CN114238199A - 自适应差分线的信号补偿方法和装置 - Google Patents
自适应差分线的信号补偿方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114238199A CN114238199A CN202111507099.0A CN202111507099A CN114238199A CN 114238199 A CN114238199 A CN 114238199A CN 202111507099 A CN202111507099 A CN 202111507099A CN 114238199 A CN114238199 A CN 114238199A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- line
- length
- usb
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
- G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
- G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
- G06F13/382—Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
Abstract
本发明提供一种自适应差分线的信号补偿方法和装置，能够智能自适应地对高速信号进行增强来匹配不同长度的高速线缆。本信号补偿方法首先检测线缆分布电容，然后由分布电容值计算线长，最后根据实际线长进行信号增强补偿。所述分布电容值是通过测量充放电时间得到或者采用脉冲计数法检测。本发明克服了现有技术只能针对某一个线长预先设置补偿强度，不能自动调节补偿强度的缺点，使高速差分信号在各种使用场景下都具有良好的信号质量，保障了高速数据的传输，提升用户体验。此方法适用于各种需要传输高速差分信号的场合。
Description
技术领域
本发明涉及差分信号传输领域，具体涉及一种自适应差分线的信号补偿方法和装置。
背景技术
差分线是目前最常用的高速信号连接方式。可用于视频传输，大数据传输，高清晰音频传输等。例如USB接口，LVDS接口，HDMI接口，MIPI CSI/DSI接口等。由于线缆质量不同，接口形式不同，尤其是线长不同，对高速信号传输造成干扰和衰减也不同。
当线较长时，可能造成信号传输错误甚至无法连接。例如usb接口，尤其在汽车上，因为汽车中控内部已经有1-2米的usb线缆，用户使用carplay/carlife等连接手机的功能时，手机端还要连接1-1.5米usb线，加起来有2-3米的usb线，如果使用的手机usb线质量较差，可能会连接不上。为了适应不同的usb线长，加强usb信号质量，常规的方式是对信号进行增强。例如，如果usb线是1米的，就对信号稍微增强，减少上升和下降时间。如果usb线是3米的，就对信号做中等强度增强，如果usb线是5米，就对信号做最大的增强，尽力减少上升和下降时间。采用这种方式，在进行usb认证时很好用，因为认证时使用的线材长度是固定的。但在实际使用中，用户使用的线长和质量千差万别，如果采用1米线的增强模式，而用户实际使用3米或者5米线，此时就无法获得足够好的信号强度；如果采用5米线的增强模式，用户使用1米或者3米线时信号会被增强的过强造成过冲，也会降低信号质量和连接性能。因此经过固定设置增强强度的usb控制器在用户使用不匹配的usb线时也有可能信号质量下降甚至无法连接。
发明内容
本发明提供一种自适应差分线的信号补偿方法，能够智能自适应地对高速信号进行增强来匹配不同长度的高速线缆。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种自适应差分线的信号补偿方法，首先检测线缆分布电容，然后由分布电容值计算线长，最后根据实际线长进行信号增强补偿。
优选的，所述由分布电容值计算线长的具体方法是公式
其中，L为线长，D1为传输线间距，d为线横截面直径，ε0为介电常数。
优选的，所述分布电容值是通过测量充放电时间得到或者采用脉冲计数法检测。
优选的，预先测量不同线长的充放电时间，形成一个充放电时间和线长的对应表；当实际使用时测量到差分信号线的充方电时间后，通过查表得到线长。
优选的，将差分信号线长度划分成几个区间，对不同区间的线长进行不同强度的补偿。
优选的，对usb差分信号线测量充放电时间的步骤包括：
仅将usb线和usb设备联通；
将usb信号线D-接地，再把电源通过电阻R1连上D+信号；
检测D+信号上的电压，同时计时；
当D+上的电压达到预定的电压阈值时，记录时间以得到充电时间；
断开电源，将D+串联电阻R2到地将其进行放电，检测D+电压同时开始计时；
当D+电压降低到阈值VDD时，记录时间以得到放电时间；
重复上述步骤，综合几次的充电时间和放电时间，可以得到一个比较准确的充放电时间。
一种实现自适应差分线的信号补偿方法的信号补偿装置，其特征在于：在主控制器和传输接口之间加入该信号补偿装置。
本发明的有益效果在于：克服了现有技术只能针对某一个线长预先设置补偿强度，不能自动调节补偿强度的缺点，使高速差分信号在各种使用场景下都具有良好的信号质量，保障了高速数据的传输，提升用户体验。此方法适用于各种需要传输高速差分信号的场合。
附图说明
图1是本发明的自适应差分线的信号补偿装置连接图；
图2是本发明的自适应差分线的信号补偿方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本实施例的自适应差分线的信号补偿方法流程图。本实施例针对USB接口线缆的技术方案可以理解成usb控制器内附加的一种功能，也可以是单独串联在usb线路上的一个信号补偿芯片。在主控制器和传输接口之间加入自适应信号补偿装置(芯片)，自适应信号补偿芯片实现自适应差分线的信号补偿方法。自适应信号补偿芯片检测线缆分布电容，并根据不同的电容情况进行不同强度的信号补偿。信号补偿芯片加在主控制器SOC和usb端口之间，主控制器SOC负责usb协议处理，发送和接收信号。usb端口可以是各种usb端口，用于插入usb线和usb设备。信号补偿芯片负责对信号进行补偿处理。
图2是本发明的自适应差分线的信号补偿方法流程图。当usb控制器或者芯片检测到usb设备插入时，首先检测插入的线之间的分布电容。再通过电容值得到对应的线的长度。最后根据实际线长进行不同的信号增强补偿即可。
由分布电容值得到线长的原理是：usb信号线是两根紧紧靠在一起的传输线，因此他们之间存在分布电容，根据传输线分布电容公式
其中L为线长度，D1为传输线间距，d为线直径。ε0为介电常数，和传辅线材料与温度有关。
可见，由于不同的usb线直径和间距差别不大，温度对介电常数的影响较小，因此分布电容和线长度相关性最大，即长度越长，分度电容越大。测量分布电容可以采用充电时间法。首先，为了减少控制器的影响，先将usb信号线D+和D-从主控芯片断开，使其仅与usb线和usb设备联通。然后将usb信号线D-接地，再把电源VBUS通过电阻R1连上D+信号。此时检测D+信号上的电压，同时计时。此时相当于VBUS通过电阻对D+和D-之间的分布电容进行充电，D+上的电压不断升高，当D+上的电压达到预定的电压阈值VDG时，断开VBUS，同时记录时间，这就是充电时间。然后将D+串联电阻R2到地将其进行放电，检测D+电压同时开始计时，当D+电压降低到阈值VDD时，记录时间，这就是放电时间。综合几次的充电时间和放电时间，可以得到一个比较准确的充放电时间。由于串联的电阻值R1和R2是固定的，充放电时间越长则表明电容越大，也就说明线长越长。可选的，也可以采用脉冲计数法测量电容，此方法为已有方法，不再详述。
为了提高计算速度降低计算难度，可以预先测量不同线长的充放电时间，形成一个充放电时间和线长的对应表。当实际使用时测量到usb信号线的充电时间后，通过查表即可得到usb线长度。最后将usb线长度划分成几个区间，例如1米，2米，3米，4米，5米等，对不同区间的线长进行不同强度的补偿。这样就可以达到根据usb线长自动调整补偿强度的目的，使usb信号在各种线长情况下都达到最优效果。需要说明的是，不同的线材由于介电常数的差异会导致分布电容和线长的关系不同，按公式1可知。即有可能测量出的电容较大查表后得到的线长大于实际线长。但是电容是影响高频信号传输最重要的因素，电容越大，高频信号传输时损耗越多，因此按照查表得到的较长的线长来进行较大的补偿是合适的，不会影响信号质量。
具体使用场景举例：用户开车时用usb线连接手机和汽车中控，使用carplay功能。自适应信号补偿芯片安装在汽车中控端。当汽车中控内部usb线长为1.5米时，如果用户手机usb线为1米，加起来为2.5米。Carplay功能数据量较大，2米的usb线不进行适当补偿的话会引发很多数据错误或者丢失数据，造成使用卡顿或者频繁断连。当插入手机时，自适应芯片得到设备插入信息，断开与汽车控制器连接，开始测量电容，最后查表按照1-2米线长对信号进行补偿，再连上汽车控制器开始正常通信，用户即可以使用carplay功能了。如果用户使用的是1.5米的非标usb线，线加起来长度为3米，自适应芯片则会按照2-3米线长进行补偿，同样能达到提高信号质量，保证连接性的目的。
Claims (7)
1.一种自适应差分线的信号补偿方法，其特征在于：首先检测线缆分布电容，然后由分布电容值计算线长，最后根据实际线长进行信号增强补偿。
2.根据权利要求1所述的自适应差分线的信号补偿方法，其特征在于：所述由分布电容值计算线长的具体方法是公式
其中，L为线长，D1为传输线间距，d为线横截面直径，ε0为介电常数。
3.根据权利要求1所述的自适应差分线的信号补偿方法，其特征在于：所述分布电容值是通过测量充放电时间得到或者采用脉冲计数法检测。
4.根据权利要求3所述的自适应差分线的信号补偿方法，其特征在于：预先测量不同线长的充放电时间，形成一个充放电时间和线长的对应表；当实际使用时测量到差分信号线的充方电时间后，通过查表得到线长。
5.根据权利要求1所述的自适应差分线的信号补偿方法，其特征在于：将差分信号线长度划分成几个区间，对不同区间的线长进行不同强度的补偿。
6.根据权利要求3所述的自适应差分线的信号补偿方法，其特征在于，对usb差分信号线测量充放电时间的步骤包括：
仅将usb线和usb设备联通；
将usb信号线D-接地，再把电源通过电阻R1连上D+信号；
检测D+信号上的电压，同时计时；
当D+上的电压达到预定的电压阈值时，记录时间以得到充电时间；
断开电源，将D+串联电阻R2到地将其进行放电，检测D+电压同时开始计时；
当D+电压降低到阈值VDD时，记录时间以得到放电时间；
重复上述步骤，综合几次的充电时间和放电时间，可以得到一个比较准确的充放电时间。
7.一种实现如权利要求1所述的自适应差分线的信号补偿方法的信号补偿装置，其特征在于：在主控制器和传输接口之间加入该信号补偿装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111507099.0A CN114238199A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 自适应差分线的信号补偿方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111507099.0A CN114238199A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 自适应差分线的信号补偿方法和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114238199A true CN114238199A (zh) | 2022-03-25 |
Family
ID=80754862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111507099.0A Pending CN114238199A (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 自适应差分线的信号补偿方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114238199A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203616552U (zh) * | 2013-12-13 | 2014-05-28 | Tcl显示科技（惠州）有限公司 | 液晶显示模组及用于传输其信号的双层柔性电路板结构 |
| US20150160277A1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Hyundai Motor Company | Apparatus of detecting capacitance |
| CN105045960A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-11-11 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种高速差分信号线等长匹配的设计方法 |
| CN105808491A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-27 | 北京小米移动软件有限公司 | 带状差分线、智能设备及改善智能设备usb眼图的方法 |
| CN105896197A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-08-24 | 江苏省东方世纪网络信息有限公司 | 数据电缆连接器 |
| CN109379832A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-22 | 中国电子科技集团公司第五十二研究所 | 一种提高差分信号抗干扰能力的差分线补偿方法 |
| CN110196625A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 维谛技术有限公司 | 一种usb复位电路 |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111507099.0A patent/CN114238199A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150160277A1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Hyundai Motor Company | Apparatus of detecting capacitance |
| CN203616552U (zh) * | 2013-12-13 | 2014-05-28 | Tcl显示科技（惠州）有限公司 | 液晶显示模组及用于传输其信号的双层柔性电路板结构 |
| CN105045960A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-11-11 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种高速差分信号线等长匹配的设计方法 |
| CN105808491A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-27 | 北京小米移动软件有限公司 | 带状差分线、智能设备及改善智能设备usb眼图的方法 |
| CN105896197A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-08-24 | 江苏省东方世纪网络信息有限公司 | 数据电缆连接器 |
| CN110196625A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 维谛技术有限公司 | 一种usb复位电路 |
| CN109379832A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-22 | 中国电子科技集团公司第五十二研究所 | 一种提高差分信号抗干扰能力的差分线补偿方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 何宏: "《电磁兼容设计与测试技术》", 31 May 2008, 《北京航空航天大学出版社》, pages: 41 - 46 * |
| 李木国等: "一种新型波高测量系统的设计", 《一种新型波高测量系统的设计》, pages 1 - 5 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9466934B2 (en) | Electronic apparatus, category determination method for transmission cable and transmission cable | |
| US8843679B2 (en) | Transmitting device, transmitting method, receiving device, receiving method, transmitting/receiving system, and cable | |
| EP2650979B1 (en) | Connector, cable, transmission device, reception device, and method of manufacturing connector | |
| DE102013105559B4 (de) | Verfahren zum Detektieren einer Datenbittiefe und Schnittstellenvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung, die dasselbe verwendet | |
| KR101031393B1 (ko) | 신호 전송 장치 및 방법 | |
| US20140055680A1 (en) | Method and apparatus for automatic compensation of signal losses from transmission over conductors | |
| US20040041652A1 (en) | Equalizer, equalization method, and transmitter | |
| CN110719423B (zh) | 一种自适应的hdmi线缆 | |
| CN103391137A (zh) | 一种带ddm功能的1×9低速率光模块 | |
| US8964861B2 (en) | Active and programmable HDMI cable and method | |
| CN114238199A (zh) | 自适应差分线的信号补偿方法和装置 | |
| CN203377886U (zh) | 一种带ddm功能的1×9低速率光模块 | |
| US7477704B1 (en) | Digital signal detection for high speed signaling systems | |
| CN111565272B (zh) | 一种并行总线长距离传输摄像头数据的装置及方法 | |
| CN110704006B (zh) | 多屏画面显示方法、装置、终端设备及存储介质 | |
| EP4300835A1 (en) | Signal boosting in serial interfaces | |
| CN114513229A (zh) | 信号输出端口的均衡方法及装置 | |
| CN113612954B (zh) | 一种支持远距离传输的高清视频信号线 | |
| CN113992239B (zh) | 一种用于对高速差分信号进行检测的装置及其方法 | |
| CN201830379U (zh) | 视频传输补偿器 | |
| CN201278410Y (zh) | 一种结构改良的高频连接器 | |
| JP2001134355A (ja) | 信号伝送システム | |
| CN102299458B (zh) | 快速周边元件互连信号传输结构及其方法 | |
| TW202018309A (zh) | 可重組式資料匯流排系統及其方法 | |
| US20160336974A1 (en) | Signal transmission device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |