专利名称：具有heac和以太网连接的收发器的制作方法
技术领域：
本发明有关一种以太网，特别是一种具有高分辨率多媒体接口以太网及音频返回信道(high-definition multimedia interface (HDMI) Ethernet & audio return channel, HEAC)连接和有线以太网连接的收发器。
背景技术：
以太网为一种广泛使用的计算机网络技术，可用于建构局域网络。例如，快速以太网或100BASE-TX的数据传送速率可达每秒100兆位。以太网收发器主要包含物理层(PHY) 收发端口、介质访问控制(MAC)接口端口及一些上层协议处理器。高分辨率多媒体接口(high-definitionmultimedia interface，HDMI)为一种可发送未压缩数字数据的简易型音频/视频接口。HDMI版本1.4还提供HDMI以太网信道 (HDMI Ethernet channel, HEC)，允许在两个HDMI装置之间形成100兆位/秒的以太网连接。HDMI版本1. 4还提供音频返回信道(audio return channel, ARC)，使得HDMI装置可发送音频数据或比特流至相连接的HDMI装置。为了让传统以太网收发器能够支持HDMI版本1. 4 (或之后的版本)，通常建构第二物理层收发端口及第二 MAC接口端口。然而，两对物理层收发端口及MAC接口端口会造成芯片面积及消耗功率的增加。此外，大部分的网络终端实际上不会同时使用到HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)及传统有线以太网。因此，需要提出一种新颖的收发器，其具有HEAC连接和有线以太网连接。
发明内容
如上所述，本发明实施例的目的之一在于提出一种收发器，其可以较低成本方式来支持HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和传统有线以太网。此外，本发明实施例可以智能地切换HDMI和以太网信号，以得到较佳效果。根据本发明第一实施例，收发器包含一对HDMI输入/输出节点、主动混合及共模偏压(AHCB)单元、一对第一以太网输入/输出节点、一对第二以太网输入/输出节点、以太网线闸(line gate)、一对第一多路器及以太网物理层收发单元。AHCB单元发送一对差动发送信号以及接收一对第一差动接收信号。以太网线间连接第一差动以太网信号至该对差动发送信号与一对第二差动接收信号中的一对，且连接第二差动以太网信号至该对差动发送信号与该对第二差动接收信号中的另一对。第一多路器选择第一差动接收信号与第二差动接收信号中的一个。以太网物理层收发单元在一物理层接收及处理该选择的第一或第二差动接收信号。根据本发明第二实施例，省略第一多路器。取而代之的是，以太网物理层收发单元接收第一及第二差动接收信号两者，且在一物理层处理差动发送信号及第一、第二差动接收信号中的一个。
图1的方块图显示本发明第一实施例的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC) 连接和有线以太网连接的收发器。图2例示主动混合及共模偏压(AHCB)单元的实施。图3A显示图1的以太网线闸(line gate)的连接示意图。图;3B例示图1的以太网线闸的实施。图4显示图1的快速以太网物理层收发单元的详细方块图。图5的方块图显示本发明第二实施例的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC) 连接和有线以太网连接的收发器。图6显示图5的快速以太网物理层收发单元的详细方块图。主要组件符号说明IOA嵌入系统IOB音频源IOCSPDIF 编码器IlAHDMI输入/输出节点IlBHDMI输入/输出节点12主动混合及共模偏压(AHCB)单元13HDMI CEC/CDC 协议处理器14以太网管理单元15A第一以太网输入/输出节点15B第一以太网输入/输出节点16A第二以太网输入/输出节点16B第二以太网输入/输出节点17以太网线闸(line gate)170直通连接路径171跨接连接路径18A快速以太网物理层(PHY)收发单元18B快速以太网物理层(PHY)收发单元180放大器180A放大器180B放大器18IA物理介质相关(PMD)单元182APCS/PMA 单元18IB物理介质相关(Pffl))单元182BPLS/PMA 单元183介质访问控制(MAC)接口184APCS/PMA 单元185A物理介质相关(PMD)单元184BPLS/PMA 单元
185B物理介质相关(Pffl))单元186线驱动器187A第二多路器187B第三多路器187C第四多路器188A自动协商单元188B管理接口189A导线189B导线19A/19B第一多路器20介质访问控制(MAC)单元ARC_0ENARC使能信号ARC_TX(共模)音频信号Capability能力信号Crossover跨接信号HEAC+差动 HEAC 信号HEAC-差动 HEAC 信号HEC_0ENHEC使能信号Link_Ctrl连接控制信号Link_Sta回复信号MDI_RX_P选择差动接收信号MDI_RX_N选择差动接收信号MDI_RX_P0第一差动接收信号MDI_RX_N0第一差动接收信号MDI_RX_P1第二差动接收信号MDI_RX_N1第二差动接收信号MDI_TX_P差动发送信号MDI_TX_N差动发送信号RJ45_0EN以太网使能信号TPRX+第二差动以太网信号TPRX-第二差动以太网信号TPTX+第一差动以太网信号TPTX-第一差动以太网信号
具体实施例方式图1的方块图显示本发明第一实施例的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC) 连接和有线以太网连接的收发器。在本说明书中，“有线以太网”指传统有线以太网，例如 10BASE或100BASE。在本实施例中，HEAC连接采用HDMI版本1. 4 (或之后版本)，其提供 100BASE(或快速以太网)标准，数据传送速率可达每秒100兆位；有线以太网连接采用快速以太网，其提供100BASE(100兆位/秒)及10BASE(10兆位/秒)两种标准。本发明也可适用于其它(之前或之后)网络标准。关于HDMI版本1.4的细节，可参考其说明书。在本实施例中，收发器包含一对双向HDMI输入/输出节点或垫(pad) IlA和11B， 用于传送一对差动HEAC信号HEAC+及HEAC-。主动混合及共模偏压(active hybrid & common-mode bias，AHCB)单元12用于发送一对差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N，接收一对第一差动接收信号MDI_RX_P0、MDI_RX_N0及发送(共模)音频信号ARC_TX。AHCB单元12当中的主动混合部分用于发送差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N, 以及接收第一差动接收信号MDI_RX_P0、MDI_RX_N0 ；AHCB单元12当中的共模偏压部分则用于发送音频信号ARC_TX，其可源自一嵌入系统10A、源自一音频源IOB并受SPDIF编码器 IOC的编码。共模偏压部分可由音频返回信道(ARC)使能信号ARC_0EN所启动；该ARC使能/[言号 ARC—0EN 由 HDMI CEC/CDC (consumer electronics control/capability discovery control，消费电子控制/能力发现控制)协议处理器13所产生；该HDMI CEC/⑶C协议处理器13根据(双向)CEC信号HDMI_CEC以决定一连接装置的ARC能力。共模偏压部分可由HDMI以太网信道(HEC)使能信号HEC_0EN所启动；该HEC使能信号HEC_0EN由以太网管理单元14所产生；该以太网管理单元14可决定一连接装置的HEC能力。第二图例示主动混合及共模偏压(AHCB)单元12的实施，但不限于此。在本实施例中，收发器还包含两对双向(有线)以太网输入/输出节点第一以太网输入/输出节点对15A/15B，用于传送一对第一差动以太网信号TPTX+/TPTX-；及第二以太网输入/输出节点对16A/16B，用于传送一对第二差动以太网信号TPRX+/TPRX-。以太网线闸(line gate) 17作为第一差动以太网信号TPTX+/TPTX-、第二差动以太网信号TPRX+/ TPRX-与差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N、第二差动接收信号MDI_RX_P1、MDI_RX_N1之间的配对。换句话说，位于第一侧的第一差动以太网信号TPTX+/TPTX-可连接至第二侧的差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N或者第二差动接收信号MDI_RX_P1、MDI_RX_N1 ；而第一侧的第二差动以太网信号TPRX+/TPRX-可连接至第二侧的另一对信号。图3A显示以太网线闸(line gate) 17的连接示意图。该以太网线闸17提供两种连接形态(1)直通连接路径170，亦即，第一差动以太网信号TPTX+/TPTX-连接至差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N，且第二差动以太网信号TPRX+/TPRX-连接至第二差动接收信号 MDI_RX_P1、MDI_RX_N1 ； (2)跨接连接路径171，亦即，第一差动以太网信号TPTX+/TPTX-连接至第二差动接收信号MDI_RX_P1、MDI_RX_N1，且第二差动以太网信号TPRX+/TPRX-连接至差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N。图;3B例示以太网线闸17的实施，但不限于此。以太网线闸17的连接配对受控于以太网使能信号RJ45_0EN及跨接信号Crossover。其中，以太网使能信号RJ45_0EN由以太网管理单元14所产生；跨接信号Crossover则由快速以太网物理层(PHY)收发单元18A 所产生。在本实施例中，(一对)第一多路器19A/19B根据以太网管理单元14所产生的 HEC使能信号HEC_0EN，用于选择(来自于AHCB单元12的)第一差动接收信号MDI_RX_P0、 MDI_RX_N0或者(来自于以太网线闸17的)第二差动接收信号MDI_RX_P1、MDI_RX_N1。经第一多路器19A/19B输出的选择差动接收信号MDI_RX_P、MDI_RX_N被馈至快速以太网物理层收发单元18A并受其处理，其中该快速以太网物理层收发单元18A属于开放系统互连(open systems interconnection, OSI)模型七层当中的物理层(或第一层)。来自快速以太网物理层收发单元18A的差动发送信号MDI_TX_P、MDI_TX_N被馈至AHCB单元12及以太网线闸17。图4显示第一实施例的快速以太网物理层收发单元18A的详细方块图。当选择差动接收信号MDI_RX_P、MDI_RX_N经放大器(AMP) 180放大之后，如果其属于100BASE标准，则继续由物理介质相关(physical medium dependent,PMD)单元181A及物理编码子层 (physical coding sublayer,PCS)/物理介质连接(physical medium attachment,PMA)单元182A来处理。否则，如果属于10BASE标准，则继续由物理介质相关(PMD)单元181B及物理层信令(physical layer signaling, PLS)/物理介质连接(PMA)单元182B来处理。经处理后的选择差动接收信号MDI_RX_P、MDI_RX_N最后被馈至介质访问控制(MAC)接口 183， 继续则被馈至介质访问控制(MAC)单元20进行处理，该介质访问控制(MAC)单元20属于开放系统互连(OSI)模型七层当中的第二层。上述“PMD”、“PCS”、“PMA”、“PLS”及“MAC”的细节可参考以太网说明书，例如IEEE 802. 3(2000)。另一方面，介质访问控制(MAC)单元20所提供的待发送数据被馈至介质访问控制 (MAC)接口 183。如果其属于100BASE标准，则继续由PCS/PMA单元184A及物理介质相关 (PMD)单元185A来处理，最后由线驱动器(line drive) 186所驱动，因而产生差动发送信号 MDI_TX_P、MDI_TX_N。否则，如果属于10BASE标准，则继续由PLS/PMA单元184B及物理介质相关(PMD)单元185B来处理，最后由线驱动器186所驱动，因而产生差动发送信号MDI_ TX_P、MDI_TX_N。上述100BASE和10BASE标准由第二多路器187A来选择。快速以太网物理层(PHY)收发单元18A还包含自动协商单元188A，其可和一连接装置进行协商，以决定使用100BASE或10BASE标准。其中，自动协商单元188A经由导线189A、第三多路器187B及线驱动器186以发送协商信号，并经由放大器180及另一导线 189B以接收协商信号。此外，根据协商程序，自动协商单元188A产生跨接信号crossover 至以太网线闸17。如前所述，本实施例的以太网管理单元14可决定一连接装置的HEC能力，可产生以太网使能信号RJ45_0EN以控制以太网线闸17，且产生HEC使能信号HEC_0EN以控制AHCB 单元12。此外，以太网管理单元14还可将连接装置的能力经由一能力信号Capability以通知快速以太网物理层(PHY)收发单元18A的管理接口 188B。以太网管理单元14可经由链路控制信号Link_Ctrl以控制管理接口 188B，强迫其选择100BASE，而管理接口 188B则响应以回复信号Linkjta。图5的方块图显示本发明第二实施例的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC) 连接和有线以太网连接的收发器。第二实施例的架构类似于第一实施例(第一图)，差异处在于，本实施例省略第一多路器19A/19B。因此，(来自于AHCB单元12的)第一差动接收信号MDI_RX_P0、MDI_RX_N0以及(来自于以太网线闸17的)第二差动接收信号MDI_RX_ P1、MDI_RX_N1皆馈至快速以太网物理层(PHY)收发单元18B。此外，在本实施例中，以太网管理单元14所产生的HEC使能信号HEC_0EN还同时用于控制快速以太网物理层收发单元 18B。图6显示第二实施例的快速以太网物理层收发单元18B的详细方块图。本实施例的快速以太网物理层收发单元18B的架构类似于第一实施例的快速以太网物理层收发单元18A (图4)，差异处在于，本实施例使用二放大器(AMP) 180A/180B以分别放大第一差动接收信号MDI_RX_P0/MDI_RX_N0及第二差动接收信号MDI_RX_P1/MDI_RX_N1。此外，本实施例使用第四多路器187C以选择放大器180A和180B的输出之一。根据本实施例的特征之一， 由于导线189B上的信号并未受到多路器的阻隔，因此，即使以太网管理单元14令快速以太网物理层收发单元18B处于100兆位/秒的传送速率(亦即100BASE)，然而自动协商单元 188A仍能监视导线189A上的协商信号。上述任一实施例所公开的收发器皆能以低成本方式来支持HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)连接和有线以太网连接。特别是，使用单一快速以太网物理层收发单元 18A/18B及单一介质访问控制(MAC)单元20，使其共享于HEAC连接与以太网连接两者之间。再者，以太网管理单元14连同HDMI CEC/⑶C协议处理器13及自动协商单元188A可智能地切换HDMI与以太网信号，因而获得较佳效果。上述每一方块可使用硬件、软件、数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)或其组合来实施。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的权利要求；凡其它未脱离发明所公开的精神下所完成的等效改变或修改，均应包含在下述的权利要求内。
权利要求
1.一种具有高分辨率多媒体接口(HDMI)以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，包含一对HDMI输入/输出节点，用于传送一对差动HEAC信号；一主动混合及共模偏压(AHCB)单元，用于发送一对差动发送信号以及接收一对第一差动接收信号；一对第一以太网输入/输出节点，用于传送一对第一差动以太网信号；一对第二以太网输入/输出节点，用于传送一对第二差动以太网信号；一以太网线闸，用于连接该第一差动以太网信号至该对差动发送信号与一对第二差动接收信号中的一对，且连接该第二差动以太网信号至该对差动发送信号与该对第二差动接收信号中的另一对；一对第一多路器，用于选择该第一差动接收信号与该第二差动接收信号中的一个；及一以太网物理层收发单元，在一物理层接收及处理该选择的第一或第二差动接收信号。
2.如权利要求1所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的AHCB单元还发送一音频信号。
3.如权利要求2所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，还包含一协议处理器，其根据一消费电子控制(CEC)信号来决定一连接装置的音频返回信道(ARC)能力。
4.如权利要求3所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的协议处理器产生一 ARC使能信号以控制该AHCB单元发送该音频信号。
5.如权利要求1所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，还包含一以太网管理单元，用于决定一连接装置的HDMI以太网信道(HEC)能力。
6.如权利要求5所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网管理单元产生一 HEC使能信号，以控制该差动发送信号的发送以及该第一差动接收信号的接收。
7.如权利要求5所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网线闸受控于该以太网管理单元所产生的以太网使能信号以及该以太网物理层收发单元所产生的跨线信号。
8.如权利要求5所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网管理单元将一连接装置的能力通知该以太网物理层收发单元。
9.如权利要求8所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网管理单元控制该以太网物理层收发单元以决定其数据传送速率。
10.如权利要求1所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网物理层收发单元包含一自动协商单元，用于和一连接装置进行协商，以决定至少两个数据传送速率当中的一个。
11.一种具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，包含一对HDMI输入/输出节点，用于传送一对差动HEAC信号；一主动混合及共模偏压(AHCB)单元，用于发送一对差动发送信号以及接收一对第一差动接收信号；一对第一以太网输入/输出节点，用于传送一对第一差动以太网信号；一对第二以太网输入/输出节点，用于传送一对第二差动以太网信号；一以太网线闸，用于连接该第一差动以太网信号至该对差动发送信号与一对第二差动接收信号中的一对，且连接该第二差动以太网信号至该对差动发送信号与该对第二差动接收信号中的另一对；及一以太网物理层收发单元，接收该第一及第二差动接收信号，且在一物理层处理该差动发送信号及该第一、第二差动接收信号中的一个。
12.如权利要求11所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的AHCB单元还发送一音频信号。
13.如权利要求12所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，还包含一协议处理器，其根据一消费电子控制(CEC)信号以决定一连接装置的音频返回信道(ARC)能力。
14.如权利要求13所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的协议处理器产生一 ARC使能信号以控制该AHCB单元发送该音频信号。
15.如权利要求11所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，还包含一以太网管理单元，用于决定一连接装置的HDMI以太网信道(HEC)能力。
16.如权利要求15所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网管理单元产生一 HEC使能信号，以控制该差动发送信号的发送以及该第一差动接收信号的接收。
17.如权利要求15所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网线闸受控于该以太网管理单元所产生的以太网使能信号以及该以太网物理层收发单元所产生的跨线信号。
18.如权利要求15所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网管理单元将一连接装置的能力通知该以太网物理层收发单元。
19.如权利要求18所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网管理单元控制该以太网物理层收发单元以决定其数据传送速率。
20.如权利要求11所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，其中上述的以太网物理层收发单元包含一自动协商单元，用于和一连接装置进行协商，以决定至少两个数据传送速率当中的一个。
21.如权利要求20所述的具有HDMI以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器，当该以太网管理单元令该以太网物理层收发单元处于一数据传送速率时，该自动协商单元监视一协商程序。
全文摘要
一种具有高分辨率多媒体接口(HDMI)以太网及音频返回信道(HEAC)和以太网连接的收发器。主动混合及共模偏压(AHCB)单元发送差动发送信号以及接收第一差动接收信号。以太网线闸(line gate)进行第一、第二差动以太网信号与差动发送信号、第二差动接收信号之间的配对连接。以太网物理层收发单元接收第一、第二差动接收信号二者或其中的一个，并在物理层处理该接收信号。
文档编号H04L12/28GK102469001SQ201010551630
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者蔡典儒 申请人:承景科技股份有限公司