CN110381095B - 一种片上系统及设备、通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种片上系统。该片上系统包括现场可编程门阵列，用于自外部接收第一协议数据包，并对所述第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；以及微控制单元，用于通过协议数据链路自所述现场可编程门阵列接收所述第一物理层数据包，并对所述第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包；其中，所述第二物理层数据包通过所述协议数据链路传输到所述现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列还用于对所述第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送所述第二协议数据包。本发明还提供相应的设备及通信系统。本发明降低了实现协议的设计周期及成本，并且提高了可扩展性。
Description
技术领域
本发明的所公开实施例涉及电路技术领域，且更具体而言，涉及一种片上系统及设备、通信系统。
背景技术
为解决长期以来通用串行总线（USB）物理接口规范不统一、使用不友好、电源单向传输的弊端，USB标准化组织提出了轻薄、正反双向插头的USB Type-C接口规范，该接口支持更高数据传输速度、更大输出功率。为配合USB Type-C接口电源管理，USB标准化组织提出了USB供电管理（Power Delivery，PD）协议，其是一种高功率的供电受电的USB供电扩展标准。
目前主要方法是使用内嵌USB Type-C PD协议的专用芯片实现USB Type-C PD协议，但该方法的缺点是开发周期长、成本高、风险高，可扩展性差。
发明内容
根据本发明的实施例，本发明提出一种片上系统、设备及通信系统，以解决上述问题。
根据本发明的第一方面，公开一种实例性的一种片上系统。该片上系统包括：现场可编程门阵列，用于自外部接收第一协议数据包，并对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；以及微控制单元，用于通过协议数据链路自现场可编程门阵列接收第一物理层数据包，并对第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包；其中，第二物理层数据包通过协议数据链路传输到现场可编程门阵列，现场可编程门阵列还用于对第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送第二协议数据包。
其中，现场可编程门阵列包括：总线，与微控制单元连接，用于实现协议数据链路；USB接口，用于自外部接收第一协议数据包，以及向外部发送第二协议数据包。
其中，协议数据处理包括USB接口PD协议处理。
其中，USB接口包括：USB Type-C接口，用于自外部接收第一协议数据包，以及向外部发送第二协议数据包；
USB接口PD协议处理包括USB Type-C PD协议。
其中，USB Type-C PD协议处理包括：对第一物理层数据包进行循环冗余校验，并在第一物理层数据包通过循环冗余校验时，对第一物理层数据包进行5B4B解码，以得到PD协议层数据；根据PD协议标准，解析PD协议层数据，以得到协议数据含义；根据协议数据含义，产生相应的协议应答数据；将协议应答数据编码为协议层数据格式；以及对协议层数据格式进行循环冗余校验，并在协议层数据格式通过循环冗余校验时，对协议层数据格式进行4B5B编码，得到第二物理层数据包。
其中，编码和解码为双相符号编解码。
根据本发明的第二方面，公开一种实例性的一种片上系统。该片上系统包括：微控制单元，用于自外部接收第一协议数据包，并对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；以及现场可编程门阵列，用于通过协议数据链路自微控制单元接收第一物理层数据包，并对第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包；其中，第二物理层数据包通过协议数据链路传输到微控制单元，微控制单元还用于对第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送第二协议数据包。
其中，现场可编程门阵列包括：总线，与微控制单元连接，用于实现协议数据链路；微控制单元包括：USB接口，用于自外部接收第一协议数据包，以及向从设备发送第二协议数据包。
根据本发明的第三方面，公开一种实例性的一种设备。该设备包括上述本发明第一方面或第二方面的片上系统。
根据本发明的第四方面，公开一种实例性的一种通信系统。该通信系统包括相互连接的主设备和从设备，其中主设备和/或从设备为上述本发明第三方面的设备。
本发明的有益效果有：通过微控制单元和现场可编程门阵列实现适合一种协议的片上系统，降低实现该协议的设计周期及成本，并且由于微控制单元和现场可编程门阵列，提高可扩展性，解决使用专用芯片实现该协议的设计周期长、不易扩展等问题。
附图说明
图1是本发明第一实施例的片上系统的结构示意图。
图2是本发明第二实施例的片上系统的部分结构示意图。
图3是本发明第二实施例的片上系统的部分结构示意图。
图4是本发明实施例的片上系统的部分工作流程示意图。
图5是本发明第三实施例的片上系统的结构示意图。
图6是本发明第四实施例的片上系统的部分结构示意图。
图7是本发明第四实施例的片上系统的部分结构示意图。
图8是本发明第一实施例的设备的结构示意图。
图9是本发明第二实施例的设备的结构示意图。
图10是本发明实施例的一种通信系统的结构示意图。
具体实施方式
本说明书及权利要求书通篇中所用的某些用语指代特定部件。如所属领域的技术人员可以理解的是，电子设备制造商可利用不同名称来指代同一个部件。本文并非以名称来区分部件，而是以功能来区分部件。在以下说明书及权利要求书中，用语“包括”是开放式的限定词语，因此其应被解释为意指“包括但不限于…”。另外，用语“耦合”旨在意指间接电连接或直接电连接。因此，当一个装置耦合到另一装置时，则这种连接可以是直接电连接或通过其他装置及连接部而实现的间接电连接。
如图1所示，为本发明第一实施例的片上系统的结构示意图。该片上系统100包括微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）110和现场可编程门阵列（Field ProgrammableGate Array，FPGA）120。其中，微控制单元110与现场可编程门阵列120为协议数据链路130。
微控制单元110和现场可编程门阵列120通过协议数据链路130实行一种PD协议，具体地，现场可编程门阵列120用于自外部接收第一协议数据包，并对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包。微控制单元110用于通过协议数据链路130自现场可编程门阵列120接收第一物理层数据包，并对第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包。其中，第二物理层数据包通过协议数据链路130传输到现场可编程门阵列120，现场可编程门阵列120还用于对第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送第二协议数据包。
在本实施例中，通过微控制单元110和现场可编程门阵列120实现适合一种PD协议的片上系统，降低实现该PD协议的设计周期及成本，并且由于微控制单元110和现场可编程门阵列120，提高可扩展性，解决使用专用芯片实现该PD协议的设计周期长、不易扩展等问题。
在一个实施例中，如图2所示，该现场可编程门阵列120包括总线121，该总线121与微控制单元110连接，用于实现协议数据链路130。由于通过现场可编程门阵列120的总线121实行协议数据链路130，即现场可编程门阵列120与微控制单元110通过内部总线互连，现场可编程门阵列120与微控制单元110在实现一种PD协议时，降低实现该PD协议时其工作时的功耗，并提高实现该PD协议时其工作时的时序，使得协议数据包的传输速度加速，从而加速协议数据处理速度。
在一个实施例中，如图2所示，现场可编程门阵列120包括USB接口122，该USB接口122用于自外部接收第一协议数据包，以及向外部发送第二协议数据包。在一个实施例中，USB接口122包括USB Type-C接口。
进一步地，如图2所示，现场可编程门阵列120还包括编解码电路123，该编解码电路123与USB接口122和总线121连接，用于对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包，以及用于对第二物理层数据包进行编码，以得到第二协议数据包。也就是说，编解码电路123为现场可编程门阵列120中的一个电路模块，实现现场可编程门阵列120的上述功能，例如，对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；对第二物理层数据包进行编码，以得到第二协议数据包。
在一个实施例中，该现场可编程门阵列120与微控制单元110实现的PD协议为USB接口PD协议，此时，该现场可编程门阵列120与微控制单元110可实现所有适用于USB接口的PD协议。在一个实施例中，该USB接口PD协议包括USB Type-C PD协议。通过微控制单元110和现场可编程门阵列120实现适合USB Type-C PD协议的片上系统，降低实现该USB Type-CPD协议的设计周期及成本，并且由于微控制单元110和现场可编程门阵列120，提高可扩展性，解决使用专用芯片实现该USB Type-C PD协议的设计周期长、不易扩展等问题。
相应地，微控制单元110对第一物理层数据包所进行的协议数据处理包括USB接口PD协议处理。在一个实施例中，USB接口PD协议处理包括USB Type-C PD协议处理。在该实施例中，如图3所示，微控制单元110包括PD物理层111、PD协议层112和PD引擎器113。现场可编程门阵列120所进行的编码和解码为双相符号编解码（Biphase Mark Coding，BMC）。
具体地，如图4所示，USB Type-C PD协议处理包括以下步骤：
步骤401：对第一物理层数据包进行循环冗余校验。
由PD物理层111对第一物理数据包进行循环冗余校验，即验证第一物理数据包的正确性。当第一物理层数据包通过循环冗余校验时，即第一物理层数据校验正确，执行步骤402，当第一物理层数据包没有通过循环冗余校验，即第一物理层数据校验错误，执行步骤408。
步骤402：对第一物理层数据包进行5B4B解码，以得到PD协议层数据。
由PD物理层111对第一物理层数据包进行5B4B解码。
步骤403：根据PD协议标准，解析PD协议层数据，以得到协议数据含义；
由PD协议层112解析PD协议层112数据。
步骤404：根据协议数据含义，产生相应的协议应答数据。
由PD引擎器113根据协议数据含义，产生相应的协议应答数据。
步骤405：将协议应答数据编码为协议层数据格式。
由PD协议层112将协议应答数据编码为协议层数据格式。
步骤406：对协议层数据格式进行循环冗余校验。
由PD物理层111对协议层数据格式进行循环冗余校验，即验证协议层数据格式的正确性。当协议层数据格式通过循环冗余校验时，即协议层数据格式校验正确，执行步骤407，当协议层数据格式没有通过循环冗余校验，即协议层数据格式校验错误，执行步骤409。可以看出，在PD物理层111对第一物理数据包进行循环冗余校验后，PD物理层111对PD协议层112所返回的协议层数据格式进行循环冗余校验，提高验证数据的正确性。
步骤407：对协议层数据格式进行4B5B编码，得到第二物理层数据包。
由PD物理层111对协议层数据格式进行4B5B编码。
步骤408：在预设时间内等待下一个第一物理层数据包，并在超过预设时间时反馈错误信息并复位。
步骤409：在预设时间内等待下一个协议层数据格式，并在超过预设时间时反馈错误信息并复位。
上述步骤408和步骤409由PD物理层111执行。
如图5所示，为本发明第三实施例的片上系统的结构示意图。该片上系统500包括微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）520和现场可编程门阵列（Field ProgrammableGate Array，FPGA）510。其中，现场可编程门阵列510与微控制单元520之间为协议数据链路530。
现场可编程门阵列510和微控制单元520通过协议数据链路530实行一种PD协议，具体地，微控制单元520用于自外部接收第一协议数据包，并对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包。现场可编程门阵列510用于通过协议数据链路530自微控制单元520接收第一物理层数据包，并对第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包。其中，第二物理层数据包通过协议数据链路530传输到微控制单元520，微控制单元520还用于对第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送第二协议数据包。
在本实施例中，通过现场可编程门阵列510和微控制单元520实现适合一种PD协议的片上系统，降低实现该PD协议的设计周期及成本，并且由于现场可编程门阵列510和微控制单元520，提高可扩展性，解决使用专用芯片实现该PD协议的设计周期长、不易扩展等问题。
在一个实施例中，如图6所示，该现场可编程门阵列510包括总线514，该总线514与微控制单元520连接，用于实现协议数据链路530。由于通过现场可编程门阵列510的总线514实行协议数据链路530，即微控制单元520与现场可编程门阵列510通过内部总线互连，微控制单元520与现场可编程门阵列510在实现一种PD协议时，降低实现该PD协议时其工作时的功耗，并提高实现该PD协议时其工作时的时序，使得协议数据包的传输速度加速，从而加速协议数据处理速度。
在一个实施例中，如图6所示，微控制单元520包括USB接口521，该USB接口521用于自外部接收第一协议数据包，以及向外部发送第二协议数据包。在一个实施例中，USB接口521包括USB Type-C接口。
进一步地，如图6所示，微控制单元520还包括编解码电路522，该编解码电路522与USB接口521连接，用于对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包，以及用于对第二物理层数据包进行编码，以得到第二协议数据包。也就是说，编解码电路522为微控制单元520中的一个电路模块，实现微控制单元520的上述功能，例如，对第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；对第二物理层数据包进行编码，以得到第二协议数据包。
在一个实施例中，该微控制单元520与现场可编程门阵列510实现的协议为USB接口PD协议。在一个实施例中，该USB接口PD协议包括USB Type-C PD协议。通过现场可编程门阵列510和微控制单元520实现适合USB Type-C PD协议的片上系统，降低实现该USB Type-C PD协议的设计周期及成本，并且由于现场可编程门阵列510和微控制单元520，提高可扩展性，解决使用专用芯片实现该USB Type-C PD协议的设计周期长、不易扩展等问题。
相应地，现场可编程门阵列510对第一物理层数据包所进行的协议数据处理包括USB接口PD协议处理，在一个实施例中，USB接口PD协议处理包括USB Type-C PD协议处理。在该实施例中，如图7所示，现场可编程门阵列510还包括PD物理层511、PD协议层512和PD引擎器513。微控制单元520所进行的编码和解码为双相符号编解码（Biphase Mark Coding，BMC）。
具体地，USB Type-C PD协议处理详见上述说明，在此不再说明，其中，不同的是，在该实施例中，步骤401由现场可编程门阵列510的PD物理层511执行，步骤402由现场可编程门阵列510的PD物理层511执行。步骤403由现场可编程门阵列510的PD协议层512执行。步骤404由现场可编程门阵列510的PD引擎器513执行。步骤405由现场可编程门阵列510的PD协议层512执行。步骤406由现场可编程门阵列510的PD物理层511执行。可以看出，在PD物理层511对第一物理数据包进行循环冗余校验后，PD物理层511对PD协议层512所返回的协议层数据格式进行循环冗余校验，提高验证数据的正确性。步骤407由现场可编程门阵列510的PD物理层511执行。上述步骤408和步骤409由现场可编程门阵列510的PD物理层511执行。
如图8所示，为本发明第一实施例的设备的结构示意图，该设备800包括上述片上系统100。片上系统100在上述已进行说明，在此不再赘述。
如图9所示，为本发明第二实施例的设备的结构示意图，该设备900包括上述片上系统500。片上系统500在上述已进行说明，在此不再赘述。
如图10所示，为本发明实施例的一种通信系统的结构示意图。该通信系统1000包括相互连接的主设备1010和从设备1020，其中主设备1010和/或从设备1020为上述的设备800或设备900。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种片上系统，其特征在于，包括：
现场可编程门阵列，用于自外部接收第一协议数据包，并对所述第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；以及
微控制单元，用于通过协议数据链路自所述现场可编程门阵列接收所述第一物理层数据包，并对所述第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包；
其中，所述第二物理层数据包通过所述协议数据链路传输到所述现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列还用于对所述第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送所述第二协议数据包；
其中，所述协议数据处理包括USB接口PD协议处理，所述USB接口PD协议处理包括USBType-C PD协议处理；
所述USB Type-C PD协议处理包括：
对所述第一物理层数据包进行循环冗余校验，并在所述第一物理层数据包通过循环冗余校验时，对所述第一物理层数据包进行5B4B解码，以得到PD协议层数据；
根据PD协议标准，解析所述PD协议层数据，以得到协议数据含义；
根据所述协议数据含义，产生相应的协议应答数据；
将所述协议应答数据编码为协议层数据格式；以及
对所述协议层数据格式进行循环冗余校验，并在所述协议层数据格式通过循环冗余校验时，对所述协议层数据格式进行4B5B编码，得到所述第二物理层数据包。
2.如权利要求1中所述的片上系统，其特征在于，所述现场可编程门阵列包括：
总线，与所述微控制单元连接，用于实现所述协议数据链路；
USB接口，用于自外部接收所述第一协议数据包，以及向外部发送所述第二协议数据包。
3.如权利要求2中所述的片上系统，其特征在于，所述USB接口包括：
USB Type-C接口，用于自外部接收所述第一协议数据包，以及向外部发送所述第二协议数据包。
4.如权利要求3中所述的片上系统，其特征在于，所述现场可编程门阵列所进行的所述编码和所述解码为双相符号编解码。
5.一种片上系统，其特征在于，包括：
微控制单元，用于自外部接收第一协议数据包，并对所述第一协议数据包进行解码，以得到第一物理层数据包；以及
现场可编程门阵列，用于通过协议数据链路自所述微控制单元接收所述第一物理层数据包，并对所述第一物理层数据包进行协议数据处理，以得到第二物理层数据包；
其中，所述第二物理层数据包通过所述协议数据链路传输到所述微控制单元，所述微控制单元还用于对所述第二物理层数据包进行编码得到第二协议数据包，并向外部发送所述第二协议数据包；
其中，所述协议数据处理包括USB接口PD协议处理，所述USB接口PD协议处理包括USBType-C PD协议处理；
其中，所述USB Type-C PD协议处理包括：
对所述第一物理层数据包进行循环冗余校验，并在所述第一物理层数据包通过循环冗余校验时，对所述第一物理层数据包进行5B4B解码，以得到PD协议层数据；
根据PD协议标准，解析所述PD协议层数据，以得到协议数据含义；
根据所述协议数据含义，产生相应的协议应答数据；
将所述协议应答数据编码为协议层数据格式；以及
对所述协议层数据格式进行循环冗余校验，并在所述协议层数据格式通过循环冗余校验时，对所述协议层数据格式进行4B5B编码，得到所述第二物理层数据包。
6.如权利要求5所述的片上系统，所述现场可编程门阵列包括：
总线，与所述微控制单元连接，用于实现所述协议数据链路；
所述微控制单元包括：
USB接口，用于自外部接收所述第一协议数据包，以及向外部发送所述第二协议数据包。
7.一种设备，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项或权利要求5-6中任一项所述的片上系统。
8.一种通信系统，其特征在于，包括相互连接的主设备和从设备，其中所述主设备和/或所述从设备为如权利要求7中所述的设备。
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Legal Events
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Application publication date: 20191025 Assignee: Science City (Guangzhou) Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: Gowin Semiconductor Corp.,Ltd. Contract record no.: X2020980005671 Denomination of invention: A system on chip, equipment and communication system Granted publication date: 20191220 License type: Exclusive License Record date: 20200902 |
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Denomination of invention: A system on chip, equipment and communication system Effective date of registration: 20200904 Granted publication date: 20191220 Pledgee: Science City (Guangzhou) Finance Leasing Co.,Ltd. Pledgor: Gowin Semiconductor Corp.,Ltd. Registration number: Y2020980005711 |
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Assignee: Science City (Guangzhou) Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: GOWIN SEMICONDUCTOR Corp.,Ltd. Contract record no.: X2020980005671 Date of cancellation: 20220825 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
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Date of cancellation: 20220826 Granted publication date: 20191220 Pledgee: Science City (Guangzhou) Finance Leasing Co.,Ltd. Pledgor: GOWIN SEMICONDUCTOR Corp.,Ltd. Registration number: Y2020980005711 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |