專利名稱：一種數(shù)據(jù)傳輸接口與串列總線接口裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通用串列總線系統(tǒng)結構，具體地是指一種數(shù)據(jù)傳輸接口與雙通道通用串列總線接口裝置。
背景技術：
雙通道通用串列總線(DCUSB，Dual Channel Universal Serial Bus)或稱為寬頻通用串列總線(WSB，Wideband Serial Bus)乃是一結構于USB 2.0的技術上所發(fā)展的高速串列總線技術，其可相容于USB 1.x及USB 2.0接口總線標準，在數(shù)據(jù)傳輸率上最高可達到960Mbits/sec(或120Mbytes/sec)是USB 2.0接口數(shù)據(jù)傳輸率的兩倍，適合于高速的磁盤作業(yè)系統(tǒng)、有線及無線短距離數(shù)據(jù)傳輸、可攜式數(shù)據(jù)儲存媒體等產品發(fā)展，是一嶄新的接口技術。
現(xiàn)有的通用串列總線訊號有VBUS、D+、D-、GND及用于隔離雜訊的接地設計，其符合于1.x及2.0版本的接口規(guī)格，為現(xiàn)今頗為廣用的USB接口。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種數(shù)據(jù)傳輸接口與串列總線接口裝置，從而可以提高接口通道的傳送速率。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的一種數(shù)據(jù)傳輸接口，可相容USB1.0、USB 1.1或USB 2.0的接口訊號傳輸協(xié)定并具有至少下列接口訊號VBUS、D0+、D0-、D1+、D1-、GND，其中D0+與D0-為一差額訊號組，D1+與D1-為另一差額訊號組，VBUS為接口電源，GND為接口接地。
另包括一具有隔離雜訊功能的接地訊號。
其進一步將差額訊號組D0+、D0-及D1+、D1-設計成主樸式結構，其中D0+、D0-為主式、D1+、D1-為樸式，主式差額訊號組D0+、D0-負責與USB 1.0、USB 1.1或USB 2.0的接口訊號作傳輸協(xié)定。
其中主式差額訊號組D0+、D0-與樸式差額訊號組D1+、D1-共同完成雙通道通用串列總線(DCUSB，Dual Channel universal serial bus)接口訊號的傳輸協(xié)定。
其中樸式差額訊號組D1+、D1-于雙通道通用串列總線協(xié)定下，僅負責數(shù)據(jù)的傳輸。
其中主式差額訊號組D0+、D0-與樸式差額訊號組D1+、D1-是使用一鳴叫程序(Chirp sequence)完成接口訊號的傳輸協(xié)定，其中嗚叫程序由覆數(shù)個鳴叫J訊號(Chirp J)及鳴叫K訊號(Chirp K)所組成，鳴叫J訊號在主式訊號上為D0+＝1，D0-＝0，鳴叫J訊號在樸式訊號上為D1+＝1、D1-＝0，鳴叫K訊號在主式訊號上為D0+＝0、D0-＝1，鳴叫K訊號在樸式訊號上為D1+＝0、D1-＝1。
其中數(shù)據(jù)在主式差額訊號及樸式差額訊號上作非同步傳輸，當其中一差額訊號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生錯誤時，接口控制器將暫時停止數(shù)據(jù)的遞送，并利用主式或樸式差額訊號重復傳送該筆數(shù)據(jù)；直到該筆數(shù)據(jù)正確接收后接口控制器再繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)封包。
本實用新型提供的一種串列總線接口裝置，具有雙通道，可相容于USB接口數(shù)據(jù)傳輸規(guī)格，并具有兩個數(shù)據(jù)傳輸通道，每一個通道上的訊號均由兩個差額訊號所組成；該裝置內并具一接口控制器，其具有數(shù)據(jù)的轉換及傳輸?shù)墓δ堋?br> 其中的接口控制器至少包括一差額訊號接收器，及一電流驅動器；該差額訊號接收器與電流驅動器并經由適當?shù)碾娐范c接口通道上的差額訊號所連接。
如上所述，本實用新型除了使用VBUS、D+、D-、GND等訊號外，為增加數(shù)據(jù)傳輸速率，特別增加了額外的訊號而成為VBUS、D0+、D0-、D1+、D1-及GND等，除了隔離雜訊的接地訊號外，共成為六個訊號的接口，其并成為一主仆式(Master-Slave)的結構，其中D0+及D0-為一主式(Master)訊號；而D1+及D1-為其仆式(Slave)訊號。所謂主式訊號，即是負責DCUSB及USB接口的協(xié)定工作與數(shù)據(jù)(Data)的傳送；而樸式訊號則僅負責DCUSB接口的協(xié)定與數(shù)據(jù)的傳送。詳細實施方式說明請先參考圖1。


為進一步揭示本實用新型的具體技術內容，首先請參閱附圖，其中圖1為公知USB 2.0的鳴叫程序訊號示意圖；圖2為本實用新型DCUSB總線協(xié)定的鳴叫程序訊號示意圖；圖3為本實用新型總線系統(tǒng)連接示意圖；圖4為本實用新型交易封包的示意圖；圖5為本實用新型DCUSB的電路結構圖。
具體實施方式
如圖1所示，圖1為USB 2.0裝置(Device)于插入主機(Host)端后的訊號圖。其中于D+訊號上將產生訊號彈跳(Bounce)90的情形，待訊號穩(wěn)定后將持續(xù)維持一段時間t1，使得總線(Bus)處于閑置狀況(Idle)，之后于時間t2區(qū)間內主機與裝置間必需完成鳴叫程序(Chirp sequence)，其意在于完成兩者間USB 2.0的傳輸協(xié)定確認，以便與USB1.x的裝置作識別。而鳴叫程序的作動起于主機對總線的重置(Reset)，即D+＝0且D-＝0，而當裝置偵測到總線處于重置狀況后，將送出鳴叫K訊號(ChirpK；D+＝0，D-＝1)100。
當主機偵測到鳴叫K訊號100后，將送出鳴叫K及嗚叫J訊號(ChirpJ；D+＝1，D-＝0)各三次，共計有六個鳴叫訊號(6chirps)于200處。至此系統(tǒng)將進入USB 2.0的傳輸協(xié)定，而完成鳴叫程序。
請參考圖2，如圖2所示為本實用新型DCUSB總線協(xié)定的鳴叫程序，使用此方法可使主機與裝置間彼此辨識出其可工作的范圍為USB 1.x或USB2.0或DCUSB的功能。當裝置連接主機后，如圖2，主機于時間t2開始時將雙總線重置(D0+＝0，D0-＝0，D1+＝-0，且D1-＝0)，若裝置僅具備USB2.0的功能，因其并不具備樸式訊號(D1+，D1-)，所以主機將偵測不到D1-上的鳴叫K訊號而進入USB2.0的模式，并于主式訊號上(D0+，D0-)完成USB2.0的鳴叫程序。
若裝置為一DCUSB的裝置，則將與主機于模式訊號線上完成與主式訊號上相同的鳴叫程序，如圖2所示，其中100為主式的嗚叫K訊號，而200為主式的鳴叫K及鳴叫J訊號；110為樸式的鳴叫K訊號，而210為樸式的鳴叫K及鳴叫J訊號，當主機與裝置間彼此由主式及模式訊號完成DCUSB的鳴叫程序后，系統(tǒng)即進入DCUSB協(xié)定。當系統(tǒng)進入DCUSB協(xié)定后，D0+、D0-、D1+及D1-四個訊號線將被致能(Enable)。
由上所述即知，DCUSB并不存在于USB 1.x的協(xié)定上，此乃因USB 1.x并沒有所謂的鳴叫程序，也就意味著雖然DCUSB具備有雙通道的設計，但當其工作于僅具USB 1.x的主機或裝置時，DCUSB的鳴叫程序并不會產生，其樸式訊號將被禁能(Disable)，且USB 2.0的嗚叫程序也不會產生，因此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率將相同于公知的USB 1.x的裝置，所以并不會有兩倍于USB 1.x的數(shù)據(jù)傳輸速率的情形發(fā)生。因此，DCUSB總線技術可相容于USB 1.x及USB 2.0的規(guī)范。
請參考圖3的系統(tǒng)連接示意圖，其中由一具備有DCUSB接口功能的主機控制器(DCUSB host controller)為系統(tǒng)源端集線器(Root hub)，其可連接一DCUSB裝置30、一USB2.0集線器(hub)20、及一USB 2.0裝置10；而USB 2.0集線器(hub)20又可再連接一USB 2.0裝置50及一USB 1.x裝置40。如此的連接結構，便是因為DCUSB的接口協(xié)定可相容于USB 1.x及USB2.0規(guī)范的原故，而DCUSB裝置30卻可以雙倍于USB 2.0的數(shù)據(jù)傳輸速率進行數(shù)據(jù)傳輸。如果將DCUSB裝置30連接于USB 2.0集線器(hub)20上，則DCUSB裝置30仍可以利用USB 2.0的接口協(xié)定以主式訊號完成單通道連接，而其數(shù)據(jù)傳輸速率亦可維持在USB 2.0的標準，即480Mbits/Sec。
在總線封包(Packet)傳輸技術上，DCUSB亦采用與USB 2.0相同的封包結構，即包括有特征封包(Token packets)、數(shù)據(jù)封包(Data packets)、調協(xié)封包(Handshake packets)及特殊封包(Special packets)等四種。此四種封包均可在主式及樸式訊號上運作，但樸式訊號只接受特征封包中的輸入(In)及輸出(Out)型的訊號傳遞；而不接受特征封包中的訊框起始型(SOF，Start Of Frame)及設定型(Setup)。請參考圖4，其中300表示USB 2.0的數(shù)據(jù)輸入交易(In transaction)，其由三個封包所組成輸入型特征封包310、數(shù)據(jù)封包320及調協(xié)封包330，當主機發(fā)出輸入型特征封包310后，裝置即送出數(shù)據(jù)封包320，主機在收到數(shù)據(jù)并確認無誤后，再送出調協(xié)封包330，告知裝置數(shù)據(jù)正確而完成數(shù)據(jù)輸入的動作。
至于DCUSB中的數(shù)據(jù)輸入交易(In transaction)400則需由主式訊號及模式訊號共同完成；主機于主式及樸式訊號上發(fā)出輸入型特征封包410及411后，裝置即送出數(shù)據(jù)封包420及421，主機在收到主式及樸式訊號上的數(shù)據(jù)并確認無誤后，再送出調協(xié)封包430及431，告知裝置所收數(shù)據(jù)正確而完成數(shù)據(jù)輸入的動作。
由于主式及模式訊號兩者之間在時間上不會同步，因此一旦有一方數(shù)據(jù)發(fā)生傳輸錯誤時，該方將不會產生調協(xié)封包430或431，此時發(fā)送端接口控制器將暫停后續(xù)數(shù)據(jù)的遞送并重復傳送該筆數(shù)據(jù)封包，直到接收端接口控制器接收到正確的數(shù)據(jù)并送出調協(xié)封包完成動作后。因此，當數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤時將有雙重通道-主式及模式訊號通道-提供作為數(shù)據(jù)再傳送(Retry)的通道，當主式訊號通道被其他USB裝置占有時，仍能夠使用樸式訊號通道傳遞數(shù)據(jù)，此亦可增加整體數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?。同樣的方式也可運用在數(shù)據(jù)輸出交易(Out transaction)，但如前所述，訊框起始型交易(SOF transaction)及設定型(Setup transaction)交易只在主式訊號上發(fā)生，也就是說明樸式訊號只負責數(shù)據(jù)傳遞的任務。
當系統(tǒng)進入DCUSB模式后，只有數(shù)據(jù)輸出入交易才會使用模式訊號而成為雙通道模式。此設計可簡化DCUSB的系統(tǒng)設計又兼顧到實質的數(shù)據(jù)傳輸速率的提升。
圖5所示為DCUSB的電路結構圖，其中斜線陰影部分為低速的USB1.x元件，500為DCUSB的主機端，600為DCUSB的裝置端；510為主機差額接收器(Differential receiver)，其輸出為一樸式差額輸出訊號，520為電流驅動器，610為裝置差額接收器，其輸出為一樸式差額輸出訊號，620為電流驅動器。由圖五可知，510、520、610及620等元件由樸式訊號D1+，D1-作為連接，而共同形成一樸式通道，700即為本實用新型的DCUSB總線接口。
本實用新型所描述的，只是較佳實施例的一種，舉凡局部的變更或修飾而源于本實用新型的技術思想而為熟習該項技藝的人所易于推知的，俱不脫本實用新型的專利權范疇。
權利要求1.一種數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，可相容USB 1.0、USB 1.1或USB 2.0的接口訊號傳輸協(xié)定并具有至少下列接口訊號VBUS、D0+、D0-、D1+、D1-、GND，其中D0+與D0-為一差額訊號組，D1+與D1-為另一差額訊號組，VBUS為接口電源，GND為接口接地。
2.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，另包括一具有隔離雜訊功能的接地訊號。
3.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，其進一步將差額訊號組D0+、D0-及D1+、D1-設計成主樸式結構，其中D0+、D0-為主式、D1+、D1-為樸式，主式差額訊號組D0+、D0-負責與USB 1.0、USB 1.1或USB 2.0的接口訊號作傳輸協(xié)定。
4.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，其中主式差額訊號組D0+、D0-與樸式差額訊號組D1+、D1-共同完成雙通道通用串列總線(DCUSB，Dual Channel universal serial bus)接口訊號的傳輸協(xié)定。
5.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，其中樸式差額訊號組D1+、D1-于雙通道通用串列總線協(xié)定下，僅負責數(shù)據(jù)的傳輸。
6.如權利要求4所述的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，其中主式差額訊號組D0+、D0-與樸式差額訊號組D1+、D1-是使用一鳴叫程序(Chirpsequence)完成接口訊號的傳輸協(xié)定，其中嗚叫程序由覆數(shù)個鳴叫J訊號(Chirp J)及鳴叫K訊號(Chirp K)所組成，鳴叫J訊號在主式訊號上為D0+＝1，D0-＝0，鳴叫J訊號在樸式訊號上為D1+＝1、D1-＝0，鳴叫K訊號在主式訊號上為D0+＝0、D0-＝1，鳴叫K訊號在樸式訊號上為D1+＝0、D1-＝1。
7.如權利要求3所述的數(shù)據(jù)傳輸接口，其特征在于，其中數(shù)據(jù)在主式差額訊號及樸式差額訊號上作非同步傳輸，當其中一差額訊號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生錯誤時，接口控制器將暫時停止數(shù)據(jù)的遞送，并利用主式或樸式差額訊號重復傳送該筆數(shù)據(jù)；直到該筆數(shù)據(jù)正確接收后接口控制器再繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)封包。
8.一種具有雙通道通用串列總線接口的裝置，其特征為可相容于USB接口數(shù)據(jù)傳輸規(guī)格，并具有兩個數(shù)據(jù)傳輸通道，每一個通道上的訊號均由兩個差額訊號所組成；該裝置內并具一具有數(shù)據(jù)的轉換及傳輸?shù)墓δ艿慕涌诳刂破鳌?br> 9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，其中的接口控制器至少包括一差額訊號接收器，及一電流驅動器；該差額訊號接收器與電流驅動器并經由適當?shù)碾娐范c接口通道上的差額訊號所連接。
專利摘要通用串列總線(USB)，已經廣泛使用于電腦系統(tǒng)及其周邊產品，愈來愈多的商品也采用此一成熟的總線接口系統(tǒng)，以方便數(shù)據(jù)有效且方便地與電腦系統(tǒng)作交換。本實用新型公開了一種數(shù)據(jù)傳輸接口與串列總線接口裝置，以進一步提高數(shù)據(jù)傳遞的速度。
文檔編號H04L12/02GK2627744SQ0320812
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月12日 優(yōu)先權日2003年8月12日
發(fā)明者嚴圣舜 申請人:勁永國際股份有限公司