专利名称：具有改进型通讯路径和安全功能的Express Card电源开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及与ExpressCard插槽相连接的电源开关电路的设计和制造。
背景技术：
PCMCIA组织已经开发了一种新型PC卡的规范和实施指南，这种卡被称作ExpressCard。ExpressCardTM是PCMCIA组织的一个注册商标。ExpressCard具有新的外观造型和电接口，不支持早期PC卡标准所定义的PCMCIA 16位或32位(CardBus)接口。
ExpressCard技术详情在即将出版的PCMCIA建议书279第一版草稿回顾中给出了详细说明。本文的ExpressCard技术详情是基于“NEWCARD_DRAFT_1.0-091003”(2003年9月10日)电子机械规范和“Guidelines_Draft_0.95110703”实施指南的。本文中，这些资料被分别视为ExpressCard规范和ExpressCard指南(或指南)。
ExpressCard规范定义了一种新型可交换输入/输出卡，即ExpressCard模块。ExpressCard规范第四部分定义了该模块的两种外观造型规格ExpressCard/34模块(特征为宽度34mm)和ExpressCard/54模块(特征为宽度54mm)。ExpressCard模块通过一个物理连接器与计算机系统相连接，此物理连接器必须符合ExpressCard规范第五部分中的要求。
ExpressCard指南描述了可与移动PC和台式PC计算机系统连接的ExpressCard模块。对于台式PC计算机系统，指南详述了三种拓补结构主板直接连接，riser卡和线缆拓补。对于riser卡拓补，指南主张采用PCI Express插槽riser构架，并介绍了USB线缆连接至riser卡以支持USB型ExpressCard的方法。对于线缆拓补，指南主张使用接口线缆连接器和包括PCI Express、USB及其他ExpressCard信号的信号。
传统的Expresscard电接口与PC卡标准v8.0为广泛使用的68脚PCMCIA(Cardbus)所定义的信号相比，为ExpressCard连接器所定义的信号大量减少。如ExpressCard规范3.1部分所述，ExpressCard信号分为五组PCI Express、通用串行总线(USB)、系统管理总线(SMBus)、系统辅助信号和电源信号。
电源信号被定义为向ExpressCard模块提供电压的信号，其提供以下电源电压主电压+3.3V、次电压+1.5V和辅助电压+3.3Vaux。辅助的+3.3Vaux通常用于低功耗状态。地信号(GND)提供电压参考。
PCI Express信号包括一个x1数据接口(PETp0，PETn0，PERp0，PERn0)、一个扩谱参考时钟(REFCLK+，REFCLK-)和一个功能性复位(PERST#)，它们都符合PCI Express标准。一个ExpressCard主机和提供PCI Express连接的ExpressCard模块需要这七个PCIExpress信号。
ExpressCard指南提供了关于PCI Express差分发送/接收信号对的路由追踪的建议，并指出PCI Express x1数据接口与主机系统芯片组相连接。此外，指南建议在交替执行时使用干预性的PCI Express开关。ExpressCard指南提供了关于PCI Express参考时钟的路由追踪的建议，并建议参考时钟(a.k.a.REFCLK)发生器与ExpressCard插槽相连接。
PCI Express PERST#信号用来作为基于PCI Express的ExpressCard模块的硬件复位，并且该信号表示提供给+3.3V和+1.5V电源的电压是稳定的。ExpressCard规范3.2.4部分阐述了关于ExpressCard电源切换的时序图和相应的PERST#功能。在指南中，PERST#被视为ExpressCard电源开关的一个元件，并且ExpressCard规范和指南指出PERST#行为也依赖于可选的附加系统复位信号(SYS-RST)。
PCI Express信号包括USB2.0数据接口(USBD+，USBD-)。一个ExpressCard主机和提供PCI Express连接的ExpressCard模块需要这两个USB信号。ExpressCard指南提供了关于USB2.0信号的路由追踪的建议，并指出USB信号接口与主机系统芯片组相连接。此外，指南建议在交替执行时使用一个干预性的USB主机控制器或下游集线器。
SMBus信号只包括SMBDATA和SMBCLK，它们都沿用了SMBus规范(1.1版)对数据和时钟信号的命名。SMBus可选信号，例如SMBALERT#和SMBSUS#，在ExpressCard模块中未作分配。ExpressCard规范中，对于主机系统和ExpressCard模块，SMBus接口被定义为可选。
系统辅助信号包括四个信号CPPE#、CpUSB#、CLKREQ#和WAKE#。CPPE#信号可用于检测具有PCI Express电接口的ExpessCard模块的存在性，CPUSB#信号用于检测具有USB电接口的ExpessCard模块的存在性。
对于具有PCI Express电接口的ExpressCard模块，CLKREQ#用于指示该ExpressCard模块何时需要REFCLK。REFCLK管理用于改善电磁EMI发射并可能节能。指南中介绍了两种时钟控制方法，当不存在任何卡或该卡不需要REFCLK(例如，一个USB型ExpressCard模块)时，这两种方法用于禁用REFCLK。一种方法是将CLKREQ#信号直接与时钟发生器装置的一个输出使能输入端相连。另一种方法是将ExpressCard的CLKREQ#信号与一个能为CPU产生一个优先中断的通用输入端相连，然后BIOS层代码通过与时钟发生器的SMBus通讯启用/禁用时钟。对于不采用PCI Express的ExpressCard模块，ExpressCard规范要求CLKREQ#在该ExpressCard模块上保持断开状态。
具有PCI Express电接口的ExpressCard模块采用WAKE#信号请求主机平台从休眠/暂停状态返回。指南主张采用与系统中其他插槽共享WAKE#信号的结构。指南给出了一个WAKE#信号执行实例，此信号通过本地系统I/O接口产生一个电源管理事件，而按照传统做法，此事件是由连接嵌入式控制器或主机芯片组元件的通用输入端信号产生的，嵌入式控制器或主机芯片组元件在PCI Express规范中通常被称为PM控制器。对于不采用PCI Express的ExpressCard模块，ExpressCard规范要求WAKE#在该ExpressCard模块上保持断开状态，并进一步要求基于USB的应用采用USB2.0规范所定义的带内唤醒协议。
传统的ExpressCard电源开关ExpressCard规范和指南定义了电源开关装置的元件，并阐述了概念性电源开关装置为ExpressCard插槽提供可控电源的执行实例。现在，市场上还未出现ExpressCard电源开关，传统的ExpressCard电源开关，被认为是一个结合体，结合了ExpressCard标准和指南中的技术和现今市场上类似可交换I/O卡电源开关产品的技术，例如PCMCIA电源开关。
本文介绍了传统ExpressCard电源开关的五个独立功能模块热传感器、去抖动模块、开关和PERST#控制、电源开关和/或调节器以及输出计量器。
根据可提供给传统ExpressCard电源开关的电压，或其他因素，例如电源布线阻抗和电源供给变化，在电源开关和电压调节器或LDO(Low-drop output)电压调节器构架间做出了选择。采用其中的一种方法，传统的ExpressCard电源开关需要能根据ExpressCard电源供应极限额定值，提供电压+3.3V最大电流1300mA、电压+3.3Vaux最大电流275mA和电压+1.5V最大电流650mA。在经过系统板布线阻抗、电源供应变化和ExpressCard标准5.3提到的连接器接触电阻(压力测试后最大60mΩ)引起的损耗后，供应电压必须满足相应的ExpressCard插槽接口的电压范围要求。
ExpressCard指南探讨了电源开关的导通电阻，并给出了其推荐值。对于+3.3V开关，其电阻推荐值为700mΩ；对于+1.5V开关，其电阻推荐值为85mΩ；对于+3.3Vaux开关，其电阻推荐值为200mΩ。指南也针对为ExpressCard模块提供一个或多个供应电压时需要的电压调节器进行了探讨。虽然指南并未推荐用集成电压调节器或者LDO代替开关的方法，但如果可行，这种方法经常使用。
指南给出了电源开关装置与模块检测信号CPPE#和CPUSB#间的电路连接。这些输入信号的去抖动电路在ExpressCard规范和指南中并未给出，但对于这些信号，例如与机械开关相连接的信号，其去抖动电路采用的是常用连接。
热传感器是电源传输半导体装置的传统部件，包括电源开关和电源转换器。传统的PCMCIA开关，例如凹凸电子有限公司(O2Micro)推出的OZ2206和OZ2211，都装有热传感器。当芯片温度达到预设值时，热传感器将断开电源开关。
ExpressCard规范和指南3.2部分提供了几个ExpressCard模块电源爬升图的例子，其中包括PERST#信号行为。ExpressCard规范给出了上电、掉电和电源状态转换时的时序图，每幅时序图会附有注解，说明只有当模块接口处已上电并且电压达到稳定状态时，PERST#信号不启动。指南也指出，当另一个系统级复位信号启动时，PERST#信号会启动。ExpressCard电源开关的电源开关和PERST#控制电路通常符合此处所述的要求。
ExpressCard软件进一步研究发现，ExpressCard规范和指南并未超出传统的USB和PCI应用而提出新的软件要求，但是提供了一些建议。指南提出了一种REFCLK控制方法，该方法通过新的BIOS层软件代码操作一个嵌入式控制器，用来处理来自具有PCI Express电接口的ExpressCard模块的CLKREQ#信号。同样，指南主张由电源管理控制器处理WAKE#信号，这也需要新的BIOS层软件代码。
对于同时具有USB和PCI-Express电接口的ExpressCard模块，其接口关联性的处理是ExpressCard规范软件建议的重要组成部分。当计算机系统用户对一个接口发出弹出或删除请求时(通过系统特定技术)，另一个电接口也必须停止运行，然后才能安全得弹出模块。在该电接口没有停止运行的情况下，弹出模块将产生难以预料的后果，例如系统死锁。
ExpressCard规范阐述了处理接口关联性的软件技术，这一技术可使用户免于分别对USB和PCI-Express电接口执行停止运行的操作。此技术涉及将接口关联性相关信息，例如USB端口数和PCI-Express端口数信息，静态写入系统非易失性ROM存储器，例如BIOS。软件接收到删除USB或PCI-Express设备的请求信息(例如弹出)，并将其与非易失性ROM中存储的信息对照。如果两者匹配而且第一个关联USB或PCI-Express接口正在被删除，则系统代替用户发出删除第二个关联接口的请求。两个关联接口都停止运行后，用户可以安全得弹出ExpressCard模块。
ExpressCard安全应用ExpressCard模块可以实现一些与安全相关的应用，例如，生物指纹识别装置、传统ISO7816-3智能卡接口装置、例如ISO14443 RF智能卡也称作RFID的无线安全产品和接口设备等。ExpressCard应用产品通过USB、PCI Express或SMBus这些仅有的传统ExpressCard电接口与主机PC相连接。
生物指纹识别装置通常包括一个传感器、匹配算法和指纹模板库，在计算机安全领域，其应用日趋蒸盛。这些生物指纹识别装置对匹配算法和生成随机数、密码等提供中等处理能力(例如，先进的16位嵌入式控制器)。它们通常提供非易失性存储器用于密码对和模板的存储。当今，生物指纹识别装置通用的PC总线接口是USB，但传感器与嵌入式CPU的典型接口是SPI，其中SPI是Motorola嵌入式CPU常用的一种外围设备接口，同时也是MultiMediaCard协会定义的一种flash媒体设备接口。
SPI接口也常用于RF模拟模块间的数据通信，包括RFID系统数字控制器部分的天线连接。ISO7816-3智能卡和RF非接触智能卡日益被客户授权及各种计算机系统安全应用所接受。如美国专利6,470,284所述，通过利用传统技术并加以改进，智能卡安全应用通常通过模块PC卡与PC系统相连接。因此，可以预测ExpressCard模块的安全应用将受到欢迎。
可信计算机组(TCG)定义了另一种安全装置。此装置最先由可信计算平台联盟(TCPA)定义并作为可信平台模块(TPM)应用，目前已推出第二代产品。TPM装置绑定于计算机系统，且未被定义为标准组件，因此，ExpressCard form factor并不是提供TCG技术的传统方法。虽然，按照定义，这种装置并不是ExpressCard的一个应用，但它已被PC应用接受，相信在未来几年，这种装置将发展成为计算机系统安全的主要部件。TPM装置对安全加密功能以及生成随机数、密码提供中等的处理能力。TPM装置通常还提供非易失性存储器，用来存储密码对，受保护数据，安全证书数据和固件。由市场领导者Atmel和Infineon生产的传统TPM设备是通过LPC(Low-pin count)PC总线与PC系统相连接的。
背景技术：
总结发明者注意到处理来自ExpressCard模块的WAKE#信号和CLKREQ#信号的不足之处。虽然，ExpressCard规范和指南中给出了这些信号的连接建议，但它们是基于USB接口可以正确配置端口使其工作在可预测范围内这一规范要求。发明者必须开发一个具有ExpressCard插槽的计算机系统，当插入不兼容模块时，ExpressCard插槽工作在可预测范围内。
发明者注意到，编写附加BIOS层代码来处理WAKE#信号、CLKREQ#信号和其他传统ExpressCard模块通信的方法存在弊端。首先，BIOS级代码不便于几个计算机系统销售商操作；其次，它因缺乏标准而易于出错；另外，它不能象一个软件部件(例如，外围设备驱动)那样进行升级。发明者必须开发一种ExpressCard连接方法，此方法不需要超出传统PC系统要求而编写附加BIOS层代码。
发明者注意到ExpressCard规范中SMBus接口的不足之处。两个常规的可选SMBus信号在ExpressCard规范中未定义，它们是SMBALERT#和SMBSUS#。虽然它们只是可选信号，但很多SMBus设备的端口都包含这些信号，若缺少这些信号，这些SMBus设备将不能正常工作。SMBus的另一个缺点是不支持热插拔，为使计算机系统在可预期范围内正常工作，需要更加细心的设计。另一个值得注意的是系统关键设备通常是基于SMBus接口的。
发明者注意到需要更宽泛的电接口标准，因为ExpressCard规范限定高带宽应用为使用USB和PCI Express接口的应用。最新的PC卡规范，包括美国专利6,470,284发明的技术，提供了与PC卡设备连接的解决方案，它是通过本地电接口，遵循一种特殊的检测方法实现的。虽然USB和PCI Express从功能上能满足一些传统应用，但限制其电接口将增加模块成本。
基于之前的背景技术，目前的研发者面临从传统的PC卡系统到ExpressCard系统的演变。研发者已注意到了传统ExpressCard连接模型的几处缺陷，为了使具有ExpressCard模块的计算机系统工作在可预测范围内，并有更多的模块电接口选择以降低成本，改善现有技术刻不容缓。
发明内容
在一个实施例中，给出了一个具有PC主机总线接口的ExpressCard电源开关装置，此PC主机总线接口为相关的ExpressCard电源开关软件驱动器和电源开关装置提供了通信路径。软件驱动器还控制与ExpressCard WAKE#信号和CLKREQ#信号相关的电源管理事件。在该实施例中，PC主机总线接口是SMBus接口，电源开关装置还包括一个SMBus隔离电路，该隔离电路使SMBus和ExpressCard模块间的连接与SMBus和主机系统的连接相互隔离。电源开关装置也提供了一个完整的包含可选SMBus信号的SMBus接口。最后，在该实施例中，设计了一个第二集成控制器，它包括与PC主机SMBus接口通信的路径。该第二集成控制器是一个PCI Express REFCLK信号发生器，并且该集成控制器包括一个REFCLK与ExpressCard模块间的连接，一个与电源开关和PERST#控制逻辑相连接的内部信号，该内部信号可指示所产生的REFCLK信号的状态(例如，时钟稳定并规范)。
在另一个实施例中，具有PC主机总线接口的电源开关装置与TCG工业集团所提出的平台安全装置相连接。在该实施例中，PC主机总线接口是LPC总线。电源开关装置还集成了一个生物指纹读取仪控制器。该控制器提供检测电路，用来检测装有指纹传感器的ExpressCard模块，并且在集成生物指纹读取仪控制器与ExpressCard模块间建立了一个非传统连接。SPI总线接口较佳。
本文也描述了其他电路，系统和方法。
图1示出了改进型ExpressCard电源开关框图，包括ExpressCard WAKE#信号和CLKREQ#信号输入端和一个电路，该电路用于控制与这些信号相关的的电源管理事件；图2示出了改进型ExpressCard电源开关框图，包括一个PC主机总线接口、一个与PC主机总线接口相连的集成控制器和一个连接集成控制器与非传统ExpressCard模块的多路选择模块；图3示出了软硬件堆栈，图示了改进型ExpressCard电源开关装置与相关的软件驱动器间的通信路径；图4示出了集成SMBus隔离电路，该隔离电路为一个第一较佳实施例的部件；图5示出了集成REFCLK发生器，该发生器为一个第一较佳实施例的部件；图6示出了集成TCG安全控制器和一个集成生物识别控制器，该集成生物识别控制器包括与装有传感器的非兼容ExpressCard模块间的连接；图7示出了一个改进型ExpressCard电源开关实施例的系统框图；图8示出了另一个改进型ExpressCard电源开关实施例的系统框图。
具体实施例方式
图1示出了一个改进型ExpressCard电源开关实施例的典型框图。该实施例中，ExpressCard电源开关包括电源开关(112)，该电源开关必须满足电气规范，其导通电阻不能超出指南推荐的范围。电源开关(112)通过传统的场效应管技术，向ExpressCard模块(未示出)传输一个第一主电压+1.5V(105)、第二主电压+3.3V(106)和一个第一辅助电压+3.3V(107)。当电源开关(112)接通时，它为ExpressCard模块电源端口分别提供相应电压，即+1.5V电源信号(108)、+3.3V电源信号(109)和+3.3Vaux电源信号(110)。通常，当电源开关断开时，ExpressCard模块电源端口会呈现高阻态或一个参考地电平(113)。
对于超差情况，即ExpressCard模块的电压不满足范围要求，ExpressCard规范要求一定的措施。通常，电压开关包括一个输出计量器(111)，该计量器测量电流和/或电压来确定超差情况的发生，并将这一信息传送给开关和PERST#控制逻辑(104)。
开关和PERST#控制逻辑模块(104)使用信息正确执行接通和断开开关(112)的操作，并向ExpressCard模块发出正确的PERST#信号。系统电源状态信息用于使系统电源满足ExpressCard规范中关于插槽电源的规定，状态信息可通过测量电源开关(105，106和107)的电压获得，或者通过输入端获得，图1中PM STATE(119)端口即为该端口，它可提供系统电源状态信息。ExpressCard规范中，PERST#信号行为取决于PCIExpress时钟状态和REFCLK，这些信息可通过一个输入端获得，图1中用CLK_GOOD(118)表示。ExpressCard规范和指南指出PERST#信号同时依赖于另一个涉及PCI Express的可选系统级复位输入端，图1中用SYS_RST(115)表示，此端口与开关和PERST#控制逻辑模块(104)相连。
开关和PERST#控制逻辑模块(104)用到了卡存在输入信号CPPE#(100)和CPUSB#(101)的状态信息，其连接如图1所示。对于通常与机械开关相连的输入端，传统做法是，增加去抖动电路(103)对直接输入信号进行滤波，并将已滤波和未滤波的卡存在信号都提供给开关和PERST#控制逻辑模块(104)。图1也示出了传统电源开关的其他特性，并且这些特性可运用到该实施例中，例如一个可预防高温损坏的热保护传感器和一个传输到系统的信号(120)，该信号可指示输出电压在一个有效的电压水平，图1中用PWR_GOOD表示该信号。
虽然未示于图1，这个实施例还可包括一个代替所选电源开关201的LDO或VR电源转换器，和/或二者结合，即至少采用了一个LDO/VR转换器和电源开关(201)。系统+3.3V主电压(106)输送电压到ExpressCard模块+3.3V电源信号(109)和+3.3Vaux电源信号(110)。对于不需要电源管理唤醒支持的系统，这些配置是可行的。此外，去抖动逻辑(103)可使用传统时钟输入(例如，DBE_CLK)。
在图1所示的典型实施例中，对传统的ExpressCard电源开关进行了改进，这个电源开关控制ExpressCard电源管理信息到主机系统的信息传输，这是至少部分地根据电源管理信号、传统开关信号和传统控制信号。例如，要实现这一改进，可将从ExpressCard模块(未示出)输出的电源管理信号(301，302)CLKREQ#和/或WAKE#信号用做输入信号，这些信号分别称作EC_CLKREQ#(301)和EC_WAKE#(302)。这些输入信息(301，302)可在电源管理(PM)事件控制逻辑模块(300)的控制下，传输到主机系统(未示出)。控制模块300包含一个内部通信路径(306)，该内部通信路径向PM事件控制模块(300)传送传统开关信号(来自电源开关112)和PERST#116控制信号，该PM事件控制模块可指示何时传送CLKREQ#和WAKE#相关信息到主机系统。
将ExpressCard电源管理信息传输到主机系统有多种方法，图1给出了一个典型的方法。在该例中，PM事件控制器通常将WAKE#和CLKREQ#信号与主机系统隔离，并通过由PM事件控制器控制的输出端(303，304)将信号传输到主机系统。一种情况下，有两个输出信号，分别为CLKREQ#信息(303)和WAKE#信息(304)。另一种情况下，会有一个附加输出信号(305)，用于与启动PCI Express REFCLK信号的事件通信，该PCI Express REFCLK信号与ExpressCard模组连接，该附加信号可以与ExpressCard模块的CLKREQ#信号在逻辑上结合或分开。
图2示出了另一种将ExpressCard电源管理信息传输到主机系统的方法。此例中，改进后的ExpressCard电源开关包括了一个PC主机总线接口(401)，这个接口可通过特定总线输出端(404)实现与ExpressCard电源管理信息的通信，该管理信息通过内部连接(400)从PM事件控制模块获取。
PC主机总线接口401通常包括输入端(403)和输出端(404)，采用与主机总线接口(401)相关的通信协议实现与计算机系统软件的通信。该接口提供开关和PERST#控制模块(104)通常使用到的信息，例如系统电源状态信息。此例中，建立了PC主机总线接口与开关和PERST#控制逻辑模块(104)间的内部连接(402)。该接口也用于获取状态信息，例如，热传感器状态、卡存在状态和/或输出计量器读数，在传统情况下，开关和PERST#控制逻辑模块能获取这些信息。
图2示出了运用PC主机总线接口进行的又一改进，这一改进是通过向ExpressCard电源开关中增加一个采用PC主机总线接口通信协议的集成功能模块实现的。其通常形式如图2所示，具有集成功能模块(405)的电源开关包括与此集成功能模块相连的输入(406)和/或输出(407)端。另外，集成功能模块(405)与一个信号多路复用器MUX(410)相连接，该MUX多路复用传统的ExpressCard模块信号和与该集成功能模块相连的非传统信号。ExpressCard模块的电接口处，一个输入端(408)可用于传统和非传统信号输入，一个输出端(409)可以用于传统和非传统信号输出。
图3示出了一个典型的硬件和软件堆栈，用于具有PC主机总线接口(508)的改进型电源开关装置。图3示出了一个典型的方法，该方法用于应用程序(500)和其他高层程序与一个低层软件部件——ExpressCard电源开关驱动(501)，和一个可选集成功能装置驱动(502)间的连接。装置驱动501、502和/或503通过通常所谓的总线驱动(503)与硬件层通信。PC主机总线驱动(503)可直接与被称作硬件I/O控制器或总线控制器(504)的硬件元件通信，该元件可控制I/O传输的物理总线连接。这一实施例中，改进型电源开关装置(508)包括可与ExpressCard开关和PERST#控制和状态模块(506)通信的PC主机总线接口I/O连接(505)，以及与总线接口(505)相连的可选集成功能控制器(507)。
对于同时具有USB和PCI-Express电接口的ExpressCard模块，ExpressCard开关装置驱动(501)提供了处理接口相互关联性的方法。当插入ExpressCard模块后，驱动程序提供了动态获取两接口关联性信息的方法，并提供了ExpressCard连接方案，此方案不需要编写超出传统PC系统要求的附加BIOS级代码。在该实施例中，驱动程序生成了ExpressCard模块未插入时的系统USB和PCI Express部件列表，当插入同时具有USB和PCI-Express电接口的ExpressCard模块后，生成另一列表并比较前后两列表。采取这种算法，在可允许的误差范围内，软件可动态获知哪些USB和PCI Express端口具有相互关联性。对于具有USB和PCI Express电接口的ExpressCard模块，这种处理接口相互关联性的方法包括以下操作a)插入ExpressCard模块后，动态获取关联性信息；b)接收到执行弹出或删除一个USB或PCI-Express装置的请求信息；c)比较弹出或删除的请求信息和关联性信息；和d)对另一个相关联的装置发出弹出/删除请求。
图4示出了另一个典型实施例，该实施例使用PC主机SMBus接口(600)作为与主机软件(500、501、502、503)通信的路径。SMBus接口包括例如SMBCLK时钟信号的输入信号(605)和例如SMBALERT#可选信号的输出信号(604)。该实施例还包括了一个集成SMBus隔离电路(601)，该电路实现ExpressCard模块SMBus接口与PC主机SMBus接口的电隔离。
SMBus数据信号(602)和SMBus时钟信号(603)分别连接ExpressCard模块的EC_SMBDATA和EC_SMBCLK，而且两者相互隔离。另外，SMBus规范中定义的可选SMBus信号可相互隔离或者多路复用并与传统ExpressCard电信号相连接，例如图4所示的EC_XX_SMBSUS#(606)和EC_XX_SMBALERT#(607)信号。在一个实施例中，ExpressCard模块的RSVD1和RSVD2信号可分别用为EC_XX_SMBSUS#(606)和EC_XX_SMBALERT#(607)。
图5示出了另一个典型的改进型ExpressCard电源开关实施例，该实施例采用了与SMBus主机接口(600)相连接的集成REFCLK发生功能模块(700)。图5所示的改进型电源开关包括一个扇出REFCLK发生器，该发生器接收时钟源的输入(702)并扇出REFCLK输出(703)到主机系统，还包括一个直接与ExpressCard模块接口相连接的REFCLK输出(704)。REFCLK发生器(700)还有其他输出，例如输出(705)，此输出向主机系统传送时钟输出品质状态。REFCLK发生器(700)还有其他输入，例如输入(706)，此输入可控制相位锁相环参数从而形成REFCLK输出。
图5所示的改进型电源开关包括一个内部连接(707)，该连接用于将ExpressCard模块REFCLK(704)的状态信息传送至开关和PERST#控制模块(104)。集成REFCLK发生器(700)也通过内部连接(701)从PM事件控制模块(300)获取控制信息。
图6示出了另外一个改进型ExpressCard电源开关实施例，该实施例采用PC主机LPC接口(800)作为与主机软件通信的路径，并进一步集成了安全功能。LPC接口(800)包含输入信号(802)，例如LPC_CLK时钟输入，和输出信号(801)，例如LPC_AD0信号，其实LPC_AD0即是输入信号也是输出信号。在该实施例中，改进型ExpressCard电源开关装置提供了TCG工业集团定义的集成平台安全装置功能(804)。
该实施例中的ExpressCard电源开关还包括了一个集成生物识别控制器(803)，并通过LPC主机总线接口进行通信。该实施例中，指纹传感器的连接有两种方案系统连接和ExpressCard连接。当指纹传感器(未示出)是在计算机系统上时(未示出)，输入端和输出端与传感器通信并获取指纹数据。最简单的连接是使用时钟端(808)和数据端(807)，将SPI协议作为与传感器通信的路径。
当指纹传感器是在ExpressCard模块上时，图6所示的集成控制器803首先辨识非传统的ExpressCard模块是否插入。一种检测非传统ExpressCard模块的典型方法是通过ExpressCard模块端口(809)，例如RSVD1。当插入传统ExpressCard模块或ExpressCard插槽为空时，计算机系统的上拉电阻会在RSVD1端口处产生逻辑高电平。当插入非传统ExpressCard模块时，RSVD1信号的电平会被一个低阻抗电阻下拉至参考地，而不是被系统上拉。这种方法可用来检测非传统ExpressCard，并能在没有任何总线冲突的情况下，仍能提供图4所述的EC_XX_SUS#输出信号(606)。
若通过上述方法辨识到了装有指纹传感器的非传统ExpressCard模块，为模块上的时钟端口(806)和一个数据端口(805)提供连接，这些端口与传统的ExpressCard信号复用，例如SMBDATA和SMBCLK。当主机SMBus接口和ExpressCard SMBus接口隔离，或没有为ExpressCard SMBus协议提供主机端连接时，此协议在ExpressCard规范中被定义为可选，与ExpressCard SMBus的多路复用是可以实现的。对于系统上传感器连接，SPI协议是与传感器通信的较佳的通信路径。
图7示出了第一个计算机系统范例，此系统包括另一个改进型ExpressCard电源开关实施例。计算机系统(900)能够接收一个ExpressCard/34(902)模块或一个ExpressCard/54(901)模块插入连接器(903)。计算机系统采用改进型ExpressCard电源开关，该改进型开关包括许多如前所述实施例中的传统信号，例如包括三个电源，+1.5V，+3.3V和+3.3Vaux，该三个电源被切换至ExpressCard模块的电源供应端(906)。
改进型电源开关装置包括如图4所示的SMBus接口，此接口包括如图1所示的PM事件控制器。PM事件控制器可启动一个控制系统上REFCLK发生器(910)的信号(305)，该REFCLK发生器提供ExpressCard模块的REFCLK PCI Express时钟(907)。
PC系统核心控制器(909)与ExpressCard连接器间的USB(912)和PCI Express(913)连接见图7所示的计算机系统，此连接与ExpressCard指南中类似。图7所示的计算机系统还包括LPC总线控制器(908)，该控制器作为PC系统核心控制器(909)的部件与RF智能卡读取器安全功能模块(911)相连接。
图8示了出另一个典型的计算机系统实施例。在该实施例中，改进型ExpressCard电源开关装置(1001)集成了REFCLK发生控制器和RF安全功能。图8提供了进一步改进的第二个计算机系统(1000)的系统示意图。LPC总线为开关和PERST#控制以及集成安全功能提供了通信路径。ExpressCard电源开关装置(1001)和ExpressCard连接器(903)间的附加信号路径(1002)图示了一种非传统的电连接方式，该连接可代替ExpressCard模块上的天线电路中的RF模拟元件。
总之，本文中至少一个实施例提供了ExpressCard电源开关集成电路(IC)，该集成电路包括电源管理控制电路，该控制电路可接收至少一个ExpressCard模块的电源管理信号。电源管理控制电路还可以至少根据一个可指示主机系统的电源状态的信号，控制至少一个ExpressCard电源管理信号到主机系统的传输。
此领域的技术人员可意识到对本文所述的一个或多个实施例可进行多种修改、变更或其它修订。在这里使用的术语与措辞是揭示内容的术语，但没有局限性。在采用这些术语和措辞时，不排除其它与这里所揭示和描述的特征(或特征的一部分)相似的等同物。并且应该意识到的是，在权利要求范围内，本发明还可能存在其它一些修改、变动及其它。因此，权利要求旨在涵盖所有这些等价物。
权利要求
1.一种ExpressCard电源开关集成电路(IC)，包括可接受至少一个ExpressCard模块电源管理信号的电源管理控制电路；根据至少一个可指示所述主机系统电源状态的信号，所述电源管理控制电路还可控制至少一个ExpressCard电源管理信号到一个主机系统的传输。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个传输到所述主机系统的ExpressCard电源管理信号选自由一个ExpressCard CLKREQ信号和一个ExpressCard WAKE信号组成的组。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个传输到所述主机系统的ExpressCard电源管理信号包括一个PCI ExpressCard REFCLK使能信号。
4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电源管理控制电路根据至少一个卡存在信息CPPE#或CPUSB#，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到一个主机系统。
5.根据权利要求1所述的集成电路，还包括PC主机总线接口电路，所述PC主机总线接口电路可实现所述至少一个可指示所述主机系统电源状态的信号与所述电源管理控制电路的通信。
6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述PC主机接口电路包括SMBus接口电路。
7.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述PC主机接口电路包括LPC接口电路。
8.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述PC主机接口电路包括USB接口电路。
9.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述PC主机接口电路包括PC主机LPC接口电路。
10.根据权利要求1所述的集成电路，还包括生物识别控制器电路，所述生物识别控制器电路可实现指纹信息与所述电源管理事件控制器电路的通信，且其中所述电源管理控制电路还能够至少部分地根据所述指纹信息，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到主机系统。
11.根据权利要求1所述的集成电路，还包括TCG安全控制器电路，所述TCG安全控制器电路能够提供至少一个符合TCG规范的安全功能，且其中所述电源管理控制电路还能够根据至少一个所述安全功能，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到所述主机系统。
12.一个系统，包括一个主机系统；一个ExpressCard模块；和一个包括电源管理控制电路的集成电路(IC)，所述电源管理控制电路可接收至少一个ExpressCard模块电源管理信号；根据至少一个可指示所述主机系统电源状态的信号，所述电源管理控制电路还可控制至少一个ExpressCard电源管理信号到所述主机系统的传输。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个传输到所述主机系统的ExpressCard电源管理信号选自由一个ExpressCard CLKREQ信号和一个ExpressCardWAKE信号组成的组。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个传输到所述主机系统的ExpressCard电源管理信号包括一个PCI Express REFCLK使能信号。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述电源管理控制电路，根据至少一个卡存在信息CPPE#或CPUSB#，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到一个主机系统。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述集成电路还包括PC主机总线接口电路，所述PC主机总线接口电路可实现所述至少一个可指示所述主机系统电源状态的信号与所述电源管理控制电路的通信。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述PC主机总线接口电路包括SMBus接口电路。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述PC主机总线接口电路包括LPC接口电路。
19.根据权利要求16所述的系统，其中所述PC主机总线接口电路包括USB接口电路。
20.根据权利要求16所述的系统，其中所述PC主机总线接口电路包括PC主机LPC接口电路。
21.根据权利要求12所述的系统，其中所述集成电路还包括生物识别控制器电路，所述生物识别控制器电路可实现指纹信息与所述电源管理事件控制器电路的通信，且其中所述电源管理控制电路还能够至少部分地根据所述指纹信息，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到一个主机系统。
22.根据权利要求12所述的系统，其中所述集成电路还包括TCG安全控制器电路，所述TCG安全控制器电路能够提供至少一个符合TCG规范的安全功能，且其中所述电源管理控制电路还能够根据至少一个所述的安全功能，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到所述的主机系统。
23.一种方法，包括接收至少一个ExpressCard模块电源管理信号；和根据至少一个可指示所述主机系统电源状态的信号，控制至少一个ExpressCard模块电源管理信号到一个主机系统的传输。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个传输到所述主机系统的ExpressCard电源管理信号选自由一个ExpressCard CLKREQ信号和一个ExpressCardWAKE信号组成的组。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个传输到所述主机系统的ExpressCard电源管理信号包括一个PCI ExpressCard REFCLK使能信号。
26.根据权利要求23所述的方法，还包括根据至少一个卡存在信息CPPE#或CPUSB#，传输至少一个ExpressCard电源管理信号到一个主机系统。
27.根据权利要求23所述的方法，还包括采用PC主机总线接口电路传输所述至少一个可指示所述主机系统电源状态的信号。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述PC主机总线接口电路包括SMBus接口电路。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述PC主机总线接口电路包括LPC接口电路。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述PC主机总线接口电路包括USB接口电路。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述PC主机总线接口电路包括PC主机LPC接口电路。
32.根据权利要求23所述的方法，包括传输指纹信息；和至少部分地根据所述指纹信息，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到所述主机系统。
33.根据权利要求23所述的方法，还包括提供至少一个符合TCG规范的安全功能；根据至少一个所述安全功能，将至少一个ExpressCard电源管理信号传输到所述的主机系统。
全文摘要
一种实施例的方法包括接收至少一个ExpressCard模块电源管理信号，以及根据至少一个可指示主机系统电源状态的信号，控制至少一个ExpressCard模块电源管理信号到一个主机系统的传输。当然，在不背离本实施例精神的情况下，可能存在许多同等物、变更和修订。
文档编号G06F1/32GK1890620SQ200480001555
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月12日
发明者尼尔·茂若 申请人:美国凹凸微系有限公司