CN110874334B

CN110874334B - Usb传输系统、usb装置与支持usb传输的主机

Info

Publication number: CN110874334B
Application number: CN201811004736.0A
Authority: CN
Inventors: 朱世强; 林嘉宏; 黄振庭; 翁而咨
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: CN110874334A

Abstract

本发明公开了USB传输系统、USB装置与支持USB传输的主机。该通用串行总线(USB)传输系统能够于装置端对传输数据做分类，以便于主机端利用该传输数据。该USB传输系统的实施例包含USB装置与主机。该USB装置依据输入包的头部，分析该输入包的类型，再依据该输入包的类型，用多个识别码的其中之一标示该输入包，从而输出该输入包至该主机。该主机配置系统存储器的多个数据储存空间分别关联该多个识别码，并于接收该输入包后，依据该输入包所携带的第一识别码，将该输入包储存于该第一识别码所关联的第一数据储存空间，其中该第一识别码是该多个识别码的其中之一，该第一数据储存空间是该多个数据储存空间的其中之一。

Description

USB传输系统、USB装置与支持USB传输的主机

技术领域

本发明是关于USB传输技术，尤其是关于能够在传送端分类传输数据的USB传输技术。

背景技术

在现有技术中，如果通用串行总线（Universal Serial Bus, USB）装置要将其存储器中的数据，通过通用串行总线传输（Transfer）至主机的系统存储器中，该USB装置可采用聚集（Aggregation）技术来减少传输次数，从而降低该主机的中央处理器的利用率（Utilization），然而，由于传输至该系统存储器的数据并未分类，该主机需要分析该数据的类型以进一步利用该数据。

上述现有技术可见于下列文献：申请人的专利号TW I627537 B的台湾地区专利（专利号US 9,274,986 B2的美国专利）。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种USB传输系统、一种USB装置以及一种支持USB传输的主机，能够通过传输数据的分类以增加工作效能。

本发明的USB传输系统的一个实施例包含USB装置与主机。该USB装置用来依据输入包的头部，分析该输入包的类型，再依据该输入包的类型，用多个识别码的其中之一标示该输入包，从而输出该输入包至该主机。该主机用来配置系统存储器的多个数据储存空间分别关联该多个识别码，并且在接收该输入包后，依据该输入包所携带的第一识别码，将该输入包储存于该第一识别码所关联的第一数据储存空间，其中该第一识别码是该多个识别码的其中之一，该第一数据储存空间是该多个数据储存空间的其中之一。

本发明的USB装置的一个实施例包含装置存储器、存储器存取控制电路以及USB装置控制器。该装置存储器用来储存输入包。该存储器存取控制电路用来依据输入包的头部，分析该输入包的类型，再依据该输入包的类型，用多个识别码的其中之一标示该输入包，从而输出该输入包至该USB装置控制器。该USB装置控制器用来从主机接收设定信息以得知该多个识别码，并提供该多个识别码给该存储器存取控制电路，该USB装置控制器另外用来从该存储器存取控制电路接收该输入包，并输出携带有该多个识别码的其中之一的该输入包至该主机。

本发明的支持USB传输的主机的一个实施例包含系统存储器以及USB主机控制器。该系统存储器用来依据驱动程序的执行，配置多个数据储存空间，其中该多个数据储存空间分别关联多个识别码，其中该多个识别码分别关联多种网络包类型。该USB主机控制器用来告知USB装置控制器该多个识别码，并从该USB装置控制器接收输入包，再依据该输入包所携带的第一识别码，将该输入包储存于该第一识别码所关联的第一数据储存空间，其中该第一识别码是该多个识别码的其中之一，该第一数据储存空间是该多个数据储存空间的其中之一。

有关本发明的特征、实践与功效，将配合附图作较佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1显示本发明的USB传输系统的一个实施例；

图2显示图1的USB装置的一个实施例；

图3显示图2的USB装置的包传输的一个实施方式；

图4显示图1的支持USB传输的主机120的一个实施例；以及

图5显示本发明的USB传输方法的一个实施例。

具体实施方式

本发明包含一种通用串行总线（Universal Serial Bus, USB）传输系统、一种USB装置以及一种支持USB传输的主机，能够通过传输数据的分类来增加工作效能。

图1显示本发明的USB传输系统的一个实施例。如图1所示，USB传输系统100包含USB装置110以及支持USB传输的主机120。USB装置110用来依据输入包的头部，分析（parse）该输入包的类型，再依据该输入包的类型，用多个识别码（identifications）的其中之一标示（tag）该输入包，然后再输出该输入包至主机120；值得注意的是，实施本发明的人能依其需求用不同的识别码来关联不同的包类型（例如：不同的网络包类型）；另值得注意的是，上述分析包与标示包的操作可为已知或自行开发的操作。主机120用来配置系统存储器的多个数据储存空间（例如：图4的系统存储器410的多个数据储存空间）分别关联该多个识别码，并用来在从USB装置110接收该输入包后，依据该输入包所携带的第一识别码，将该输入包储存于该第一识别码所关联的第一数据储存空间，其中该第一识别码是该多个识别码的其中之一，该第一数据储存空间是该多个数据储存空间的其中之一；值得注意的是，配置存储器的多个数据储存空间的技术可为已知或自行开发的技术。

请参阅图1。在本实施例的一个实施方式中，主机120设定该多个识别码，并告知USB装置110该多个识别码，以供USB装置110标示该输入包；举例而言，主机120所执行的驱动程序依据原设定（default setting）或使用者设定来设定该多个识别码；另举例而言，上述驱动程序是在USB 3.0的规范下设定该多个识别码。在本实施例的一个实施方式中，主机120依据USB 3.0规范配置该系统存储器的多个数据储存空间分别关联该多个识别码；更详细地说，USB 3.0规范列入（specify）串流（Streams）模式，该串流模式的操作是在主控端（例如：主机120）与装置（例如：USB装置110）的大量传输（bulk）的端点上建立多个数据缓冲区，每个端点能以多工模式传输串流，且每个串流都拥有独立的串流识别码（stream ID），因此，主机120得以依据USB 3.0规范配置该系统存储器的多个数据储存空间分别关联该多个识别码（在此为串流识别码）。在一个实施方式中，USB装置110依据该输入包的头部的一个来源端口号（source port number）及/或一个目的地端口号（destination portnumber）来分析该输入包的类型，此时该输入包是符合传输控制协定（TransmissionControl Protocol, TCP）的有线或无线网络包；当然，上述实施方式并非本发明的实施限制，在实施为可能的前提下，实施本发明的人可依其需求利用该输入包的头部的其它栏位（例如：记载着乙太类型（Ether Type），像是RoCE（RDMA (remote direct memory access)over Converged Ethernet）协定的栏位），或是网际网路协定头部（IP header）的服务类型（type of service）栏位，尤其是与包传输优先权设定及/或延迟设定有关的栏位，来分析该输入包的类型。

图2显示图1的USB装置110的一个实施例。如图2所示，USB装置110包含装置存储器210、存储器存取控制电路220以及USB装置控制器230。装置存储器210（例如：先进先出缓冲器）用来储存该输入包及其它包。存储器存取控制电路220（例如：直接存储器存取控制器）用来依据该输入包的头部，分析该输入包的类型，再依据该输入包的类型，用该多个识别码的其中之一标示该输入包，从而输出该输入包至USB装置控制器230。USB装置控制器230用来从主机120接收设定信息以得知该多个识别码及其分别关联的包类型，并提供该多个识别码及该多个包类型给存储器存取控制电路220，USB装置控制器230另用来从存储器存取控制电路220接收该输入包，以输出该输入包至主机120。在本发明的一个实施例中，该多个识别码及其分别关联的包类型为预先储存在USB装置110的数据，此时，主机120可选择性地不提供该设定信息。

请参阅图2。在第一预设条件满足时（例如：当装置存储器210之一已使用容量大于第一阈值时），存储器存取控制电路220用来将装置存储器210中的数据（包含该输入包）经由USB装置控制器230输出至主机120，在第二预设条件（例如：已输出数据量达到第二阈值且未达该第二阈值加上包数据量，和/或该已使用容量成为零且维持一段预设期间）满足前，只要装置存储器210中有数据，存储器存取控制电路220就会将该数据经由USB装置控制器230输出至主机120。在该第二预设条件满足后，存储器存取控制电路220停止将装置存储器210中的数据经由USB装置控制器230输出至主机120；举例来说，若在该已输出数据量达到该第二阈值时，存储器存取控制电路220正在输出包至USB装置控制器230，存储器存取控制电路220可立即停止传输，或完成传输该包后再停止传输，因此每一次传输操作（从该已使用容量大于该第一阈值起至该已输出数据量达到该第二阈值后且未达该第二阈值加上包数据量前）的最大传输量应不大于该第二阈值加上该包数据量。在存储器存取控制电路220决定停止目前传输后，存储器存取控制电路220可通过变更暂存器的值或其它方式（例如：发送信号），以让USB装置控制器230得知目前传输已停止，从而USB装置控制器230会发送中止信号（例如：短包）至主机120，以通知主机120目前传输已停止。由于上述传输操作及其相关操作已载于申请人的专利号TW I627537 B的台湾地区专利（专利号US 9,274,986B2的美国专利）中，且本领域普通技术人员能够了解如何将该专利的技术特征合理应用于本发明，不必要的说明在此省略。

图3显示图2的USB装置110的包传输的一个实施方式。如图2和图3所示，装置存储器210是先进先出缓冲器，依序接收并储存多个包P₁、P₂、…、P_K、P_K+1、…、P_N-1以及P_N，其中下标K与N均为正整数。在存储器存取控制电路220尚未启动传输的情形下，若前述第一预设条件满足时（例如：包P₁、P₂、…以及部分P_K的大小总和（亦即：前述已使用容量）达到前述第一阈值TH1时），该条件的达成会触发存储器存取控制电路220启动大量传输（Bulk-InTransfer, BIT）（例如：图3的大量传输BIT₁、…以及BIT_M的其中之一，其中下标M为正整数），此时存储器存取控制电路220会从装置存储器210接收包，并分析每个包的头部，以依据包的类型，用前述多个识别码（例如：图3之S_A、S_B）的其中之一标示该包，然后经由USB装置控制器230输出该包至主机120，上述传输操作会持续到前述第二预设条件满足为止（例如：前述已输出数据量达到前述第二阈值TH2后且未达该第二阈值TH2加上包数据量前），此时存储器存取控制电路220会通知USB装置控制器230该传输操作已完成，以让USB装置控制器230通过发送中止信号（例如：图3的短包310）至主机120，通知主机120该传输操作已完成，从而完成一次传输操作（例如：图3的大量传输BIT₁加上其后的短包310），后续每一次的传输操作与上述传输操作相仿。

图4显示图1的支持USB传输的主机120的一个实施例。如图4所示，主机120包含系统存储器410、USB主机控制器420以及中央处理器（CPU）430。系统存储器410用来依据前述驱动程序的执行，配置该多个数据储存空间分别关联该多个识别码，其中该多个识别码在本实施例中分别关联多种网络包类型。USB主机控制器420用来告知USB装置控制器（例如：图2的USB装置控制器230）该多个识别码及该多种网络包类型，并从该USB装置控制器接收该输入包，再依据该输入包所携带的该第一识别码，将该输入包储存于该第一识别码所关联的该第一数据储存空间，其中该第一识别码关联该多种网络包类型的第一类型，该第一数据储存空间的数据均为该第一类型的网络包的数据。值得注意的是，当该USB装置控制器发送前述短包或中止信号给USB主机控制器420以通知USB主机控制器420目前传输的终止时，USB主机控制器420会发送中断信号（interrupt）给中央处理器430，以要求中央处理器430处理储存于该多个数据储存空间的已分类的数据。由于上述数据接收与储存的操作及其相关操作已记载于申请人的专利号TW I627537 B的台湾地区专利（专利号US 9,274,986B2的美国专利）中，且本领域普通技术人员能够了解如何将该专利的技术特征合理应用于本发明，不必要的说明在此省略。

本发明另外公开一种USB传输方法，其可由图1的USB传输系统来执行。该方法的一个实施例如图5所示，包含下列步骤：

步骤S510：令主机执行驱动程序，以决定最大传输量（例如：前述第二阈值加上包数据量）、决定多种包类型、分配系统存储器的多个数据储存空间以及设定多个识别码，其中这些识别码分别关联这些数据储存空间，且分别关联这些包类型。

步骤S520：令该主机该将最大传输量、这些包类型以及这些识别码提供给USB装置。

步骤S530：当第一预设条件满足时，令该USB装置执行传输操作，包含：依据这些包类型分析输入包；依据该输入包的类型，用这些识别码的其中之一标示该输入包；以及输出该输入包至该主机。

步骤S540：在第二预设条件满足前，令该USB装置继续执行该传输操作；以及在该第二预设条件满足后，令该USB装置停止执行该传输操作。

步骤S550：在步骤S540之后，令该USB装置通知该主机该传输操作已停止，以让该主机处理储存于该系统存储器中已分类的多个包的数据。

由于本领域普通技术人员可以参考图1~图4的实施例的公开内容来了解图5的实施例的细节与变化，重复与冗余的说明在此省略。

请注意，前述USB装置110与主机120的每一个可单独实施。另请注意，在实施为可能的前提下，本技术领域普通技术人员可选择性地实施前述任一实施例中部分或全部技术特征，或选择性地实施前述多个实施例中部分或全部技术特征的组合，由此增加本发明实施时的弹性。

综上所述，本发明的USB传输系统、USB装置以及支持USB传输的主机能够通过通过装置的数据分类操作，增加整体工作效能。

虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域普通技术人员可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围由权利要求书限定。

符号说明

100 USB传输系统

110 USB装置

120 支持USB传输的主机

210 装置存储器

220 存储器存取控制电路

230 USB装置控制器

P₁、P₂、…、P_K、…、P_N-1、P_N 包

TH1 第一阈值

TH2 第二阈值

BIT₁、…、BIT_M 大量传输

S_A、S_B 识别码

310 短包

410 系统存储器

420 USB主机控制器

430 CPU（中央处理器）

S510~S550 步骤。

Claims

1.一种通用串行总线USB传输系统，包含：

USB装置，用来依据输入包的头部，分析所述输入包的类型，再依据所述输入包的类型，用多个识别码的其中之一标示所述输入包，从而输出所述输入包至主机；以及

主机，用来配置系统存储器的多个数据储存空间分别关联所述多个识别码，并且在接收所述输入包后，依据所述输入包所携带的第一识别码，将所述输入包储存于所述第一识别码所关联的第一数据储存空间，

其中所述第一识别码是所述多个识别码的其中之一，所述第一数据储存空间是所述多个数据储存空间的其中之一。

2.一种通用串行总线USB装置，包含：

装置存储器，用来储存输入包；

存储器存取控制电路，用来依据输入包的头部，分析所述输入包的类型，再依据所述输入包的类型，用多个识别码的其中之一标示所述输入包，从而输出所述输入包至USB装置控制器；以及

USB装置控制器，用来从主机接收设定信息以得知所述多个识别码，并提供所述多个识别码给所述存储器存取控制电路，所述USB装置控制器另外用来从所述存储器存取控制电路接收所述输入包，并输出携带有所述多个识别码的其中之一的所述输入包至所述主机。

3.根据权利要求2所述的通用串行总线USB装置，其中所述存储器存取控制电路依据所述输入包的头部的来源端口号和/或目的地端口号来分析所述输入包的类型。

4.根据权利要求2所述的通用串行总线USB装置，其中所述存储器存取控制电路所分析的所述输入包是网络包。

5.根据权利要求4所述的通用串行总线USB装置，其中所述网络包是有线网络包或无线网络包。

6.根据权利要求2所述的通用串行总线USB装置，其符合USB 3.0的规范。

7.根据权利要求2所述的通用串行总线USB装置，其中当传输条件满足时，所述USB装置控制器发送短包至所述主机，以告知所述主机所述通用串行总线USB装置停止传输。

8.一种支持通用串行总线USB传输的主机，包含：

系统存储器，用来依据驱动程序的执行，配置多个数据储存空间，其中所述多个数据储存空间分别关联多个识别码，其中所述多个识别码分别关联多种网络包类型；以及

USB主机控制器，用来告知USB装置控制器所述多个识别码，并从所述USB装置控制器接收输入包，再依据所述输入包所携带的第一识别码，将所述输入包储存于所述第一识别码所关联的第一数据储存空间，其中所述第一识别码是所述多个识别码的其中之一，所述第一数据储存空间是所述多个数据储存空间的其中之一。

9.根据权利要求8所述的支持通用串行总线USB传输的主机，其中所述多个识别码的设定以及所述多个数据储存空间的配置符合USB3.0规范。

10.根据权利要求8所述的支持通用串行总线USB传输的主机，其中所述第一识别码关联所述多种网络包类型的第一类型，所述第一数据储存空间的数据均为所述第一类型的网络包的数据。