KR100466972B1 - Universal serial bus function device for low speed - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로우 스피드 USB 기능 디바이스에 관한 것으로, 로우 스피드용 트랜스시버의 출력 드라이버에 구비된 서로 다른 캐패시티브 부하의 상호 작용에 따라 데이터 전송시 각각의 데이터 상승 시간과 하강 시간을 매칭하는 타이밍을 조정하기 위하여 각각의 데이터 신호 라인에 캐패시티브 부하를 추가한다. 그러므로 캐패시티브 부하량의 비율을 변경하여 각각의 데이터 신호에 의해 매칭되는 타이밍을 조정함으로서 로우 스피드에 의한 데이터 신호 전송을 쉽게 구현하고, 이로 인하여 회로 설계가 용이해진다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low speed USB functional device, wherein the timing of matching each data rise time and fall time during data transfer is adjusted according to the interaction of different capacitive loads included in the output driver of the low speed transceiver. To add a capacitive load to each data signal line. Therefore, by changing the ratio of the capacitive loads to adjust the timing matched by each data signal, low speed data signal transmission can be easily realized, thereby facilitating circuit design.

Description

데이터 신호의 매칭 타이밍 조정을 위한 트랜스시버를 갖는 로우 스피드용 유에스비 디바이스{UNIVERSAL SERIAL BUS FUNCTION DEVICE FOR LOW SPEED}Low speed USB device with transceiver for matching timing of data signal {UNIVERSAL SERIAL BUS FUNCTION DEVICE FOR LOW SPEED}

본 발명은 로우 스피드 USB 디바이스에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 로우 스피드용 트랜스시버에 구비된 출력 드라이버의 서로 다른 데이터 신호 전송에 따른 상승 시간(rise time)과 하강 시간(fall time)의 매칭 타이밍을 조정하기 위한 캐패시티브 부하를 갖는 로우 스피드 USB 기능 디바이스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low speed USB device, and more specifically, to adjust a matching timing of rise time and fall time according to different data signal transmissions of an output driver included in a low speed transceiver. A low speed USB functional device having a capacitive load for

USB는 컴퓨터 시스템에서 호스트와 그 주변장치들과의 데이터 전송을 위해 연결되는 외부 버스로서 여러 제조 회사들에 의해서 그 하드웨어 및 프로토콜에 대한 제반 규칙이 제안된 것이다.USB is an external bus that connects for data transfer between a host and its peripherals in a computer system, and various manufacturers have proposed rules for their hardware and protocols.

USB는 데이터 전송을 위한 신호 라인이 4개 즉, VDD, VSS 및 2개의 데이터 라인으로 구성되어 있다. 따라서 연결 케이블이 세밀하며, 컨넥터도 작게 구현될 수 있다. 이에 따라 저렴한 컴퓨터 주변 장치의 구현이 가능하다.USB consists of four signal lines for data transfer, namely VDD, VSS and two data lines. Therefore, the connecting cable is fine and the connector can be realized small. This enables the implementation of inexpensive computer peripherals.

그리고 USB에서는 12Mbs의 전송 속도를 갖는 풀 스피드(full speed)와 1.5Mbs의 전송 속도를 갖는 로우 스피드(low speed)에 의해서 데이터 전송이 이루어진다.In USB, data transfer is performed at full speed having a transmission speed of 12Mbs and low speed having a transmission speed of 1.5Mbs.

도 1은 종래 기술의 로우 스피드 USB 디바이스(20)와 USB 호스트(또는 허브)(10)와의 구성을 도시한 것으로, USB 호스트(또는 허브)(10)와 USB 디바이스(20)는 각각 트랜스시버(12, 22)를 구비하고 있다. 그리고 이들은 USB 케이블(30)을 통해서 데이터를 상호 전송한다.1 illustrates a configuration of a low speed USB device 20 and a USB host (or hub) 10 of the prior art, wherein the USB host (or hub) 10 and the USB device 20 are each a transceiver 12. FIG. , 22). And they mutually transfer data via the USB cable (30).

그리고 트랜스시버(12, 22)는 데이터 송수신시 USB 케이블(30)에 전송되는 데이터 라인(DP, DM)이 2개인 데이터 전송용 출입력 버퍼이며, 도 2에 도시한 바와 같이 출력 데이터 라인(DP, DM)에 각각의 캐패시티브 부하(CL)를 구비하여 데이터 신호를 전송한다.The transceivers 12 and 22 are input / output buffers for data transmission having two data lines DP and DM transmitted to the USB cable 30 when data is transmitted and received. As shown in FIG. Each capacitive load C L is provided at the DM) to transmit a data signal.

그리고 데이터 신호(DP, DM)는 서로 다른 데이터 신호의 전송에 따른 각각의 상승 시간(rise time : tR)과 하강 시간(fall time : tF)에 대응하여 풀 스피드에서는 각각 50pF의 캐패시티브 부하(CL)를 구비하고, 로우 스피드시에는 각각 50pF와 350pF로 규정되어 있다.The data signals DP and DM each have a capacitance of 50 pF at full speed in response to rise time t r and fall time t F according to transmission of different data signals. A load C L is provided, and at low speed, 50pF and 350pF are defined, respectively.

그리고 이들 2개의 데이터 신호 전송은 도 3에 도시된 바와 같이 각 데이터 신호의 상승 시간(rise time : tF)과 하강 시간(fall time : tF)에서 매칭되는 지점(이하 교차점이라 한다)에서 측정된다. 그리고 교차점은 1.3 V에서 2.0 V 사이에서 이루어져야 한다. 그리고 로우 스피드시의 캐패시티브 부하량의 비율이 1 : 7으로 인하여 즉, 각각 50pF와 350pF로서 두 데이터의 상승 시간(tR)과 하강 시간(tF)의 교차점(crossover point)을 맞추기가 어렵다. 따라서 트랜스시버 설계시에는 이 조건에 맞추어 설계해야 하는 어려운 점이 있다.And the two data signal transmission is the rise time of each data signal as shown in Figure 3 measured on (hereinafter referred to as crossing) point matched at:: (t F fall time) (rise time t F) and the falling time do. The intersection must be between 1.3 V and 2.0 V. In addition, the ratio of capacitive loads at low speed is 1: 7, that is, 50pF and 350pF, respectively, so that it is difficult to match the crossover point of the rise time t R and the fall time t F of the two data. . Therefore, when designing a transceiver, it is difficult to design for this condition.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 데이터 신호 전송에 따른 상승 시간과 하강 시간의 매칭 타이밍을 조정하기 위한 로우 스피드용 트랜스시버를 갖는 USB 디바이스를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a USB device having a low speed transceiver for adjusting the matching timing of rise time and fall time according to data signal transmission.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, USB 케이블을 통해 USB 호스트 또는 USB 허브와 연결되어서 데이터 신호를 전송하는 로우 스피드 USB 디바이스에 있어서: 입출력되는 데이터를 USB 프로토콜에 의해 인코딩/디코딩하고, 상기 USB 케이블로 송/수신을 위한 송/수신 선택 신호를 발생하는 USB 주변 회로와; 상기 USB 주변 회로로부터 전송되는 데이터를 받아들여서 상기 USB 케이블로 제공하는 출력 드라이버와; 상기 데이터의 출력 라인에 각각 연결하여 로우 스피드에 의한 데이터 신호 전송시 상기 데이터 신호의 상승 시간과 하강 시간에 따른 상호 매칭되는 타이밍을 조정하는 캐패시티브 부하 및; 상기 USB 케이블로부터 제공되는 데이터를 상기 USB 주변회로로 전송하는 리시버를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in a low speed USB device connected to a USB host or a USB hub via a USB cable to transmit a data signal: encoding / decoding data input and output by the USB protocol A USB peripheral circuit for generating a transmission / reception selection signal for transmission / reception with the USB cable; An output driver that receives data transmitted from the USB peripheral circuit and provides the data to the USB cable; A capacitive load connected to the output lines of the data to adjust mutually matched timings according to rise time and fall time of the data signal when the data signal is transmitted at a low speed; And a receiver for transmitting data provided from the USB cable to the USB peripheral circuit.

이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 캐패시티브 부하는 상기 출력 드라이버 내부에 구비된 캐패시티브 부하에 의해 매칭되는 타이밍을 재조정하는 캐패시터 또는 저항으로 구비한다.In a preferred embodiment of this aspect, the capacitive load is provided with a capacitor or a resistor that readjusts the timing matched by the capacitive load provided inside the output driver.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 로우 스피드 USB 기능 디바이스(function device)를 도시하고 있다.4 illustrates a low speed USB function device in accordance with the present invention.

도면을 참조하면, 상기 USB 기능 디바이스(20)는 크게 트랜스시버(22)와 주변회로(40)로 구성되어 있다. 그리고 USB 케이블(30)을 통하여 USB 호스트 또는 허브에 연결된다.Referring to the drawings, the USB functional device 20 is largely comprised of a transceiver 22 and a peripheral circuit 40. And it is connected to the USB host or hub through the USB cable 30.

그리고 상기 트랜스시버(22)는 출력 드라이버(24)와 리시버(26) 및 본 발명에 의한 신규한 캐패시티브 부하(28)를 포함하고 있다.The transceiver 22 includes an output driver 24 and a receiver 26 and a novel capacitive load 28 according to the present invention.

상기 USB 주변 회로(40)는 데이터 송수신을 위한 선택 신호(S_TR)를 상기 트랜스시버(22)로 출력하며, 그리고 송수신되는 데이터를 USB 프로토콜에 의하여 NRZI(Non Return to Zero Invert) 방식으로 인코딩하고 이(C_NRZI)를 상기 트랜스시버(22)의 출력 드라이버(24)로 전송한다. 그리고 상기 리시버(26)로부터 수신되는 NRZI 데이터(DP1, DM1)를 USB 프로토콜에 의하여 디코딩한다.The USB peripheral circuit 40 outputs a selection signal S_TR for data transmission / reception to the transceiver 22, and encodes the data transmitted / received in a non-return to zero invert (NRZI) scheme by a USB protocol. C_NRZI) is sent to the output driver 24 of the transceiver 22. The NRZI data DP1 and DM1 received from the receiver 26 are decoded by the USB protocol.

그리고 상기 USB 케이블(30)은 로우 스피드에 적합한 감싸여 있지 않고(unshielded) 꼬이지 않은(untwisted) 와이어 케이블로서 최대 3 미터의 길이를 갖는다. 그리고 4개의 라인으로 구성되어 있으며, 전원 공급을 위한 2개의 라인과 데이터 전송을 위한 2개의 라인으로 구성되어 있다. 그리고 이 케이블에서의 데이터 신호 전송은 신호의 상승 및 하강 시간(tR, tF)이 75 ns 이상 300 ns 이하의 지연 시간을 갖는다.The USB cable 30 is an unshielded and untwisted wire cable suitable for low speed and has a length of up to 3 meters. It consists of four lines, two lines for power supply and two lines for data transmission. The data signal transmission in this cable has a delay time of rise and fall times t R and t F of the signal from 75 ns to 300 ns.

상기 캐패시티브 부하(28)는 로우 스피드의 데이터 전송에 따른 상기 출력 드라이버(24)의 캐패시티브 부하량의 상호 비를 1 : 7에서 1 : 4 로 조정하기 위하여 각 출력 데이터 라인(DP, DM)에 50 pF의 캐패시터를 추가하여 구비된다. 따라서 각 데이터 라인에 연결된 전체 캐패시티브 부하량은 각각 100 pF, 400 pF이 된다. 그리고 이들 각각은 상호 데이터 전송의 상승 시간과 하강 시간에 따른 매칭 타이밍을 조정하기 위하여 구비되어 있다.The capacitive load 28 may adjust each output data line DP or DM to adjust the ratio of the capacitive loads of the output driver 24 from 1: 7 to 1: 4 according to low speed data transmission. ) By adding a 50 pF capacitor. Thus, the total capacitive load connected to each data line is 100 pF and 400 pF, respectively. Each of them is provided to adjust the matching timing according to the rise time and the fall time of the mutual data transmission.

또한 상기 캐패시티브 부하(28)에 동일한 저항을 각각 추가하여 상기 출력 드라이버 내부에 구비된 캐패시티브 부하에 의한 매칭 타이밍 조정을 재조정할 수 있다.In addition, the same resistance may be added to the capacitive load 28 to re-adjust the matching timing adjustment by the capacitive load provided in the output driver.

그리고 상기 리시버(26)는 상기 USB 주변 회로(40)로부터 선택 신호(S_TR)를 받아서 USB 케이블(30)로부터 제공되는 데이터(DP1, DM1)를 상기 USB 주변 회로(40)로 전송한다.The receiver 26 receives the selection signal S_TR from the USB peripheral circuit 40 and transmits data DP1 and DM1 provided from the USB cable 30 to the USB peripheral circuit 40.

그리고 상기 출력 드라이버(24)는 상기 주변 회로(40)로부터 제공되는 데이터 즉, NRZI 포맷의 데이터(C_NRZI)를 받아들여서 상기 USB 케이블(30)을 통해 USB 호스트 또는 허브로 전송한다. 예컨데, NRZI 코드(C_NRZI)를 출력 드라이버(24)에 구비된 버퍼(도 2의 B1, B2)를 통해 2 개의 데이터(DP, DM)로 분리된다. 그리고 출력 드라이브(24) 내부에는 상기 분리된 데이터(DP, DM)를 전송하는 데이터 라인에 각각 캐패시티브 부하(도 2의 CL)가 연결되어 있다. 이는 도 2에 도시된 2개의 캐패시터로서 각각 50 pF과 350 pF으로 구비되어 있다. 그리고 이들은 상기 데이터의 전송에 의해 형성되는 상승 시간(tR)과 하강 시간(tF)에서 매칭(matching)되도록 조정한다.The output driver 24 receives data provided from the peripheral circuit 40, that is, data C_NRZI in NRZI format, and transmits the data to the USB host or the hub through the USB cable 30. For example, the NRZI code C_NRZI is separated into two data DP and DM through buffers B1 and B2 of the output driver 24. In addition, a capacitive load (C L of FIG. 2) is connected to the data line for transmitting the separated data DP and DM in the output drive 24. These are the two capacitors shown in FIG. 2 and are equipped with 50 pF and 350 pF, respectively. And they adjust to match at rise time t R and fall time t F formed by the transmission of the data.

따라서 상기 출력 드라이버(24)의 데이터 출력 라인(DP, DM)에 구비된 캐패시티브 부하량을 조정하여 매칭 타이밍을 재조정할 수 있다. 예를 들어, 상기 출력 드라이버(24)의 데이터 출력 라인에 각각 50 pF 캐패시터(CLP, CLM)를 추가하여 연결하면, 전체 캐패시티브 부하량이 각각 100 pF, 400 pF이 되므로 그 비는 1 : 4가 된다. 이는 각각의 데이터 신호 라인의 상승 및 하강 시간에 의해 매칭되는 교차점(crossover point)을 조정하는데 용이해진다.Accordingly, the matching timing may be readjusted by adjusting the capacitive loads included in the data output lines DP and DM of the output driver 24. For example, when 50 pF capacitors C LP and C LM are added to the data output lines of the output driver 24, the total capacitive loads are 100 pF and 400 pF, respectively, so the ratio is 1. = 4 This makes it easy to adjust the crossover points matched by the rise and fall times of each data signal line.

이로서 트랜스시버의 회로 설계가 용이해지며, NRZI 코드의 데이터 포맷에 따른 데이터로 분리하기가 쉽다.This facilitates the circuit design of the transceiver and makes it easy to separate the data into data formats of the NRZI code.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 트랜스시버의 데이터 신호 라인에 각각의 캐패시티브 부하량의 비를 조정하여 출력 데이터 신호의 상호 상승 및 하강 시간의 매칭을 쉽게 조정함으로서 회로 설계를 용이하게 할 수 있다. As described above, according to the present invention, the circuit design can be facilitated by adjusting the ratio of the capacitive loads to the data signal lines of the transceiver to easily adjust the mutual rise and fall time matching of the output data signals.

도 1은 종래기술에 따른 USB 호스트 또는 허브와 로우 스피드 USB 디바이스의 접속 구성을 도시한 블럭도;1 is a block diagram showing a connection configuration of a USB host or hub and a low speed USB device according to the prior art;

도 2는 도 1에 도시한 트랜스시버 내부에 구비된 출력 드라이버의 일부 구성을 도시한 회로도;FIG. 2 is a circuit diagram showing some components of an output driver provided in the transceiver shown in FIG. 1; FIG.

도 3은 도 1에 도시한 데이터 신호 전송에 따른 상승 및 하강 시간에서의 매칭을 나타내는 타이밍도;FIG. 3 is a timing diagram showing matching at rise and fall times according to the data signal transmission shown in FIG. 1; FIG.

도 4는 본 발명에 따른 로우 스피드용 트랜스시버를 구비한 USB 디바이스의 구성을 도시한 회로도.4 is a circuit diagram showing the configuration of a USB device having a low speed transceiver according to the present invention;

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

10 : USB 호스트(또는 허브) 20 : USB 기능 디바이스10: USB host (or hub) 20: USB function device

22 : 트랜스시버 24 : 출력 드라이버22: transceiver 24: output driver

26 : 리시버 28 : 캐패시티브 부하26: Receiver 28: Capacitive Load

30 : USB 케이블 40 : USB 주변 회로30: USB cable 40: USB peripheral circuit

Claims (2)

USB 케이블을 통해 USB 호스트 또는 USB 허브와 연결되어서 데이터 신호를 전송하는 로우 스피드 USB 디바이스에 있어서:For low speed USB devices that transmit data signals by connecting to a USB host or USB hub via a USB cable: USB 프로토콜에 의해 입출력되는 데이터(C_NRZI, DP1, DM1)를 인코딩/디코딩하고 상기 USB 케이블(30)로/로부터 송/수신을 위한 송수신 선택 신호(S_TR)를 출력하는 USB 주변 회로(40)와;A USB peripheral circuit 40 for encoding / decoding data C_NRZI, DP1, DM1 input / output by the USB protocol and outputting a transmission / reception selection signal S_TR for transmission / reception to / from the USB cable 30; 상기 데이터(C_NRZI)를 받아들여서 상기 데이터 신호의 상승 시간(tR)과 하강 시간(tF)에 따른 상호 매칭되는 타이밍을 조정하는 제 1의 캐패시티브 부하를 갖는 출력 드라이버(24)와;An output driver (24) having a first capacitive load that receives the data (C_NRZI) and adjusts a matching timing according to the rise time (t R ) and fall time (t F ) of the data signal; 상기 출력 드라이버(24)의 출력 데이터 신호(DP, DM)에 각각 연결하여 로우 스피드(low speed)에 의한 상기 매칭되는 타이밍을 재조정하는 제 2의 캐패시티브 부하(28) 및;A second capacitive load (28) connected to the output data signals (DP, DM) of the output driver (24), respectively, to readjust the matching timing by low speed; 상기 USB 케이블(30)로부터 제공되는 데이터(DP1, DM1)를 상기 USB 주변 회로(40)로 전송하는 리시버(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 디바이스.And a receiver (26) for transmitting data (DP1, DM1) provided from said USB cable (30) to said USB peripheral circuit (40). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2의 캐패시티브 부하(28)는 캐패시터 또는 저항으로 구비하는 것을 특징으로 하는 USB 디바이스.And the second capacitive load (28) is provided as a capacitor or a resistor.
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