CN103226536A - 用于总线接口的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于总线接口的系统和方法。根据实施方式，操作总线接口电路的方法包括检测多个输入端上的开始序列，确定第一输入端和第二输入端是否分别为数据端和时钟端，或者确定第一输入端和第二输入端是否分别为时钟端和数据端。该方法还包括：如果确定第一输入端和第二输入端分别为数据端和时钟端，则将第一输入端路由至数据端并将第二输入端路由至时钟端，如果确定第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端，则将第一输入端路由至时钟端并将第二输入端路由至数据端。

Description

用于总线接口的系统和方法
技术领域
本发明的实施方式大体上涉及电子电路和方法，更具体地，涉及用于总线接口的系统和方法。
背景技术
许多现代移动通信平台除了具有射频（RF）收发器之外，还进一步使用前端构件，例如：功率放大器、有源天线调谐器、低噪音放大器和天线开关。此外，在诸如多进多出（MIMO）系统和多协议系统的多天线系统中，RF系统可以具有许多支持每一条具体信号路径和/或协议的各种可选并可配置的构件。为了以各种可操作的模式提供控制和配置，这些多射频构件中的许多是通过数字总线可控的。
一个这样的数字接口总线基于由MIPI Alliance开发的在“
Figure BDA00002798317800011
Alliance Specification for RF Front-End Control Interface,”version1.10-26July2011中所描述的称为无线电前端（RFFE）控制接口的标准协议，其全部内容通过引用结合于此。具体地，该MIPI接口是以使用半导体工艺的RF系统为对象的低复杂度接口。在该RF系统中，逻辑装置可能是昂贵的，并因此可能以最小数量的逻辑门来予以实施。MIPI RFFE控制接口总线包括其自己的电源电压，并且通过CLK线和DATA线来发送数据。耦接至MIPI RFFE总线的每一个RFFE从属（slave）装置通过从属标识符、制造商标识符和产品标识符是可识别的。为了促进跨（across）多个装置的时序关键功能，RFFE总线使用相对高的26MHz时钟频率。
发明内容
根据实施方式，操作总线接口电路的方法包括检测多个输入端上的开始序列，基于该开始序列的检测，确定第一输入端和第二输入端是否分别为数据端和时钟端，或者第一输入端和第二输入端是否分别为时钟端和数据端。该方法还包括：如果确定第一输入端和第二输入端分别为数据端和时钟端，则将第一输入端路由至数据端并将第二输入端路由至时钟端，如果确定第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端，则将第一输入端路由至时钟端并将第二输入端路由至数据端。
在实施方式中，该方法进一步包括：基于上述确定，如果第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端，则改变的总线接口电路的地址。该总线接口电路的地址可以是从属装置的从属标识符地址。
在实施方式中，该方法进一步包括：从耦接至第一输入端和第二输入端的数字总线接收命令。该方法还可以包括：基于所接收的命令改变射频装置的工作状态。该方法可以进一步包括操作总线接口电路。操作总线接口电路可以包括操作射频前端控制接口。
在一些实施方式中，确定第一输入端和第二输入端是否分别为数据端和时钟端包括确定在第二输入端接收到时钟脉冲之前在第一输入端上接收到初始信号脉冲。而且，确定第一输入端和第二输入端是否分别是时钟端和数据端包括确定在第一输入端上接收到时钟脉冲之前在第二输入端上接收到初始信号脉冲。
根据进一步的实施方式，总线接口电路包括耦接接至第一输入端和第二输入端的接口检测电路。该接口检测电路被配置为确定第一输入端和第二输入端是否分别为数据端和时钟端，或者确定第一输入端和第二输入端是否分别为时钟端和数据端。该总线接口电路还包括耦接至接口检测电路的路由电路。则路由电路可以被配置为如果接口检测电路确定第一输入端和第二输入端分别为数据端和时钟端，则将第一输入端耦接至数据接口端并且将第二输入端耦接至时钟接口端。该路由电路还可以被配置为如果接口检测电路确定第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端，以将第一输入端耦接至时钟接口端并将第二输入端耦接至数据接口端。
在实施方式中，总线接口电路还包括耦接至数据接口端和时钟接口端的总线接口逻辑。在一些实施方式中，该总线接口逻辑包括射频前端接口。该总线接口逻辑可以包括状态机和多个控制寄存器。
在一些实施方式中，该总线接口逻辑包括耦接至接口检测电路的识别寄存器。该接口检测电路可以被配置为在接口检测电路确定第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端时改变识别寄存器的值。总线接口逻辑可以包括用于从属装置的总线接口逻辑，识别寄存器可以包括从属识别寄存器。
在一些实施方式中，总线接口电路还可以包括耦接接总线接口逻辑的可控RF组件。该可控RF组件可以是通过第一和第二输入端可控的。
在一些实施方式中，接口检测电路被配置为如果在第二输入端接收到时钟脉冲之前在第一输入端上接收到初始信号脉冲，则确定第一输入端和第二输入端分别为数据端和时钟端。接口检测电路还可以被配置为如果在第一输入端接收到时钟脉冲之前在第二输入端上接收到初始信号脉冲，则确定第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端。在实施方式中，总线接口电路可以设置在集成电路上。
根据进一步的实施方式，一种系统，包括：包括数据线和时钟线的数字总线。该系统还包括：具有耦接至该数据线的第一输入端和耦接至时钟线的第二输入端的第一从属接口装置。还包括具有耦接至时钟线的第一输入端和耦接至数据线的第二输入端的第二从属接口装置。第二从属装置和第一从属装置是具有相同初始识别地址的相同电路。在一些实施方式中，第二从属装置被配置为在检测到第一输入端耦接至时钟线并且第二输入端耦接至数据线之后，将其初始识别地址改变为第二识别地址。第二从属接口装置可以通过在第一端上接收到时钟脉冲之前检测第二输入端上的初始信号脉冲，检测第一输入端耦接至时钟线并且第二输入端耦接至数据线。
在实施方式中，第一从属接口装置耦接至通过数字总线可控的且通过初始识别地址可寻址（addressable，可编址）的第一射频组件。第二从属接口装置耦接至通过数字总线可控的且通过第二识别地址可寻址的第二射频组件。
本发明的一些实施方式的优点包括能够对MIPI RFFE系统里相同的块寻址，而不用添加额外的引脚和/或不必在系统启动期间分离地操作VIO电源引脚。
一些实施方式的进一步的优点包括：由于简化了相同组件的使用，所以增强了MIPI RFFE系统设计的灵活性。
附图说明
结合附图及以下描述来阐述本发明的一个或多个实施方式的细节。根据该描述和附图以及根据权利要求书，本发明的其它特征、目的和优点是明显的。在图中，同样的参考标号一般指定全篇中各示图中相同的组成部分，出于简洁的目的，一般不再进行重复描述。为了更透彻地理解本发明，参考以下结合附图的描述，其中：
图1a和图1b示出了现有技术的RFFE总线系统的框图和时序图；
图2示出了具体的总线系统的框图；
图3示出了具体的总线从属装置的框图；
图4示出了具体的总线接口电路的框图；
图5示出了具体的引脚检测和路由电路的示图；以及
图6示出了利用具体的总线的RF系统的框图。
具体实施方式
下面将形成和使用目前优选的实施方式来进行详细地讨论。然而，应理解，本发明提出了许多可适用的发明构思，其可以在广泛的多种特定环境下具体化。所讨论的特定实施方式仅仅是形成和使用本发明的示例性特定，而且并不限制本发明的范围。
在特定的上下文中，将就示例性实施方式，即在无线电前端（RFFE）控制接口中使用的从属总线接口电路，描述本发明。本发明的实施方式还可以用于有其他应用的总线接口电路。
图1a示出了传统的MIPI RFFE系统100，MIPI RFFE系统100具有耦接至前端模块（FEM）106、108和110的射频集成电路（RFIC）102。RFIC102可以包括RF收发器电路，并且前端模块106、108和110可以包括低噪音放大器、功率放大器、RF开关、带通滤波器等。RFIC102还包括RFFE主接口104，RFFE主接口104用作MIPI RFFE总线的总线主控。RFFE主接口104通过时钟信号SCLK和数据信号SDATA与分别在FEMs106、108和110内的RFFE从属接口112、114和116通信。MIPI RFFE总线还具有其自己的外部和可转换的且用于I/O接口（VIO）的电源电压。在传统的RFFE总线系统中，每个RFFE从属装置由从属标识符（USID）、制造商ID和产品ID标识。MIPI规范允许总线上有多达15个从属设备并且规定了组件类型的地址范围。制造商ID由MIPI Alliance定义，并且产品ID由制造商定义。然而，如果两个一样的RFFE（例如，两个由相同的制造商生产的相同种类的两个装置）耦接至相同的SCLK和SDATA信号，就会发生总线冲突，并且RFFE主接口104可能不能在两个同样的RFFE装置之间进行区分。在一些传统的实施方式中，这种情况可以通过使用附加的引脚以独立地使能、无效来予以寻址，或者对相同的FEM进行寻址。
图1b图示了示出RFFE协议的一个实例的MIPI RFFE总线接口的时序图。这里，发送以异步RFFE开始条件开始。在数据发送的开始，数据信号SDATA脉冲调制为高，然后为低，而时钟信号SCLK在时钟信号SCLK开始双态转换之前为低。该协议通过在MIPI RFFE规范内定义的可能命令集（读取/写入命令）予以延续。
图2示出了根据本发明实施方式的总线系统200。这里，RFIC202耦接至FEM206和208，FEM206和208可以是同一模块。在实施方式中，RFFE主接口204的DATA线和SCLK线不但分别耦接至FEM206中的RFFE从属接口210的DATA输入端和CLK输入端，而且分别耦接至FEM208中的RFFE从属接口212的CLK输入端和DATA输入端。在本发明的实施方式中，RFFE从属接口210和212被配置为确定CLK和DATA引脚是否已经通过感知CLK引脚和DATA引脚的身份而相互进行了交换。如果RFFE从属接口感知到CLK引脚和DATA引脚被互换了，正如在RFFE212的情况中，RFFE从属接口在该装置中对USID和/或产品ID重新编程，使得两个相同的RFFE从属接口装置变为通过RFFE主接口204可独立寻址（address）。在可选的实施方式中，可以修改其它识别寄存器。
图3示出了根据本发明实施方式的总线从属接口300。总线从属接口300具有数据引脚，该数据引脚分别检测可取代的硬件引脚302和304或数据和时钟引脚，或者分别检测可取代的硬件引脚302和304或时钟和数据引脚。一旦检测到这些引脚的身份，则数据引脚检测器306将对于作为时钟输入312和314的数据的正确信号路由至MIPI RFFE接口310。在一个实施方式中，数据引脚检测器306还可以根据可取代的硬件引脚302和304的极性来修改产品ID寄存器308。在本发明的一些实施方式中，寄存器308还可以是包含从属标识符而不是产品ID的寄存器。在本发明进一步的实施方式中，可以修改其它ID寄存器而不是产品ID或从属设备ID，可以修改它ID寄存器和产品ID或从属设备ID。
在一个实施方式中，数据引脚检测器306通过检测可取代的硬件引脚302和304上的RFEE开始条件，来确定可取代的硬件引脚302和304的身份。例如，如果数据引脚检测器306确定第一数据脉冲发生在引脚302上，则数据引脚检测器306将在引脚302上的数据路由至DATA信号312，并且将在引脚304上的时钟路由至CLK信号314。在另一方面，如果数据引脚检测器306确定第一数据脉冲发生在引脚304上，则数据引脚检测器306将引脚304上的数据路由至DATA信号312，并将引脚302上的时钟路由至CLK信号314。
图4示出了具体的RFFE从属接口400，其可以用于实施图3中的模块310。从属接口400具有状态机404和各种寄存器402、406、408、410和412。状态机404可以按照MIPI RFFE规范运行；然而，在本发明可选的实施方式中，可以使用其它总线接口协议。PM_TRIG寄存器402通过接口总线是可寻址的并且可以控制从属接口所耦接的装置的电源模式。寄存器406可以用于控制前端装置的各种参数以切换正在控制的从属接口。例如，寄存器406可以用于控制天线开关的开关状态、可调整的增益放大器的增益设置。产品ID寄存器408可以包含产品ID，制造商ID寄存器410可以包含制造商ID，制造商ID MSB和USID寄存器可以包含从属标识符和制造商ID的MSB。在本发明的实施方式中，在412中的从属标识符通过显示在图3中的数据引脚检测器306是可改变的。在本发明的实施方式中，接口400还可以包括诸如备用寄存器的其它寄存器，以扩展接口的功能。应理解，图4中所举例说明的RFFE接口仅仅是一些可能的具体的接口构造的一个实例。在本发明可选的实施方式中，接口400可以支持诸如互集成电路（I2C）、系统管理总线（SMB）或者没有片选（CS）的串行外围接口（SPI）的其它协议。
图5示出了具体的数据引脚检测器500的示意图，该数据引脚检测器500例如可以用于实施图3示出的数据引脚检测器306。在实施方式中，信号DA_in与DB_in表示输入引脚上的信号，信号DA_out和CLK_out表示输入至从属总线接口的数据和时钟。数据引脚检测器500确定DA_in或DB_in中的哪一个是CLK信号和DATA信号，并因此而通过多路复用模块505将这些信号路由至输出引脚DA_out和CLK_out。
在实施方式中，在通过信号Reset声明复位脉冲后，数据引脚检测器500被设置为初始状态。在一些实施方式中，这个复位脉冲由系统在最初加电时提供。开始条件检测块502确定观测输入DA_in和DB_in，并等待RFFE开始条件。这个RFFE开始条件通过使用触发器506和508以检测在线DA_in上的数据脉冲或通过使用触发器510和512以检测在线DB_in上的数据脉冲，来检测第一数据脉冲而予以感知。当出现RFFE开始条件后，存储模块504通过触发器514和516存储所检测的引脚分配。在实施方式中，一旦检测到引脚配置，则输出信号DA_en_out和DB_en_out可以用于操纵从属ID和/或产品ID码。在所描述的实施方式中，在声明复位之后，DA_en_out和DB_en_out均为高。如果DA_in被确定为DATA引脚，则当信号DB_en_out保持高时，信号DA_en_out变低。相反，如果DB_in被确定为DATA pin，则当信号DA_en_out保持为高时，信号DB_en_out变低。
应该理解，图5所示的电路仅仅是具体的数据引脚检测器的诸多实施例中的一个。在本发明可选的实施方式中，也可以使用其它等效的逻辑结构。在使用不同接口协议的进一步的实施方式中，根据具体的系统及其规范以及所执行的具体协议，也可以使用其它逻辑。在进一步的实施方式中，可以实施数据引脚检测器逻辑，例如，通过使用甚高速集成电路（VerySpeed Integrated Circuit，VHSIC）硬件描述语言（VHDL）和/或Verilog源代码和在现有技术中已知的其它逻辑合成技术。
图6示出了利用具体的总线接口的RF系统600的框图。例如，RFIC602可以是实施诸如全球移动通信系统（Global System for MobileCommunications，GSM）、通用移动电信系统（Universal MobileTelecommunications System，UMTS）、长期延进（Long Term Evolution，LTE）、码分多址2000（Code Division Multiple Access，CDMA2000）和全球微波互联接入（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）的很多射频协议中的任意一个的收发器芯片或芯片集。在实施方式中，RFIC602有两个接收输入路径RX1和RX2以及两个发送输出路径TX1和TX2。接收输入路径RX1耦接至低噪音放大器（low noiseamplifier，LNA）602和带通滤波器610，接收输入路径RX2耦接至LNA604和带通滤波器612，发送输出路径TX1耦接至PA606和带通滤波器614，并且发送输出路径TX2耦接至PA608和带通滤波器616。每条信号路径通过天线开关618选择性地耦接至天线620。
在实施方式中，块602、604、606、608、610、612、614、616和618通过包含DATA线和CLK线（未示出）的接口总线622予以耦接并且是可控的。块602、604、606、608、610、612、614、616、和618中的部分或全部可以包含具体的从属总线接口。一些块对可以包含如上所描述的耦接至总线622的相同（identical）装置，其具有互换的DATA和CLOCK引脚。例如，LNA602和604可以是相同（identical）的，PA606和608可以是相同的，带通滤波器610和612可以是相同的，带通滤波器614和616可以是相同的。在一个示例性实施方式中，LNA602的DATA引脚和CLK引脚可以耦接至总线622的线路中的DATA线和CLK线，同时LNA602的DATA引脚和CLK引脚可以以互换的方式分别耦接至总线622的CLK线和DATA线。照此，在使用以上所描述的具体化系统和方法的系统初始化之后，RFIC中的主控总线接口624可以使用分离的从属和/或产品ID对这些相同的块寻址。
应该理解，本发明的实施方式可以应用于除了RF系统之外的其它系统。例如，具体的构思可以应用于各种类型的数据接口，用于其它各种应用诸如但不限于传感器接口、汽车数据接口和串行数据接口。
根据实施方式，操作总线接口电路的方法包括在多个输入端上检测开始序列。该多个输入端可以包括第一输入端和第二输入端。该方法还包括：基于对开始序列的检测，确定第一输入端和第二输入端是否分别是数据端和时钟端，或者确定第一输入端和第二输入端是否分别是时钟端和数据端。该方法进一步包括：如果确定第一输入端和第二输入端分别为数据端和时钟端，则将第一输入端路由至数据端并将第二输入端路由至时钟端，并且如果确定第一输入端和第二输入端分别为时钟端和数据端，则将第一输入端路由至时钟端并将第二输入端路由至数据端。
虽然主要结合特定的示例性实施方式示出并描述了本发明，但是，本领域技术人员应该理解，在不脱离通过以下权利要求书所限定的本质和范围的情况下，可以进行结构及其细节上的各种变化。因此，本发明的范围由所附权利要求书确定，并且本发明权利要求书包含了在权利要求书的等同范围和内涵范围内的所有变形。

Claims (20)

1.一种操作总线接口电路的方法，所述方法包括：
检测多个输入端上的开始序列，所述多个输入端包括第一输入端和第二输入端；
基于对所述开始序列的检测，确定所述第一输入端和所述第二输入端是否分别为数据端和时钟端，或者确定所述第一输入端和所述第二输入端是否分别为时钟端和数据端；
如果确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为数据端和时钟端，则将所述第一输入端路由至数据端并将所述第二输入端路由至时钟端；以及
如果确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为时钟端和数据端，则将所述第一输入端路由至所述时钟端并将所述第二输入端路由至所述数据端。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述确定，如果所述第一输入端和所述第二输入端分别为时钟端和数据端，则改变所述总线接口电路的地址。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述总线接口电路的所述地址是从属装置的从属标识符地址。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从耦接至所述第一输入端和所述第二输入端的数字总线接收命令。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：基于接收的所述命令改变射频装置的工作状态。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括操作所述总线接口电路，其中操作所述总线接口电路包括操作射频（RF）前端控制接口。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
确定所述第一输入端和所述第二输入端是否分别是数据端和时钟端，包括确定在所述第二输入端接收到时钟脉冲之前在所述第一输入端上接收到初始信号脉冲；以及
确定所述第一输入端和所述第二输入端是否分别为时钟端和数据端，包括确定在所述第一输入端接收到时钟脉冲之前在所述第二输入端上接收到初始信号脉冲。
8.一种总线接口电路，包括：
接口检测电路，耦接至第一输入端和第二输入端，所述接口检测电路被配置为确定所述第一输入端和所述第二输入端是否分别为数据端和时钟端，或者确定所述第一输入端和所述第二输入端是否分别为时钟端和数据端；以及
路由电路，耦接至所述接口检测电路，所述路由电路被配置为：
如果所述接口检测电路确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为数据端和时钟端，则将所述第一输入端耦接至数据接口端，并将所述第二输入端耦接至时钟接口端，以及
如果所述接口检测电路确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为时钟端和数据端，则将所述第一输入端耦接至时钟接口端，并将所述第二输入端耦接至数据接口端。
9.根据权利要求8所述的总线接口电路，进一步包括：总线接口逻辑，耦接至所述数据接口端和所述时钟接口端。
10.根据权利要求书9所述总线接口电路，其中，所述总线接口逻辑包括射频（RF）前端控制接口。
11.根据权利要求9所述的总线接口电路，其中，所述总线接口逻辑包括状态机和多个控制寄存器。
12.根据权利要求9所述的总线接口电路，其中，所述总线接口逻辑包括耦接至所述接口检测电路的识别寄存器，其中，所述接口检测电路被配置为在所述接口检测电路确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为时钟端和数据端时改变所述识别寄存器的值。
13.根据权利要求12所述的总线接口电路，其中：
所述总线接口逻辑包括用于从属装置的总线接口逻辑；以及
所述识别寄存器包括从属识别寄存器。
14.根据权利要求9所述的总线接口电路，进一步包括耦接至所述总线接口逻辑的可控RF组件，其中，所述可控RF组件是通过所述第一输入端和所述第二输入端可控的。
15.根据权利要求8所述总线接口电路，其中：
所述接口检测电路被配置为如果在所述第二输入端接收到时钟脉冲之前在所述第一输入端上接收到初始信号脉冲，则确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为数据端和时钟端；以及
所述接口检测电路被配置为如果在所述第一输入端接收到时钟脉冲之前在所述第二输入端上接收到初始信号脉冲，则确定所述第一输入端和所述第二输入端分别为时钟端和数据端。
16.根据权利要求8所述的总线接口电路，其中，所述总线接口电路设置在集成电路上。
17.一种系统，包括：
数字总线，包括数据线和时钟线；
第一从属接口装置，具有耦接至所述数据线的第一输入端和耦接至所述时钟线的第二输入端；以及
第二从属接口装置，具有耦接至所述时钟线的第一输入端和耦接至所述数据线的第二输入端，其中，所述第二从属装置和所述第一从属装置为具有相同初始识别地址的相同电路。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第二从属装置被配置为在检测到所述第一输入端耦接至所述时钟线并且所述第二输入端耦接至所述数据线后，将其初始识别地址改变为第二识别地址。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第二从属接口装置通过在所述第一输入端上接收到时钟脉冲之前检测所述第二输入端上的初始信号脉冲，来检测所述第一输入端耦接至所述时钟线并且所述第二输入端耦接至所述数据线。
20.根据权利要求18所述的系统，其中：
所述第一从属接口装置耦接至通过所述数字总线可控的且通过所述初始识别地址可寻址的第一射频（RF）组件；以及
所述第二从属接口装置耦接至通过所述数字总线可控的且通过所述第二识别地址可寻址的第二射频（RF）组件。
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