CN101206628A - 一种集成型集线器控制芯片 - Google Patents

Abstract

一种集成型集线器控制芯片，运用于一应用系统的主机板，其包括：一上行端口传输单元、一上行端口控制单元、一中继线路单元、一键盘控制模块、一数字摄影控制模块、一存储媒体控制模块及一中继线路控制单元。其中，通过中继线路控制单元直接连接键盘控制模块、数字摄影控制模块及存储媒体控制模块，并根据这些控制模块的数据传输速度来切换中继线路单元中的传输路径，再由上行端口控制单元控制上行端口传输单元的传输方向以达成和主机板间进行数据的传输。借此，以达到节省主机板的电路空间、减少硬件成本以及增加集线器控制芯片的多用性及扩充性的目的。

Description

一种集成型集线器控制芯片

技术领域

本发明涉及一种集线器控制芯片，特别涉及一种集成型USB集线器控制芯片。

背景技术

近几年来，随着科技的快速发展，3C产品日新月异，各种计算机周边产品如雨后春笋般不断问世，而主机端与装置端之间所使用的传输技术也不断演进，但从目前来讲，最被广泛使用且较具稳定性的传输方式还是采用USB的传输技术来进行周边装置与主机系统的连结。而USB传输技术不仅已开发成熟且设计简单，在速度上更符合大多数周边装置的要求，俨然成为目前市面上主流产品标准搭载使用的传输方式。

然而，由于个人计算机对于USB连接端口的提供有限，尤其是笔记型计算机，不仅原本主机板上所能支持的端口数固定，同时在外观设计上又必须考虑到整体的尺寸大小，因此便更加限制了USB连接端口的提供数量。

此外，由于消费者对于产品功能的要求，导致现今开发设计的产品都必须讲究多功能集成并强调其支持性，以增加消费者的购买动机，例如：笔记型计算机在早期额外搭配磁盘驱动器、PCMCIA接口或光驱等便是属于完整的配备；但现今的笔记型计算机更是必须搭载有各种无线传输技术(如红外线、蓝牙等)、硅碟机甚至是数字摄影机等以增加产品的竞争力。然而承上所述，如果各种周边装置采用USB传输技术来设计，将各个周边装置的控制芯片内建于笔记型计算机中，不仅会占用主机板上的电路空间，同时也会造成主机板剩余可用的USB端口数量减少。

为了解决此问题，请参见图1，为现有技术应用USB集线器架构的主机板模块示意图，如图所示，在基于USB规格的条件下，集线器控制芯片10a包含有一第一上行端口101a以用来连接主机板1a本身所提供的输入/输出控制器集线单元(I/O Controller Hub，ICH又称南桥)20a而得以进行通讯，并且集线器控制芯片10a同时包含多个第一下行端口102a以分别用来连接周边控制芯片30a中的第二上行端口301a，而在上述每个上行端口及下行端口中也分别包括端口控制器(Port Controller)(图中未示出)以控制上行端口及下行端口的运作。藉此达到桥接输入/输出控制器集线单元20a及周边控制芯片30a而进行数据传输的目的。

这种解决方式虽然可以克服占用主机板1a输入/输出控制器集线单元20a所提供的USB端口的问题，可是不仅各周边控制芯片30a并没有减少，而且必须增加集线器控制芯片10a的电路空间，使得占用主机板1a的空间无法有效缩小。再者，由于集线器控制芯片10a及各个周边控制芯片30a中仍通过上行端口及下行端口来进行通讯，且其中都必须分别设计有端口控制器以控制每一上行端口及下行端口的运作，因此反而增加硬件设计上的成本负担。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，利用硬件电路可共享的特性，将集线器控制芯片及多个周边装置控制芯片进行集成，以省去各周边控制芯片的上行端口(含端口控制器)，以及可空出集线器控制芯片的下行端口而与原本主机板输入/输出控制器集线单元所拥有的USB端口同时提供给其它外接USB周边装置使用。藉此，不仅可节省主机板的电路空间、减少硬件成本，更可达到增加集线器控制芯片的多用性及扩充性的目的。

为了解决上述问题，根据本发明所提出的一种方案，提供一种集成型集线器控制芯片，应用于一应用系统的主机板，其包括：一上行端口传输单元、一上行端口控制单元、一中继线路单元、一键盘控制模块、一数字摄影控制模块、一存储媒体控制模块及一中继线路控制单元。其中，上行端口传输单元用以连接主机板所提供的一输入/输出控制器集线单元(I/O Controller Hub，ICH)，而上行端口控制单元控制上行端口传输单元所传输的数据传输方向，再者，中继线路单元电性连接上行端口控制单元，并提供至少一传输路径供数据传输。此外，键盘控制模块、数字摄影控制模块及存储媒体控制模块则分别用来提供给应用系统连接一按键矩阵、一取像元件及至少一卡片连接器，最后，再由电性连接中继线路单元的中继线路控制单元根据上行端口传输单元及上述这些控制模块所运作的数据传输速度而切换中继传输单元的传输路径，以符合该输入/输出控制器集线单元及这些控制模块相互间的数据传输。

以上的概述与接下来的详细说明及附图，都是为了能进一步说明本发明为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及图式中加以阐述。

附图说明

图1为现有技术应用USB集线器架构的主机板模块示意图；

图2为本发明集成型集线器控制芯片的实施例模块图；

图3为本发明应用于笔记型计算机的实施例示意图。

图中，

1a    主机板                           10a  集线器控制芯片

101a  第一上行端                       102a 第一下行端口

20a   输入/输出控制器集线单元          30a  周边控制芯片

301a  第二上行端口                     1    集线器控制芯片

10    上行端口传输单元                 100  笔记型计算机

110   按键矩阵                         120  取像元件

130   卡片连接器                       140  USB连接端口

150   按钮开关                         2    输入/输出控制器集线单元

20    上行端口控制单元                 30   中继线路单元

301   转发器                           302  转译器

40    中继线路控制单元                 50   键盘控制模块

51    数字摄影控制模块                 52   存储媒体控制模块

53    电源控制模块                     60   下行端口控制单元

70    下行端口传输单元                 80   接口控制单元

801   收发宏接口                       802  串行接口引擎

具体实施方式

请参见图2，为本发明集成型集线器控制芯片的实施例模块图，如图所示，本发明提供一种集线器控制芯片1，其运用在一应用系统的主机板(图中未示出)上，集线器控制芯片1包括：一上行端口(Upstream Port)传输单元10、一上行端口控制单元20、一中继线路单元30、一中继线路控制单元40、一键盘控制模块50、一数字摄影控制模块51、一存储媒体控制模块52、一电源控制模块53、多个下行端口(Downstream Port)控制单元60及多个下行端口传输单元70。此外，请同时参见图3，为本发明应用于笔记型计算机的实施例示意图，因此上述的应用系统在以下说明时都以笔记型计算机100为例来进行说明。

其中，上行端口传输单元10连接主机板所提供的一输入/输出控制器集线单元(I/O Controller Hub，ICH)2，而上行端口控制单元20则用以控制上行端口传输单元10的数据传输方向以和输入/输出控制器集线单元2进行数据存取操作。相对的，这些下行端口传输单元70可分别连接至笔记型计算机100的USB连接端口140，并且通过USB连接端口140再与外接USB周边装置进行连接，而下行端口控制单元60分别连接下行端口传输单元70进而得以控制下行端口传输单元70的数据传输方向以和USB周边装置进行数据存取操作。

而键盘控制模块50、数字摄影控制模块51、存储媒体控制模块52及电源控制模块53等周边装置控制模块都直接连接中继线路控制单元40。其中键盘控制模块50只要连接一按键矩阵110，使用者便可以通过该按键矩阵110进行数据输入，键盘控制模块50对按键矩阵110的数据输入进行控制，从而达成按键矩阵110与输入/输出控制器集线单元2间的数据传输；而数字摄影控制模块51只要连接至一取像元件120，便可以控制取像元件120的运作而达成摄影的效果，其中该取像元件120可为一电荷耦合元件(CCD)或一接触式图像传感器(CIS)。另外，存储媒体控制模块52可连接至至少一卡片连接器(Socket)130，便产生有存储卡读卡机的功能，而其中的卡片连接器130可以是例如各种存储卡的单一插槽连接器或多合一插槽连接器，此外，在存储媒体控制模块52中可进一步内建一存储有开机程序的闪存(Flash Memory)(图中未示出)，使得笔记型计算机100若设定为USB开机模式时得以加载执行。再者，电源控制模块53提供笔记型计算机100可连接至少一按钮开关150，以供使用者通过按钮开关150控制主机板的供电情况。

而中继线路单元30电性连接上行端口控制单元20且进一步包含有一转发器(Repeater)301及一转译器(Transaction Translator)302以产生至少一传输路径来分别提供给键盘控制模块50、数字摄影控制模块51、存储媒体控制模块52、电源控制模块53及通过下行端口传输单元70所连接的USB周边装置等与输入/输出控制器集线单元2之间的数据传输，并且紧接着通过电性连接中继线路单元30的中继线路控制单元40根据这些控制模块及上行端口传输单元10的传输速度来加以切换中继线路单元30中的传输路径，而上行端口传输单元10依据所连接的输入/输出控制器集线单元2的规格而运作相同的传输速度，该传输速度可以例如为高速(High-speed)、全速(Full-speed)或低速(Low-speed)。如果控制模块或USB周边装置与上行端口传输单元10为相同传输速度时，则中继线路控制单元40切换中继线路单元30为使用转发器301来进行数据传输；反之，如果控制模块或USB周边装置与上行端口传输单元10为不同传输速度时，则中继线路控制单元40切换中继线路单元30为使用转译器302来进行数据传输。

最后，为符合USB规格，集线器控制芯片1更进一步包含一接口控制单元80，跨接于上行端口传输单元10及上行端口控制单元20间，用以处理集线器控制芯片1与输入/输出控制器集线单元2之间的接口信息，其中更包含一收发宏接口801及一串行接口引擎802，其利用收发宏接口801来处理串/并转换、编/译码或位填充等操作，而通过串行接口引擎802来定义符合USB规格的传输协议。

综上所述，本发明不仅可用以扩充原本主机板的输入/输出控制器集线单元2所提供的USB端口数量，更可因集成有多个控制模块，因此得以改善原本USB集线器控制芯片单纯仅用于扩充USB端口数量的用途，形成具有内建多功能的专用集成电路(ASIC)，充分展现其多用性及扩充性的目的。此外，更可因减少周边装置控制器的使用而降低主机板的电路使用空间及节省设计开发成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及图式而已，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以本申请专利范围为准，任何熟悉本技术者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案所界定的专利范围。

Claims (11)

1.一种集成型集线器控制芯片，其特征在于，应用于一应用系统的主机板，包括：

一上行端口传输单元，连接该主机板所提供的一输入/输出控制器集线单元；

一上行端口控制单元，控制该上行端口传输单元的传输方向；

一中继线路单元，电性连接该上行端口控制单元，并提供至少一传输路径；

一键盘控制模块，连接一按键矩阵，并控制按键矩阵的数据输入；

一数字摄影控制模块，连接至一取像元件，并控制取像元件的运作；

一存储媒体控制模块，连接至少一卡片连接器，用以实现存储卡读卡机的功能；及

一中继线路控制单元，用于电性连接该中继线路单元，并根据该上行端口传输单元及这些控制模块的传输速度而切换该传输路径。

2.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的应用系统为笔记型计算机。

3.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的中继线路单元进一步包含：

一转发器，供该中继线路控制单元在这些控制模块与该上行端口传输单元为相同传输速度时所切换使用的传输路径；及

一转译器，供该中继线路控制单元在这些控制模块与该上行端口传输单元为不同传输速度时所切换使用的传输路径。

4.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的存储媒体控制模块更进一步内建一闪存，并在该闪存中存储有一开机程序以在该应用系统启动时得以加载执行。

5.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的卡片连接器为存储卡的单一插槽连接器或多合一插槽连接器。

6.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的传输速度为高速、全速或低速。

7.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的上行端口传输单元依据该输入/输出控制器集线单元的规格而运作相同的传输速度。

8.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，进一步包括：

多个下行端口传输单元，分别通过一USB连接端口来连接一外接USB周边装置；及

多个下行端口控制单元，连接该中继线路控制单元，并控制这些下行端口传输单元的传输方向。

9.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，进一步包括一电源控制模块，电性连接该中继线路控制单元，并可连接至少一个按钮开关，用以控制该主机板的供电状况。

10.如权利要求1所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，进一步包括一接口控制单元，跨接于该上行端口传输单元及该上行端口控制单元，用以处理与该输入/输出控制器集线单元间的接口信息。

11.如权利要求10所述的集成型集线器控制芯片，其特征在于，所述的接口控制单元包含：

一收发宏接口，用以处理串/并转换、编/译码或位填充等操作；及

一串行接口引擎，用以定义通用串行总线的传输协议。

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