專利名稱：可自動調(diào)整震蕩器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可自動調(diào)整震蕩器的方法，特別是一種利用USB接口中的前同步傳輸信號(Keep Alive Strobe)來調(diào)整頻率，使USB連接接口與USB電子裝置同步以做數(shù)據(jù)傳輸?shù)目勺詣诱{(diào)整震蕩器的方法。
背景技術(shù)：
USB(通用序列總線)可說是98年底最耀眼的新世代連接接口之一，在市場上產(chǎn)品的知名度也越來越高。但其實(shí)早在96年時(shí)其規(guī)格即由Intel所主導(dǎo)確立，只不過礙于當(dāng)時(shí)操作系統(tǒng)未能適切地支持與配合，加上初期產(chǎn)品售價(jià)偏高，使得USB產(chǎn)品未能蔚為流行。而拜僅能使用USB接口的iMAC推出，與Windows98操作系統(tǒng)的內(nèi)建支持，終于使USB產(chǎn)品一夕之間成了最熱門的產(chǎn)品。
相較于舊有傳統(tǒng)擴(kuò)充端口或插槽，USB簡化了以往各種連接擴(kuò)充插槽的復(fù)雜性，具備了最多可以串接127項(xiàng)裝置的能力(此為理論值，尚需USB Hub與信號線共同配合，目前實(shí)驗(yàn)至多已可串接高達(dá)111項(xiàng)USB裝置)，以及可以熱插拔與即插即用的優(yōu)點(diǎn)。這意味著使用者可以不需理會各種連接端口的不同，也不需拆開機(jī)殼或是等候計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)才能安裝/拔下外圍裝置，只要將新的外圍裝置連接上外露的標(biāo)準(zhǔn)USB插槽，執(zhí)行驅(qū)動程序安裝的步驟，就可以馬上正常的使用新外圍裝置，十分方便。就理論上而言，只要是能傳輸數(shù)字資料的裝置，都能設(shè)計(jì)成USB接口，因此不論是喇叭、鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、打印機(jī)或數(shù)字相機(jī)等皆可設(shè)計(jì)以USB接口連接，故USB接口因此而熱門。
USB(通用序列總線)是一種標(biāo)準(zhǔn)的連接界面，允許把外面的設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，不必重新配置規(guī)劃系統(tǒng)，也不必打開機(jī)殼，另外調(diào)整界面卡的指撥開關(guān)。而連接上計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)會自動識別這些接口設(shè)備，并且配附適當(dāng)?shù)尿?qū)動程序，無需使用者再另外重新設(shè)定。連接USB對象的起點(diǎn)就是Host(Controller輸出的USB頭)。底板方面，USB頭可以是焊在底板上的，又或者另外放置在外的USB頭?，F(xiàn)時(shí)的底板多可支持4個(gè)USB插頭。正統(tǒng)、高速的USB線必須有鋁箔和聚酯屏蔽(Aluminium Foil & Polyester Shielding)，防止信號在傳送中變質(zhì)。電纜Cable內(nèi)有4條電線，兩條是電力的正和負(fù)極，另外兩條就是信號的正(D+)和負(fù)(D-)極，四條電線平均固定在線芯為上品。只有四芯的電線好處在于插頭連接點(diǎn)少和簡單，而且硬件產(chǎn)品本身的成本也比較易控制。
當(dāng)PC主機(jī)對裝置發(fā)出控制信號時(shí)，所有連接的裝置都透過根集線器收到同樣的信號，但是經(jīng)由比對所配置的裝置地址后，只能有一個(gè)裝置會作出相對應(yīng)的動作，這跟網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)有點(diǎn)類似。因此對一個(gè)裝置而言，不僅要無誤地接收主機(jī)端所送來的資數(shù)據(jù)，又要正確地發(fā)出響應(yīng)的信號。因此在D+與D-的差動數(shù)據(jù)線上就必須采用一種特別的編號方式再加以傳送出去，以解決在USB纜線所產(chǎn)生信號延遲，以及誤差等問題。在此，USB采用了NRZI(Non Return to ZeroInvert，不歸零就反向)的編碼方式，就無需同步的時(shí)鐘信號也能產(chǎn)生同步的數(shù)據(jù)存取。NRZI的編碼規(guī)則是，當(dāng)資料位為“1”時(shí)不轉(zhuǎn)換，為“0”時(shí)再作轉(zhuǎn)換。請參閱圖3，為NRZI編碼的范例說明圖。但如此的編碼方式會遇到一個(gè)很嚴(yán)重的問題，就是若重復(fù)相同的“1”信號一直進(jìn)入時(shí)，數(shù)據(jù)就會造成長時(shí)間無法轉(zhuǎn)換，逐漸的累積，而導(dǎo)致“塞車”的狀況，這使得讀取的時(shí)序就會發(fā)生嚴(yán)重的錯(cuò)誤。因此，在NRZI編碼之間，還需執(zhí)行所謂的位填塞(Bit-stuffing)的工作。圖4各圖均為NRZI譯碼的過程圖。如圖4(a)所示，若是原始的串行數(shù)據(jù)中含有連續(xù)6個(gè)“1”位的話，就需執(zhí)行位填塞的工作。此工作如圖4(b)所示，就在其后填塞一個(gè)“0”位。但相對的在NRZI編碼的過程中，對這連續(xù)的6個(gè)“1”執(zhí)行如圖4(c)轉(zhuǎn)換過程。
因此在發(fā)送端在做數(shù)據(jù)傳輸之前，需先執(zhí)行位填塞以及NRZI編碼的工作。相對的，接收端在做數(shù)據(jù)接收之前，就必需先執(zhí)行NRZI譯碼，然后再作位反填塞(unBit-Stuffing)的工作。
以下，列出USB的諸多特性與優(yōu)點(diǎn)1.界面統(tǒng)一了各種接口設(shè)備的連接頭，包含通訊界面、打印機(jī)界面、顯示器輸出、音效輸出入裝置、儲存設(shè)備等，都采用相同的USB界面規(guī)格。USB界面就像是「通用接頭」，只要將插頭插入，一切就可迎刃而解。
2.即插即用(Plug-and-Play)，并能自動檢測與配置系統(tǒng)的資源。再者，無須系統(tǒng)資源的需求。也即是，USB裝置不需要另外設(shè)定IRQ中斷、I/O地址，以及DMA等的系統(tǒng)資源。
3.具有「熱插拔」(Hot Attach &Detach)的特性，在操作系統(tǒng)的已開機(jī)的執(zhí)行狀態(tài)中，隨時(shí)可以插入或拔離USB裝置，而不需再另外關(guān)閉電源。
4.USB界面規(guī)格1.1中的12Mbps的傳送速度可滿足大部分的使用需求。當(dāng)然，快速的2.0規(guī)格，提供更佳的傳輸率。
5.USB最多可以連接127個(gè)接口設(shè)備。因?yàn)閁SB界面使用7-bit的尋址字段，所以2的7次方等于128。若扣掉USB主機(jī)預(yù)設(shè)給第一次接上的接口設(shè)備使用，還剩127個(gè)地址可以使用。因此一部計(jì)算機(jī)最多可以連接127個(gè)USB裝置。
簡而言之，對于USB整體功能就是簡化外部接口設(shè)備與主機(jī)之間的聯(lián)機(jī)，并利用一條傳輸纜線上來串接各類型的周邊設(shè)備(如打印機(jī)的并列端口，調(diào)制解調(diào)器的串行端口)，解決了現(xiàn)今主機(jī)后面一大堆纜線亂繞的困境。
然而，USB系統(tǒng)于主機(jī)及裝置間需要一時(shí)鐘同步化系統(tǒng)來將其信號同步，使之做數(shù)據(jù)傳輸。目前利用PLL(鎖相回路)來做為一頻率合成器的概念即被發(fā)展出來，其根據(jù)輸入?yún)⒖夹盘杹懋a(chǎn)生一限定的震蕩信號，使震蕩信號的頻率隨著輸入?yún)⒖夹盘柖淖?。根?jù)USB規(guī)格對于數(shù)據(jù)傳送速率必須遵守某種的準(zhǔn)確度，其規(guī)格及準(zhǔn)確度如下High Speed(高速)480MHz+/-0.05％Full Speed(全速)12MHz+/-0.25％Low Speed(低速)1.5MHz+/-1.5％因此，每一個(gè)裝置必須設(shè)有自己的時(shí)鐘(頻率)產(chǎn)生器，若不能達(dá)成用于時(shí)鐘(頻率)信號的準(zhǔn)確度，則此裝置不能與USB兼容一致。
時(shí)鐘(頻率)信號通常在芯片上產(chǎn)生的電路，其中約可達(dá)成+/-3％的準(zhǔn)確度，為了提高準(zhǔn)確度，最為熟知的是使用額外的石英單元。但此設(shè)計(jì)含有下列缺點(diǎn)1.成本過高當(dāng)使用外部石英單元時(shí)，在芯片上必須要一個(gè)或二個(gè)額外的接腳，且石英單元單價(jià)較高，將造成成本過高的不利現(xiàn)象。
2.體積過大在芯片卡中，石英的大小應(yīng)限制在不超過800微米的厚度之內(nèi)，但石英是不可能遵守此預(yù)設(shè)的規(guī)格。
另有一相關(guān)的專利如美國公告第6297705號，其利用一DCO(數(shù)字控制震蕩器)產(chǎn)生震蕩信號，經(jīng)由計(jì)數(shù)器比較震蕩信號的頻率后，將震蕩信號的頻率粗調(diào)及微調(diào)，再重新輸入至DCO(數(shù)字控制震蕩器)，直到將頻率反復(fù)調(diào)整至與USB電子裝置同步為止，藉此避免使用高成本的石英單元，但此設(shè)計(jì)含有下列缺點(diǎn)1.調(diào)整頻率時(shí)間過長由于需經(jīng)過粗調(diào)及微調(diào)，且并非利用USB系統(tǒng)中最先產(chǎn)生的“Keep Alive Strobe”信號來調(diào)整頻率，而是利用一整個(gè)封包信號來調(diào)整，故造成調(diào)整頻率時(shí)間過長。
2.成本過高且耗電由于此設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，造成成本的增加，且需要經(jīng)過若干階段的運(yùn)算，造成增加耗電。
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明人有感其未至臻完善，遂竭盡心智，悉心研究克服，憑從事該項(xiàng)產(chǎn)業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)累積進(jìn)而研發(fā)出一種利用USB接口系統(tǒng)的前同步傳輸信號(Keep Alive Strobe)來調(diào)整頻率，達(dá)到在極短的時(shí)間內(nèi)，將USB接口連接系統(tǒng)與USB電子裝置同步以做數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓πА?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用USB接口系統(tǒng)的前同步傳輸信號(Keep Alive Strobe)來調(diào)整頻率的可自動調(diào)整震蕩器的方法，達(dá)到在極短的時(shí)間內(nèi)，將USB接口連接系統(tǒng)與USB電子裝置同步以做數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓πА?br> 本發(fā)明的次要目的在于提供一種可自動調(diào)整震蕩器的方法，通過低速USB接口連接系統(tǒng)規(guī)格的設(shè)計(jì)，使所必要元件較少，達(dá)到降低成本的功效。
為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的可自動調(diào)整震蕩器的方法，其適用于一低速USB接口連接系統(tǒng)，該調(diào)整方法包含下列步驟(a)在USB接口中提供一壓控震蕩器，其用來對USB電子裝置產(chǎn)生一可控制震蕩信號；(b)將可控制震蕩信號反饋至一頻率比較單元，其用來比較可控制震蕩信號與USB接口中的前同步傳輸信號(Keep Alive Strobe)的頻率高低；(c)將頻率比較單元所輸出的信號輸入至一頻率調(diào)整單元，并依據(jù)頻率比較單元反饋的信號調(diào)整電壓以改變可控制震蕩信號的頻率；(d)重復(fù)(b)與(c)的動作，使可控制震蕩信號與USB接口中的前同步傳輸信號(Keep Alive Strobe)同步。
藉此，可達(dá)到在極短的時(shí)間內(nèi)，將USB接口連接系統(tǒng)與USB電子裝置同步以做數(shù)據(jù)傳輸且達(dá)到降低成本的功效。
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲通過下述具體的實(shí)施例，并配合所示附圖，對本發(fā)明做一詳細(xì)說明。


圖1為USB接口連接系統(tǒng)的時(shí)鐘動作圖。
圖2為本發(fā)明可自動調(diào)整震蕩器的方法動作流程圖。
圖3為NRZI編碼的范例說明圖。
圖4a為NRZI譯碼的過程圖。
圖4b為NRZI譯碼的過程圖。
圖4c為NRZI譯碼的過程圖。
圖中符號說明100壓控震蕩器200頻率比較單元300頻率調(diào)整單元具體實(shí)施方法請參閱圖1，為USB接口連接系統(tǒng)的時(shí)鐘動作圖，如圖1所示USB接口連接系統(tǒng)于連接時(shí)，首先會每隔1毫秒產(chǎn)生一個(gè)寬度為1.33微秒的前同步傳輸信號(Keep Alive Strobe)，若于3毫秒鐘均無前同步傳輸信號的反應(yīng)，則系統(tǒng)自動處于非連接的狀態(tài)；而一種簡單的PLL(鎖相回路)即能利用此信號來連續(xù)調(diào)整USB總線的同步信號。
請參閱圖2，為本發(fā)明可自動調(diào)整震蕩器的方法動作流程圖，如圖2所示
本發(fā)明適用于一低速USB接口連接系統(tǒng)，該調(diào)整方法包含下列步驟(a)在USB接口中提供一壓控震蕩器100，其用來對USB電子裝置產(chǎn)生一可控制震蕩信號；(b)將可控制震蕩信號反饋至一頻率比較單元200，其用來比較可控制震蕩信號與USB接口中的“Keep Alive Strobe”信號的頻率高低；(c)將頻率比較單元200所輸出的信號輸入至一頻率調(diào)整單元300，并依據(jù)頻率比較單元反饋的信號調(diào)整電壓以改變可控制震蕩信號的頻率；(d)重復(fù)(b)與(c)的動作，使可控制震蕩信號與USB接口中的“Keep Alive Strobe”信號同步。其中，該頻率比較單元200與頻率調(diào)整單元300可為一微集成電路。通過頻率比較單元200與頻率調(diào)整單元300對于壓控震蕩器100輸出的震蕩信號頻率的比較及調(diào)整，可達(dá)到自動調(diào)整的功效。而一般它們應(yīng)用于低速的外圍設(shè)備，也就是數(shù)據(jù)的傳輸頻率在1.5MHz以下的裝置，例如鼠標(biāo)，搖桿，鍵盤，與條形碼的讀取器等。
又，因本發(fā)明著重于適用低速USB接口連接系統(tǒng)，故時(shí)鐘(頻率)的準(zhǔn)確度誤差范圍可為+/-1.5％，遠(yuǎn)大于全速及高速的+/-0.25％及+/-0.05％，這種誤差范圍內(nèi)，可以輕易的利用PLL(鎖相回路)電路并配合參考“Keep Alive Strobe”信號來達(dá)成。因此，不但降低了使用石英單元高成本及體積的問題，更縮短了現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)整頻率時(shí)間以及過于復(fù)雜而成本高的缺陷，達(dá)到在極短的時(shí)間內(nèi)，將USB接口連接系統(tǒng)與USB電子裝置同步以做數(shù)據(jù)傳輸且達(dá)到降低成本的功效。
綜前所述，由本發(fā)明可自動調(diào)整震蕩器的方法的設(shè)計(jì)確實(shí)可行，且改善了現(xiàn)有技術(shù)的各種缺陷，實(shí)為創(chuàng)新并符合產(chǎn)業(yè)需求的高度創(chuàng)作，而且具有新穎性以及進(jìn)步性，完全符合發(fā)明專利的法定要件，依法提出發(fā)明專利申請。
以上所述僅為本創(chuàng)作的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本創(chuàng)作的申請專利范圍；凡其它來脫離本創(chuàng)作所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在所述的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可自動調(diào)整震蕩器的方法，其適用于一低速USB接口連接系統(tǒng)，該調(diào)整方法包含下列步驟(a)在USB接口中提供一壓控震蕩器，其用來對USB電子裝置產(chǎn)生一可控制震蕩信號；(b)將可控制震蕩信號反饋至一頻率比較單元，其用來比較可控制震蕩信號與USB接口中的前同步傳輸信號Keep Alive Strobe信號的頻率高低；(c)將頻率比較單元所輸出的信號輸入至一頻率調(diào)整單元，并依據(jù)頻率比較單元反饋的信號調(diào)整電壓以改變可控制震蕩信號的頻率；(d)重復(fù)(b)與(c)的動作，使可控制震蕩信號與USB接口中的“Keep Alive Strobe”信號同步。
2.如權(quán)利要求1所述的可自動調(diào)整震蕩器的方法，其中，該頻率比較單元可為一微集成電路。
3.如權(quán)利要求1所述的可自動調(diào)整震蕩器的方法，其中，該頻率調(diào)整單元可為一微集成電路。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可自動調(diào)整震蕩器的方法，其適用于一低速通用序列總線(USB)接口連接系統(tǒng)，該調(diào)整方法包含下列步驟(a)在USB接口中提供一壓控震蕩器，其用來對USB電子裝置產(chǎn)生一可控制震蕩信號；(b)將可控制震蕩信號反饋至一頻率比較單元，其用來比較可控制震蕩信號與USB接口中的前同步傳輸信號的頻率高低；(c)將頻率比較單元所輸出的信號輸入至一頻率調(diào)整單元，并依據(jù)頻率比較單元反饋的信號調(diào)整電壓以改變可控制震蕩信號的頻率；(d)重復(fù)(b)與(c)的動作，使可控制震蕩信號與USB接口中的前同步傳輸信號同步。
文檔編號G06F13/00GK1627276SQ20031012043
公開日2005年6月15日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者張琦棟 申請人:安國國際科技股份有限公司