专利名称：用在计算机中的数据传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算4几领域，更具体地涉及一种用在计算才几中的凄史 据传输系统。
背景技术：
DisplayPort是由一见步贞电子才示〉偉十办会(Video Electronics Standards Association,简称VESA )制订的凄t字多々某体4妄口标准。DisplayPort 支持在一才艮线缆上同时传输3见频和音频信号，同时也可以用于替代 ^氐电压差分4言号(Low-Voltage Differential Signal,简称LVDS)接D 。
辅助通道(Auxiliary Channel,简称AUX CH )是DisplayPort 的辅助通道。DisplayPort 1.1标准定义AUX CH为一条双向、j氐延 时、高带宽的链路。这条链路用基于微封包的架构传输数据。目前， AUX CH主要用于实现计算机主机与显示器之间的高带宽数字内容 <呆护(High-Bandwidth Content Protection,简称HDCP )相关才喿作、 扩展显示识别凄tl居(Extended Display Identification Data,简称EDID ) 读取、以及链^各训练等功能。
通用串4亍4妄口 ( Universal Serial Bus,简称USB )是由Compaq、 HP、 Intel、 Lucent、 Microsoft、 NEC、和Philips等七家^>司共同制 订的一种接口标准。它被广泛用于计算机主机与外设之间的数据传输。在当前的计算机系统中，USB设备(鼠标、键盘、存储设备等) 需要直接与PC主机连接，或与具有USB上行功能的显示器连接。 但是，目前的将USB设备接在显示器上的PC结构复杂，不能很好 地为用户所用。发明内容鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了 一种用在计算 机中的数据传输系统。计算机包括主机和显示器，USB设备通过集成在显示器上的 USB接口和才艮据本发明的数据传输系统与主才几之间进行通讯。才艮据 本发明的数据传输系统包括第一转换模块，位于主机侧，用于将 USB数据转换为数据传输模块能够传输的格式的数据，以及用于将 数据传输模块能够传输的格式的数据转换为USB数据；数据传输模 块，位于主才几和显示器之间，用于主才几和显示器之间的凝:据互通； 以及第二转换模块，位于显示器侧，用于将USB数据转换为数据传 输模块能够传输的格式的数据，以及用于将数据传输模块能够传输 的格式的数据转换为USB数据。其中，数据传输模块是DisplayPort AUX CH。其中，；^艮据本发明的数据传输系统还可以包括传输控制才莫块， 用于在数据传输模块需要同时传输由USB数据转换的待传输数据 和DisplayPort端口本身的待传输数据的情况下，指示数据传输模块 优先传输DisplayPort端口本身的待传输数据。其中，传输控制模块 可以由仲裁器或继电器实现。第一和/或第二转换单元可以用于USB 数据与I2C数据、以及I2C数据与DisplayPort AUX CH物理层格式 数据之间的转换，也可以用于USB数据与DisplayPort AUX CH物 理层才各式lt据之间的直接转换。通过本发明，可以实现个人计算才几主才几与显示器只通过
DisplayPort—根线缆连接，从而可以在显示器上集成USB接口 。这 种方式可以降低计算机系统的复杂度和成本，并可以提升用户体验。
此处所i兌明的附图用来纟是供对本发明的进一步理解，构成本申 请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1是根据本发明实施例的数据传输系统的框图2是图1所示系统的内部具体结构的详细框图；以及
图3是图1所示系统的内部具体结构的另一详细框图；以及
图4是图1所示系统的内部具体结构的再一详细框图。
具体实施例方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式
。
参考图1,说明根据本发明实施例的数据传输系统。该数据传 输系统用于计算机中，其中，计算机包括主机和显示器，USB设备 通过集成在显示器上的USB接口和根据本发明的数据传输系统与 主才几之间进行通讯。如图1所示，该凄t据传输系统包括第一转换 模块102,位于主机侧，用于将USB数据转换为数据传输模块能够 传输的格式的数据，以及用于将数据传输模块能够传输的格式的数 据转换为USB数据；数据传输模块104，位于主机和显示器之间， 用于主机和显示器之间的数据互通；以及第二转换模块106,位于 显示器侧，用于将USB数据转换为数据传输^^莫块能够传输的格式的数据，以及用于将数据传输模块能够传输的格式的数据转换为USB 数据。其中，数据传输模块是DisplayPort AUXCH。其中，根据本发明的数据传输系统还可以包括传输控制模块 108，用于在数据传输模块需要同时传输由USB数据转换的待传输 数据和DisplayPort端口本身的待传输数据的情况下，指示数据传输 模块优先传输DisplayPort端口本身的待传输数据。其中，传输控制 模块可以由仲裁器或继电器实现。第 一和/或第二转换单元可以用于 USB数据与I2C数据、以及I2C数据与DisplayPort AUX CH物理层 格式婆:据之间的转换，也可以用于USB数据与DisplayPort AUX CH 物理层格式数据之间的直接转换。参考图2,说明根据本发明实施例的将USB数据转换为I2C数 据在DisplayPort辅助通道上传输的过程。如图2所示，主板(MAIN BOARD) —侧，USB信号(USB D+/D-) /人南桥芯片(SOUTH BRIDGE)传输到显卡(GRAPHIC CARD)上的USB接口 (USB Interface )，该USB Interface输出并行数据给《效控制器单元(MCU )， MCU连4妄到DisplayPort发送端芯片(DP Tx )。显示器(MONITOR) 一侧，DisplayPort接收端芯片(DP Rx )连接到MCU, MCU通过 USB Interface与USB集线器控制器(USB HUB Controller )连接。 这个USB HUB Controller直4妄与显示器端的USB外i殳连4妄。当前的DisplayPort可以实现I2C到AUX CH的语法转换乂人而实 现在AUX CH上传输I2C协i义。所以，将USB信号转换为标准的 12。信号，就可以实现在AUXCH上传输USB信号。考虑到当前使 用的是一个速率为100Kbps的I2C,这个带宽可以满足^氐速(1Mbps ) USB传输。所以在实际应用中，这个带宽适用于鼠标、键盘等USB 设备使用。USB传输是双向传输，下面以乂人主纟反到显示器的USB ft据传 输为例进行说明。USB数据(USBD+/D-)从主板上的南桥芯片输出到显卡上的USB Interface。 MCU通过一个并4亍总线(fe口 8 4立) 读取USB Interface接收到的USB数据，并将读到的并行数据通过 MCU的I2C Master (I2C MS )丰餘出*会DisplayPort发送端芯片集成的 I2C Slave。 DisplayPort发送端芯片集成的I2C Master通过AUX CH 将这些数据发送给处于显示器端的DisplayPort接收端芯片上的I2C Slave。显示器上的MCU通过fC Master将这些凄t据读取过来并以 并行总线凄t据的形式发送给USB Interface。该USB Interface会将这 些并行数据转化为标准的USB信号(D+/D-)输出纟合后端的USB HUB Controllers USB HUB Controller直接与各种USB外设(如键 盘、鼠标)连接。考虑到整个传输链路中包括I2。 AUXCH、数据 总线在内的每一部分都是双向的，所以从显示器到主板的USB数据 传输为上述过程的反向。在主板端，是将高速数据转换为低速数据的链路。由于USB采 用的是"硬握手"的传输方式，即USB主机(USB Host)会在发送数 据以前发送标记包(Token Packet)与下游的USB i殳备协商。以鼠 标4定盘4吏用的USB中断传输(USB的4种传输方式之一)为例， 当下游i殳备收到USB Host发出的要求下游i殳备向上传输凄t据的 Token Packet以后，如果这时下游i殳备暂时无法传專lr凄欠才居或没有凄欠 据需要传输，就会在回复的握手(Handshake)包里面写入NAK作 为标示。USB Host收到这个信息以后，就会在一,殳时间(才艮据i殳备 参数)以后再发起数据传输。整个"握手，，过程是由USB Interface 与USB Host之间自动完成的。A人上述冲几制可以看出，这个链-各并 不会引起数据丢失。由于USB的数据传输是由USB Host发起的， 所以在显示器端不存在上述问题。参考图3,说明根据本发明实施例的将USB转换为DisplayPort 辅助通道物理层格式的数据在DisplayPort辅助通道上传输的过程。 如图3所示，在计算才几主板侧，南桥芯片直接与DisplayPort发送端芯片连接，DisplayPort发送端芯片由显示芯片(GPU)的I2C Master (12CMS)控制。在显示器侧，DisplayPort接收端芯片直接与USB HUB Controller连接，USB HUB Controller连接显示器侧的USB外 设。为了更好地利用DisplayPort AUX CH的带宽，将USB转化为 DisplayPort AUX CH 4各式的凝:据传输。下面以从主板到显示器的 USB数据传输为例进行说明。USB数据(USB D+/D-)从主板上的 南桥芯片输出到DisplayPort发送端芯片，DisplayPort发送端芯片接 收到这些USB数据以后，由一个USB物理(USB PHY )模块将他 们接收并转换为标准USB包传输给MCU。 MCU将这些USB包转 换为AUXCH协议，传输给一个仲裁器(ARBITER)。这个仲裁器 的主要功能是在I2C与USB之间仲裁优先级，以保证处于更高优先 级的I2C控制信号优先传输；当AUX CH空闲的时候就可以传输 USB包。DisplayPort接收端芯片也具有相似的一个仲裁器模块，用 于保证I2C传输优先。当收到携带USB数据的AUX CH数据以后， 由MCU将其转换为标准USB包，传输给USB PHY从而输出USB 数据(USB D+/D-)给USB HUB ControllersDisplayPort AUX CH上传输的I2C协议主要处理HDCP、 Link Training (链路训练)，以使个人计算机主机能读取显示器的信息 (EDID)并实现对显示器的控制，这些功能相对USB处于更高& 优先级。当AUX CH被I2C传输占用时，DisplayPort发送端的MCU 需要识别南桥芯片发出的USB数据中的Token Packet部分，并在回 复的Handshake (握手)包中写入NAK以表示USB设备不能接收/ 发送凄t据。才艮据标准，南桥芯片的USB主才几控制器(USB HostController )会每间隔一段时间(根据设备参数)重新发起数据传输。 当AUX CH重新空闲以后，MCU就正常传输USB信号给AUX CH。参考图4，说明4吏用图1所示的系统进4亍数据传输和数据处理 的过程。在图4中，DP CON表示DisplayPort的接头。为了复用 DisplayPort AUX CH的物理链路，使用继电器(JD )来分离AUX(AUX—P， AUX—N)信号与USB (USB D+, USB D-)信号。分 离出来的USB 4言号在主々反(MAIN BOARD)侧连4妄南桥芯片(SOUTH BRIDGE),在显示器(MONITOR)侧，连4妄USB HUB Controller, USB HUB Controller连4妾显示器侧的USB外i殳。分离出 来的AUX 4言号则分别与DisplayPort发送端芯片(DP Tx )和 DisplayPort 4妄收端芯片(DP Rx )连4妄。HPD即Hot Plug Detect是 DisplayPort标准定义的热插拔4言号，用于4妄收端向发送端发送中断 信号。DP—PWR是DisplayPort标准定义的一个5V信号，由 DisplayPort发送端发《会DisplayPort 4妄4欠端。图4所示的JD是数据传输链路上的关4定器件。它实现了 DisplayPort AUX CH物理链3各的复用。该JD是简单的一个物理开 关，典型的器件如Matsushita Electric Works的TX-Relay。在工作时， JD1和JD2被共同控制，即同时选择USB信号或同时选择AUX信 号，JD3和JD4被共同控制。系统刚开始工作时，默认4妄通AUX 信号进行链路训练等操作，直到系统进入稳定播放阶段。这时 DisplayPort的Tx和Rx都会得到这个信息，并将各个JD都4妄通到 USB4言号。此时USBi殳备可以正常工作。当用户需要与DisplayPort主链路进行信号调整(如调整显示器 分辨率等操作)时，如果是从位于显示器端的按键操作，则由位于 该端的DisplayPort Rx发出HPD通杀口 DisplayPort Tx。 jt匕时， DisplayPort Tx会将JD1和JD2接通到AUX并在DP—PWR输出一 个j氐电平(在DisplayPort稳、定4番》文阶^殳，DisplayPort Tx会通过 DP—PWR向DisplayPort Rx发送+5V的4言号。该DP—PWR上的l氐电平由DisplayPort Tx禾口 Rx在寿欠4牛中协、商定义)，以通4口 DisplayPort Rx将JD3和JD4也接通到AUX。直到系统再次进入稳定播放阶段， 各个JD才又接回USB信号。如果用户与DisplayPort主链路进行信号调整相关的操作是从 主才几侧进^亍的，如通过USB 4建盘纟喿作，则位于主才几侧的DisplayPort Tx会将JD1和JD2接通到AUX并在DP—PWR输出一个低电平(在 DisplayPort稳定#^文阶#爻，DisplayPort Tx会通过DP—PWR向 DisplayPort Rx发送+5V的信号，该DP—PWR上的{氐电平由 DisplayPort Tx和Rx在專欠件中十办商定义)，通知DisplayPort Rx 4夺JD3 和JD4也接通到AUX。直到系统再次进入稳定播放阶段，各个JD 才又4妄回USB〗言号。从以上描述可知，将DisplayPort AUX CH作为USB延长线， 可以实现直接在AUX CH上传输USB信号。这样估文可以使 DisplayPort AUX CH理论上可以传输任何带宽的USB信号而不受 AUXCH自身带宽限制。考虑到AUX CH被I2C较长时间(Is以上)占用的时候(如 HDCP认证等)，显示器都处于正常的黑屏阶^殳，所以这时不能^喿作 USB外设不会对用户产生影响。而显示器控制功能(如调整显示器 亮度等)占用AUXCH时间很短，不会影响用户体验。综上所述，本发明使用DisplayPort的辅助通道传输USB数据，接，并在显示器上集成USB接口 。.这种方式可以降低计算机系统复 杂度和成本，提升用户体验。以上所述^f又为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对 于本4页i或的^支术人员来i兌，本发明可以有各种更改和变^f匕。凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种用在计算机中的数据传输系统，所述计算机包括主机和显示器，USB设备通过集成在所述显示器上的USB接口和所述数据传输系统与所述主机之间进行通讯，其特征在于，所述数据传输系统包括第一转换模块，位于所述主机侧，用于将USB数据转换为数据传输模块能够传输的格式的数据，以及用于将所述数据传输模块能够传输的格式的数据转换为USB数据；所述数据传输模块，位于所述主机和所述显示器之间，用于所述主机和所述显示器之间的数据互通；以及第二转换模块，位于所述显示器侧，用于将USB数据转换为所述数据传输模块能够传输的格式的数据，以及用于将所述数据传输模块能够传输的格式的数据转换为USB数据。
2. 根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述数据 传输才莫块是DisplayPort AUX CH。
3. 根据权利要求2所述的数据传输系统，其特征在于，所述数据 传输系统还包4舌传输控制模块，用于在所述数据传输模块需要同时传输由 USB数据转换的待传输数据和DisplayPort端口本身的待传输 数据的情况下，指示所述数据传输^莫块优先传输DisplayPort 端口本身的待传输数据。
4. 根据权利要求3所述的数据传输系统，其特征在于，所述传输 控制模块是仲裁器。
5. 根据权利要求3所述的数据传输系统，其特征在于，所述传输 控制模块是继电器。
6. 根据权利要求4或5所述的数据传输系统，其特征在于，所述 第一和/或第二转换单元用于USB数据与I2C数据、以及I2C 数据与DisplayPort AUX CH物理层格式数据之间的转换。
7. 根据权利要求4或5所述的数据传输系统，其特征在于，所述 第一和/或第二转换单元用于USB数据与DisplayPort AUX CH 物理层格式ft据之间的直接转换。
全文摘要
本发明公开了一种数据传输系统，包括第一转换模块，位于主机侧，用于将USB数据转换为数据传输模块能够传输的格式的数据，以及用于将数据传输模块能够传输的格式的数据转换为USB数据；数据传输模块，位于主机和显示器之间，用于主机和显示器之间的数据互通；以及第二转换模块，位于显示器侧，用于将USB数据转换为数据传输模块能够传输的格式的数据，以及用于将数据传输模块能够传输的格式的数据转换为USB数据。其中，数据传输模块是DisplayPort辅助通道(DisplayPort AUX CH)。通过本发明，可以实现个人计算机主机与显示器只通过DisplayPort一根线缆连接，即可以在显示器上集成USB接口。这种方式可以降低计算机系统的复杂度和成本，并可以提升用户体验。
文档编号G06F13/38GK101334762SQ200710175829
公开日2008年12月31日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者吴一亮, 飞 姚, 勇 肖 申请人:硅谷数模半导体(北京)有限公司