器(transceiver)。此收發器可以配置成一種多功率模式收發器。在正常的USB交易處理開始之前，串行接口架構200必須先根據USB主機與USB設備的操作情況來決定模式配置(modeconfiguration)0USB主機與USB設備的操作情況是依USB主機和USB設備之間的線路長度(wirelength)或是數據的傳輸率而定。如前所述，串行接口架構200可提供USB相容模式既有的高速、全速以及低速的數據傳輸率的三種操作模式。以下說明幾種模式配置的決定，其中一般標準的USB例如是USB2.0。(1)在LS/FS模式中，串行接口架構200的拓樸與一般標準的USB相同，而串行接口架構200的供應電壓可更低，例如3.31.2伏特，如此可降低功率耗損。(2)在LS/FS模式中，主機從一組預先定義頻率中(例如1.5/12MHz或是其它的工作頻率但范圍仍然介于1.5MHz到12MHz之間，系統設定值(defaultvalue)為12MHz)，選擇一組主機和設備(device)端都可以運作良好的頻率，其中數據的傳輸率可從每秒1.5MHz到12MHz之間變化，此信號品質是依USB主機收發器和USB設備收發器之間線路長度而定。(3)在LS/FS模式中，當建立連線時，此變化的速率(deviatedspeed)可通過應用需求或是與測試分組協商來定義，以評估誤碼率與確保信號品質。(4)在HS/LS/FS模式中，只要信號品質是可被接受的，應用本公開的串行接口架構200的收發器可提供一種單端模式(singleendedmode)，來提供數據線(datawire)和時鐘線(clockwire)，以取代一般標準的USB的數字正信號線D+或是數字負信號線D-，此信號品質可依USB主機收發器和USB設備收發器之間線路長度而定。(5)在HS模式中，主機從一組預先定義頻率中(例如12/60/120/M0/480MHZ或是其它的工作頻率但范圍仍然介于12MHz與480MHz之間，系統設定值(defaultvalue)為480MHz)，選擇一組主機和設備端都可以運作良好的頻率，其中主機和設備間的數據傳輸率可從每秒從480MHz到12MHz之間變化。當信號品質變成可被接受時，數據的傳輸率可從每秒480MHz到低于480Mbps之間變化。此信號品質與USB主機收發器和USB設備收發器之間線路長度有關。(6)在HS模式中，相較于一般標準的USB的驅動電路，串行接口架構200的多模式驅動器220以較低的電流模式(lowercurrentmode)來操作，并且接收器250切換至低功率終端模式(lowpowerterminationmode)。(7)在HS模式中，當建立連線時，此變化的速率可依應用需求或是與測試分組協商來定義，以評估誤碼率與確保信號品質。(8)單端發信號(SingleEndedSignaling)是一種經由線(wire)來發出電子信號的最簡單且通用的方法。其中一條線載送一變化電壓，此變化電壓代表信號；而另一條線連接至一參考信號，通常是接地。(9)USB主機且/或USB設備的收發器除了一般標準的USB模式外，還具有可配置的低功率模式，包括可配置(configurable)或可編程(programmable)的驅動與終端模式(drivingandterminationmodes),以及可配置或可編禾呈的同步單端(synchronoussingleend)且/或非同步差動(asynchronousdifferential)模式，同步單端例如是具備單端時鐘(singleendclock)的單端數據(singleenddata)。(10)對于變化的數據傳輸速率，其速率可由(3)和(7)來決定。此即為多模式(Multimode)的定義。(11)對于修訂頻率模式(ModifiedFreqmode)的定義可參考(2)和(5)。如前所述，本公開的串行接口架構可以實施于一USB主機控制器或是一USB設備控制器的收發器，或是主機控制器與設備控制器皆具有本公開的串行接口架構的收發器，主機的收發器與設備的收發器形成相互對稱的(symmetric)電路。此收發器可以配置成一種多功率模式收發器。USB設備控制器的收發器也可通過上述實施范例的數字輸入輸出模塊、至少一多模式驅動器、多模式終端電路、接收器以及至少一選擇器的電路來設計。圖3是串行接口架構200的一個工作范例示意圖，與所公開的某些實施范例一致。圖3的范例中，數字輸出模塊210產生四個數字信號輸出，包括數字單端數據輸出320、數字單端時鐘輸出322、數字差動端數據輸出321、數字差動端時鐘輸出323，其中數字單端數據輸出320與數字單端時鐘輸出322提供給一第一多工器341，數字差動端數據輸出21與數字差動端時鐘輸出323提供給一第二多工器342。對于HS或變化的HS模式，多模式高速驅動器(Multi-ModeHighSpeedDriver)330通過控制信號330a，以不同的電流值或是以不同的電壓值，及不同的輸出阻抗，以電流模式(currentmode)或電壓模式(voltagemode)來驅動。而多模式低速/全速驅動器(Multi-ModeLowFullSpeedDriver)340，通過控制信號340a，以不同的電壓值，以及不同的輸出阻抗，以電壓模式(voltagemode)來驅動、并具備第一多模式終端器(Multi-PWRModeTerminator)351、以及第二多模式終端器；352，根據此預定的模式配置，在該裝置接收信號時，將驅動器340輸出固定電平(例如全為低電平)，終端器351、352則形成并聯終端電阻(parallelterminationresistance)0當主機收發器和設備收發器之間的線路長度很短時，在一預定傳輸率下穿過某一長度的連接線的情況下，只要信號品質仍然是在可被接受的一誤碼率(BitErrorRate,BER)內，接收信號時，可以不啟動340、351、352所形成的并聯終端電阻，亦即，沒有并聯終端(noparallelterminationatall)，以降低傳輸功號。對于LS/FS或變化的LS/FS模式，多模式高速驅動器430是被關掉(turnedoff)的，多模式低速/全速驅動器340通過控制信號340a，根據此預定的模式配置與系統提供的電壓供應(voltagesupply)，以不同的電壓振幅(voltageswings)來驅動，此確保信號品質在預定頻率下穿過某一長度的連接線后，仍然是在可被接受的一誤碼率內。如圖4的范例所示，多模式高速驅動器330與多模式低速/全速驅動器340也可以合并為單一化驅動電路(unifiedcircuit)，也就是多功率模式L/F/HS驅動器450，多功率模式L/F/HS驅動器450可備有多模式高速驅動器330與多模式低速/全速驅動器340的上述功能，對于HS或變化的HS模式，以不同的電流值或是以不同的電壓值，及不同的輸出阻抗，以電流模式(currentmode)或電壓模式(voltagemode)來驅動；而對于LS/FS或變化的LS/FS模式，會以不同的電壓振幅來驅動輸出。類似地，第一多模式終端器351與第二多模式終端器352也可以合并為單一化終端電路，也就是多功率模式L/F/HS終端器430，在不同功率模式提供不同的輸入并聯終端電阻。從上述這些范例中可窺知，利用本公開的串行接口架構來實現的收發器可在多種情況下運作，包括不同的傳輸線長度、多種的數據傳輸率(datarate)和供應電壓(supplyvoltage)，來最佳化USB主機與設備的功率消耗。可配置或可編程的驅動模式在標準速度或非標準可變化速度下，可針對各種傳輸線的長度，在多種電流模式下來提供不同的電流值。可配置或可編程的終端模式在標準速度或非標準可變化速度下，可針對各種傳輸線的長度，提供不同的終端電阻值(terminationresistorvalues)，包括無限電阻值(valueofinfiniteresistance)，也就是根本沒有并聯終端。此收發器可與USB設備控制器或系統相容，也可與USB主機控制器或系統相容。本串行接口架構可定義一接口布局，此接口布局可置于一主機收發器的控制端或是一設備收發器的控制端。承上述圖3至圖4與接口布局的設計，可得知本公開的串行接口架構具有多模驅動器(multi-modedrivers)與多模終端器(multi-modeterminators)，以及可隨選的(optional)數字且/或單端驅動器(digitaland/orsingle-endeddriver),此單端模式提供數據線(data)與時鐘線(clock)來取代一般標準USB(如USB2.0)連接線的數字正信號線D+與數字負信號線D-。綜上所述，本公開的實施范例提出一種串行接口架構，此串行接口架構可實現于USB主機且/或USB設備的收發器，此收發器可在多種情況下操作，至少包括如USB主機與USB設備之間使用不同長度的連接線或是不同的數據傳輸率、以及可配置或可編程的供應電壓或電流源，來降低USB主機與USB設備的整體系統的功率耗損。以上所述者僅為本公開的實施范例，當不能依此限定發明實施的范圍。即大凡依據本發明權利要求書要求保護的范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍。權利要求1.一種多功率模式串行接口架構，該架構包含兩個輸入/輸出端口，以及一驅動接收電路，該驅動接收電路還包括至少一多模式驅動器，根據不同傳輸模式的控制信號，以不同的電流值或不同的電壓值來產生一組信號，以驅動該兩個輸入/輸出端口；一多模式終端電路，電性連接該至少一多模式驅動器，并且根據該不同傳輸模式的控制信號，提供不同的終端阻抗；以及至少一接收器，接收來自該兩個輸入/輸出端口并且從該多模式終端電路分流的至少一信號；其中，該不同傳輸模式至少包括一通用串行總線USB相容模式，該兩個輸入/輸出端口皆電性連接該多模式終端電路與該至少一接收器。2.如權利要求1所述的串行接口架構，其中該至少一多模式驅動器與該多模式終端電路以一單一整合電路來實現。3.如權利要求1所述的串行接口架構，該架構還包括一數字輸入/輸出模塊，電性連接一USB控制器的一數字層，并且具有多個數字輸入/輸出；以及至少一選擇器，根據該不同傳輸模式的控制信號，來選擇該兩個輸入/輸出端口是連接該驅動接收電路或該多個數字輸入/輸出；其中，該多個數字輸入/輸出電性連接該至少一選擇器。4.如權利要求1所述的串行接口架構，其中該不同的終端阻抗包括可調的輸出串聯終端阻抗。5.如權利要求1所述的串行接口架構，其中該不同的終端阻抗包括可調的輸入并聯終端阻抗。6.如權利要求1所述的串行接口架構，該串行接口架構至少提供該USB相容模式既有的高速、全速以及低速的數據傳輸率的三種操作模式。7.如權利要求6所述的串行接口架構，該串行接口架構還提供多種不同數據傳輸率的操作模式。8.如權利要求1所述的串行接口架構，其中該至少一多模式驅動器以一差動模式來進行數據傳輸或接收。9.如權利要求1所述的串行接口架構，其中該數字輸入/輸出模塊以一差動模式來進行數據傳輸或接收。10.如權利要求1所述的串行接口架構，該串行接口架構還定義一接口布局，該接口布局置于一主機收發器的控制端或是一設備收發器的控制端。11.如權利要求1所述的串行接口架構，該串行接口架構實現于一主機或一設備的收發器。全文摘要本公開涉及一種多功率模式串行接口架構，在該多功率模式串行接口架構的一實施范例中，此多功率模式串行接口架構有兩個輸入/輸出端口，以及一驅動接收電路。在此驅動接收電路中，至少一多模式驅動器根據不同傳輸模式的控制信號，以不同的電流值或不同的電壓值來產生一組差動信號，以驅動此兩個輸入/輸出端口。一多模式終端電路根據此不同傳輸模式的控制信號，提供不同的終端阻抗。至少一接收器接收來自此兩個輸入/輸出端口并且從多模式終端電路分流的信號。其中，此不同傳輸模式至少包含一USB相容模式。文檔編號G06F13/38GK102103562SQ20101058885公開日2011年6月22日申請日期2010年12月15日優先權日2009年12月17日發明者孫元亨,林建宏,許芷瑋申請人:財團法人工業技術研究院