生成并实施一用于更高数据率的讯号协议和接口的制作方法

专利名称：生成并实施一用于更高数据率的讯号协议和接口的制作方法
技术领域：
本发明关于一种用于以高数据率在主机装置和客户端音频/视觉呈现装置之间通讯或传送讯号的数字讯号协议和过程。更具体来说，本发明关于一种用于使用低功率高数据率的传送机制将多媒体和其它类型的数字讯号自无线装置传送到微型显示单元或其它呈现装置的技术。
背景技术：
电脑、电子游戏相关产品和各种视频技术(例如DVD和高清晰度VCR)在过去几十年中发展迅猛，使得可将分辨率越来越高的静止、视频、视频点播和图形影像(甚至在包括某些类型的文本时)呈现给此种设备的最终用户。这些进步又要求使用更高分辨率的电子观察装置，诸如高清 晰度视频监视器、HDTV监视器或专门的影像投影元件。将此等视觉影像和高清晰度或高质量音频数据(诸如在使用CD类声音重现、DVD和其他也具有相关音频讯号输出的装置时)的组合用来为最终用户创造一个更逼真、内容更丰富、或更真实的多媒体体验。此外，已开发了诸如MP3播放器的高度移动的高质量声音系统和音乐传送机构，以向最终用户进行仅有音频的呈现。在典型视频呈现环境中，通常使用现有技术以可最贴切地称为缓慢或一般的速率(约为每秒一到几十千位)来传送视频数据。接着这种数据被缓存或储存在短暂或长期存储装置中，以延后(稍后)在所要观察装置上播放。例如，可利用驻留于具有调制解调器或互联网连接装置的电脑上的程序来“跨越”或使用互联网传送影像，以接收或传输对数字地表现一影像有用的数据。类似的传送可使用无线装置来进行，诸如配有无线调制解调器的便携式电脑、或无线个人数字助理(Personal Data Assistant) (PDA)、或无线电话。一旦被接收到，数据被在本地存储于存储器元件、电路或装置(诸如RAM或闪存)包括外部存储装置中，以供播放。取决于数据量和影像分辨率，播放可能开始地较快或具有较长时间的延迟。意即，在某些实例中，影像呈现允许不需要许多数据的非常小或低分辨率影像的某种程度的实时播放，或允许使用某种类型的缓存，以使得在短暂延迟后，在传送更多材料的同时呈现某些材料。倘若传送链路没有中断，则一旦呈现过程开始，所述传送对观察装置的最终用户来说是相当透明的。
通常用若干熟知技术之一来压缩用于创建静止影像或动态视频的数据以加速数据经由通讯链路的传送，所述技术可诸如由联合图像专家组(Joint PhotographicExperts Group) (JPEG)、运动图像专家组(Motion Picture Experts Group) (MPEG)以及媒体、电脑及通讯产业中的其他知名标准组织或公司所规定的技术。此通过使用较少数量的位来传送给定量的信息而允许更快地传送影像或数据。
一旦数据被传送到诸如电脑或其它接收装置的“本地”装置，所得信息就被解压缩(或使用特殊解码播放器播放)，且(若需要)被解码，并被预备以基于对应的可用呈现分辨率和控制要素而进行适当呈现。例如，依据X乘Y像素的屏幕分辨率的典型电脑视频分辨率通常在从低至480x640像素、到600x800再到1024x1024的范围内，尽管在希望或需要的条件下一般可能使用多种其它分辨率。
影像呈现还受到以下因素的影响:影像内容，及给定视频控制器在特定预定义彩色等级或色深(用于产生彩色的每像素位)及彩色强度方面操控影像的能力，及所使用的任何额外的开销位(overhead bit)。例如，可预料典型的电脑呈现可使用从每像素大约8位到32位或更多位中的任何色深来表现各种色彩(深浅和色调)，尽管也会用到其它值。
根据以上值，能看出在从最低到最高的典型分辨率和色深的范围上，给定屏幕影像将要求传送从2.45兆位(Mb)数据到约33.55Mb数据中的任一数据量。当以每秒30帧的速率观看视频或动态影像时，所需的数据量为约每秒73.7到1，006兆位(Mbps)数据，或约每秒9.21到125.75兆字节(MBps)。此外，可能希望结合影像而提供音频数据(诸如用于多媒体呈现)，或提供音频数据作为单独的高分辨率音频呈现(诸如CD音质的音乐)。也可采用处理互动命令、控制或讯号的额外讯号。这些选项中的每一种都会增加甚至更多的待传送数据。总之，当希望将高质量或高分辨率影像数据和高质量音频信息或数据讯号传送给最终用户以创造一种内容丰富的体验时，就会需要在呈现元件和经配置以提供此等类型数据的来源或主机装置之间的高数据传送率链路。
约每秒115千字节(KBps)或每秒920千位(Kbps)的数据率可常规地由调制解调器串行接口处理。诸如 USB串行接口的其它接口可适应速率高达12MBps的数据传送，且诸如使用美国电气电子工程师学会(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers)(IEEE)1394标准所配置的专门的高速传送可以约100到400MBps的速率进行。遗憾地，这些速率达不到上文论述的被设想用于未来的无线数据装置和服务的理想的高数据率，所述无线数据装置和服务用于提供高分辨率、内容丰富的输出讯号以驱动便携式视频显示器或音频装置。此外，这些接口要求使用大量主机(或系统)和客户端软件来进行操作。其软件协议堆栈也会产生过大量的开销，尤其是在考虑移动无线装置或电话应用的情况下。此等装置具有严格的存储器和功率消耗限制，以及已不堪重负的计算能力。此外，这些接口中的某些采用了对于高度追求美感的移动应用而言太重且不合要求的笨重电缆，采用了增高成本的复杂连接器，或只是耗电太多。
存在其它熟知的接口，诸如模拟视频图形适配器(Analog Video GraphicsAdapter) (VGA)接口、交互式数字视频(Digital Video Interactive) (DVI)接口或千兆位视频接口(Gigabit Video Interface) (GVIF)接口。头两种接口是并行类型的接口，其以更高传送率处理数据，但也采用沉重的电缆并消耗大量的功率(约为几瓦)。这些特性都不能满足配合便携式消费性电子装置一起使用的需要。甚至第三种接口也消耗过多功率并使用昂贵或笨重的连接器。
对于上述接口中的某些和其它与用于固定安装电脑设备的数据传送相关的极高速率数据系统/协议或传送机制来说，存在另一主要缺点。为适应所要数据传送率还要求大量功率和/或在高电流电平下的操作。这极大地降低了此等技术在高度移动的消费型导向的产品中的适用性。
一般而言，使用诸如光纤型连接和传送元件的替代物来适应此等数据传送率也会要求使用导致更大复杂性和成本的若干额外的转接器和元件，对于真正商用消费型导向的产品是不理想的。迄今光学系统除了一般较昂贵外，其功率要求和复杂性也阻止了其在轻重量、低功率、便携式应用中的普遍使用。
便携式或移动应用产业中缺乏一种为高度移动的最终用户提供高质量的呈现体验(不管是基于音频、视频还是多媒体)的技术。换句话说，当使用便携式电脑、无线电话、PDA、或其它高度移动的通讯装置或设备时，当前使用的视频和音频呈现系统或装置无法以理想的高质量水平提供输出。通常，所察觉到的质量欠缺是无法获得传送高质量呈现数据所需的高数据率的结果。因此，需要一种新的传送机制来增加在提供数据的主机装置和向最终用户呈现一输出的客户端显示装置或元件之间的数据吞吐量。
本申请人已在美国专利申请案第10/020，520号和第10/236，657号中提出该等新的传送机制，两案名称均为 “Generating And Implementing A Communication ProtocolAnd Interface For High Data Rate Signal Transfer”,该等案被让渡给本发明的受让人且以引用的方式并入本文中。那些申请案中论述的技术可极大地提高高速数据讯号中的大量数据的传送率。然而，尤其是在视频呈现方面，对不断增大的数据率的需求还在增长。即使有了数据讯号技术中其它正在进行的发展，仍需要争取获得甚至更快的传送率。因此开发一种增加主机和客户端装置之间的数据吞吐量所需的新的或改进的传送机制是一个持久的需要。
发明内容
存在于此项技术中的上述缺点及其他问题由本发明的实施例解决，在本发明中已开发了一种新的协议和数据传送机制，以在主机装置和接收的客户端装置之间以高数据率传送数据。
本发明之实施例是针对用于经由一通讯路径在主机装置和客户端装置之间以高速率传送数字数据的移动数据数字接口(Mobile Data Digital Interface) (MDDI)，其采用链接在一起的复数个或一系列封包结构以形成一个用于在主机和客户端装置之间通讯预先选定的一组数字控制和呈现数据的通讯协议。所述讯号通讯协议或链路层由主机或客户端链路控制器的物理层使用。位在主机装置中的至少一链路控制器经由所述通讯路径或链路而耦合到客户端装置，且经配置以生成、传输、及接收形成所述通讯协议的封包，并将数字呈现数据形成为一或多类数据封包。所述接口提供了主机和客户端之间的双向信息传送。
在本发明的实施例的其它态样中，至少一客户端链路控制器(或客户端接收器)被安置在客户端装置中且经由通讯路径或链路而耦合到主机装置。客户端链路控制器也经配置以生成、传输、及接收形成通讯协议的封包，并将数字呈现数据形成为一或多类数据封包。一般来说，主机或链路控制器采用一状态机来处理用于命令或某些类型的讯号预备和查询处理中的数据封包，但可使用一更慢的通用处理器来操控数据和通讯协议中所使用的较简单封包中的某些。主机控制器包含一个或一个以上差动线驱动器；而客户端接收器包含耦合到通讯路径的一个或一个以上差动线接收器。
封包被分组集中于具有预先定义的固定长度且在主机和客户端装置之间予以通讯的媒体帧中，所述媒体帧具有预定数目的具有不同可变长度的封包。封包各包含一个封包长度域、一个或一个以上封包数据域、和一个循环冗余校验域。在从主机链路控制器传送其它封包的开始处传送或定位一个子巾贞标头封包(Sub-frame Header Packet)。通讯协议分别使用一个或一个以上视频流(Video Stream)类型封包和音频流(Audio Stream)类型封包来将视频类型数据和音频类型数据从主机经由一个正向链路传送到客户端，以呈现给客户端装置用户。所述通讯协议使用一个或一个以上反向链路封装(Reverse LinkEncapsulation)类型封包来将数据从客户端装置传送到主机链路控制器。
主机链路控制器生成填充符(Filler)类型封包来占据正向链路传输中的不具有数据的周期。通讯协议使用复数个其它封包来传送视频信息。此等封包包括色彩映射(Color Map)、位块传送(Bit Block Transfer)、位图区域填充(Bitmap Area Fill)、位案填充(Bitmap Pattern Fill)、和透明色彩启用(Transparent Color Enable)类型封包。通讯协议使用用户定义流(User-Def ined Stream)类型封包来传送接口用户定义数据。通讯协议使用键盘数据(Keyboard Data)和指向装置数据(Pointing Device Data)类型封包来将数据传送到或传送自与所述客户端装置相关的用户输入装置。通讯协议使用链路关闭(Link Shutdown)类型封包来终止经由所述通讯路径的在任一方向上的数据传送。
所述通讯路径一般包含或采用具有一系列四个或四个以上导体和一个屏蔽层的电缆。在某些实施例中，链路控制器包含一个USB数据接口且电缆使用USB型接口以及其它导体。此外，按需要可使用印刷导线或弹性导体。
主机链路控制器从客户端装置请求显示器能力信息，以便确定所述客户端经由所述接口能适应何种数据和数据率。客户端链路控制器使用至少一个显示器能力(DisplayCapability)类型封包将显示或呈现能力传达到主机链路控制器。通讯协议使用多个传送模式，每一模式允许 在一个给定时间周期中并行传送不同最大数目的数据位，同时每一模式可通过在主机和客户端链路控制器之间进行协商来加以选择。这些传送模式在数据传送期间是动态可调整的，且在正向链路上所使用的同一模式不一定要用在反向链路上。
在本发明的某些实施例的其它态样中，主机装置包含一无线通讯装置，诸如无线电话、无线PDA、或其中设置有无线调制解调器的便携式电脑。典型的客户端装置包含诸如微型显示装置的便携式视频显示器和/或便携式音频呈现系统。此外，主机可使用存储构件或元件来存储待传送以呈现给客户端装置用户的呈现或多媒体数据。


参考附图详细描述本发明的其它特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。在图中，相同参考数字一般指示相同、功能类似和/或结构类似的元件或处理步骤，且一元件初次出现时所在的图由参考数字中最左方的数位指示。
图1A说明本发明的实施例可于其中操作的基本环境，包括使用结合便携式电脑来使用的微型显示装置。
图1B说明本发明的实施例可于其中操作的基本环境，包括使用结合无线收发器来使用的微型显示装置和音频呈现元件。
图2说明移动数字数据接口的总体概念，具有一个主机和客户端的互连。
图3说明适用于实现从客户端装置到主机装置的数据传送的封包结构。
图4说明MDDI链路控制器的使用和经由用于I型和U型接口的物理数据链路导体的在主机和客户端之间传递的讯号类型。
图5说明MDDI链路控制器的使用和经由用于II型、III型和IV型接口的物理数据链路导体的在主机和客户端之间传递的讯号类型。
图6说明用于实施接口协议的帧和子帧的结构。
图7说明用于实施接口协议的封包的大体结构。
图8说明子帧标头封包的格式。
图9说明填充符封包的格式和内容。
图10说明视频流封包的格式。
图11说明图10的视频数据格式描述符的格式和内容。
图12说明数据的压缩格式和未压缩格式的使用。
图13说明音频流封包的格式。
图14说明数据的字节对准和压缩的PCM格式的使用。
图15说明用户定义流封包的格式。
图16说明色彩映射封包的格式。
图17说明反向链路封装封包的格式。
图18说明显示器能力封包的格式。
图19说明键盘数据封包的格式。
图20说明指向装 置数据封包的格式。
图21说明链路关闭封包的格式。
图22说明显示器请求和状态封包的格式。
图23说明位块传送封包的格式。
图24说明位图区域填充封包的格式。
图25说明位案填充封包的格式。
图26说明通讯链路数据通道封包的格式。
图27说明接口类型转递请求封包的格式。
图28说明接口类型确认封包的格式。
图29说明执行类型转递封包的格式。
图30说明正向音频通道启用封包的格式。
图31说明反向音频采样率封包的格式。
图32说明数字内容保护开销封包的格式。
图33说明透明色彩启用封包的格式。
图34说明往返行程延迟测量封包的格式。
图35说明在往返行程延迟测量封包期间的事件的时序。
图36说明适用于实施本发明的CRC产生器和校验器的样本实施。
图37A说明当发送数据封包时用于图36的设备的CRC讯号的时序。
图37B说明当接收数据封包时用于图36的设备的CRC讯号的时序。
图38说明在无争用情况下的典型服务请求的处理步骤。
图39说明在与链路开始(link start)有争用的情况下的典型服务请求的在链路重启动序列已开始后确立的处理步骤。
图40说明如何使用DATA-STB编码来传输一个数据序列。
图41说明适用于在主机处从输入数据生成DATA和STB讯号并接着在客户端处恢复数据的电路。
图42说明适用于实施一个实施例的驱动器和终端电阻器。
图43说明客户端从主机处获取服务时和主机提供此种服务时所采用的步骤和讯号电平。
图44说明在DataO、其它数据线(DataX)和选通线(Stb)上的转变之间的相对间隔。
图45说明当主机在传送一个封包后禁用主机驱动器时会发生的响应延迟的存在。
图46说明当主机启用主机驱动器以传送一个封包时会发生的响应延迟的存在。
图47说明在主机接收器输入端，被传送的数据的时序和选通脉冲的前缘与后缘之间的关系。
图48说明开关特性和由反向数据时序产生的对应客户端输出延迟。
图49说明使用状态机实施同步所用的讯号处理步骤和条件的闻级图。
图50说明在采用MDDI的系统中的正向和反向路径上进行讯号处理时会遇到的典型延迟量。
图51说明边际往返行程延迟测量。
图52说明反向链 路数据率变化。
图53说明反向速率除数比正向链路数据率的值的图形表示。
图54A和54B说明在接口操作中所采取的步骤。
图55说明了接口设备处理封包的概观。
图56说明了正向链路封包的格式。
图57说明了 I型链路接口中的传播延迟和偏斜的典型值。
图58说明了经由接口的例示性讯号处理在I型链路上的Data、Stb、和时钟恢复时序。
图59说明了 II型、III型或IV型链路接口中的传播延迟和偏斜的典型值。
图60A、60B和60C说明了两个数据讯号和MDDI_Stb相对于彼此的时序的不同可能性，分别为理想的、早的、和迟的。
图61说明配合I型/11型接口来使用的接口引脚配置例示性连接器。
图62A和62B分别说明用于I型和II型接口的可能的MDDI_Data和MDDI_Stb波形。
图63说明了使用状态机实施同步所用的替代性讯号处理步骤和条件的高级图。
图64说明了一系列时钟循环和各种反向链路封包位及除数值的时序之间的例示性相对时序。
图65说明了例示性错误码传送处理。
图66说明了适用于错误码传送处理的设备。
图67A说明了用于重载代码的错误码传送处理。
图67B说明了用于接收代码的错误码传送处理。
图68A说明了用于主机启始的唤醒的处理步骤。
图68B说明了用于客户端启始的唤醒的处理步骤。
图68C说明了在有争用的情况下用于主机和客户端启始的唤醒的处理步骤。
具体实施方式
1.概述
本发明的大体目的是提供一种如下文论述的移动显示数字接口(Mobile DisplayDigital Interface) (MDDI)，其导致或提供一种允许通过使用“串行”类型的数据链路或通道在主机装置和显示装置之间经由短程通讯链路进行高速或极高速数据传送的节省成本、低功耗的传送机制。这一机制适用于配合在将诸如可穿戴式微型显示器(眼镜或投影仪)的显示元件或装置连接到便携式电脑、无线通讯装置或娱乐装置时特别有用的微型连接器和软性细电缆一起实施。
本发明的实施例的一个优点是提供了一种低复杂度、低成本、高可靠性、与使用环境配合良好、且非常坚固同时仍十分灵活的数据传送技术。
本发明可用于各种情形下来以高速率将一般用于音频、视频或多媒体应用的大量数据从生成或存储该等数据的主机或源装置传达或传送到客户端显示器或呈现装置。下文论述的一个典型应用是将数据从便携式电脑或无线电话或调制解调器传送到诸如小型视频屏幕或可穿戴式微型显示装置(诸如呈含有小型投影透镜和屏幕的眼镜或头盔的形式)的视觉显示装置，或将数据从主机传送到该等组件内的客户端装置。意即，从处理器到内部屏幕或其它呈现元件。
MDDI的特征或特性使得其独立于具体显示技术。这是一种可不考虑数据的内部结构也不考虑其实施的数据或命令的功能方面的高度灵活的高速数据传送机制。这允许调整所传送的数据封包的时序以适应于特定显示装置的特性、或适应于某些装置的独特显示要求、或满足某些A-V系统的结合的音频和视频要求。只要可遵循选定协议，所述接口是显示元件或客户端装置无关的(agnostic)。此外，总的串行链路数据或数据率可在几个数量级上变化，从而允许通讯系统或主机装置设计者最优化成本、功率要求、客户端装置复杂度和显示装置更新速率。
所提供的数据接口主要是用于经由“有线”讯号链路或小型电缆来传送大量高速率数据。然而，某些应用也可利用无线链路(包括基于光学的链路)，只要其被配置成使用所开发的用于所述接口协议的相同封包和数据结构且可在功耗或复杂度足够低的条件下维持理想的传送水平来保持实用性。
I1.环境
在图1A和IB中可看到一个典型的应用，其中分别展示了与显示装置104和106以及音频重现系统108和112通讯数据的便携式或膝上型电脑100和无线电话或PDA装置102。此外，图1A展示了到较大显示器或屏幕114或投影仪116的潜在连接，出于清晰的目的，其仅展示于一个图中，但同样可连接到无线装置102。所述无线装置可正在接收数据或先前已在存储器元件或装置中存储了特定量的多媒体型数据以供随后呈现给无线装置的最终用户来观看和/或收听。因为典型的无线装置在多数时候是用于语音和简单文本通讯，其用相当小的显示屏和简单的音频系统(扬声器)来将信息传达给装置102的用户。
电脑100具有大得多的屏幕，但外部音响系统仍然不足，且仍然比不上诸如高清晰度电视或电影屏幕的其它多媒体呈现装置。电脑100是用于说明目的，本发明也可配合其它类型的处理器、互动电视游戏或消费性电子装置使用。电脑100可采用(但不限于)无线调制解调器或其它用于无线通讯的内建装置，或可按需要使用一条电缆或无线链路连接到此种装置。
这使呈现更复杂或“丰富”的数据成为一种不那么有用或愉快的体验。因此，业界正在开发其它机制和装置来向最终用户呈现信息并提供期望的最小程度的愉悦或正面的体验。
如先前在上文中所论述，正在开发若干类型的显示装置以向装置100的最终用户呈现信息。例如，一个或一个以上公司已开发了多套将影像投射到装置用户的眼前来提供视觉显示的可穿戴眼镜。当此种装置被正确定位时，它可有效地“投射”一幅比提供视觉输出的元件大得多的由用户的眼睛所看到的虚拟影像。也就是说，一个非常小的投影元件允许用户的眼睛“看见”比在典型LCD屏幕及类似物的情况下比例大得多的影像。使用更大的虚拟屏幕影像也允许使用比在更有限的LCD屏幕显示器的情况下分辨率高得多的影像。其它显示装置可包括(但不限于)小型LCD屏幕或各种平板显示元件、用于将影像投射到一个表面上的投影透镜及显示驱动器，等等。
也可存在连接到无线装置102或电脑100或者与其使用相关联的额外元件，以将输出提供给另一用户或提供给另一将讯号又转送到其它地方或加以存储的装置。例如，数据可存储在闪存中，以光学形式存储(例如，使用可写CD媒体)或存储在磁性媒体中(诸如在磁带录音机和类似装置中)以供随后使用。
此外，现在 许多无线装置和电脑具有内建的MP3音乐解码能力以及其它高级的音响解码器及系统。便携式电脑通常都具有⑶和DVD播放能力，且有些还具有小型专用闪存读取器以接收预先记录的音频文件。伴随具有此等能力而来的问题是数字音乐文件有潜力提供特色极大增加的丰富体验，但这仅在解码和播放过程够快的情况下才能实现。对于数字视频文件来说也是一样。
图1A中展示了用于协助声音重现的外部扬声器114，其也可附带有额外的元件，诸如辅助低音扬声器、或用于前部和后部声音投射的“环绕声”扬声器。同时，扬声器或耳机108被显示为内建于图1B的微型显示装置106的支撑框架或机构中。如将了解的，可使用其它音频或声音重现元件，包括功率放大或声音成形装置。
总之，如上文所论述，当希望经由一个或一个以上通讯链路110将高质量或高分辨率影像数据和高质量音频信息或数据讯号从一个数据源传送给最终用户时，需要高数据率。也就是说，传送链路110明显是如上文论述的数据通讯的一个潜在瓶颈，且限制了系统性能，因为现有传送机制达不到通常所要的高数据率。如上文举例论述的，就诸如1024乘1024像素的较高影像分辨率来说，当每像素色深为24-32位且数据率为30fps时，数据率可达到超过755Mbps或更高的速率。此外，此等影像可能是作为多媒体呈现的一部分来提供的，所述多媒体呈现包括音频数据和涉及互动游戏或通讯的潜在额外讯号、或各种命令、控制或讯号，从而进一步增加了数据量和数据率。
同样明显地是要求用更少的电缆或互连来建立数据链路，这意味着与显示器相关联的移动装置可更易于使用，且更有可能被更多的人采用。这在共同使用多个装置以建立一种完整的音频-视觉体验时尤为正确，且在显示器和音频输出装置的质量水平增加时更是如此。
不幸地是，所述更高的数据率超越了可用于传送数据的现有技术水平。需要一种用于在呈现元件和数据源之间的数据传送链路或通讯路径的技术以用高速率传送数据，其应涵盖以下特点:稳定地(较)低功率、轻重量以及尽可能简单和便宜的电缆结构。本申请人已发展出一种新颖技术，或方法和设备，来实现这些和其它目标以允许一系列移动、便携式或甚至是固定位置装置以极高数据率将数据传送到所要的显示器、微型显示器或音频传送元件，同时仍保持理想的低功耗和复杂度。
II1.高速率数字数据接口系统结构
为了创造并有效利用一种新颖的装置接口，已设计一种可使用低功率讯号提供极高数据传送率的讯号协议和系统结构。所述协议是基于一封包和共用帧结构(或链接在一起以形成协议的结构)，用于通讯预先选定的一组数据或数据类型以及应用于所述接口的命令或操作结构。
A.概述
通过MDDI链路连接或经由MDDI链路通讯的装置称为主机和客户端，客户端通常是某种类型的显示装置。从主机到显示器的数据正向行进(称为正向讯务或链路)，且由主机启用的从显示器到主机的数据反向行进(反向讯务或链路)。这说明于图2所示的基本配置中。在图2中，主机202使用一个双向通讯通道206连接到客户端204，所述通讯通道206被说明为包含一正向链路208和一反向链路210。然而，这些通道是由共用的一组导体形成的，其数据传送有效地在正 向链路操作或反向链路操作之间切换。
如本文其它部分所论述，主机包含可从使用本发明中获益的若干类型装置之一。例如，主机202可为呈手提式电脑、膝上型电脑、或类似的移动计算装置的形式的便携式电脑，其可为PDA、寻呼装置、或许多无线电话或调制解调器之一。或者，主机202可为便携式娱乐或呈现装置，诸如便携式DVD或CD播放器、或游戏装置。同时，客户端204可包含各种适用于向最终用户呈现信息的装置。例如，结合入眼镜的微型显示器、内建于帽子或头盔中的投影装置、内建于车辆中的小型屏幕或甚至是全息元件(诸如在车窗或挡风玻璃中)、或各种扬声器、头戴受话器、或用于呈现高质量音响或音乐的音响系统。然而，所属领域的技术人员将易于了解本发明不限于这些装置，市场上存在许多预期在存储和运输方面或在播放时的呈现方面向最终用户提供高质量的影像和音响的及建议使用的其它装置。本发明适用于增加在各种装置之间的数据吞吐量，以适应实现理想的用户体验所需的高数据率。
B.接口类型
将MDD接口设想为处理在通讯和电脑产业中的五种或更多的相当不同的实际接口类型。此时将这些实际接口类型简单地标示为I型、II型、III型、IV型和U型。
I类接口配置为6线(6-wire)(导体)接口，这使其适用于移动或无线电话、PDA、电子书(e-Book)、电子游戏、及便携式媒体播放器(诸如CD播放器或MP3播放器)、及基于类似类型的电子消费性技术的装置。U类接口配置为8线(8-wire)(导体)接口，其更适用于不需要快速更新显示且不具有内建MDDI链路控制器的膝上型电脑、笔记本电脑、或台式个人电脑及类似装置或应用。这种接口类型也可以通过所使用的额外的双线通用串行总线(USB)接口来识别，其对于适应在多数个人电脑上的现有操作系统或软件支持极有帮助。U型接口也可用于一种仅USB (USB-only )模式中，其中显示器仅具有一连接到电脑或类似装置(例如，配备有标准USB端口的消费性电子装置，诸如数码相机或视频播放器)上的标准USB端口的USB连接器。
II型、III型及IV型接口适用于高性能显示器或装置，且使用具有额外双绞线类型导线的更大更复杂的接线来为数据讯号提供适当的屏蔽和低损耗传送。
I型接口传递可包含显示、视频、控制及有限讯令信息的讯号，且通常用于不要求高分辨率全速率视频数据的装置。这类接口主要用于诸如移动无线装置的装置，其中通常没有用于连接和传送讯号的USB主机(USB host)。在这一配置中，移动装置是MDDI主装置且充当控制源自主机的通讯链路的“主控(master)”，其一般发送显示数据到客户端(正向讯务或链路)。
在这种接口中，主机通过将一个特殊命令或封包类型发送到客户端(允许其在规定持续时间内接管总线(链路)并将数据作为反向封包发送到主机)来启用在所述主机处自客户端接收通讯数据(反向讯务或链路)。这说明于图3中，其中将一类称为封装封包(下文论述)的封包用于适应在传送链路上传送反向封包，从而创建反向链路。为主机轮询显示器以获得数据所分配的时间间隔由主机预定，且基于每一特定应用的要求。这类半双工双向数据传送在无法使用USB端口来从客户端传送信息或数据的情况下尤其有利。
U型接口传送十分适用于膝上型和台式应用中的讯号，在此等应用中，USB接口受到大量主板或其他硬件以及操作系统软件的广泛支持。新增的USB接口的使用允许了使用“即插即用”特性和容易的应用程序配置。包含USB也允许了命令、状态、音频数据等等的通用双向流动，同时可使用双绞线 以低功率和高速度传送以客户端装置为目标的视频和音频数据。如下文论述，可使用其它导线来传送功率。使用USB接口的本发明实施例允许经由一组导体的高速传送，同时主要经由USB连接来实施讯令和控制，其可在不使用时关闭且消耗很少功率。
USB接口是现代个人电脑设备中十分广泛使用的标准，且USB接口的细节和其操作在此项技术中已熟知，因此此处不再说明。就USB接口来说，主机和显示器之间的通讯服从通用串行总线规范，修订版 2.CKUniversal Serial Bus Specification, Revision〗.0)。在其中USB是主讯令通道并可能是语音返回通道的使用U型接口的应用中，主机可选地经由MDDI串行数据讯号来论询客户端。
有能力进行HDTV型或类似高分辨率显示的高性能显示器要求速率为约1.5Gbps的数据流，以便支持全动视频(ful 1-motion video)。II型接口通过并行传输2位来支持高数据率，III型接口通过并行传输4位来支持高数据率，而IV型接口通过并行传送8位来支持高数据率。MDDI所使用的协议允许每一 I型、II型、III型或IV型主机一般地与任一 I型、II型、III型或IV型客户端或显示器通过协商可使用的最高可能数据率来通讯。将可称为最无能的装置的能力或可用特性用于设定链路的性能。通常，即使是对于主机和客户端都能够使用II型、III型或IV型接口的系统，主机和客户端仍以I型接口开始操作。主机接着确定目标客户端或显示器的能力，并以对特定应用适宜的方式协商一到II型、III型抑或IV型模式的转递(hand-off)或重新配置操作。
主机一般可能使用适当的链路层协议(下文进一步论述)，且可能在任何时间减速(stepdown)或再次将操作重新配置到一个较慢模式来节省功率或加速(step up)到一个较快模式来支持更高速度的传送，诸如用于更高分辨率的显示内容。例如，当显示系统从诸如电池的电源切换到交流电源时或当显示媒体的来源切换到较低或较高分辨率格式时，主机可改变显示模式，或者可考虑这些或其他条件或事件的组合并以此为基础来改变显示或数据传送模式。
系统也可能在一个方向上使用一种模式通讯数据，而在另一方向上使用另一种模式通讯数据。例如，IV型接口模式可用于以高速率将数据传送到显示器，而当从外围设备(诸如键盘或指向装置)传送数据到主机装置时使用I型或U型模式。
C.实际接口结构
图4和5中展示了用于在主机和客户端装置之间建立通讯的装置或链路控制器的大体布置。在图4和5中，MDDI链路控制器402和502被展示为安装在主机装置202中，且MDDI链路控制器404和504被展示为安装在客户端装置204中。如前所述，主机202通过包含一系列导体的双向通讯通道406而连接到客户端204。如下文所论述，主机和客户端链路控制器都可作为使用单一电路设计的集成电路来制造，其中所述电路设计可经设定、调整或编程以作为主机控制器(驱动器)或客户端控制器(接收器)而响应。这提供了由较大规模制造单一电路装置所带来的低成本。
在图4中，也展示了用于实施MDDI的U型接口版本的USB主机装置408和USB客户端装置410。用于实施这些功能的电路和装置在此项技术中已熟知，且此处不再详述。
在图5中，MDDI链路控制器502被展示为安装在主机装置202’中且MDDI链路控制器504被展示为安装在客户端装置204’中。如前所述，主机202’通过包含一系列导体的双向通讯通道506而连接到客户端204’。如上文所论述，主机链路控制器和客户端链路控制器都可用单一电路设计来制造。
图4和5中也说明了经由MDDI链路或所使用的实际导体而在主机和客户端(诸如显示装置)之间所传递的讯号。如图4和5中所示，用于经由MDDI传送数据的主路径或机制使用了标示为MDDI_DataO+/_和MDDI_Stb+/_的数据讯号。这些讯号各自是经由电缆中的差分对导线传送的低电压数据讯号。对于经由接口发送的每一位，在MDDI_DataO的对抑或MDDI_Stb的对上仅存在一个转变。这是基于电压的传送机制而非基于电流的，所以静态电流消耗接近零。主机将MDDI_Stb讯号驱动到客户端显示器。
尽管数据可经由MDDI_Data对在正向和反向方向上流动(意即，其为双向传送路径)，但主机是数据链路的主控器或控制器。MDDI_DataO和MDD1-Stb讯号路径工作在差分模式下以最大化抗扰性。这些线 路上的讯号的数据率由主机所发送的时钟脉冲的速率来确定,且在约Ikbps直到400Mbps或更大的范围内可变。
II型接口除I型的数据对外还包含一个额外的数据对或导体或路径，称为MDDI_Datal+/-。III型接口除II型接口的数据对外还包含两个额外的数据对或讯号路径，称为MDDI_Data2+/-和MDDI_Data3+/-。IV型接口除III型接口的数据对外还包含四个额外的数据对或讯号路径，分别称为:MDDI_data4+/-、MDDI_Data5+/-、MDDI_Data6+/-、和 MDDI_Data7+/-。在上述接口配置中的每一种配置中，主机可使用指定为MDDI_Pwr和MDDI_Gnd的线对或讯号将功率发送到客户端或显示器。
一般仅可用于U型配置的一种传送类型是MDDI USB连接或讯号路径。MDDI USB连接包含用于在主机和客户端显示器之间通讯的二级路径。在某些应用中，在主机和客户端之间以较低数据率发送某些信息可能更有利。使用USB传送链路允许不具有MDDI链路控制器但具有USB主机或有限主机能力的装置与配备有U型接口的MDDI兼容客户端或显示器通讯。可经由USB接口有效地传送到显示器的信息实例有:静态位图、数字音频流、指向装置数据、键盘数据以及控制及状态信息。经由USB接口来支持的功能也可使用主MDDI高速串行数据路径来实施。尽管上文定义的数据(参见下文的封包)可经由USB类型接口发送，但是将数据串联成紧接着(back-to-back)的封包形式的要求不适用于此种USB接口，使用支持MDDI类型转递的封包的要求也不适用于此种USB接口。
下文中，根据接口类型在表I中说明了经由MDDI链路在主机和客户端(显示器)之间传递的讯号的概要。
表I
权利要求
1.一种经由一通讯路径在一主机装置与一客户端装置之间传送数字数据以呈现给一用户的方法，其包含: 产生封包，每个封包包括一个具有CRC值的CRC域，且将所述封包链接在一起以形成一预定义的通讯协议； 使用所述通讯协议经由所述通讯路径在所述主机装置与所述客户端装置之间传递预先选定的一组数字控制和呈现数据； 经由所述通讯路径将驻留在所述主机装置中的至少一个主机链路控制器耦合到所述客户端装置，所述主机链路控制器被配置成产生、传输和接收形成所述通讯协议的所述封包且将数字呈现数据形成为一个或一个以上类型的数据封包； 使用所述主机链路控制器经由所述通讯路径传送呈所述封包形式的数据； 侦测所述通讯链路的一个错误的存在； 选择一对应于所述错误的预定错误代码； 用所述错误代码重写封包中的所述CRC域；及 将所述封包的后续封包中的CRC域重写直到所述错误被纠正。
2.一种系统,其包含: 包括主机链路控制器的主机装置； 客户端装置； 将所述主机装置耦合到所述客户端装置的通讯路径； 用于产生封包的装置，每个封包包括一个具有CRC值的CRC域，且所述封包遵循通信协议； 用于使用所述通讯协议经由所述通讯路径在所述主机装置与所述客户端装置之间传递预先选定的一组数字控制和呈现数据的装置； 用于经由所述通讯路径将所述主机链路控制器耦合到所述客户端装置的装置，所述主机链路控制器被配置成产生、传输和接收形成所述通讯协议的所述封包且将数字呈现数据形成为一个或一个以上类型的数据封包； 用于侦测所述通讯链路的一个错误的存在的装置； 用于选择一对应于所述错误的预定错误代码的装置； 用于用所述错误代码重写封包中的所述CRC域的装置；及 用于将所述封包的后续封包中的CRC域重写直到所述错误被纠正的装置。
全文摘要
本发明涉及生成并实施一用于更高数据率的讯号协议和接口。本发明提供一种用于在主机和客户端之间经由一通讯路径传送数字数据的数据接口，所述数据接口使用链接在一起的封包结构来形成一个通讯协议以传递预先选定的一组数字控制和呈现数据。所述讯号协议由链路控制器使用，所述链路控制器经配置以生成、传输及接收形成所述通讯协议的封包，并将数字数据形成为一或多种类型的数据封包，其中至少一个链路控制器驻留在所述主机装置中且经由所述通讯路径耦联至所述客户端。所述接口提供了一种经由短程“串行”型数据链路的有成本效益、低功率、双向、高速的数据传送机制，其适用于配合在将诸如可穿戴式微型显示器的显示元件连接到便携式电脑和无线通讯装置时特别有用的微型连接器和软性细电缆一起实施。
文档编号H04L7/10GK103220282SQ20131011682
公开日2013年7月24日 申请日期2004年6月2日 优先权日2003年6月2日
发明者乔恩·詹姆斯·安德森, 布赖恩·斯蒂尔, 乔治·A·威利, 沙尚克·谢卡尔 申请人:高通股份有限公司