CN102447867A - 信号延伸器系统及其信号延伸器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种信号延伸器系统及其信号延伸器以及其传送与接收模块，包含第一电子装置、第二电子装置及信号延伸器。信号延伸器包含传送模块、接收模块及多对差动传输线。接收模块包含时脉存储单元。传送模块自第一电子装置接收数字多媒体信号，包含多个差动数据信号、差动时脉信号及至少一第一控制信号。该传输模块将该至少一第一控制信号转换成第一差动控制信号，该传输模块根据一切换控制选择传输该第一差动控制信号、差动时脉信号的一部分差动时脉信号以及接收来自该接收模块的一第二差动控制信号。接收模块通过时脉存储单元存储并持续复制部分差动时脉信号以还原产生差动时脉信号，并将差动时脉信号输出至第二电子装置。
Description
技术领域
本发明与高解析度多媒体接口(High-Definition Multimedia Interface，HDMI)有关，特别是关于一种仅需于信号延伸器的传送模块及接收模块之间设置一条CAT-5双绞线即可顺利进行数据传输的高解析度多媒体接口的信号延伸器系统及其信号延伸器。
背景技术
近年来，随着科技不断地演进，多媒体影音技术发展得相当迅速。举例而言，能够整合声音及影像一起传输的高解析度多媒体接口(High-Definition MultimediaInterface，HDMI)，由于其通过同一缆线传递无压缩的音频信号及具有高分辨率的视频信号，不需进行模拟信号转换成数字信号(A/D)或是数字信号转换成模拟信号(D/A)的程序，故可达到无失真输出的目标。
假设高解析度多媒体接口的信号延伸器所采用的缆线是CAT-5双绞线(category 5cable)，若以1080P的最小化传输差分信号(Transition MinimizedDifferential Signaling，TMDS)为例，由于1080P代表画面的垂直方向共有1080条水平扫描线，其画面解析度为相当高的1920×1080，故其传输时所需的频宽较大，约为1.65Gbps。因此，当频率1650MHz的最小化传输差分信号通过CAT-5双绞线传输时，仅能传递约40公尺之远，一旦高解析度多媒体接口的影音输入端与影音输出端之间的传输距离较长时，设置于影音输入端与影音输出端之间的信号延伸器通常需要重复器(repeater)的设计。
然而，传统上由于一条CAT-5双绞线仅包含四对差动传输线，但最小化传输差分信号本身即需要通过四对差动传输线进行传输，而其他信号包括内部整合电路信号I2C(Inter-Integrated Circuit)、消费性电子控制信号CEC(Consumer ElectronicsControl)、热插检测信号HPD(Hot Plug Detection)及电源信号VDD亦需载于四对差动传输线上，再加上I2C信号是双向的，并不适合载到单向的最小化传输差分信号上，因此，目前高解析度多媒体接口的信号延伸器的传送模块及接收模块之间至少仍需设置有两条CAT-5双绞线进行数据的传输。
发明内容
因此，本发明的一范畴在于提出一种信号延伸器系统及其信号延伸器，以解决先前技术所遭遇到的上述种种问题。
本发明提供信号延伸器的传送模块可以将由第一电子装置所提供的差动时脉信号以及至少一控制信号通过一对绞线来传输，并在远端与第二电子装置耦接的接收模块将部分的差动时脉信号复原成完整的差动时脉信号，同时通过该对绞线也可以接收来自该第二电子装置回传的控制信号。
另外，根据将第一电子装置所提供的差动时脉信号以及至少一控制信号通过一对绞线来传输的精神，可以再进一步延伸，将传输线材化繁为简，进一步使信号延伸器的传送模块可以通过单一的网线来传输具有多对差动数据信号，差动时脉信号以及双向的控制信号的一数字多媒体信号。
于一具体实施例中，信号延伸器系统包含第一电子装置、第二电子装置及信号延伸器。信号延伸器耦接于第一电子装置与第二电子装置之间。信号延伸器包含传送模块、接收模块及多对差动传输线。接收模块包含时脉存储单元。传送模块耦接第一电子装置。接收模块耦接第二电子装置。该多对差动传输线耦接于传送模块与接收模块之间。传送模块自第一电子装置接收数字多媒体信号。数字多媒体信号包含多个差动数据信号、差动时脉信号及至少一第一控制信号。该多对差动传输线包含第一对差动传输线、第二对差动传输线、第三对差动传输线及第四对差动传输线，其中第一对差动传输线、第二对差动传输线及第三对差动传输线分别用以传输所述这些差动数据信号，第四对差动传输线根据一切换控制来传输第一差动控制信号与差动时脉信号的部分差动时脉信号以及接收来自传输模块的第二差动控制信号。接收模块通过时脉存储单元存储并持续复制部分差动时脉信号以还原产生差动时脉信号，并将差动时脉信号输出至第二电子装置。
于另一具体实施例中，信号延伸器系统包含第一电子装置、第二电子装置及多个信号延伸器。第一电子装置输出数字多媒体信号，数字多媒体信号包含多个差动数据信号、差动时脉信号及至少一第一控制信号。第二电子装置接收数字多媒体信号。所述这些信号延伸器彼此耦接。所述这些信号延伸器中的第一信号延伸器耦接第一电子装置且所述这些信号延伸器中的第二信号延伸器耦接第二电子装置。第一信号延伸器包含第一传送模块及第一接收模块。第二信号延伸器包含第二传送模块及第二接收模块。第一传送模块耦接第一电子装置，第二接收模块耦接第二电子装置。第一传送模块与第一接收模块之间以及第二传送模块与第二接收模块之间均由多对差动传输线耦接。该多对差动传输线包含第一对差动传输线、第二对差动传输线、第三对差动传输线及第四对差动传输线，其中第一对差动传输线、第二对差动传输线及第三对差动传输线分别用以传输所述这些差动数据信号，第四对差动传输线根据一切换控制来传输第一差动控制信号与差动时脉信号的部分差动时脉信号以及接收来自传输模块的第二差动控制信号。接收模块通过时脉存储单元存储并持续复制部分差动时脉信号以还原产生差动时脉信号，并将差动时脉信号输出至第二电子装置。
相较于先前技术，根据本发明的高解析度多媒体接口的信号延伸器系统及其信号延伸器通过交替地传输双向差动信号与部分的差动时脉信号，以及存储并持续复制时脉的方式，使得信号延伸器的传送模块及接收模块之间仅需设置一条CAT-5双绞线即可顺利进行数据的传输，故可大幅简化传统的信号延伸器系统的架构，并有效地降低其成本。此外，当高解析度多媒体接口的影音输入端与影音输出端之间的传输距离较长时，仅需于影音输入端与影音输出端之间设置多个彼此串接的信号延伸器即可。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1绘示根据本发明的一具体实施例的信号延伸器系统的示意图。
图2绘示图1中的时脉存储单元的智慧型现场可编程门阵列的示意图。
图3绘示图1中的时脉存储单元的具有忆阻器的RC震荡电路的示意图。
图4绘示信号延伸器的传送模块的功能方块图。
图5绘示信号延伸器的接收模块的功能方块图。
图6绘示根据本发明的另一具体实施例的信号延伸器系统的示意图。
图7A绘示第一电子装置与传送模块之间的双向差动信号的示意图；图7B绘示传送模块与接收模块之间的第四对差动传输线交替地输出部分差动时脉信号及双向差动信号的示意图；图7C绘示第二电子装置与接收模块之间的双向差动信号的示意图。
图8及图9分别绘示第一信号延伸器的第一传送模块及第一接收模块的功能方块图。
图10及图11分别绘示第二信号延伸器的第二传送模块及第二接收模块的功能方块图。
图12绘示图6的信号延伸器系统进一步包含第三信号延伸器的示意图。
【主要元件符号说明】
1：第一电子装置 2：第二电子装置
3：(第一)信号延伸器 S：信号延伸器系统
TX：传送模块 RX：接收模块
L1：第一对差动传输线 L2：第二对差动传输线
L3：第三对差动传输线 L4：第四对差动传输线
35：时脉存储单元 D0～D2：差动数据信号
CLK：差动时脉信号 BD：双向差动信号
CLK’：部分差动时脉信号 XOR：异或逻辑门
FA：智慧型现场可编程门阵列
CU：控制单元 SU：选择单元
DU：延迟单元 CCLK：候选差动时脉信号
351：RC震荡电路 MR：忆阻器
30、33：差动信号处理单元 31、36：信号采样/反采样单元
32、34：频道切换单元 35：时脉存储单元
37、第一传输接口 38、第二传输接口
4：第二信号延伸器 TX1：第一传送模块
RX1：第一接收模块 TX2：第二传送模块
RX2：第二接收模块 51、56：第一信号采样/反采样单元
50、53：第一差动信号处理单元
52、54：第一频道切换单元 55：第一时脉存储单元
60、63：第二差动信号处理单元
61、66：第二信号采样/反采样单元 62、64：第二频道切换单元
65：第二时脉存储单元
具体实施方式
根据本发明的一较佳具体实施例为一种信号延伸器系统及其信号延伸器。于此实施例中，信号延伸器系统应用于能传输数字多媒体信号的高解析度多媒体接口，但不以此为限。由于高解析度多媒体接口通过同一缆线传递无压缩的音频信号及具有高分辨率的视频信号，不需进行模拟信号转换成数字信号(A/D)或是数字信号转换成模拟信号(D/A)的程序，故可达到无失真输出的目标。要说明的是，该多媒体信号可以是影像信号、声音信号或者是影像信号与声音信号的组合。
请参照图1，图1绘示此实施例中的信号延伸器系统的示意图。如图1所示，信号延伸器系统S包含第一电子装置1、第二电子装置2及信号延伸器3。信号延伸器3耦接于第一电子装置1与第二电子装置2之间。其中，第一电子装置1为具有高解析度多媒体接口的影音输入装置，例如蓝光DVD播放器，但不以此为限；第二电子装置2为具有高解析度多媒体接口的影音输出装置，例如具有高画质的数字电视，但不以此为限。
信号延伸器3包含传送模块TX与接收模块RX，并且接收模块RX包含时脉存储单元35。其中，传送模块TX耦接第一电子装置1，传送模块TX具有一第一传输接口37具有多对第一传输端；接收模块RX耦接第二电子装置2，接收模块RX具有一第二传输接口38，该第二传输接口38具有多对第二传输端；该第一传输接口37与该第二传输接口间具有一传输线，其具有多对差动传输线L1～L4，该多对差动传输线L1～L4耦接于传送模块TX与接收模块RX之间，本实施例中，该传输线并为CAT-5传输线(category 5cable)。其中该多对差动传输线L1～L4的两端分别与多对第一传输端以及多对第二传输端的每一个传输端相对应。至于传送模块TX自第一电子装置1所接收到的是一数字多媒体信号，本实施例为数字影音差动信号，但不以此为限，亦可以为单纯影像或者是单纯声音的信号。实际上，传送模块TX与第一电子装置1之间以及接收模块RX与第二电子装置2之间均分别通过高解析多媒体接口(HDMI)传输线耦接。数字影音差动信号可以是高解析多媒体接口(HDMI)信号、数字视讯接口(DVI)信号或显示端口(Display port)信号，但不以此为限。于此实施例中，数字影音差动信号为HDMI信号，包含多个差动数据信号D0～D2、差动时脉信号CLK及至少一控制信号BD，如图1所示。要说明的是，至少一控制信号可以为双向信号I2C信号、单向的CEC、HPD及VDD信号的任一或多个组合。其中HPD为由第二电子装置2所回传给第一电子装置1的控制信号。
上述的多对差动传输线L1～L4包含第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2、第三对差动传输线L3及第四对差动传输线L4，其中第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3分别用以传输所述这些差动数据信号D0～D2。值得注意的是，第四对差动传输线L4用以根据一切换控制以选择传输至少一控制信号BD与差动时脉信号CLK的部分差动时脉信号CLK’以及接收来自第二电子装置所回传的至少一第二控制信号，例如：HPD或者是I2C。
接收模块RX通过时脉存储单元35存储并持续复制部分差动时脉信号CLK’以还原产生差动时脉信号CLK，并将还原产生的差动时脉信号CLK输出至第二电子装置2。于实际应用中，时脉存储单元35可通过不同的方式存储并持续复制部分差动时脉信号CLK’，以还原产生差动时脉信号CLK。
于一实施例中，时脉存储单元35可以包含智慧型现场可编程门阵列(FPGA)，用以根据部分差动时脉信号CLK’自多个候选差动时脉信号中选出相对应的差动时脉信号CLK，并输出差动时脉信号CLK。请参照图2，图2绘示图1中的时脉存储单元35的智慧型现场可编程门阵列FA的示意图。
如图2所示，智慧型现场可编程门阵列FA包含控制单元CU以及一时脉回复电路，其包括有逻辑电路、选择单元SU以及延迟单元DU。在本实施例中，该逻辑电路为异或逻辑门XOR，但不以此为限，例如亦可以选择运算放大器来实施。其中，控制单元CU分别耦接至选择单元SU、延迟单元DU及异或逻辑门XOR，该控制单元可以产生一选择命令以及一控制命令；选择单元SU耦接至延迟单元DU；延迟单元DU耦接至逻辑门XOR。当异或逻辑门XOR接收到部分差动时脉信号CLK’时，控制单元CU将会输出选择命令至选择单元SU，以控制选择单元SU自多个候选差动时脉信号CCLK1～CCLK4中选出其中的一差动时脉信号作为一选择差动时脉信号CLK并加以输出。要说明的是CCLK1～CCLK4分别为关于数据信号的一数据特征所对应的频率，本实施例中该数据特征为影像解析度，例如：CCLK1为对应解析度1080p所需的频率，CCLK2为对应解析度1080i所需的频率，CCLK3为对应解析度720p所需的频率，而CCLK4为对应解析度720i所需的频率。异或逻辑门XOR将会比较部分差动时脉信号CLK’与输出的差动时脉信号CLK，并将比较结果输出至控制单元CU，若异或逻辑门XOR的比较结果为：差动时脉信号CLK的频率并不符合部分差动时脉信号CLK’的频率，控制单元CU即会传送控制命令至延迟单元DU，使其对差动时脉信号CLK进行延迟动作，再进行比对，如果比对相位一致，则时脉存储单元35能够据以还原产生差动时脉信号CLK。反之，如果延迟特定长度的相位之后，尚无法得到一致的结果，则控制单元CU会再发出另一选择命令给该选择单元SU，再选择出另一个候选的差动时脉信号，进行前述的比对动作，如此反复直到找到对应相位与频率的差动时脉信号为止。在另一实施例中，该控制单元亦可以根据该部分差动时脉信号CLK’的频率决定对应的解析度，而产生选择命令给该选择单元直接由多个候选差动时脉信号CCLK1～CCLK4选出对应解析度的时脉信号再比对相位。
于另一实施例中，时脉存储单元35亦可包含具有忆阻器(memristor)的RC震荡电路。一般而言，忆阻器是一种新制程的被动元件，被认为是电路中的第四种基本元件，仅次于电阻、电容及电感。由于在关掉电源之后，忆阻器仍能存储通过的电荷，故忆阻器可适用于本发明的时脉存储单元35中。请参照图3，图3绘示图1中的时脉存储单元35的具有忆阻器的RC震荡电路351的示意图。如图3所示，其原理为：时脉存储单元35通过忆阻器MR存储部分差动时脉信号CLK’通过时的电阻值，使得部分差动时脉信号CLK’消失后，RC震荡电路351仍能根据电阻值持续复制部分差动时脉信号CLK’，藉以还原产生差动时脉信号CLK。
接下来，将就信号延伸器3的传送模块TX进行详细的介绍。请参照图4，图4绘示信号延伸器3的传送模块TX的功能方块图。如图4所示，传送模块TX包含差动信号处理单元30、信号采样/反采样单元(sampling/desampling)31及频道切换单元32。差动信号处理单元30耦接第一电子装置1、第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3；信号采样/反采样单元31耦接第一电子装置1；频道切换单元32耦接差动信号处理单元30、信号采样/反采样单元31及第四对差动传输线L4。
当差动信号处理单元30自第一电子装置1接收到差动时脉信号以及所述这些差动数据信号之后，差动信号处理单元30会处理所述这些差动数据信号分别输出至第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3。在本实施例中，该差动信号处理单元30对所述这些差动数据信号进行缓冲与信号强化处理以利长距离传输。该差动信号处理单元30可以为信号延长驱动器(TMDSequalizer)或TMDS高速运算放大器(TMDS high speed operationalamplifier)。信号采样/反采样单元31分别自第一电子装置1接收差动时脉信号及该至少一第一控制信号，并根据一取样时脉，对该至少一第一控制信号进行取样，然后再对取样的第一控制信号进行信号转换处理以形成一第一差动控制信号。要说明的是，该取样时脉可以由外部的时脉产生器来提供或者是由差动时脉信号的时脉来提供，在本实施例中，该取样时脉为该差动时脉信号的时脉来提供。此外，该信号采样/反采样单元31更接收来自接收模块RX所传送的第二差动控制信号，并对该第二差动控制信号进行反采样的转换处理，以形成至少一第二控制信号。要说明的是，有或没有该第二电子装置所回传的至少一第二控制信号，可以视需要而定，并不一定要具有该至少一第二控制信号才可以实施。
频道切换单元32自差动信号处理单元30接收差动时脉信号并自信号采样/反采样单元31接收采样后的第一差动控制信号后，根据一切换控制交替地切换输出该差动时脉信号的一部分差动时脉信号与该第一差动控制信号至第四对差动传输线L4以及由第四对差动传输线L4接收来自传输模块RX所传送的第二差动控制信号。该频道切换单元32内具有三个通道，每一个通道分别对应差动时脉信号、第一差动控制信号以及第二差动控制信号。要说明的是，频道切换单元切换控制每一个通道来传送或接收差动时脉信号、第一差动控制信号以及第二差动控制信号的时序可以根据需求而定，并无一定的限制，例如可以为依序交替轮流切换，也就是第一时间点切换至对应差动时脉信号的通道、第二时间点切换至对应第一差动控制信号的通道以及第三时间点切换至对应第二差动控制信号的通道；或者是第一时间点切换至对应第一差动控制信号的通道、第二时间点切换至对应差动时脉信号的通道、第三时间点则切换至对应第一差动控制信号的通道以及第四时间点切换至对应第二差动控制信号的通道等。在本实施例中，如图四所示，切换控制的时序为第一时间点切换至对应第二差动控制信号的通道、第二时间点切换至对应差动时脉信号的通道、第三时间点则切换至对应第一差动控制信号的通道以及第四时间点切换至对应第差动时脉信号的通道的方式来周期性传输信号。
另外，要说明的是，由于该切换控制通过一切换周期控制传输该部分差动时脉信号、该第一差动控制信号以及接收该第二差动控制信号的时序，该切换周期控制传输该部分差动时脉信号，传输该第一差动控制信号以及接收该第二差动控制信号的时序观可以与传输该多个差动数据信号的时序不同步。也就是说，一般而言，差动数据信号内也可大概分成控制信号(如：垂直同步信号)与数据信号(如RGB影像信号或者是声音信号等)，在差动传输线L1～L3上传送差动数据信号的控制信号与数据信号的时序，是可以与第四对差动传输线L4上传输该第一差动控制信号以及接收该第二差动控制信号的时间与传输该多个差动数据信号的时序不同步。
接下来，将就信号延伸器3的接收模块RX进行详细的介绍。请参照图5，图5绘示信号延伸器3的接收模块RX的功能方块图。如图5所示，接收模块RX包含差动信号处理单元33、频道切换单元34、时脉存储单元35及信号采样/反采样单元36。频道切换单元34自第四对差动传输线L4接收部分差动时脉信号CLK’及第一差动控制信号并将部分差动时脉信号CLK’输出至时脉存储单元35，致使时脉存储单元35存储并持续复制部分差动时脉信号CLK’以还原产生差动时脉信号CLK。要说明的是，本实施例中的传送模块RX根据与传送模块RX相同的切换控制方式来接收部分差动时脉信号CLK’、第一差动控制信号以及传送第二差动控制信号。亦即，当传送模块TX中的频道切换单元32切换到对应传送部分差动时脉信号CLK’时，则接收模块RX亦同步切换到接收部分差动时脉信号CLK’的通道；同理，当传送模块TX中的频道切换单元32切换到对应接收第二差动控制信号时，则接收模块RX亦同步切换到传送该第二差动控制信号的通道。
差动信号处理单元33自时脉存储单元35接收差动时脉信号CLK，并且自第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3接收及处理所述这些差动数据信号D0～D2后，将差动时脉信号CLK及所述这些差动数据信号D0～D2分别输出至第二电子装置2。要说明的是，差动信号处理单元33对差动时脉信号CLK以及所述这些差动数据信号D0～D2之处理，为对该些差动信号进行信号补偿以减少信号长距离传输所造成的衰减问题。该差动信号处理单元30可以为信号延长驱动器(TMDS equalizer)或TMDS高速运算放大器(TMDS high speedoperational amplifier)。信号采样/反采样单元36自第二电子装置2接收至少一第二控制信号，并根据一时脉信号对该至少一第二控制信号进行采样以形成一第二差动控制信号以及对该第一差动控制信号进行转换处理以形成至少一第一控制信号。要说明的是，该时脉信号可以通过外部的时脉产生器来提供或者是时脉存储单元35所输出的差动时脉信号的时脉。在本实施例中，该时脉信号为时脉存储单元35所输出的差动时脉信号的时脉。另外，要说明的是，该第二控制信号可以为双向信号I2C信号或HPD信号或者是两者都有，在本实施例中为I2C信号与HPD信号。
请参照图7A至图7C，图7A绘示第一电子装置与传送模块之间的双向差动信号(以I2C信号为例)的示意图；图7B绘示传送模块与接收模块之间的第四对差动传输线交替地输出部分差动时脉信号及双向差动信号的示意图；图7C绘示第二电子装置与接收模块之间的双向差动信号(I2C信号)的示意图。双向差动信号的左端为第一电子装置1传送至传送模块TX的第一部份，双向差动信号的右端则为传送模块TX传送回第一电子装置1的第二部份，其中第一部份包含起始位元、实体地址、模拟确认信号及写入字节，而第二部份包含模拟确认信号、读取字节及确认信号。如图7C所示，第二电子装置2与接收模块RX之间的双向差动信号即为图7A中的双向差动信号的第一部份及第二部份的结合。值得注意的是，对于有双向信号传输需求的装置而言，由于图7A中的双向差动信号的第一部份及第二部份均加入了模拟确认信号，故可达到将第一电子装置或第二电子装置所需传送的信息一次取样打包，以配合传送模块或接收模块切换控制传输，而达到通过单一对绞线传输的功效。
在图7A至图7C所显示的技术在于本发明在传递具有双向信号例如：I2C时的机制，传送模块可以主动模拟出对应远端第二电子装置且合乎I2C双向通讯协定的一回复信号给该第一电子装置使得第一电子装置可以先将相关的讯息发出，让传送模块可以将相关的信息取样打包传输出去；同样地，对于接收模块也可以模拟产生对应远端第一电子装置的合乎I2C双向通讯协定相关讯息，并且传递给该第二电子装置，使得第二电子装置可以先发出相关的讯息让接收模块来取样。
如图7A所示，当第一电子装置开始与第二电子装置通讯时，根据I2C的通讯协定，第一电子装置可以先发出起始位元(Start bit)以及物理地址(physical address)，然后等待远端的第二电子装置回传一第一回复信号。由于在第一电子装置与该第二电子装置之间具有传送模块与接收模块，因此传送模块会先接收到起始位元以及物理地址，为了成功延伸传递双向信号，传送模块会根据I2C的通讯协定模拟对应该第二电子装置应该要回传的第一回复信号给第一电子装置，而使得第一电子装置在接收到该第一回复信号时，认定该模拟的第一回复信号为远端的第二电子装置所产生的，因而再发出数据信号(图7A中的写入字节栏位)。当传送模块接收到该数据信号之后，会将“起始位元、物理地址以及数据信号”进行取样并进行转换而形成第一差动控制信号的一部分或全部(如图7B所示左侧第一个椭圆需线框所示的Data±)。请参阅图7C所示，该图为在第二电子装置上所看到的I2C通讯信号示意图。当接收模块接收到第一差动控制信号后，会对该第一差动控制信号进行解码以形成至少一第一控制信号，在本实施例中，该第一控制信号内含有I2C双向控制信号，因此接收模块会根据解码出来的I2C信号结果模拟产生对应“起始位元、物理地址及数据信号”的I2C信号给第二电子装置。第二电子装置收到之后会产生一第二回复信号以及回复信息(图7C中的读取字节栏位)给该第一电子装置。
由第二电子装置传出的第二回复信号以及回复信息会先被接收模块接收，此时接收模块会模拟由第一电子装置所需回复的一第三回复信号给该第二电子装置，接收模块也会再将第二回复信号以及回复信息取样并转换成第二差动控制信号(如图7B所示右侧第一个椭圆需线框所示的Data±)并且传输至该传送模块。当传送模块接收到该第二差动控制信号之后，会进行解码，并根据解码的结果模拟出对应”第二回复信号以及回复信息”的第二控制信号而传至该第一电子装置。再参阅图7A所示，其代表从第一电子装置侧所看到的完整一次的双向信号通讯，虽然对于第一电子装置在数据信号与接收到第二回复信号之间会有一段空白时段没有信号，但是只要能够控制没有信号的空白时段在2ms以内，就可以符合双向信号通讯协定的规范，而不会有等候回复时间超过(timeout)的问题产生。因此，为了达到双向信号的长距离传输，传送模块可以模拟第二电子装置发出的回复信号以及根据解码结果模拟回复讯息给第一电子装置；同样地，接收模块可以根据解码结果模拟数据信号以及模拟第三回复信号给第二电子装置，以完成双向信号的通讯。
根据本发明的另一较佳具体实施例亦为一种信号延伸器系统及其信号延伸器。于此实施例中，信号延伸器系统应用于能够整合声音及影像一起传输的高解析度多媒体接口，但不以此为限。值得注意的是，此一实施例的信号延伸器系统与上一个实施例的信号延伸器系统不同之处在于：信号延伸器系统包含设置于第一电子装置与第二电子装置之间的多个彼此耦接的信号延伸器。至于信号延伸器的数目端视第一电子装置与第二电子装置之间的距离远近而定，一旦距离愈远，第一电子装置与第二电子装置之间所需的信号延伸器亦愈多，反之则愈少。
请参照图6，图6绘示此实施例的信号延伸器系统的示意图。如图6所示，信号延伸器系统S包含第一电子装置1、第二电子装置2、第一信号延伸器3及第二信号延伸器4。其中，第一信号延伸器3耦接于第一电子装置1与第二信号延伸器4之间；第二信号延伸器4耦接于第一信号延伸器3与第二电子装置2之间。实际上，第一电子装置1与第一信号延伸器3之间、第一信号延伸器3与第二信号延伸器4之间以及第二信号延伸器4与第二电子装置2之间均分别通过高解析多媒体接口(HDMI)传输线耦接。要说明的是，本实施例中的第一电子装置1所提供的多媒体信号并不限于HDMI信号，其他如DVI或者是DisplayPort信号亦可以实施。至于第一信号延伸器3中的第一传送模块TX1与第一接收模块RX1之间以及第二信号延伸器4中的第二传送模块TX2与第二接收模块RX2之间均通过具有多对差动传输线的单一CAT-5双绞线耦接。
如同上一个实施例所述，CAT-5双绞线的该多对差动传输线包含第一对差动传输线、第二对差动传输线、第三对差动传输线及第四对差动传输线，其中第一对差动传输线、第二对差动传输线及第三对差动传输线分别用以传输所述这些差动数据信号，而第四对差动传输线则用以根据一切换控制方式来交替地传输第一差动控制信号与差动时脉信号的部分差动时脉信号以及接收来自远端的第二差动控制信号，第一接收模块RX1及第二接收模块RX2分别包含时脉存储单元，用以存储并持续复制部分差动时脉信号以还原产生差动时脉信号。要说明的是，由于第一传送模块TX1与第二传送模块TX2以及第一接收模块RX1与第二接收模块RX2的技术特征如前述图4与图5所示，故于此不另行赘述
于实际应用中，时脉存储单元可包含智慧型现场可编程门阵列，用以根据部分差动时脉信号自多个候选差动时脉信号中选出相对应的差动时脉信号，并输出差动时脉信号。此外，时脉存储单元亦可包含具有忆阻器的RC震荡电路，用以通过忆阻器存储部分差动时脉信号通过时的电阻值，使得部分差动时脉信号消失后，RC震荡电路仍能根据电阻值持续复制部分差动时脉信号以还原产生差动时脉信号。其如前述图2与图3所示，在此不作赘述。
如图8所示，第一传送模块TX1包含第一差动信号处理单元50、第一信号采样/反采样单元51及第一频道切换单元52。第一差动信号处理单元50耦接第一电子装置1、第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3；第一信号采样/反采样单元51耦接第一电子装置1；第一频道切换单元52耦接第一差动信号处理单元50、第一信号采样/反采样单元51及第四对差动传输线L4。
于此实施例中，第一差动信号处理单元50自第一电子装置1接收差动时脉信号以及接收并处理所述这些差动数据信号后，将处理后的所述这些差动数据信号分别输出至第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3。第一信号采样/反采样单元51分别自第一电子装置1接收差动时脉信号及至少一第一控制信号，并根据差动时脉信号对该至少一第一控制信号进行采样以形成第一差动控制信号。第一频道切换单元52自第一差动信号处理单元50接收差动时脉信号并自第一信号采样/反采样单元51接收采样后的双向差动信号后，交替地切换输出部分差动时脉信号及第一差动控制信号至第四对差动传输线L4。
如图9所示，第一接收模块RX1包含第一差动信号处理单元53、第一频道切换单元54、第一时脉存储单元55及第一信号采样/反采样单元56。第一频道切换单元54耦接第四对差动传输线L4及第一时脉存储单元55；第一差动信号处理单元53耦接第二传送模块TX2、第一时脉存储单元55、第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3；第一信号采样/反采样单元56耦接第二传送模块TX2、第一频道切换单元54及第一时脉存储单元55。
第一频道切换单元54自第四对差动传输线L4接收部分差动时脉信号CLK’及第一差动控制信号BD并将部分差动时脉信号CLK’输出至第一时脉存储单元55，致使第一时脉存储单元55存储并持续复制部分差动时脉信号CLK’以还原产生差动时脉信号CLK。第一信号采样/反采样单元56自第一频道切换单元54接收第一差动控制信号并自第一时脉存储单元55接收差动时脉信号后，根据差动时脉信号对双向差动信号进行反采样与处理已形成至少一第一控制信号，并将至少一第一控制信号输出至第二传送模块TX2。
如图10所示，第二传送模块TX2包含第二差动信号处理单元60、第二信号采样/反采样单元61及第二频道切换单元62。第二差动信号处理单元60耦接第一接收模块RX1、第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3；第一信号采样/反采样单元51耦接第一接收模块RX1；第一频道切换单元52耦接第一差动信号处理单元50、第一信号采样/反采样单元51及第四对差动传输线L4。
第二差动信号处理单元60自第一接收模块RX1接收差动时脉信号以及接收并处理所述这些差动数据信号后，将处理后的所述这些差动数据信号分别输出至第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3。第二信号采样/反采样单元61分别自第一接收模块RX1接收差动时脉信号及至少一第一控制信号，并根据差动时脉信号对该至少一第一控制信号进行采样以形成第一差动控制信号。第二频道切换单元62自第二差动信号处理单元60接收差动时脉信号并自第二信号采样/反采样单元61接收第一差动控制信号后，交替地切换输出部分差动时脉信号及第一差动控制信号至第四对差动传输线L4。
如图11所示，第二接收模块RX2包含第二差动信号处理单元63、第二频道切换单元64、第二时脉存储单元65及第二信号采样/反采样单元66。第二频道切换单元64耦接第四对差动传输线L4及第二时脉存储单元65；第二差动信号处理单元63耦接第二电子装置2、第二时脉存储单元65、第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3；第二信号采样/反采样单元66耦接第二电子装置2、第二频道切换单元64及第二时脉存储单元65。
第二频道切换单元64自第四对差动传输线L4接收部分差动时脉信号及第一差动控制信号，并将部分差动时脉信号输出至第二时脉存储单元65，致使第二时脉存储单元65存储并持续复制部分差动时脉信号，以还原产生差动时脉信号。第二差动信号处理单元63自第二时脉存储单元65接收差动时脉信号，并且自第一对差动传输线L1、第二对差动传输线L2及第三对差动传输线L3接收及处理所述这些差动数据信号后，将差动时脉信号及所述这些差动数据信号分别输出至第二电子装置2。第二信号采样/反采样单元66耦接第二电子装置2、第二频道切换单元64及第二时脉存储单元65，第二信号采样/反采样单元66自第二频道切换单元64接收接收第一差动控制信号并自第二时脉存储单元65接收差动时脉信号后，根据差动时脉信号对第一差动控制信号进行反采样处理，并将反采样后所形成的至少一第一控制信号输出至第二电子装置2。
实际上，如图12所示，于信号延伸器系统S中，除了耦接于第一电子装置1与第二电子装置2之间的第一信号延伸器3及第二信号延伸器4的外，第一信号延伸器3及第二信号延伸器4之间亦可进一步设置有第三信号延伸器5，其中第三信号延伸器5的第三传送模块TX3与第三接收模块RX3分别通过高解析多媒体接口(HDMI)传输线耦接至第一信号延伸器3的第一接收模块RX1及第二信号延伸器4的第二传送模块TX2，并且第三传送模块TX3与第三接收模块RX3之间通过具有四对差动传输线的CAT-5双绞线耦接。
相较于先前技术，根据本发明的高解析度多媒体接口的信号延伸器系统及其信号延伸器通过交替地传输双向差动信号与部分的差动时脉信号，以及存储并持续复制时脉的方式，使得信号延伸器的传送模块及接收模块之间仅需设置一条CAT-5双绞线即可顺利进行数据的传输，故可大幅简化传统的信号延伸器系统的架构，并有效地降低其成本。此外，当高解析度多媒体接口的影音输入端与影音输出端之间的传输距离较长时，仅需于影音输入端与影音输出端之间设置多个彼此串接的信号延伸器即可。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
Claims (28)
1.一种信号延伸器，耦接于一第一电子装置与一第二电子装置之间，该信号延伸器包含：
一传送模块，耦接该第一电子装置，该传送模块自该第一电子装置接收一数字多媒体信号，该数字多媒体信号包含多个差动数据信号、一差动时脉信号及至少一第一控制信号，该传送模块将该至少一第一控制信号转换成一第一差动控制信号，该传送模块具有一第一传输接口，其具有多对第一传输端；以及
一接收模块，其与该传送模块以及该第二电子装置耦接，该接收模块具有一第二传输接口，其具有多对第二传输端与该多对第一传输端相耦接，该接收模块包含一时脉存储单元；
其中，该传送模块传输该多个数据差动信号至该第一传输接口，并且根据一切换控制于该第一对第一传输端上选择传送该差动时脉信号的一部分差动时脉信号以及传送该第一差动控制信号；
其中，该时脉存储单元由该第一对第二传输端接收该部分差动时脉信号并且连续复制该部分差动时脉信号以形成完整的该差动时脉信号。
2.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该接收模块更接收来自该第二电子装置的至少一第二控制信号，并将其转换成一第二差动控制信号，该传送模块根据该切换控制于该第一对第一传输端上选择接收该第二差动控制信号。
3.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该传送模块包含：
一差动信号处理单元，耦接该第一电子装置与该第一传输接口，用以自该第一电子装置接收该差动时脉信号以及接收并处理所述这些差动数据信号后，将处理后的所述这些差动数据信号分别输出至该第一传输接口；
一信号采样/反采样单元，耦接该第一电子装置，用以接收该至少一第一控制信号，并根据一采样时脉对该至少一第一控制信号进行采样与处理以形成该第一差动控制信号；以及
一频道切换单元，耦接该差动信号处理单元、该信号采样/反采样单元及该第一对第一传输端，用以自该差动信号处理单元接收该差动时脉信号并自该信号采样/反采样单元接收该第一差动控制信号，并根据该切换控制切换输出该差动时脉信号的部分差动时脉信号及该第一差动控制信号至该第一对第一传输端。
4.如权利要求3所述的信号延伸器，其中该频道切换单元更根据该切换控制选择自该第一对第一传输端接收一第二差动控制信号，该信号采样/反采样单元更转换该第二差动控制信号以形成该至少一第二控制信号。
5.如权利要求3所述的信号延伸器，其特征在于，该采样时脉为该差动时脉信号的时脉。
6.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该接收模块进一步包含：
一频道切换单元，耦接该第一对第二传输端及该时脉存储单元，用以自该第一对第二传输端接收该部分差动时脉信号及该第一差动控制信号，该频道切换单元并将该部分差动时脉信号输出至该时脉存储单元，致使该时脉存储单元存储并持续复制该部分差动时脉信号以还原产生该差动时脉信号；
一差动信号处理单元，耦接该第二电子装置、该时脉存储单元、该第二传输接口，用以自该时脉存储单元接收该差动时脉信号，并且自该第二传输接口接收及处理所述这些差动数据信号后，将该差动时脉信号及所述这些差动数据信号分别输出至该第二电子装置；以及
一信号采样/反采样单元，耦接该第二电子装置、该频道切换单元及该时脉存储单元，用以自该频道切换单元接收该第一差动控制信号，以及对该第一差动控制信号进行转换以形成至少一第一控制信号传输至该第二电子装置。
7.如权利要求6所述的信号延伸器，其特征在于，该采样时脉为该差动时脉信号的时脉。
8.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该时脉存储单元包含具有一忆阻器的一RC震荡电路，用以通过该忆阻器存储该部分差动时脉信号通过时的一电阻值，使得该部分差动时脉信号消失后，该RC震荡电路仍能根据该电阻值持续复制该部分差动时脉信号以还原产生该差动时脉信号。
9.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该时脉存储单元更包括有：
一控制单元，其根据一结果信号，以产生一选择命令以及一控制命令；以及
一时脉回复电路，其更具有：
一逻辑电路，其与该控制单元相耦接，该逻辑电路接收该部分差动时脉信号以及一选择差动时脉信号，并且对该部分差动时脉信号以及该选择差动时脉信号进行比对以产生该结果信号；
一选择单元，其根据该选择命令由多个候选差动时脉信号中选择出该选择差动时脉信号，每一个候选差动时脉信号对应一数据特征；以及
一延迟单元，其接收该控制命令以延迟该选择差动时脉的相位。
10.如权利要求9所述的信号延伸器，其特征在于，该时逻辑电路为一XOR逻辑门。
11.如权利要求9所述的信号延伸器，其特征在于，该数据特征为影像解析度。
12.如权利要求9所述的信号延伸器，其特征在于，该时脉回复电路根据该结果信号产生该差动时脉信号。
13.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该切换控制通过一切换周期控制传输该部分差动时脉信号以及该第一差动控制信号的时序，该切换周期控制传输该部分差动时脉信号，传输该第一差动控制信号的时序与传输该多个差动数据信号的时序不同步。
14.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该传输模块模拟对应该第二电子装置所产生的一回复信号给该第一电子装置，使得该第一电子装置提供一输出数据给传输模块。
15.如权利要求1所述的信号延伸器，其特征在于，该第一传输接口以及该第二传输接口分别与一传输线的两端相耦接，该传输线具有四对差动传输线，该四对差动传输线的两端分别与该多对第一传输端与第二传输端相对应。
16.一种信号延伸器系统，耦接于一第一电子装置与一第二电子装置之间，该信号延伸器系统包含：
一传送模块，耦接该第一电子装置，该传送模块自该第一电子装置接收一数字多媒体信号，该数字多媒体信号包含多个差动数据信号、一差动时脉信号及至少一第一控制信号，该传送模块将该至少一第一控制信号转换成一第一差动控制信号，该传送模块具有一第一传输接口，其具有多对第一传输端；以及
一接收模块，其与该传送模块以及该第二电子装置耦接，该接收模块具有一第二传输接口，其具有多对第二传输端与该多对第一传输端相耦接，该接收模块包含一时脉存储单元；以及
一第一延伸器，耦接该接收模块以及该第二电子装置，该第一延伸器延伸该数字多媒体信号至该第二电子装置；
其中，该传送模块传输该多个数据差动信号至该第一传输接口，并且根据一切换控制于该第一对第一传输端上选择传送该差动时脉信号的一部分差动时脉信号以及传送该第一差动控制信号；
其中，该时脉存储单元由该第一对第二传输端接收该部分差动时脉信号并且连续复制该部分差动时脉信号以形成完整的该差动时脉信号。
17.如权利要求16所述的信号延伸器系统，其特征在于，该第一延伸器更包括有：
一延伸传送模块，耦接该接收模块，该延伸传送模块接收该多个差动数据信号、该差动时脉信号及该至少一第一控制信号，该延伸传送模块将该至少一第一控制信号转换成一第一差动控制信号，该传送模块具有一第三传输接口，其具有多对第三传输端，该延伸传送模块于该第一对第三传输端上，选择传送该差动时脉信号的一部分差动时脉信号以及传送该第一差动控制信号；以及
一延伸接收模块，其与该延伸传送模块以及该第二电子装置耦接，该延伸接收模块具有一第四传输接口，其具有多对第四传输端与该多对第三传输端相耦接，该延伸接收模块由该第一对第四传输端接收该部分差动时脉信号并且连续复制该部分差动时脉信号以形成完整的该差动时脉信号。
18.如权利要求16所述的信号延伸器系统，其特征在于，该第一延伸器与该第二电子装置间更耦接有一第二延伸器。
19.如权利要求16所述的信号延伸器系统，其特征在于，该第一传输接口以及该第二传输接口分别与一第一传输线的两端相耦接，该第三传输接口以及该第四传输接口分别与一第二传输线的两端相耦接，该第一与第二传输线具有四对差动传输线，其中该第一传输线的四对差动传输线的两端分别与该多对第一与第二传输端相对应，该第二传输线的四对差动传输线的两端分别与该多对第三与第四传输端相对应。
20.如权利要求16所述的信号延伸器系统，其特征在于，该接收模块更接收来自该第二电子装置的至少一第二控制信号，并将其转换成一第二差动控制信号，该传送模组传输该多个数据差动信号至该第一传输接口，并且根据该切换控制于该第一对第一传输端上选择传送该差动时脉信号的一部分差动时脉信号、传送该第一差动控制信号以及接收该第二差动控制信号。
21.一种信号延伸器的传送模块，其包括：
第一传输接口，用以接收一数字多媒体信号，以及传出至少一第二控制信号，该数字多媒体信号包含多个差动数据信号、一差动时脉信号及至少一第一控制信号；以及
第二传输接口，其输出该多个差动数据信号，该第二传输接口更具有多对传输端；
其中，该传送模块将该至少一第一控制信号转换成一第一差动控制信号，并且根据一切换控制于该多对传输端中的一第一对传输端上选择传送该差动时脉信号的一部分差动时脉信号、传送该第一差动控制信号以及接收来自远端的一第二差动控制信号。
22.如权利要求21所述的信号延伸器的传送模块，其特征在于，其更包含：
一差动信号处理单元，接收该差动时脉信号以及接收并处理所述这些差动数据信号后，将处理后的所述这些差动数据信号分别输出至该第二传输接口；
一信号采样/反采样单元，用以接收该至少一第一控制信号，并根据一取样时脉对该至少一第一控制信号进行采样与处理以形成该第一差动控制信号，该信号采样/反采样单元更转换该第二差动控制信号以形成该至少一第二控制信号；以及
一频道切换单元，耦接该差动信号处理单元、该信号采样/反采样单元及传输该第一对传输端，用以自该差动信号处理单元接收该差动时脉信号并自该信号采样/反采样单元接收该第二差动控制信号，并根据该切换控制切换输出该差动时脉信号的部分差动时脉信号及该第二差动控制信号至该第一对传输端。
23.如权利要求21所述的信号延伸器的传送模块，其特征在于，该传输模块模拟对应该第二电子装置所产生的一回复信号给该第一电子装置，使得该第一电子装置提供一输出数据给传输模块。
24.如权利要求21所述的信号延伸器的传送模块，其特征在于，该切换控制通过一切换周期控制传输该部分差动时脉信号以及该第一差动控制信号的时序，该切换周期控制传输该部分差动时脉信号，传输该第一差动控制信号的时序与传输该多个差动数据信号的时序不同步。
25.一种信号延伸器的接收模块，其包括：
一第一接传输接口，其用以接收多个差动数据信号，该第一传输接口更具有多对传输端；
一第二传输接口，其接收至少一第二控制信号以及输出一数字多媒体信号，其包括有多个差动数据信号、至少一第一控制信号以及一差动时脉信号；以及
一时脉存储单元，接收一部分差动时脉信号并且连续复制该部分差动时脉信号以形成完整的该差动时脉信号，
其中该接收模块根据一切换控制于该多对传输端中的一第一对传输端上选择由远端接收该部分差动时脉信号、一第一差动控制信号以及传出一第二差动控制信号，该接收模块更将该第一差动控制信号转换成至少一第一控制信号以及将该至少一第二控制信号转换成该第二差动控制信号。
26.如权利要求25所述的信号延伸器的接收模块，其特征在于，其进一步包含：
一频道切换单元，与该第一传输接口相耦接，用以接收该部分差动时脉信号及该第一差动控制信号以及将该第二差动控制信号传输至该第一对传输端上，该频道切换单元并将该部分差动时脉信号输出至该时脉存储单元，致使该时脉存储单元存储并持续复制该部分差动时脉信号以还原产生该差动时脉信号；
一差动信号处理单元，耦接该时脉存储单元、该第一传输接口以及该第二传输接口，用以自该时脉存储单元接收该差动时脉信号，并且自该第一传输接口接收及处理所述这些差动数据信号后，将该差动时脉信号及所述这些差动数据信号分别输出至该第二传输接口；以及
一信号采样/反采样单元，耦接该第二传输接口、该频道切换单元及该时脉存储单元，用以自该频道切换单元接收该第一差动控制信号并接收该至少一第二控制信号，该信号采样/反采样单元根据一采样时脉对该至少一第二控制信号进行采样与处理以形成该第二差动控制信号输出至该第一对传输端，以及对该第一差动控制信号进行转换以形成至少一第一控制信号传输至该第二传输接口。
27.如权利要求25所述的信号延伸器的接收模块，其特征在于，该时脉存储单元包含具有一忆阻器的一RC震荡电路，用以通过该忆阻器存储该部分差动时脉信号通过时的一电阻值，使得该部分差动时脉信号消失后，该RC震荡电路仍能根据该电阻值持续复制该部分差动时脉信号以还原产生该差动时脉信号。
28.如权利要求25所述的信号延伸器的接收模块，其中该时脉存储单元更包括有：
一控制单元，其根据一结果信号，以产生一选择命令以及一控制命令；以及
一时脉回复电路，其更具有：
一逻辑电路，其与该控制单元相耦接，该逻辑电路接收该部分差动时脉信号以及一选择差动时脉信号，并且对该部分差动时脉信号以及该选择差动时脉信号进行比对以产生该结果信号；
一选择单元，其根据该选择命令由多个候选差动时脉信号中选择出该选择差动时脉信号，每一个候选差动时脉信号对应一数据特征；以及
一延迟单元，其接收该控制命令以延迟该选择差动时脉的相位。
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