CN104123257B - 通用串行总线装置、通信方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通用串行总线装置、通信方法及计算机可读存储介质。所述通用串行总线装置可支持与主机装置的超速连接及非超速连接，用以与主机装置进行通信，包括多个端点、非超速连接端口、超速连接端口以及设定单元。非超速连接端口与超速连接端口连接至主机装置。设定单元用以依据每一端点的频宽需求，划分端点为第一端点群组以及第二端点群组，判断通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的超速连接，以及于通用串行总线装置与主机装置的超速连接已成功建立时，设定第一端点群组操作于超速模式且第二端点群组操作于非超速模式，使得通用串行总线装置分别通过超速连接与非超速连接同时与主机装置以超速模式与非超速模式进行通信。

Description

通用串行总线装置、通信方法及计算机可读存储介质

技术领域

本发明有关于通用串行总线(USB)装置，特别是有关于一种用以与主机装置进行通信的可支持超速及非超速连接（connection）的通用串行总线装置、通信方法及计算机可读存储介质。

背景技术

随着计算机与通信产业的快速发展，一种称为通用串行总线(UNIVERSAL SERIALBUS，以下简称USB)的特殊介面系统标准于是被建立并用于通信连接。USB为一种用于外部装置连接的串行总线标准，其可提供热插拔（hot plug）、随插即用（plug and play）及其他相关功能。目前而言，USB2.0标准提供了三种传输速率，分别为低速(low-speed,LS)、全速(full-speed,FS)以及高速(high-speed,HS)传输速率，其分别支持每秒1.5兆字节(Mbps)、每秒12兆字节以及每秒480兆比特的资料速率。然而，由于技术的持续演进，电子装置可能需要更快速的从外部装置存取资料并且随后执行相关操作。

因此，USB协会(USB Implementers Forum)建立了新一代的USB工业标准，称为USB3.0标准。USB3.0标准允许同时采用超速(super speed)资料传送以及非超速(non-super speed)(即，USB2.0)资料传送，其中超速资料传送可最高支持每秒5千兆字节(5Gbps)的资料传输速率。USB系统可包含USB主机装置以及USB装置。USB系统中的USB主机装置负责控制USB上的资料传输时序与方向。USB装置则为USB系统的外围设备。

一个USB装置可能先试着以超速模式来与主机装置建立连接，倘若超速连接无法建立时，再以非超速模式如高速/全速/低速模式其中之一来与主机装置建立连接。一般而言，对于单一的USB装置，无法同时启动超速连接与非超速连接。换言之，对一个USB装置来说，一次只能启动超速连接或高速/全速/低速模式其中之一。为了达到同时启动超速连接与非超速连接的目的，通常需要提供一个可同时支持超速连接与非超速连接的实体或逻辑的集线器装置(hubdevice)。然而，采用这样的集线器装置将会增加USB系统的硬体成本与其设计复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通用串行总线装置、通信方法及计算机可读存储介质。

本发明实施例提供一种通用串行总线装置，可支持与主机装置的超速连接及非超速连接，用以与所述主机装置进行通信，包括多个端点、非超速连接端口、超速连接端口以及设定单元。所述非超速连接端口与所述超速连接端口连接至主机装置。设定单元用以依据每一所述多个端点的频宽需求，划分端点为第一端点群组以及第二端点群组，判断通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的超速连接，以及当通用串行总线装置与主机装置的超速连接已成功建立时，设定第一端点群组操作于超速模式且第二端点群组操作于非超速模式，使得通用串行总线装置分别通过超速连接与非超速连接同时与主机装置以超速模式与非超速模式进行通信。

本发明另一实施例提供一种通信方法，适用于通用串行总线装置内的多个端点，且可支持所述通用串行总线装置与主机装置的超速连接及非超速连接，其中所述通用串行总线装置连接至所述主机装置。所述方法包括下列步骤:依据每一端点的频宽需求，划分端点为第一端点群组以及第二端点群组；判断通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的超速连接；以及当通用串行总线装置与主机装置的超速连接已成功建立时，设定第一端点群组操作于超速模式且第二端点群组操作于非超速模式，使得通用串行总线装置分别通过超速连接与非超速连接同时与主机装置以超速模式与非超速模式进行通信。

本发明又一实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被计算机载入以执行一种可支持通用串行总线装置与主机装置的超速连接及非超速连接的方法，用于所述通用串行总线装置内的多个端点，其中所述通用串行总线装置连接至所述主机装置，所述方法包括：依据每一所述多个端点的频宽需求，将所述多个端点划分为第一端点群组以及第二端点群组；判断所述通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的所述超速连接；以及当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接已成功建立时，设定所述第一端点群组操作于超速模式且所述第二端点群组操作于非超速模式，使得所述通用串行总线装置分别通过所述超速连接与所述非超速连接同时与所述主机装置以所述超速模式与所述非超速模式进行通信。

对于已经阅读后续由各附图及内容所显示的较佳实施方式的本领域的技术人员来说，本发明的各目的是明显的。

附图说明

图1为本发明一实施例的通用串行总线系统的示意图。

图2为依据本发明一实施例的适用于多个通用串行总线端点的可支持超速及非超速连接的方法的流程图。

图3A和图3B为本发明实施例的通用串行总线装置的示意图。

具体实施方式

在权利要求书及说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本权利要求书及说明书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在权利要求书及说明书中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电连接至所述第二装置。

图1为本发明一实施例的USB系统的示意图。如图1所示，USB系统10至少包括USB装置100以及主机装置200。举例来说，USB装置100可为可携式USB装置且主机装置200可为计算机系统，但本发明并不限于此。USB装置100可通过超速连接(super speed connection)或非超速连接(non-super speed connection)与主机装置200进行通信。可理解的是，非超速连接可包括USB低速、高速以及全速连接中的至少一者。

USB装置100可同时支持与主机装置之间的超速连接与非超速连接。须提醒的是，USB装置100直接连接至主机装置200，而两者之间并没有设置任何的集线器装置。USB装置100至少包括多个端点(endpoints,简称EPs)110、非超速连接端口120、超速连接端口130以及设定单元(configuration unit)140。其中，非超速连接端口120与超速连接端口130分别与主机装置200的对应端口互相连接。

USB装置100可通过非超速连接端口(例如：USB2.0端口)120来接收来自于主机装置200的相容于USB2.0标准的一对差分信号(differential signal)D+/D-或者通过非超速连接端口120来传送相容于USB2.0标准的一对差分信号D+/D-至主机装置200，其中非超速连接端口120包含两个接脚D+与D-，用以对应接收/传送相容于USB2.0标准的一对差分信号D+/D-。为了简化说明，非超速连接端口120的接地与电源线不在此赘述。类似地，USB装置100也可通过超速连接端口130来接收来自于主机装置200的相容于超速标准的差分信号或者通过超速连接端口130来传送相容于超速标准的差分信号至主机装置200，其中超速连接端口130包含接脚SSTX+、SSTX-、SSRX+与SSRX-，用以对应接收/传送包含一对传送差分信号SSTX+/SSTX-与一对接收差分信号SSRX+/SSRX-的差分信号。USB装置100可通过超速连接端口130以超速模式(super speed)与主机装置200进行通信，并且可通过非超速连接端口120以非超速模式(non-super speed)(例如：高速模式)与主机装置200进行通信。USB装置100可同时操作于超速模式以及非超速模式(例如高速或全速模式)。举例来说，USB装置100可通过超速连接端口130耦接至主机装置200的超速连接端口，用以采用超速模式来与主机装置200进行互动。类似地，USB装置100可通过非超速连接端口120耦接至主机装置200的非超速连接端口，用以采用非超速模式来与主机装置200进行互动。USB装置100可包含多个端点110，这些端点110用来实施各种装置功能，并且每个端点指定一个唯一编号，称为“端点编号”。在一些实施例中，USB装置100可包含USB3.0装置与USB2.0装置，其中USB3.0装置可提供第一端点群组(first group of EPs)，USB2.0装置则可提供第二端点群组(secondgroup of EPs)。在一些实施例中，USB装置100可包含第一功能块（functional block）与第二功能块，其中第一功能块可提供第一端点群组，第二功能块则可提供第二端点群组。

设定单元140可用以执行本发明的适用于多个USB端点的支持超速与非超速连接的方法，其细节将在后面进行说明。须提醒的是，设定单元140可用以依据频宽需求(bandwidth requirement)，将所有端点划分为第一端点群组以及第二端点群组。在一些实施例中，每个端点都具有频宽需求，可为高频宽需求或低频宽需求，并且设定单元140可通过将具有高频宽需求的端点设定为第一端点群组以及将端点中具有低频宽需求的端点设定为第二端点群组，来将所有端点划分为第一端点群组以及第二端点群组。在一些实施例中，端点中可能部分端点会被限制为必须操作于非超速模式(例如：高速、全速或低速模式)，则设定单元140可进一步将端点中限制必须操作于非超速模式的端点设定为第二端点群组。

图2为依据本发明一实施例的适用于多个USB端点的可支持超速及非超速连接的方法的流程图。请同时参照图1与图2。依据本发明实施例的资料传输方法可以应用于如图1所示的USB装置100，例如可为同时包括USB3.0装置以及USB2.0装置的USB合成装置、或者可为包括必须操作于超速模式的一组功能的第一功能块以及可被操作于非超速模式的另一组功能的第二功能块的单一装置，然而，本领域的技术人员应可理解本发明并不限于此。在本实施例中，USB装置100同时地通过非超速连接端口120以及超速连接端口130连接至主机装置200，因此，USB装置100可试着与主机装置200建立超速通信连接以及/或非超速通信连接来与其进行通信。须提醒的是，USB装置100是直接连接至主机装置200，而两者之间并没有设置任何的集线器装置。

首先，如步骤S202，设定单元140将USB装置中的所有端点110划分为第一端点群组GA以及第二端点群组GB。在一些实施例中，每个端点都具有频宽需求，可为高频宽需求或低频宽需求，并且设定单元140可通过将具有高频宽需求的端点设定为第一端点群组GA以及将具有低频宽需求的端点设定为第二端点群组GB来将所有端点划分为第一端点群组以及第二端点群组。在一些实施例中，可能部分端点会受到软件或硬件元件的限制必须操作于非超速模式(例如：高速、全速或低速模式)，则设定单元140可进一步将端点中限制为必须操作于非超速模式的端点设定为第二端点群组GB。

在第一端点群组GA以及第二端点群组GB已经决定之后，如步骤S204，设定单元140接着判断USB装置是否已成功建立与主机装置200的超速连接。在此步骤中，设定单元140先通过超速连接端口130试着与主机装置200建立超速连接，使得主机装置200可侦测到USB3.0装置已经与其连接。假设主机装置200可支持超速资料传输时，主机装置200可与USB装置100建立超速连接，因此主机装置200与USB装置100之间的超速连接可成功地建立。相反地，假设主机装置200不支持超速资料传输时，主机装置200可与USB装置100建立非超速连接(例如：高速连接)，因此主机装置200与USB装置100之间的超速连接无法成功地建立。设定单元140可接着依据步骤S204的判断结果，设定要将第一端点群组GA操作于超速模式或非超速模式。

当USB装置100与主机装置200之间的超速连接已成功建立时(步骤S204的判断结果为“是”)，表示主机装置200可支持超速资料传输，如步骤S206，设定单元140设定第一端点群组GA操作于超速模式且第二端点群组GB操作于非超速模式，流程结束。在本实施例中，由于USB装置100同时与主机装置200建立超速连接与非超速连接，因此USB装置100可同时与主机装置200以超速模式与非超速模式进行通信。举例来说，USB装置100可同时与主机装置200以超速模式与高速模式进行通信。

当USB装置100与主机装置200之间的超速连接无法成功建立时(步骤S204的判断结果为“否”)，表示主机装置200不支持超速资料传输，如步骤S208，设定单元140设定第一端点群组GA与第二端点群组GB均操作于非超速模式，流程结束。在此步骤中，USB装置100可与主机装置200建立非超速连接(例如：全速/高速/低速连接其中之一)。由于USB装置100仅与主机装置200建立了非超速连接，因此USB装置100可与主机装置200以非超速模式进行通信。举例来说，USB装置100可与主机装置200以全速模式与主机装置200进行通信。

在一些实施例中，USB装置100可包含USB3.0装置与USB2.0装置，其中USB3.0装置可提供一端点群组，USB2.0装置则可提供另一端点群组，而USB装置的设定单元可更进一步判断某个端点隶属于USB3.0装置或隶属于USB2.0装置。图3A为本发明一实施例的USB装置的示意图。如图3A所示，USB装置300包括USB3.0装置310、USB2.0装置320以及设定单元330，其中USB3.0装置310可提供一端点群组，而USB2.0装置320可提供另一端点群组。设定单元330可收集来自USB3.0装置310中的前述端点群组以及来自USB2.0装置320中的前述另一端点群组，并且设定隶属于USB3.0装置310的端点群组为第一端点群组GA以及设定隶属于USB2.0装置320的另一端点群组为第二端点群组GB。接着，设定单元330判断USB装置300是否已成功建立与主机装置200的超速连接。设定单元330先通过超速连接端口试着与主机装置200建立超速连接，使得主机装置200可侦测到USB3.0装置已经与其连接。在本实施例中，假设主机装置200可支持超速资料传输，因此USB装置300可成功与主机装置200建立超速连接。因此，设定单元330可设定第一端点群组GA操作于超速模式且第二端点群组GB操作于非超速模式。于是，USB装置300可同时与主机装置200以超速模式与非超速模式进行通信。

在一些实施例中，USB装置可包含具有第一功能块与第二功能块的单一装置，其中第一功能块可提供可操作于超速模式的一端点群组，第二功能块则可提供可操作于非超速模式的另一端点群组，而USB装置的设定单元可更进一步判断某个端点隶属于哪个功能块。图3B为本发明另一实施例的USB装置的示意图。如图3B所示，USB装置400包括第一功能块410、第二功能块420以及设定单元430，其中第一功能块410提供可操作于超速模式的一端点群组，而第二功能块420提供可操作于非超速模式的另一端点群组。设定单元430可收集来自第一功能块410中的前述端点群组以及来自第二功能块420中的前述另一端点群组，并且设定隶属于第一功能块410的端点群组为第一端点群组GA以及设定隶属于第二功能块420的端点群组为第二端点群组GB。可理解的是，因为主机装置200只会指定一个装置地址（device address）给一项功能，一个USB装置可仅具有一个单一装置地址，例如端点0(endpoint zero,EP0)，用来作为装置辨识用。在本实施例中，当USB装置400已成功建立与主机装置200的超速连接时，设定单元430可进一步设定第二端点群组的其中一个端点为端点0，以回报(report)主机装置200，除了有一个超速装置已经连接之外，同时还有另一个非超速装置也已经连接。设定单元430通过超速连接端口试着与主机装置200建立超速连接，使得主机装置200可侦测到超速装置已经与其连接。

假设主机装置200可支持超速资料传输时，USB装置400与主机装置200之间的超速连接可以成功建立，因此，设定单元140可接着设定第一端点群组GA操作于超速模式且第二端点群组GB操作于非超速模式。于是，USB装置400可同时与主机装置200以超速模式与非超速模式进行通信。

假设主机装置200不支持超速资料传输时，USB装置400与主机装置200之间的超速连接并无法成功建立，因此设定单元430接着设定第一端点群组GA与第二端点群组GB均操作于非超速模式(例如：高速模式)。在一些实施例中，假设端点中包括限制必须操作于非超速模式(例如：全速模式或低速模式)的端点，则设定单元140可进一步将端点中的限制必须操作于非超速模式的这些端点设定为第二端点群组GB。

因此，依据本发明的可支持超速及非超速连接的USB装置及其适用于多个端点的支持超速及非超速连接的方法可不必在主机装置与USB装置之间设置任何集线器装置，便可在主机装置与USB装置之间同时地支持超速与非超速连接，因此可简化USB装置的硬体架构。再者，本发明的USB装置可在主机装置与USB装置之间以超速连接连接进行连接时，更进一步使用非超速连接连接的闲置频宽，使得USB装置可同时使用超速连接连接与非超速连接连接两者的频宽，可提升单USB装置的整体效能。本发明的可支持超速及非超速连接的适用于USB装置的多个端点的方法，或特定型态或其部份，可以以程序代码的型态存在。程序代码可以包含在实体介质中，如软盘、光盘、硬盘、或是任何其他机器可读取(如计算机可读取)储存介质，其中，当程序代码被机器，如计算机载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。程序代码也可通过一些传送介质，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序代码被机器，如计算机接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实施时，程序代码结合处理单元提供的操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。

举例来说，本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质,用于存储计算机程序，所述计算机程序被计算机载入以执行一种可支持通用串行总线装置与主机装置的超速连接及非超速连接的方法，用于所述通用串行总线装置内的多个端点，其中所述通用串行总线装置连接至所述主机装置。所述方法包括依据每一所述多个端点的频宽需求，将所述多个端点划分为第一端点群组以及第二端点群组；判断所述通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的所述超速连接；当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接已成功建立时，设定所述第一端点群组操作于超速模式且所述第二端点群组操作于非超速模式，使得所述通用串行总线装置分别通过所述超速连接与所述非超速连接同时与所述主机装置以所述超速模式与所述非超速模式进行通信；当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接无法成功建立时，设定所述第一端点群组以及所述第二端点群组均操作于所述非超速模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明权利要求所做的均等变化和修饰，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种通用串行总线装置，可支持与主机装置的超速连接及非超速连接，用以与所述主机装置进行通信，其特征在于，所述通用串行总线装置包括:

多个端点；

非超速连接端口，连接至所述主机装置；

超速连接端口，连接至所述主机装置；以及

设定单元，用以依据每一所述多个端点的频宽需求，将所述多个端点划分为第一端点群组以及第二端点群组，判断所述通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的所述超速连接，以及当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接已成功建立时，设定所述第一端点群组操作于超速模式且所述第二端点群组操作于非超速模式，使得所述通用串行总线装置分别通过所述超速连接与所述非超速连接同时与所述主机装置以所述超速模式与所述非超速模式进行通信；当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接无法成功建立时，所述设定单元进一步设定所述第一端点群组以及所述第二端点群组均操作于所述非超速模式。

2.如权利要求1所述的通用串行总线装置，其特征在于，所述第一端点群组包括具有高频宽需求的端点以及所述第二端点群组包括具有低频宽需求的端点。

3.如权利要求1所述的通用串行总线装置，其特征在于，所述第二端点群组包括限制必须操作于所述非超速模式的端点。

4.如权利要求1所述的通用串行总线装置，其特征在于，所述非超速模式包括通用串行总线低速、高速以及全速模式。

5.如权利要求1所述的通用串行总线装置，其特征在于，所述通用串行总线装置还包括第一功能块以及第二功能块，其中所述第一功能块提供所述第一端点群组以及所述第二功能块提供所述第二端点群组。

6.如权利要求5所述的通用串行总线装置，其特征在于，当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接已成功建立时，所述设定单元进一步设定所述第二端点群组中的一个端点为端点0。

7.如权利要求1所述的通用串行总线装置，其特征在于，所述通用串行总线装置还包括USB 3.0装置以及USB 2.0装置，其中所述USB 3.0装置提供所述第一端点群组以及所述USB2.0装置提供所述第二端点群组。

8.一种通信方法，适用于通用串行总线装置内的多个端点，且可支持所述通用串行总线装置与主机装置的超速连接及非超速连接，其中所述通用串行总线装置连接至所述主机装置，其特征在于，所述通信方法包括:

依据每一所述多个端点的频宽需求，将所述多个端点划分为第一端点群组以及第二端点群组；

判断所述通用串行总线装置是否已成功建立与所述主机装置的所述超速连接；以及

当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接已成功建立时，设定所述第一端点群组操作于超速模式且所述第二端点群组操作于非超速模式，使得所述通用串行总线装置分别通过所述超速连接与所述非超速连接同时与所述主机装置以所述超速模式与所述非超速模式进行通信；以及，当所述通用串行总线装置与所述主机装置的所述超速连接无法成功建立时，设定所述第一端点群组以及所述第二端点群组均操作于所述非超速模式。

9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述依据每一所述多个端点的频宽需求，将所述多个端点划分为第一端点群组以及第二端点群组的步骤包括：

划分所述多个端点为具有高频宽需求的端点群组以及具有低频宽需求的端点群组；以及

设定具有所述高频宽需求的所述端点群组为所述第一端点群组以及设定具有所述低频宽需求的所述端点群组为所述第二端点群组。

10.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述依据每一所述多个端点的频宽需求，将所述多个端点划分为第一端点群组以及第二端点群组的步骤包括：

设定所述多个端点中限制必须操作于所述非超速模式的端点为所述第二端点群组。

11.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述非超速模式包括通用串行总线低速、高速以及全速模式。

12.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述第一端点群组由第一功能块所提供，所述第二端点群组由第二功能块所提供。

13.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述通用串行总线装置还包括USB 3.0装置以及USB 2.0装置，其中所述第一端点群组由所述USB 3.0装置提供，所述第二端点群组由所述USB 2.0装置提供。