专利名称：：多功率模式串行接口架构的制作方法
技术领域：
：本公开涉及一种多功率模式(multi-powermode)串行接口(serialinterface)架构。
背景技术：
：在一些手持装置(handhelddevice)的运用上，例如MP3播放器、GPS导航机、手机(mobilephone)、数字相机(digitalcamera)等，耗电量(powerconsumption)与省电(energysaving)一直是最重要的考虑项目。然而，现今大多数的手持装置都已内建通用串行总线(UniversalSerialBus,USB)的接口，或是具有USB接口功能的模块，例如快闪存储器模块、数字相机模块、麦克风(MIC)模块、全球移动通信系统(GlcAalSystemforMobileCommunications，GSM)模块等。由于USB传输接口本身相当耗电，常常出现USB接口比手持装置主要功能耗电的例子，例如MP3播放功能、GPS路线导航运算功能等，USB传输接口都比主要功能模块耗电。在USB的应用中，耗电的问题可来自两个主要原因，一个原因是接收端使用电阻来抑制信号反射(reflection)效应，以使信号反射造成的过冲和下冲降到最低。另一个原因是传送端与接收端之间使用长的连接线(wire)，例如缆线。在USB的很多应用中，例如嵌入式系统(embeddedsystem)，主机与设备之间线路长度远远短于一般典型的1.8米缆线(cable)，在此环境下，USB主机与设备的收发器就可以在低功率模式(lowerpowermode)下来操作，以减少系统整体的功率耗损。在现今的手持装置应用上，很多USB模块或USB装置是没有使用缆线的。所以，当USB的应用中不需要长的线路时，主机与设备的USB的接口就可以不需要启动USB物理层(PHYlayer)电路，或是令其物理层以低功耗的模式运作，此时所有USB链接层(linklayer)信号与通信协议的标准定义相同，因此，驱动软件不需大幅修改；而因为没有启动USB物理层，或是物理层运作于低功耗模式，此USB接口在整体上就可以节省较多功耗。主机与设备在其USB接口连结较长的缆线时，其USB接口便启动标准全功耗的USB物理层来推动USB缆线与USB装置。如图1所示，在可移除电子装置100中，接口模式检测器(InterfaceModeDetector)132用来辨识MMC相容模式、USB相容模式、以及Mu模式。整理器(wrapper)135用来转换数据，以在USB相容模式与Mu模式之间进行传输。USB物理层电路136用来传送相容于USB相容模式的数据。USB装置控制器137用来控制USB相容模式中的数据传输。MMC装置控制器134用来控制MMC相容模式中的数据传输。移动的电子装置100可以在USB装置上，切换使用物理层，或使用Mu模式的一位数据与一个时钟数字信号，来进行传输数据，其中，Mu模式的数据与时钟数字信号线为单端信号(Singleendsignal)。在使用Mu模式进行传输数据时，因为没有使用耗电的物理层，所以可以达到省电的功能。
发明内容本公开的实施范例可提供一种多功率模式串行接口架构。在一实施范例中，此多功率模式串行接口架构包含两个输入/输出端口，以及一驱动接收电路，此驱动接收电路还包括至少一多模式驱动器(multi-modedriver)，根据不同传输模式的控制信号，以不同的电流值或不同的电压值来产生一组信号，以驱动此两个输入/输出端口；一多模式终端电路(multi-modeterminatorcircuit)，根据此不同传输模式的控制信号，提供不同的终端阻抗；及至少一接收器(receiver)，接收来自此两个输入/输出端口并且从多模式终端电路分流的至少一信号；其中，此不同传输模式至少包含一USB相容模式，此两个输入/输出端口皆电性连接此多模式终端电路与此至少一接收器，此多模式终端电路电性连接此多模式驱动器。现在配合下列图示、实施范例的详细说明及权利要求书，将上述及本发明的其他目的与优点详述于后。图1是一种可移除电子装置的一范例示意图。图2是一种串行接口架构的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图3是串行接口架构的一个工作范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图4是串行接口架构的另一个工作范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。主要元件符号说明100可移除电子装置135整理器134MMC装置控制器200串行接口架构212数字输入/输出230多模式终端电路250接收器271、272输入/输出端口222控制信号320数字单端数据输出322数字单端时钟输出330多模式高速驱动器341第一多工器340多模式低速/全速驱动器132接口模式检测器136USB物理层电路137USB装置控制器210数字输入/输出模块220多模式驱动器240选择器260驱动接收电路299数字层321数字差动端数据输出323数字差动端时钟输出330a、340a控制信号342第二多工器351第一多模式终端器352第二多模式终端器430多功率模式L/F/HS终端器450多功率模式L/F/HS驱动器具体实施例方式本公开的实施范例在USB的应用中，建立一种串行接口架构，具备可配置(configurable)或可编程(programmable)的电压或电流源及终端电路(terminatorcircuit)，在可移除装置的应用上，相容于USB原有的连接器，并可应用在USB标准线缆长度。在移动装置应用的缆线长度下，可用低功耗模式运作，来达到在移动装置中省电的需求。此串行接口架构可操作于多种情况下，至少包括如USB主机与USB设备之间使用不同长度的连接线或是不同的数据传输率(transferdatarate)、以及可配置或可编程的供应电压或电流源，以使USB主机与USB设备的功率耗损为最佳化。图2是一种串行接口架构的一个范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图2的范例中，串行接口架构200包含两个输入/输出端口271及272，以及一驱动接收电路洸0。驱动接收电路260还包括至少一多模式驱动器(multi-modedifferentialdriver)220、一多模式终端电路(multi-modeterminatorcircuit)230、以及至少一接收器(receiver)250。至少一多模式驱动器220根据不同传输模式的控制信号222，以不同的电流值或不同的电压值来产生一组信号，以驱动此两个输入/输出端口271及272。至少一多模式驱动器220可用一差动模式来进行数据传输或接收。不同传输模式至少包括一USB相容模式。多模式终端电路230根据不同传输模式的控制信号222，提供不同的终端阻抗。此不同的终端阻抗可包括可调的(adjustable)输出串联阻抗，或是可调的输入并联终端阻抗。多模式终端电路230电性连接至少一多模式驱动器220。至少一多模式驱动器220与多模式终端电路230也可以用一单一整合电路来实现。驱动器220传送信号时，多模式终端电路230可以根据不同缆线长度及不同的传输速率，调整输出串联阻抗，抑制反射信号。至少一接收器250接收来自此两个输入/输出端口271及272，该装置接收信号时，多模式终端电路230可以根据不同缆线长度及不同的传输速率，调整输入并联终端阻抗，抑制反射信号。两个输入/输出端口271及272皆电性连接多模式终端电路230与至少一接收器250。串行接口架构200可再包括一数字输入/输出模块210以及至少一选择器M0。数字输入/输出模块210电性连接一USB控制器的一数字层四9，并且具有多个数字输入/输出212。至少一选择器240根据不同传输模式的控制信号222，来选择两个输入/输出端口271及272是连接驱动接收电路260或是连接多个数字输入/输出212。多个数字输入/输出212电性连接至少一选择器M0。数字输入/输出模块210也可用一差动模式来进行数据传输或接收。两个输入/输出端口271及272是以一数字正信号(digitalplussignal)D+或是一数字负信号(digitalminussignal)D-来输入/输出。数字输入/输出212可以有两种数字信号输出，包括一个数字单端数据信号(digitalsingleenddatasignal)及一yIv^^BiltfW^(digitalsingleendclocksignal)>5^^!!]!^^(digitaldifferentialdatasignal)。在本公开的范例中，串行接口架构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)的数据传输率的三种操作模式。高速、全速、以及低速的数据传输率的定义与一般标准的USB相同，也就是说，每秒480MHzU2MHzU.5MHz分别定义为高速、全速、以及低速传输率。串行接口架构200还可提供多种不同数据传输率的操作模式。图2的串行接口架构200可以相容于一USB主机控制器(或系统)或是一USB设备控制器(或系统)的收发器(transceiver)。此收发器可以配置成一种多功率模式收发器。在正常的USB交易处理开始之前，串行接口架构200必须先根据USB主机与USB设备的操作情况来决定模式配置(modeconfiguration)0USB主机与USB设备的操作情况是依USB主机和USB设备之间的线路长度(wirelength)或是数据的传输率而定。如前所述，串行接口架构200可提供USB相容模式既有的高速、全速以及低速的数据传输率的三种操作模式。以下说明几种模式配置的决定，其中一般标准的USB例如是USB2.0。(1)在LS/FS模式中，串行接口架构200的拓朴与一般标准的USB相同，而串行接口架构200的供应电压可更低，例如3.31.2伏特，如此可降低功率耗损。(2)在LS/FS模式中，主机从一组预先定义频率中(例如1.5/12MHz或是其它的工作频率但范围仍然介于1.5MHz到12MHz之间，系统设定值(defaultvalue)为12MHz)，选择一组主机和设备(device)端都可以运作良好的频率，其中数据的传输率可从每秒1.5MHz到12MHz之间变化，此信号品质是依USB主机收发器和USB设备收发器之间线路长度而定。(3)在LS/FS模式中，当建立连线时，此变化的速率(deviatedspeed)可通过应用需求或是与测试分组协商来定义，以评估误码率与确保信号品质。(4)在HS/LS/FS模式中，只要信号品质是可被接受的，应用本公开的串行接口架构200的收发器可提供一种单端模式(singleendedmode)，来提供数据线(datawire)和时钟线(clockwire)，以取代一般标准的USB的数字正信号线D+或是数字负信号线D-，此信号品质可依USB主机收发器和USB设备收发器之间线路长度而定。(5)在HS模式中，主机从一组预先定义频率中(例如12/60/120/M0/480MHZ或是其它的工作频率但范围仍然介于12MHz与480MHz之间，系统设定值(defaultvalue)为480MHz)，选择一组主机和设备端都可以运作良好的频率，其中主机和设备间的数据传输率可从每秒从480MHz到12MHz之间变化。当信号品质变成可被接受时，数据的传输率可从每秒480MHz到低于480Mbps之间变化。此信号品质与USB主机收发器和USB设备收发器之间线路长度有关。(6)在HS模式中，相较于一般标准的USB的驱动电路，串行接口架构200的多模式驱动器220以较低的电流模式(lowercurrentmode)来操作，并且接收器250切换至低功率终端模式(lowpowerterminationmode)。(7)在HS模式中，当建立连线时，此变化的速率可依应用需求或是与测试分组协商来定义，以评估误码率与确保信号品质。(8)单端发信号(SingleEndedSignaling)是一种经由线(wire)来发出电子信号的最简单且通用的方法。其中一条线载送一变化电压，此变化电压代表信号；而另一条线连接至一参考信号，通常是接地。(9)USB主机且/或USB设备的收发器除了一般标准的USB模式外，还具有可配置的低功率模式，包括可配置(configurable)或可编程(programmable)的驱动与终端模式(drivingandterminationmodes),以及可配置或可编禾呈的同步单端(synchronoussingleend)且/或非同步差动(asynchronousdifferential)模式，同步单端例如是具备单端时钟(singleendclock)的单端数据(singleenddata)。(10)对于变化的数据传输速率，其速率可由(3)和(7)来决定。此即为多模式(Multimode)的定义。(11)对于修订频率模式(ModifiedFreqmode)的定义可参考(2)和(5)。如前所述，本公开的串行接口架构可以实施于一USB主机控制器或是一USB设备控制器的收发器，或是主机控制器与设备控制器皆具有本公开的串行接口架构的收发器，主机的收发器与设备的收发器形成相互对称的(symmetric)电路。此收发器可以配置成一种多功率模式收发器。USB设备控制器的收发器也可通过上述实施范例的数字输入输出模块、至少一多模式驱动器、多模式终端电路、接收器以及至少一选择器的电路来设计。图3是串行接口架构200的一个工作范例示意图，与所公开的某些实施范例一致。图3的范例中，数字输出模块210产生四个数字信号输出，包括数字单端数据输出320、数字单端时钟输出322、数字差动端数据输出321、数字差动端时钟输出323，其中数字单端数据输出320与数字单端时钟输出322提供给一第一多工器341，数字差动端数据输出21与数字差动端时钟输出323提供给一第二多工器342。对于HS或变化的HS模式，多模式高速驱动器(Multi-ModeHighSpeedDriver)330通过控制信号330a，以不同的电流值或是以不同的电压值，及不同的输出阻抗，以电流模式(currentmode)或电压模式(voltagemode)来驱动。而多模式低速/全速驱动器(Multi-ModeLowFullSpeedDriver)340，通过控制信号340a，以不同的电压值，以及不同的输出阻抗，以电压模式(voltagemode)来驱动、并具备第一多模式终端器(Multi-PWRModeTerminator)351、以及第二多模式终端器；352，根据此预定的模式配置，在该装置接收信号时，将驱动器340输出固定电平(例如全为低电平)，终端器351、352则形成并联终端电阻(parallelterminationresistance)0当主机收发器和设备收发器之间的线路长度很短时，在一预定传输率下穿过某一长度的连接线的情况下，只要信号品质仍然是在可被接受的一误码率(BitErrorRate,BER)内，接收信号时，可以不启动340、351、352所形成的并联终端电阻，亦即，没有并联终端(noparallelterminationatall)，以降低传输功号。对于LS/FS或变化的LS/FS模式，多模式高速驱动器430是被关掉(turnedoff)的，多模式低速/全速驱动器340通过控制信号340a，根据此预定的模式配置与系统提供的电压供应(voltagesupply)，以不同的电压振幅(voltageswings)来驱动，此确保信号品质在预定频率下穿过某一长度的连接线后，仍然是在可被接受的一误码率内。如图4的范例所示，多模式高速驱动器330与多模式低速/全速驱动器340也可以合并为单一化驱动电路(unifiedcircuit)，也就是多功率模式L/F/HS驱动器450，多功率模式L/F/HS驱动器450可备有多模式高速驱动器330与多模式低速/全速驱动器340的上述功能，对于HS或变化的HS模式，以不同的电流值或是以不同的电压值，及不同的输出阻抗，以电流模式(currentmode)或电压模式(voltagemode)来驱动；而对于LS/FS或变化的LS/FS模式，会以不同的电压振幅来驱动输出。类似地，第一多模式终端器351与第二多模式终端器352也可以合并为单一化终端电路，也就是多功率模式L/F/HS终端器430，在不同功率模式提供不同的输入并联终端电阻。从上述这些范例中可窥知，利用本公开的串行接口架构来实现的收发器可在多种情况下运作，包括不同的传输线长度、多种的数据传输率(datarate)和供应电压(supplyvoltage)，来最佳化USB主机与设备的功率消耗。可配置或可编程的驱动模式在标准速度或非标准可变化速度下，可针对各种传输线的长度，在多种电流模式下来提供不同的电流值。可配置或可编程的终端模式在标准速度或非标准可变化速度下，可针对各种传输线的长度，提供不同的终端电阻值(terminationresistorvalues)，包括无限电阻值(valueofinfiniteresistance)，也就是根本没有并联终端。此收发器可与USB设备控制器或系统相容，也可与USB主机控制器或系统相容。本串行接口架构可定义一接口布局，此接口布局可置于一主机收发器的控制端或是一设备收发器的控制端。承上述图3至图4与接口布局的设计，可得知本公开的串行接口架构具有多模驱动器(multi-modedrivers)与多模终端器(multi-modeterminators)，以及可随选的(optional)数字且/或单端驱动器(digitaland/orsingle-endeddriver),此单端模式提供数据线(data)与时钟线(clock)来取代一般标准USB(如USB2.0)连接线的数字正信号线D+与数字负信号线D-。综上所述，本公开的实施范例提出一种串行接口架构，此串行接口架构可实现于USB主机且/或USB设备的收发器，此收发器可在多种情况下操作，至少包括如USB主机与USB设备之间使用不同长度的连接线或是不同的数据传输率、以及可配置或可编程的供应电压或电流源，来降低USB主机与USB设备的整体系统的功率耗损。以上所述者仅为本公开的实施范例，当不能依此限定发明实施的范围。即大凡依据本发明权利要求书要求保护的范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围。权利要求1.一种多功率模式串行接口架构，该架构包含两个输入/输出端口，以及一驱动接收电路，该驱动接收电路还包括至少一多模式驱动器，根据不同传输模式的控制信号，以不同的电流值或不同的电压值来产生一组信号，以驱动该两个输入/输出端口；一多模式终端电路，电性连接该至少一多模式驱动器，并且根据该不同传输模式的控制信号，提供不同的终端阻抗；以及至少一接收器，接收来自该两个输入/输出端口并且从该多模式终端电路分流的至少一信号；其中，该不同传输模式至少包括一通用串行总线USB相容模式，该两个输入/输出端口皆电性连接该多模式终端电路与该至少一接收器。2.如权利要求1所述的串行接口架构，其中该至少一多模式驱动器与该多模式终端电路以一单一整合电路来实现。3.如权利要求1所述的串行接口架构，该架构还包括一数字输入/输出模块，电性连接一USB控制器的一数字层，并且具有多个数字输入/输出；以及至少一选择器，根据该不同传输模式的控制信号，来选择该两个输入/输出端口是连接该驱动接收电路或该多个数字输入/输出；其中，该多个数字输入/输出电性连接该至少一选择器。4.如权利要求1所述的串行接口架构，其中该不同的终端阻抗包括可调的输出串联终端阻抗。5.如权利要求1所述的串行接口架构，其中该不同的终端阻抗包括可调的输入并联终端阻抗。6.如权利要求1所述的串行接口架构，该串行接口架构至少提供该USB相容模式既有的高速、全速以及低速的数据传输率的三种操作模式。7.如权利要求6所述的串行接口架构，该串行接口架构还提供多种不同数据传输率的操作模式。8.如权利要求1所述的串行接口架构，其中该至少一多模式驱动器以一差动模式来进行数据传输或接收。9.如权利要求1所述的串行接口架构，其中该数字输入/输出模块以一差动模式来进行数据传输或接收。10.如权利要求1所述的串行接口架构，该串行接口架构还定义一接口布局，该接口布局置于一主机收发器的控制端或是一设备收发器的控制端。11.如权利要求1所述的串行接口架构，该串行接口架构实现于一主机或一设备的收发器。全文摘要本公开涉及一种多功率模式串行接口架构，在该多功率模式串行接口架构的一实施范例中，此多功率模式串行接口架构有两个输入/输出端口，以及一驱动接收电路。在此驱动接收电路中，至少一多模式驱动器根据不同传输模式的控制信号，以不同的电流值或不同的电压值来产生一组差动信号，以驱动此两个输入/输出端口。一多模式终端电路根据此不同传输模式的控制信号，提供不同的终端阻抗。至少一接收器接收来自此两个输入/输出端口并且从多模式终端电路分流的信号。其中，此不同传输模式至少包含一USB相容模式。文档编号G06F13/38GK102103562SQ20101058885公开日2011年6月22日申请日期2010年12月15日优先权日2009年12月17日发明者孙元亨,林建宏,许芷玮申请人:财团法人工业技术研究院