CN107678530A - Usb低功耗状态退出方法、usb电子装置及通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的USB低功耗状态退出方法、USB电子装置及通信系统，将退出发起方和接收方的退出条件设定为本方完成最小长度的低频率周期性方波任务且接收到表示对方退出低功耗状态的训练序列信号后，即自行退出低功耗状态，不必在对方已退出低功耗状态的情况还要继续发送低频率周期性方波直至预先配置时间长度而造成无用耗时的问题。

Description

USB低功耗状态退出方法、USB电子装置及通信系统
技术领域
本发明应用于USB通信技术领域，特别是涉及USB低功耗状态退出方法、USB电子装置及通信系统。
背景技术
USB3.0/USB3.1协议定义了三种低功耗状态，按级别由低到高依次为：U1状态:物理层(PHY)进入P1状态，节省部分功耗，恢复延时介于0.9微秒至1.8微秒；U2状态:物理层(PHY)进入P2状态，节省更多的功耗，恢复延时介于80.3微秒至4毫秒；U3状态:物理层(PHY)进入P3状态，关闭USB端口的时钟，节省绝大部分功耗，恢复延时介于80.3微秒至20毫秒。
如图1所示，根据USB3.0/USB3.1协议规定，低功耗状态退出是通过低频率周期性方波信号(LFPS)的握手来完成的，退出发起方首先发出低频率周期性方波信号，接收方在收到符合协议规定时长(t11-t10)的低频率周期性方波信号后确认收到低功耗退出并回复指定长度(t13-t11)的低频率周期性方波信号，之后退出低功耗状态,发送方则在收到对方回复的低频率周期性方波信号并继续发送指定长度(t12-t11)的低频率周期性方波信号后退出低功耗状态，根据USB协议，低功耗退出发起方和接收方根据自身设定，发送符合协议规定范围内的t12-t11和t13-t11长度低频率周期性方波信号，之后退出低功耗状态，当发起方和接收方都退出低功耗状态后，整条USB链路退出低功耗状态并回到正常工作状态。
从中可见，当发起方的t12-t11和接收方的t13-t11长度不同时，必须等到长度较大的一方发完对应长度的低频率周期性方波信号，整条USB链路才能退出低功耗状态。如果收发双方设置的t12-t11和t13-t11长度相差较大，USB链路低功耗退出的耗时将更长。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供USB低功耗状态退出方法、USB电子装置及通信系统，改进发起方和接收方退出低功耗状态的条件，缩短一方等待另一方的耗时。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种USB低功耗状态退出方法，所述方法包括：需退出低功耗状态的发起方向接收方发送第一低频率周期性方波信号；所述发起方在其所发送第一低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定范围内的最小长度且已接收到来自所述接收方的表示其已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号的情况下，退出低功耗状态。
于本发明的一实施例中，所述发起方在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第一低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述接收方发送表示所述发起方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
于本发明的一实施例中，所述USB协议为USB3.0及其之后版本的协议。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种USB低功耗状态退出方法，所述方法包括：需退出低功耗状态的接收方而接收发起方发来的第一低频率周期性方波信号，且以第二低频率周期性方波信号回复所述发起方；所述接收方在其所发送的第二低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定的最小长度，且已接收到表示所述发送方已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号时，退出低功耗状态。
于本发明的一实施例中，所述接收方在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第二低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述发送方发送表示所述接收方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
于本发明的一实施例中，所述USB协议为USB3.0及其之后版本的协议。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种USB电子装置，其作为需退出低功耗状态的发起方向接收方发送第一低频率周期性方波信号，并在其所发送第一低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定范围内的最小长度且已接收到来自所述接收方的表示其已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号的情况下，退出低功耗状态。
于本发明的一实施例中，所述USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第一低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述接收方发送表示所述发起方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种USB电子装置，其作为退出低功耗状态的接收方而接收发起方发来的第一低频率周期性方波信号，且以第二低频率周期性方波信号回复所述发起方；所述USB电子装置在其所发送的第二低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定的最小长度，且已接收到表示所述发送方已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号时，退出低功耗状态。
于本发明的一实施例中，所述USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第二低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述发送方发送表示所述接收方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种USB通信系统，包括：第一USB电子装置及第二USB电子装置，其中，在需退出低功耗状态时，所述第一USB电子装置作为发起方，所述第二USB电子装置作为接收方；所述第一USB电子装置，用于向第二USB电子装置发送第一低频率周期性方波信号，并在其所发送第一低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定范围内的第一最小长度且已接收到来自所述第二USB电子装置的表示其退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号的情况下，退出低功耗状态；或者，所述第一USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第一低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述第二USB电子装置发送表示所述第一USB电子装置退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号；所述第二USB电子装置，用于接收第一USB电子装置发来的第一低频率周期性方波信号，且以第二低频率周期性方波信号回复所述第一USB电子装置；并在其所发送的第二低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定的第二最小长度，且已接收到表示所述发送方已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号时，退出低功耗状态；或者，所述第二USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第二低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述第一USB电子装置发送表示所述第二USB电子装置退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
如上所述，本发明提供的USB低功耗状态退出方法、USB电子装置及通信系统，将退出发起方和接收方的退出条件设定为本方完成最小长度的低频率周期性方波任务且接收到表示对方退出低功耗状态的训练序列信号后，即自行退出低功耗状态，不必在对方已退出低功耗状态的情况还要继续发送低频率周期性方波直至预先配置时间长度而造成无用耗时的问题。
附图说明
图1显示为现有技术中USB低功耗状态退出的发起方和接收方的时序示意图。
图2显示为本发明一实施例中应用USB低功耗状态退出方法的发起方和接收方的时序示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的技术方案，应用于USB通信技术领域，尤其是关于USB3.0或USB3.1协议中所定义的低功耗状态退出(U1exit，U2exit，U3wakeup)的技术，当然并不限于USB3.0及USB3.1协议，也可以是其之后的版本，仅需其中有定义低功耗状态及其退出的方式即可。
从现有技术中的图1可见，USB3.0/USB3.1低功耗退出总体上可以分两个阶段，第一阶段是退出发起方开始发送t11-t10长度的低频率周期性方波信号直至接收方收到并回应低频率周期性方波信号，第二阶段是低功耗退出发起方根据自身设定，发送符合协议规定范围内的t12-t11长度低频率周期性方波信号，同时接收方也根据设定发送符合协议规定范围内的t13-t11长度低频率周期性方波信号，其中，USB3.0协议中规定了t11-t10，t12-t11，t13-t11的长度范围，见下表所示：
本发明的技术方案对此第二阶段加以改进，令发起方或接收方在完成与握手所需基本任务的情况下，而侦测对方是否已经退出低功耗状态，从而决定是否退出低功耗状态；所述基本任务优选可以是USB通信协议规定的发起方或接收方发送低频率周期性方波信号(LFPS)的时间长度范围内的最小长度；而且，USB3.0通信协议规定，发起方或接收方在退出低功耗状态之后、进入工作状态之前会进入恢复(Recovery)状态，在该状态下会重复发送训练序列(Training Sequence，TS1)，则发起方或接收方可以在接收到对方发送的TS1信号获知其已退出低功耗状态。
具体来讲，以包含第一USB电子装置和第二USB电子装置的USB通信系统为例，详细阐述该通信系统退出低功耗状态的过程。
所述第一USB电子装置及第二USB电子装置可以分别是USB主机(Host)及USB设备(Device)中的一者及另外一者，两者间通信连接，当一者需要退出低功耗状态时，与对方通信交互而令对方亦退出低功耗状态而进行工作。
本发明的技术方案在已有的第二阶段要求的基础上增加了发起方和接收方的低功耗状态退出条件：
对于低功耗退出发起方的第一USB电子装置，在收到对方的低频率周期性方波信号回复后，只要满足以下两个条件则直接停止继续发送低频率周期性方波信号并退出低功耗状态：
1，已经发完协议规定的最小长度t12-t11低频率周期性方波信号；
2，收到指定个数TS1(训练序列)(Order Set)
以及/或者，对于低功耗退出接收方的第二USB电子装置而言，在检测到发起方长度为t11-t10的低频率周期性方波信号后，只要满足以下两个条件则直接停止继续发送低频率周期性方波信号并退出低功耗状态：
1，已经发完协议规定的最小长度t13-t11低频率周期性方波信号；
2，收到指定个数TS1(训练序列)(Order Set)
所述过程包括：
第一USB电子装置在t10时刻向第二USB电子装置发送持续的第一LFPS；第二USB电子装置在收到t11-t10时间长度的第一LFPS时，回复第一USB电子装置持续的第二LFPS，完成第一阶段；
并且，按协议规定预先设置有预先配置时间长度的t12-t11及t13-t11，发起方发送第一LFPS达到该预先配置时间长度的t12-t11则退出低功耗状态，接收方发送第二LFPS达到该预先配置时间长度的t13-t11则退出低功耗状态，则后续第二阶段的执行可有以下几种情况：
A：预先配置时间长度的t12-t11小于t13-t11
由于t12-t11小于t13-t11，第二USB电子装置不会先于第一USB电子装置退出低功耗状态，则根据USB协议，第一USB电子装置可在发送完所述预先配置时间长度的第一LFPS后，退出低功耗模式，而进入恢复状态，重复发送TS1；
第二USB电子装置判断自身是否已发送完USB协议规定的最小时间长度的t13-t11，若未发送完，则继续发送直至达成该最小时间长度；若已发送完成，且已接收到第一USB电子装置的预定数量(1个以上皆可)的TS1，则第二USB电子装置直接退出低功耗模式，而不必再继续发送LFPS直至满足预先配置时间长度的t13-t11。
B：预先配置时间长度的t12-t11大于t13-t11；
由于t12-t11大于t13-t11，第一USB电子装置不会先于第二USB电子装置退出低功耗状态，则根据USB协议，第一USB电子装置将持续发送第一LFPS直至达到所述预先配置时间长度的t12-t11，而所述第二USB电子装置将在其发送完成指定长度的t13-t11之后，退出低功耗模式进入恢复状态，而向第一USB电子装置重复发送TS1；
第一USB电子装置判断自身是否已发送完USB协议规定的最小时间长度的t12-t11，若未发送完，则继续发送直至达成该最小时间长度；若已发送完成，且已接收到来自第二电子装置预定数量的TS1(1个以上皆可)，则第一USB电子装置直接退出低功耗模式，而不必再继续发送LFPS直至满足预先配置时间长度的t12-t11。
需说明的是，从上述可知，并非必须发起方及接收方都需要设定本发明所提出的退出条件，例如在USB通信系统始终或大部分时间运行在A情况下，可以仅对接收方(即第二USB电子装置)设定；反之，若USB通信系统始终或大部分时间运行在B情况下，可以仅对发起方(即第一USB电子装置)设定；当然，优选的，是对发起方和接收方均设定本发明所提出的退出条件。
可将图2与图1进行比较，图2展示A情况下的发起方与接收方的时序情况，若假设图2和图1中t11-t10、t3-t11、t12-t11等配置均相同，则接收方会在早于原t13的t13’即退出低功耗状态，提升效率。
下面再以一实例来量化说明本发明带来的有益效果：
假设USB链路处于U2低功耗状态，退出发起方的配置为：
t12-t11:500微秒(协议规定范围：0微秒–2毫秒)
退出接收方配置为：
t11-t10:0.4微秒(协议规定范围：0.3微秒–0.9微秒)
t13-t11:1毫秒(协议规定范围：80微秒–2毫秒)
不采用改进方案，退出时间为t11-t10延时与t12-t11,t13-t11中较大的延时之和，结果为：0.4+1000＝1000.4微秒
采用改进方案后，退出时间为t11-t10延时与t12-t11,t13-t11中较小的延时之和，结果为：0.4+500＝500.4微秒
采用本发明的改进方案后每次U1低功耗状态退出的延时将减小500微秒，提升比例接近50％。若系统正常工作时频繁的进出低功耗状态，累积的效率提升将更为显著。
综上所述，本发明提供的USB低功耗状态退出方法、USB电子装置及通信系统，将退出发起方和接收方的退出条件设定为本方完成最小长度的低频率周期性方波任务且接收到表示对方退出低功耗状态的训练序列信号后，即自行退出低功耗状态，不必在对方已退出低功耗状态的情况还要继续发送低频率周期性方波直至预先配置时间长度而造成无用耗时的问题。
本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种USB低功耗状态退出方法，其特征在于，所述方法包括：
需退出低功耗状态的发起方向接收方发送第一低频率周期性方波信号；
所述发起方在其所发送第一低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定范围内的最小长度且已接收到来自所述接收方的表示其已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号的情况下，退出低功耗状态。
2.根据权利要求1所述的低功耗状态退出方法，其特征在于，所述发起方在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第一低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述接收方发送表示所述发起方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
3.根据权利要求1所述的低功耗状态退出方法，其特征在于，所述USB协议为USB3.0及其之后版本的协议。
4.一种USB低功耗状态退出方法，其特征在于，所述方法包括：
需退出低功耗状态的接收方而接收发起方发来的第一低频率周期性方波信号，且以第二低频率周期性方波信号回复所述发起方；
所述接收方在其所发送的第二低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定的最小长度，且已接收到表示所述发送方已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号时，退出低功耗状态。
5.根据权利要求4所述的低功耗状态退出方法，其特征在于，所述接收方在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第二低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述发送方发送表示所述接收方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
6.根据权利要求4所述的低功耗状态退出方法，其特征在于，所述USB协议为USB3.0及其之后版本的协议。
7.一种USB电子装置，其特征在于，其作为需退出低功耗状态的发起方向接收方发送第一低频率周期性方波信号，并在其所发送第一低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定范围内的最小长度且已接收到来自所述接收方的表示其已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号的情况下，退出低功耗状态。
8.根据权利要求7所述的USB电子装置，其特征在于，所述USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第一低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述接收方发送表示所述发起方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
9.一种USB电子装置，其特征在于，其作为退出低功耗状态的接收方而接收发起方发来的第一低频率周期性方波信号，且以第二低频率周期性方波信号回复所述发起方；所述USB电子装置在其所发送的第二低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定的最小长度，且已接收到表示所述发送方已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号时，退出低功耗状态。
10.根据权利要求9所述的USB电子装置，其特征在于，所述USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第二低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述发送方发送表示所述接收方退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
11.一种USB通信系统，其特征在于，包括：第一USB电子装置及第二USB电子装置，其中，在需退出低功耗状态时，所述第一USB电子装置作为发起方，所述第二USB电子装置作为接收方；
所述第一USB电子装置，用于向第二USB电子装置发送第一低频率周期性方波信号，并在其所发送第一低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定范围内的第一最小长度且已接收到来自所述第二USB电子装置的表示其已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号的情况下，退出低功耗状态；或者，所述第一USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第一低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述第二USB电子装置发送表示所述第一USB电子装置退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号；
所述第二USB电子装置，用于接收第一USB电子装置发来的第一低频率周期性方波信号，且以第二低频率周期性方波信号回复所述第一USB电子装置；并在其所发送的第二低频率周期性方波信号的时间长度满足所述USB协议所规定的第二最小长度，且已接收到表示所述发送方已退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号时，退出低功耗状态；或者，所述第二USB电子装置在发送完满足所述USB协议所规定范围内的预先配置时间长度的第二低频率周期性方波信号时，退出低功耗状态，并向所述第一USB电子装置发送表示所述第二USB电子装置退出低功耗状态的预定数量个训练序列信号。
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