CN117762834A - 用于确定装置与总线断开连接的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定装置与总线断开连接的设备，所述设备包括：检测单元，其被配置成周期性地轮询所述总线以检测断开连接指示符的出现；以及处理单元，其被配置成响应于在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数，确定所述装置与所述总线断开连接。还提出一种用于确定装置与总线断开连接的方法。

Description

用于确定装置与总线断开连接的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定装置与总线断开连接的设备和方法。

背景技术

在电信和数据传输中，串行通信是在通信信道或计算机总线上一次一个位地依序发送数据的过程。串行数字通信协议通常是分层的。在开放式系统互连(OSI)参考模型中，计算系统之间或单个计算系统的子系统之间的通信分成多达七个不同的功能层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。虽然分层模型最初是在20世纪70年代为描述系统间计算机网络而开发的，但分层模型，尤其是该模型的较低层，已越来越多地应用于系统内接口，包括串行总线和芯片上网络(NoC)。

OSI模型的每一层都提供通信或接口协议所需的整组功能性当中的一组功能。物理层负责在接口控制器、集线器或交换机等装置与物理传输介质之间传输和接收非结构化原始数据。物理层将数字位与电信号、无线电信号或光信号相互转换。数据链路层提供数据单元(通常呈数据包形式)在通过物理层接口连接到介质的成对实体之间的传送。链路层检测并有可能校正物理数据传送中可能发生的错误，并且可以提供寻址并执行访问仲裁，特别是对于在多个收发器之间共享物理介质的协议而言。链路层还定义用以建立和终止成对的物理连接装置之间的连接的协议，以及用于成对的物理连接装置之间的流量控制的协议。

物理层(PHY)与装置之间的物理连接关系最为密切。物理层指定如何对物理信号(例如，电压或光脉冲)进行编码。例如，在铜线上1位可能表示为从0伏信号到5伏信号的转换，而0位可能表示为从5伏信号到0伏信号的转换。在物理层内，协议信息是链路层数据单元的超集，可以至少三种方式传送：(a)通过在PHY信令方案的符号中编码的数字值传送，(b)通过不同于所定义符号编码的电(或光等)信号或信号模式传送，和/或(c)通过符合或违反为特定通信协议定义的模式的时间或顺序模式传送。物理层可以通过PHY芯片实施。例如，对于通用串行总线(USB)，PHY芯片存在于主机或嵌入式系统中的大多数USB控制器中，并且包括接口的数字和调制(模拟)部分之间所需的收发器电路。

物理层发生的常见问题通常与不正确的介质端接、EMI或噪声加扰以及配置错误或工作不正常的接口和/或集线器有关。更具体地说，对物理互连的噪声或其它干扰可能会导致PHY接口上可能错误出现的临时影响。考虑USB 2.0高速模式期间的装置断开连接检测，一个例子是音频链路引入的噪声。用户播放USB 2.0高速音频可能会导致出现错误断开连接的情况。如果系统对此采取动作，则用户的音频会中断相当长一段时间，同时USB主机处理错误断开连接并重新建立USB链接和USB音频。另一例子是用户摆动USB 2.0电缆的偶发性断开连接导致的虚假状态转换，这会暂时断开物理电路。这些情况不会提供令人满意的用户体验。

因此，需要一种技术来为物理层提供对实际装置断开连接事件与这些临时/瞬态实例的更稳健区分。

发明内容

提供本发明内容用于以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这一发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

根据本发明的第一方面，提供一种用于确定装置与总线断开连接的设备，所述设备包括：

检测单元，其被配置成周期性地轮询所述总线以检测断开连接指示符的出现；以及

处理单元，其被配置成响应于在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数，确定所述装置与所述总线断开连接。

在一个或多个实施例中，所述总线被配置成用于将数据帧传送到所述装置，并且其中所述检测单元被配置成针对每一数据帧轮询所述总线至少一次。

在一个或多个实施例中，所述总线包括用于传送所述数据帧的数据线；并且

所述断开连接指示符为每条所述数据线上的平均电压超过阈值电压。

在一个或多个实施例中，所述阈值电压为当所述装置连接到所述总线时用于传送所述数据帧的所述数据线的平均电压的两倍。

在一个或多个实施例中，所述总线被配置成根据选自以下各者中的一者的协议传送数据：UTMI+、ULPI和eUSB。

在一个或多个实施例中，所述数据帧通过所述总线在数字通信协议的物理层PHY中传送。

在一个或多个实施例中，所述处理单元另外被配置成响应于确定与所述总线断开连接而停用将所述数据帧传送到所述装置。

在一个或多个实施例中，所述预定间隔对应于大于一的预定数据帧数，并且所述设备另外包括：

窗口生成单元，其被配置成通过使用每个所述数据帧中出现的帧指示符对所述数据帧进行计数直到计数到所述预定帧数来确定所述预定间隔。

在一个或多个实施例中，所述预定间隔是预定时间段。

在一个或多个实施例中，所述设备另外包括：

计数器单元，其被配置成：响应于所述断开连接指示符的每次出现而递增，以对所述断开连接指示符的出现次数进行计数；并且响应于所述断开连接指示符的计数到的出现次数在所述预定间隔内未达到所述预定次数而复位。

根据本发明的第二方面，提供一种用于确定装置与总线断开连接的方法，所述方法包括：

周期性地轮询所述总线，以检测断开连接指示符的出现；以及

响应于在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数，确定所述装置与所述总线断开连接。

在一个或多个实施例中，所述总线被配置成用于将数据帧传送到所述装置，并且周期性地轮询所述总线包括针对每一数据帧轮询所述总线至少一次。

在一个或多个实施例中，所述总线包括用于传送所述数据帧的数据线，并且

所述断开连接指示符为每条所述数据线上的平均电压超过阈值电压。

在一个或多个实施例中，所述阈值电压为当所述装置连接到所述总线时每条所述数据线上传送所述数据帧时的平均电压的两倍。

在一个或多个实施例中，所述总线被配置成根据选自以下各者中的一者的协议传送数据：UTMI+、ULPI和eUSB。

在一个或多个实施例中，所述数据帧通过所述总线在数字通信协议的物理层PHY中传送。

在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

响应于确定与所述总线断开连接而停用将数据帧传送到所述装置。

在一个或多个实施例中，所述预定间隔对应于大于一的预定数据帧数，并且所述方法另外包括：

通过使用每个所述数据帧中出现的帧指示符对所述数据帧进行计数直到计数到所述预定帧数来确定所述预定间隔。

在一个或多个实施例中，在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数包括：

响应于所述断开连接指示符的每次出现而使计数器递增，以对所述断开连接指示符的出现次数进行计数，以及

响应于所述计数器在所述预定间隔内未达到所述预定次数，使所述计数器复位。

在一个或多个实施例中，所述预定间隔是大于一的预定帧数；并且

在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数包括：

针对每一帧，确定断开连接指示符是否已在最近预定数量的帧内出现所述预定次数。

本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。

附图说明

为了可以详细地理解本公开的上述特征的方式，可以参考实施例获得本公开的更详细描述，在附图中说明了一些实施例。附图仅说明本公开的典型实施例，并且不应限制本公开的范围，因为本公开可具有其它同样有效的实施例。附图用于促进对本公开的理解，且因此不一定按比例绘制。对于本领域的技术人员而言，结合附图阅读本说明书后所要求保护的主题的优点将变得显而易见，其中相似的附图标记用于表示相似的元件，在附图中：

图1是其中装置在USB 2.0高速模式下连接以用于进行通信的系统的框图；

图2是根据本公开的实施为USB 2.0高速模式系统的实施例的框图；

图3是不使用所提出过滤解决方案的偶发性装置断开连接指示的示意性时序图；

图4、5和6是使用本公开的所提出过滤解决方案的偶发性装置断开连接指示的示意图；

图7是描绘根据本公开的所提出过滤解决方案的框图；

图8和9是描绘用于利用当前过滤解决方案检测装置断开连接的方法的操作的时序图；

图10是描述根据本公开的一个或多个实施例的用于确定装置与总线断开连接的机制的方法的流程图。

具体实施方式

在大多数通信协议中，都存在定义的相关性时间段。例如，对于蓝牙4.0标准，一个27字节的协议数据单元(PDU)发送一个数据包需要708μs。然而对于USB 2.0高速微帧，根据USB 2.0规范，传送一个微帧需要125μs。主机在每个微帧的开头发送帧开始(SOF)数据包，并在这些数据包的末尾检测潜在的装置断开连接。因此，USB主机最多每125μs检测一次装置断开连接。

下文将描述嵌入式USB(eUSB)作为一个例子，根据所述eUSB也定义了上述PHY接口。下文以eUSB和对应PHY为例，进一步详细论述实施例的断开连接检测方法。然而，对于本领域的技术人员而言，还可通过使用所述eUSB和对应PHY来实施其它物理层信令事件的断开连接检测。

通用串行总线(USB)在电子行业取得了极大的成功。在USB的基础上已经开发出多种衍生产品和演进产品，包括USB 2.0、USB 2.0高速模式和嵌入式USB(eUSB)等，这些产品允许系统进行串行互连。USB总线接口存在于主机侧(也被称为USB主机控制器)或物理装置侧，甚至存在于USB电缆侧。USB总线接口提供主机与物理装置之间的物理/信令/数据包连接性。此外，USB总线包含数据线，并被配置成用于通过数据线将数据帧从主机侧传送到装置侧。

高速USB，通常USB 2.0和更高级装置，采用高速端接来消除其高速信号的反射。在USB 2.0高速模式下，可以使用装置不存在意味着其高速端接也不存在这一事实来检测断开连接。因此，在一些实施例中，当主机发出高速信号时，端接的缺乏将导致USB数据线的电压由于无端接线引起的反射而加倍。加倍电压可用作USB 2.0高速模式下装置与USB总线断开连接的指示符。在一些其它实施例中，装置与USB总线断开连接由每条数据线上的平均电压超过阈值电压来指示。USB 2.0标准中描述了一种实现断开连接检测的方法。在发出帧开始(SoF)数据包期间，会在SoF数据包的数据包结束(EoP)部分检测到可能的装置断开连接。这一特定的数据包具有更长的数据包结束时序，允许生成静态差分条件，所述条件足够长以允许在装置端接丢失时接收反射。然后使用这一更高的差分电压来宣布断开连接。

然而，发信号通知或宣布断开连接是一种激烈的事件。这种事件会导致所有USB通信停止并且链路断开。USB总线电压(V_bus)通常被消除达较长持续时间。重新建立连接通常需要相当长的时间，并且通常涉及重新驱动V_bus、检测装置连接、消除连接抖动、USB总线复位以及装置的重新枚举。

图1是其中装置在USB 2.0高速模式下连接以用于进行通信的系统的框图。图1示出了涉及高速模式断开连接的检测的高速逻辑的极大简化例子。在系统100中，USB 2.0主机侧装置101和USB 2.0装置侧装置102通过使用USB电缆103连接。在USB 2.0主机侧装置101、USB 2.0装置侧装置102和USB电缆103之间建立USB总线连接。通过USB 2.0主机侧装置101与USB 2.0装置侧装置102之间的USB总线进行通信和数据传送。数据帧通过总线在物理层中传送。在USB 2.0主机侧装置101处，例如对应于根据OSI模型的高层级通信层的较高层级逻辑104负责生成包括帧开始数据包的USB数据包。对应于较低层级的层且在图1中示出为USB高速PHY 105的较低层级逻辑传输数据包。较高层级逻辑104与USB高速PHY 105之间的典型接口106是USB 2.0收发器宏小区接口(UTMI+)、UTMI+低引脚接口(ULPI)和嵌入式USB(eUSB)。USB高速PHY 105的高速断开连接检测单元107在高速模式帧开始数据包期间检测指示断开连接的条件，并通过接口106将检测信息中继到较高层级逻辑104。较低层级逻辑在UTMI和ULPI情况下多次被称为USB PHY，或在eUSB情况下被称为eUSB中继器。对于本领域的技术人员而言，这些术语不应是限制性的，因为以下实施例仅指对高速模式断开连接的检测发生在何处以及它们如何传送到系统。

在图1所示的系统100中，USB高速PHY 105通过周期性地轮询USB总线来检测断开连接指示符，并且一旦检测到已出现断开连接指示符，就立即向较高层级逻辑104通知USB2.0装置侧装置102与USB总线断开连接，所述较高层级逻辑104接着基于断开连接而采取典型动作(例如，消除V_bus、断开链路等)。在一些实施例中，针对每一数据帧轮询总线至少一次。然而，在现实中，即使当主机侧装置101与装置侧装置102之间未发生实际断开连接时，也可能存在此类典型动作。系统因素可能会在高速活动期间引起错误的断开连接检测，所述因素例如音频链接引入的噪声，或者用户摆动USB 2.0电缆时的偶发性断开连接(这可能是由于使用有缺陷的USB电缆，例如不合规电缆，或者由于用户在使用过程中使电缆移动从而使得USB信号变得非常嘈杂并带有明显反射)。如果系统会在断开连接时立即作出反应并执行典型动作，则用户体验可能会变得非常差。过早地对看似为断开连接的情况采取动作是一种激烈的反应，因为在重新连接装置和USB通信重新开始之前，所有USB通信都会停止，并且链路会断开很长一段时间。USB 2.0标准指定了如何在高速模式下检测装置断开连接。然而，并没有指定必须对装置断开连接进行处理或采取动作的方式。

所提出解决方案的一个方面提供了随着窗口时间段的递增而变化的可编程窗口长度，窗口周期是从物理层中实施的特定协议的特定时间间隔导出的，所述方面还允许断开连接过滤被配置成在所述时间(即可编程窗口)内接受高达一定百分比的错误断开连接指示，之后宣布断开连接检测有效。本公开的实施例在可能偶发性或暂时出现装置已断开连接的时间内提供可靠的装置断开连接检测。即使在系统中出现噪声或其它问题的情况下，也能提供更稳定的连接和更好的用户体验。

图2是根据本公开的实施为USB 2.0高速模式系统200的示例实施例的框图。图2示出了涉及高速模式断开连接的检测的高速逻辑的例子，所述例子与图1所示的例子相同且用类似附图标记相应地标记为USB 2.0主机侧装置201、USB 2.0装置侧装置202、USB电缆203、USB 2.0较高层级逻辑204、USB高速PHY 205、接口206和HS断开连接检测207。图2的实施例的USB高速PHY 205包括额外高速断开连接过滤单元208，用于实施对高速模式断开连接检测的断开连接过滤。在图2的这一实施例中，系统200具有可编程过滤，使得会滤除偶发性断开连接指示。只有实际的断开连接状态会被检测到并被指示给较高层级逻辑204。下文将详细描述根据本公开的对应高速模式断开连接检测过滤方法和高速断开连接过滤单元的架构。

在基于UTMI+的USP PHY接口中，存在允许PHY传送断开连接检测的状态信号。在基于eUSB的中继器中，传送高速断开连接的方式是利用中继器发出端口复位。在任一情况下，本公开的所提出解决方案允许仅在确定所配置窗口大小内的断开连接检测量高于所配置阈值之后，USB PHY才会对此采取动作并宣布所连接装置断开连接。在此之前，对装置断开连接的任何检测(在帧开始数据包期间)都将被视为偶发性的并被忽略。

在一些实施例中，USB主机侧装置201将窗口长度配置为3ms(对应于24个USB 2.0高速微帧)并将所允许偶发性断开连接指示数配置为9。如果USB高速PHY 205在3ms窗口长度内检测到小于(或等于)9个断开连接指示，则其忽略断开连接指示，且不会警告系统存在需要作对其采取动作的实际断开连接。然而，如果USB高速PHY 205在该3ms窗口长度内检测到10个或更多个断开连接，则其宣布USB 2.0装置侧装置202现在断开连接，并以适合于所使用接口的任何方式(例如，UTMI+、ULPI、eUSB等)警告系统。因此，在此说明性例子中，系统200假定在3ms窗口长度中的给定当前条件下，预期的噪声可能导致高达占37.5％时间的偶发性断开连接指示。根据实施例的过滤方法应允许该情况且不宣布断开连接。如果检测到的断开连接指示超过所述窗口内允许的数量，则这意味着装置侧装置202可能实际上已断开连接，因此系统200应该对此采取动作。

所定义的窗口可以是滑动窗口，也可以是固定滚动窗口，下文将进一步详细说明两者之间的区别。本公开将主要论述使用固定滚动窗口的实施方案，但本领域的技术人员将能够使用滑动窗口代替固定滚动窗口来再现本公开。

图3是不使用所提出过滤解决方案的偶发性装置断开连接指示的示意性时序图。图3示出了基于eUSB的USB主机控制器解决方案的例子，其中在用户摆动电缆的同时出现高速流量。这是潜在的用例，此时用户可能会得到偶发性断开连接指示。从高速模式断开连接的角度来看，图3所示的时序看起来与高速音频播放导致噪声的时序非常类似。应了解，由其它事件引入的噪声也可能导致这种偶发性断开连接指示。

如图3所示的例子，eUSB中继器在第一次检测到断开连接时立即指示断开连接(通过发出eUSB端口复位310)。图3在顶行线示出了通过USB总线的信号。每一USB 2.0高速微帧由帧开始数据包308和正常USB流量(等时、中断、控制、块状)帧309组成。每一微帧的持续时间为125μs。当用户摆动USB电缆时，电缆有时会被插入，有时会被拔出。这将导致USB电缆的偶发性断开连接。应注意，电缆(因此所连接装置)在时间段305、306、307中显示为已连接，而电缆(因此所连接装置)在时间段301、302、303、304中显示为已断开连接。

应注意，紧接在第一个帧开始数据包311出现同时装置在时间段301中显示为断开连接(即，在SOF数据包311的数据包结束部分中检测到高速断开连接312)之后，eUSB中继器立即宣布装置已断开连接、向USB主机控制器发回端口复位310，并且USB链路断开。没有更多的USB流量传递通过中继器。

图4、5和6是说明使用根据本公开的方法的偶发性装置断开连接指示的效果的示意图。从一个角度来看，所述方法可以被视为包括过滤。图4、5和6中的每一个都示出了1ms窗口的配置，其中eUSB中继器可在该窗口内检测到多达4个断开连接而不宣布或认为装置实际上断开连接。在1ms窗口中，存在8个USB 2.0高速微帧。这意味着高达50％的帧开始数据包可能显示为指示断开连接，并且eUSB中继器将过滤并最终忽略这些断开连接指示。应注意，图4、5和6所示的窗口可以与USB 2.0高速微帧对准，也可以不与之对准，具体取决于实施方案和时钟精度。

图4示出了一种示例实施例，其中1ms固定滚动窗口和电缆摆动的特定对准不会产生足够的断开连接指示以得出装置实际上断开连接的结论。图4在顶行线示出了USB总线，其中在电缆摆动发生之前完成了几个微帧。每一USB 2.0高速微帧由帧开始数据包414和正常USB流量帧415组成。每一微帧的时间段为125μs。当用户摆动USB电缆时，电缆有时会被‘插入’或恰当连接，有时会被‘拔出’。这将导致USB电缆的偶发性断开连接。电缆(因此所连接装置)在时间段408、409、410、411、412、413中显示为已连接，而电缆(因此所连接装置)在时间段401、402、403、404、405、406、407中显示为已断开连接。

图4中的第二行线表示用于对高速断开连接进行过滤的滚动窗口421、422、423，窗口长度为1ms。所述窗口只是一个自由运行的窗口，是从可能与USB 2.0高速微帧不同步的定时参考生成的。本文中，图4示出了第一1ms窗口421的一小部分、完整的第二1ms窗口422和第三1ms窗口423的一小部分，它们都从相应微帧的中间开始。在一些实施例中，通过使用每个数据帧中出现的帧指示符对数据帧进行计数直到计数到预定帧数来确定窗口长度的预定间隔。在此类实施例中，预定间隔可以是无量纲的(也就是说，它只是一个数字)，对应于数据帧数，可以是整数，也可以是有理数。在一些其它实施例中，预定间隔是预定时间段。在此类其它实施例中，预定间隔可具有‘时间’维度。

图4中的第三行线示出了eUSB中继器内的高速断开连接检测。应注意，恰好在电缆摆动开始时检测到高速断开连接431。这恰好发生在第一1ms窗口421的末尾。因此，即使它被计数，如图4中第四行线中示出断开连接指示符的计数的441所示，由于第一1ms窗口421只有一个断开连接事件指示符431，eUSB中继器也会复位其内部断开连接指示符计数442并移动到下一个1ms窗口422。

在第二1ms窗口422期间，eUSB中继器基于时间段401、402、404中的电缆摆动活动检测4个高速断开连接432、433、434、435，这产生对应的断开连接事件指示符计数443、444、445、446。由于计数4在指定窗口大小中允许的断开连接指示的数量内，因此主机控制器不被警告，内部计数器在447复位，并且eUSB中继器移动到下一个1ms窗口423。

应注意，在1ms的时间段内存在5个断开连接431、432、433、434、435。即便如此，这并没有向主机发出断开连接指示，因为不需要使所配置窗口与断开连接活动对准。

图5示出了一种例子，其中，存在多个重叠的滚动窗口，并且一个1ms滑动窗口的特定对准和电缆摆动产生足够的断开连接指示，以将装置视为实际上断开连接。图5所示的例子是与图4所示的先前例子完全相同的‘摆动’情境，并且用与第一行线中的USB总线大体类似的附图标记进行标记，不同之处在于窗口配置略有不同。‘滑动窗口’近似4个固定滚动窗口(窗口A、窗口B、窗口C、窗口D)，其中每一固定滚动窗口的开始时间点相对于其它窗口的开始时间点移位。窗口B中的窗口525的开始时间比窗口A中的窗口522早2个微帧(250μs)。窗口C和窗口D中的对应窗口显示类似的2微帧的开始时间移位。示出了对应于窗口B的断开连接计数检测器-应了解，对于窗口A、窗口C和窗口D存在对应的计数器(未示出)，每个计数器在相应窗口的开始时复位。根据图5的实施例，对于窗口B，5个断开连接531、532、533、534、535都在1ms的时间段内，都发生在单个窗口525中。在第5次检测到断开连接535后，达到针对检测到的断开连接指示计数配置的阈值，主机控制器通过eUSB中继器收到断开连接警报，所述eUSB中继器作出确定并宣布装置已断开连接，并通过本地eUSB总线(图5的底部行线)向主机控制器发出eUSB端口复位551。这会触发中继器进入其默认模式(停用主机状态机)并阻止另外的主机流量。窗口A、窗口B、窗口C或窗口D中的任一者达到检测到的断开连接指示符计数的阈值都能够确定和发出eUSB端口复位。设想可以使用更复杂的滑动窗口方案来检测任何指定长度的滑动窗口内的特定层级的断开连接。这提供了更精确的断开连接活动指示，但会更复杂。例如，一个滑动窗口可以由8个固定滚动窗口组成，每个滚动窗口在开始时间移位1个微帧。在一些实施例中，本实施例的‘滑动窗口’可以理解为，针对每一帧/微帧，确定断开连接指示符是否已在最近预定数量的帧/微帧内出现预定次数。

图6示出了另一种例子，其中1ms固定滚动窗口和电缆摆动的特定对准产生足够的断开连接指示，以认为装置实际上断开连接。图6所示的例子是与图4所示的先前例子完全相同的情境，并且用与第一行线中的USB总线大体类似的附图标记进行标记，不同之处在于电缆摆动定时略有不同。用户摆动USB电缆导致USB电缆的偶发性或间歇性断开连接。电缆(因此所连接装置)会在时间段608、609、610、611、612、613中显示为已连接，而电缆(因此所连接装置)会在时间段601、602、603、604、605、606、607中显示为已断开连接。在这种情况下，与图4所示的例子相比，eUSB中继器碰巧在第二1ms窗口622期间检测到一个或多个断开连接。在第5次检测到断开连接指示符635后，达到针对检测到的断开连接指示计数配置的阈值，主机控制器通过eUSB中继器收到断开连接警报，所述eUSB中继器确定装置已断开连接，并通过本地eUSB总线(如图6的底部行线所示)向主机控制器发出eUSB端口复位651。这会使得中继器进入其默认模式(停用主机状态机)并阻止另外的主机流量。

如所论述，本公开中提出的解决方案可以具有以USB 2.0高速微帧(125μs)为增量的可配置窗口大小和可配置的窗口大小内可容忍的断开连接次数(或百分比)。

图7是描绘根据本公开的根据所提出解决方案的实施为用于检测装置断开连接的设备700的一个或多个实施例的框图。例如时钟生成701、配置控制702、高速断开连接检测703或断开连接检测处理704等外部逻辑是典型USB PHY的一部分。

时钟生成701表示所提出解决方案用作其正常操作的一部分的定时参考。时钟生成单元701为整个设备700提供本地时钟源。

配置控制702表示配置用于设备700的操作的参数的单元。来自配置控制单元702的配置可来自例如I2C或SPI等系统接口、来自内部存储器装置或来自本地微处理器等。

配置控制702提供8位数据HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE[7：0]和8位数据HS_DISCONNECT_COUNT[7：0]。本文所述的图7的实施例以USB 2.0高速微帧为例。

HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE表示包含于窗口内的USB 2.0高速微帧数。HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE定义了重复的持续时间窗口，指定如下：窗口可以与也可以不与USB 2.0高速微帧边界同步；窗口长度增量的变化取决于内部定时参考的精度；预期的可容忍的定时参考的精度约为+/-10％，但取决于产品需要，精度可能更高或更低。例如，分配给HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE的8′d0表示窗口长度为N/A，其中8′d0中的8′意指8位，8′d0中的d意指十进制。8′d0的设置可用于停用本公开的过滤方法，使得单个断开连接指示触发判定装置已断开连接。分配给HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE的8′d1表示窗口长度为125μs。分配给HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE的8′dN表示窗口长度等于N*125μs。当N为255时，最大窗口长度为31.9ms。

HS_DISCONNECT_COUNT表示给定窗口长度内可允许的高速断开连接指示符量。分配给HS_DISCONNECT_COUNT的8′d0表示断开连接，应在高速帧开始数据包中首次检测到断开连接时宣布。8′dN(N＞0)表示在指定窗口长度内应允许N个断开连接(不确定或宣布断开连接)。如果在窗口内检测到N+1个断开连接，则应确定并宣布装置已断开连接，并根据所使用的接口采取适当动作。例如，如果使用eUSB，则中继器应发出eUSB端口复位并停用中继器功能，并等待主机的进一步配置。

系统将选择适当的窗口大小(例如10ms)，以及该窗口内可接受的高速断开连接的适当数量(例如53)。然而，对窗口大小和可接受计数的选择也应考虑到实际使用的产品、所涉及的PHY接口、精度要求等。

应注意，使用上述定义，可以定义窗口长度和所允许的高速断开连接数的‘非法’(意味着无效)组合。例如，如果系统选择1ms窗口大小和并选择40作为所允许的断开连接数，而1ms窗口仅持续8微帧长，则40个断开连接无效，这是不言自明的。

设备700包括错误配置处理705以实施将显而易见的任何错误配置处理。取决于所需复杂性，存在多种可能性。在此情况下，设备700能够取决于指定的窗口大小或断开连接指示计数而越控配置。

例如，如果HS_DISCONNECT_COUNT被设置为8′d7，则意味着必须检测到8个断开连接才能向主机通知断开连接。一个窗口的持续时间应至少为1ms，持续8个USB 2.0高速微帧。HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE应设置为至少8′d8，这允许窗口持续至少1ms长。虽然可以利用该设置检测断开连接，但该设置表示100％的微帧显示为已断开连接。优选地，将可接受的断开连接数设置为所定义窗口内整个微帧的60％左右，但这具体取决于系统需要。

对于HS_DISCONNECT_COUNT高于0的任何设置，HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE的对应设置应至少大于HS_DISCONNECT_COUNT。被配置成执行错误配置处理的错误配置处理单元705在HS_DISCONNECT_COUNT高于0而HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE小于等于HS_DISCONNECT_COUNT时启用。详述的错误配置处理机制描述如下：

如果满足(HS_DISCONNECT_COUNT＝0)，则不需要对用户设置作出改变。一旦检测到高速断开连接，就以适合于所使用接口的任何方式(UTMI+、ULPI、eUSB等)警告主机系统。

如果满足(HS_DISCONNECT_COUNT＞0)和(HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE<HS_DISCONNECT_COUNT+1)以及(HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE＝0)，则HS_DISCONNECT_COUNT将被越控并被强制为0。

如果满足(HS_DISCONNECT_COUNT＞0)和(HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE<HS_DISCONNECT_COUNT+1)以及(HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE＞0)，则HS_DISCONNECT_COUNT将被越控并被强制为HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE-1。

如果满足(HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE＞＝HS_DISCONNECT_COUNT+1)，这指示当前配置有效，则不对用户设置作出改变。将通过使用当前配置继续进行所提出过滤方法。

参考图7，高速断开连接检测单元703表示如USB 2.0规范所述的正常USB 2.0高速断开连接检测。高速断开连接检测703检测主机与装置帧开始数据包期间的高速断开连接。从高速断开连接检测703提供hs_disconnect_detected以指示检测到本公开的结果。

断开连接检测处理单元704表示USB PHY的对高速断开连接作出反应的部分。无论是传统的UTMI+还是ULPI USB PHY抑或更新的eUSB中继器，每一个都有指定的方式来处理高速断开连接。例如，在主机侧eUSB中继器中，它应该通过发出eUSB端口复位来对检测到高速断开连接作出反应，如图3、5和6所示，然后停用自身。

将根据以下3个部分描述用于检测装置断开连接的方法和设备的本公开实施例：错误配置处理705、窗口生成706和断开连接计数707。

错误配置处理单元705从配置控制单元702接收HS_DISCONNECT_COUNT[7：0]和HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE[7：0]，如上所述地修改设置，并产生HS_DISCONNECT_COUNT_MOD[7：0]和HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE_MOD[7：0]。如果设置使得不应使用所述方法，则错误配置处理705可产生disconnect_filtering_disabled指示。如所描述，如果HS_DISCONNECT_COUNT＝0或HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE＝0，则USB PHY应在高速断开连接的第一指示时采取动作。

窗口生成单元706包括微帧定时脉冲生成器708，其从时钟生成单元701获取本地时钟源，并对所述本地时钟源进行下分频以产生125μs定时参考。自由运行窗口计数器709接收125μs定时参考，并且每125μs递增一次。一旦窗口计数器709的计数达到HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE_MOD指定的125μs微帧的量，窗口计数器709就会复位，并给出指示窗口持续时间结束的指示。应注意，当窗口计数器709开始从0计数时，有效HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE_MOD应大于0。因此，添加‘-1’运算单元710以将HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE_MOD减1，之后比较器711将所得结果与来自窗口计数器709的Window_cnt[7：0]进行比较。在窗口持续时间结束时，比较器711提供‘Terminal_window_cnt’，它呈现将由下降沿检测器检测到的下降沿。作为响应，下降沿检测器产生指示一个窗口的结束和下一个窗口的开始的‘Window_start’。

断开连接计数模块707包括断开连接计数器712，它在每一窗口开始时清除并且针对在给定窗口期间检测到的每一高速断开连接递增一次。通过比较器713将Disconnect_cnt[7：0]与来自错误配置处理705的HS_DISCONNECT_COUNT_MOD[7：0]进行比较。

只要当前窗口内的断开连接指示小于或等于HS_DISCONNECT_COUNT_MOD，设备就禁止任何单元对高速断开连接指示采取动作。一旦，或如果，一个窗口内的高速断开连接指示数达到HS_DISCONNECT_COUNT_MOD，则从比较器713产生max_allow_disconnects_reached，并且启用外部逻辑以在下一个高速断开连接指示时立即采取动作，这意味着如果在当前窗口结束之前检测到另一高速断开连接指示符，则外部逻辑将对断开连接采取动作。注意，考虑到比较器713产生的max_allow_disconnects_reached或错误配置处理705产生的disconnect_filtering_disabled，下一个高速断开连接将使得系统对断开连接采取动作。因此，提供‘OR’门714，以通过enable_hs_disconnect_action向断开连接检测处理单元704通知针对上述两个条件中的任一者对下一高速断开连接作出反应。根据本公开的一个或多个实施例，从‘OR’门714提供启用信号(enable_hs_disconnect_action)，以控制断开检测处理704的操作。如果启用(enable_hs_disconnect_action＝真)，则断开连接检测处理704将按适当规范(UTMI+、ULPI、eUSB)对紧接着的下一个断开连接采取动作。如果停用(enable_hs_disconnect_action＝假)，则断开连接检测处理704将不对第二断开连接采取动作，并且将如同未检测到断开连接一样采取动作。

图8和9是描绘用于利用当前过滤解决方案检测装置断开连接的方法的操作的时序图。

图8是示出其中偶发性高速断开连接指示数在系统所设置的可允许限值内的例子的时序图。在图8的例子中，窗口大小(也称为窗口长度或窗口持续时间)是1ms(根据上述图7的实施例，HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE＝8)，并且在该窗口大小内的可允许断开连接数是4(HS_DISCONNECT_COUNT＝4)。定时示出125μs定时参考、窗口计数器值、Window_start指示、当前窗口、高速断开连接检测、断开连接计数以及使得断开连接检测处理逻辑对断开连接采取动作的启用。在例子中，在801、802、803、806、809、811、812、813处在SOF数据包期间执行断开连接检测但未检测到断开连接，而在804、805、807、808、810处在SOF数据包期间执行断开连接检测并检测到断开连接。断开连接计数器在每一窗口832、833开始时清除(即在841、842清除为0)。该例子示出，在第二1ms窗口832期间，检测到4个高速断开连接805、807、808、810。在该例子中，4个断开连接指示在所允许的断开连接数内(HS_DISCONNECT_COUNT＝4)。因此，在检测到第4断开连接指示符810之后，在851处enable_hs_disconnect_action信号被断言为真，使得在检测到下一个高速断开连接时，图7所示的USB 2.0高速断开连接检测处理单元704将被启用以对第二个检测到的断开连接指示符采取动作。然而，如图8的例子那样，第二1ms窗口832结束，而没有检测到任何更多的高速断开连接指示符。在第31ms窗口833的开始，在841处断开连接计数器复位，并且在852处enable_hs_disconnect_action信号被撤销断言为假。

图9是大体示出一个例子的时序图，所述例子与图8的例子相同且以类似方式相应地标记，但其中检测到的偶发性高速断开连接量超过所允许限值(HS_DISCONNECT_WINDOW_SIZE＝8，HS_DISCONNECT_COUNT＝4)。如上所述，这可能是由于噪声过大、布线故障或实际上断开连接(例如，当用户摆动电缆以便移除时，断开连接可能会有噪声)。图9中的例子示出了与图8中的先前例子几乎相同的信息，不同之处在于附加的eUSB中继器状态961、962。在替代实施例中，其它接口，例如UTMI+或ULPI接口而不是eUSB接口，也可适用。

在开始时，eUSB中继器在其高速L0状态961下处于主机模式。这是其中数据包进行上行和下行传送的中继模式状态。在例子中，在901、902、903、906、909、911处在SOF数据包期间执行断开连接检测但未检测到断开连接，而在904、905、907、908、910、912处在SOF数据包期间执行断开连接检测并检测到断开连接指示符。该例子示出在第二1ms窗口932期间，已检测到4个高速断开连接指示符905、907、908、910。在检测到第4断开连接指示符910之后，在951处enable_hs_disconnect_action信号被断言为真。

应注意，在这种情况下，在第二1ms窗口932内检测到第5断开连接指示符912。由于USB 2.0高速断开连接检测处理704被启用以对任何紧接着的下一个检测到的断开连接采取动作，因此中继器紧接在检测到第5断开连接指示符912之后立即发出eUSB端口复位962并停用其操作。中继器主机模式相对应地在971处停用。这表示中继器将发送端口复位962，但其所有其它操作基本上被停用。需要由系统进行重新配置，以便重新建立USB操作。

图10是描绘根据本公开的实施例的用于确定装置与总线断开连接的机制的方法1000的流程图。用于确定装置与总线断开连接的方法在1001开始。在步骤1002，周期性地轮询总线以检测断开连接指示符的出现。总线包括用于传送数据帧的数据线。在步骤1003，通过将每条数据线上的平均电压与阈值电压进行比较来确定断开连接指示符的出现。当每条数据线上的平均电压超过阈值电压时，在步骤1004，确定是否已检测到断开连接指示符的出现达预定次数(也就是说，已达到阈值)。如果已检测到断开连接指示符的出现达预定次数，则将确定装置与总线断开连接。接着，所述方法1000将在步骤1008，响应于确定与总线断开连接而停用将数据帧传送到装置，并结束。如果检测到断开连接指示符的出现但未达到预定次数，则在步骤1005，递增断开连接指示符的出现次数。在确定装置断开连接期间，在步骤1006，所述方法1000监测并判定是否达到预定加窗间隔。如果达到预定加窗间隔，则将在步骤1007复位断开连接指示符的递增的出现次数并且刷新加窗间隔以开始新窗口。

本公开所描述的实施例以eUSB中继器及其在检测到高速断开连接时的动作为例，然而，所描述的设备和方法可以易于应用于UTMI+或ULPI USB PHY、集成USB PHY、或甚至其它能够传输数据帧的PHY接口的可替代实施例。

根据USB 2.0高速微帧定时，窗口增量被列为125μs，但不一定如此。可以使用适合系统需要的其它定时参考。例如100μs、500μs、1ms等。由于各种原因(例如音频)引起的系统噪声可能会导致偶发性断开连接检测，但系统可以针对可接受的系统行为宣布阈值。

已经参考特定配置选项(窗口大小和断开连接计数)和错误配置处理描述了本公开的所提出解决方案，但可以设想可以使用其它可能的配置和错误处理方法。可以指定简单的窗口时间长度，而不是提供多个增量窗口来创建窗口大小。本领域的技术人员可以指定百分比，而不是允许特定的断开连接数。其它可能性也存在，正如本领域的技术人员所熟悉的，并且旨在包含在本公开内。

除非本文中另外指示或明显与内容相矛盾，否则在描述主题的情况下(尤其在所附权利要求书的情况下)，使用术语‘一’、‘一个’和‘所述’以及类似指示物应理解为涵盖单数和复数两者。除非本文中另外指示，否则本文中对值范围的叙述仅仅充当单独地提及落入所述范围内的每个单独值的简写方法，并且将每个单独值并入本说明书中，就如同个别地在本文中对其进行叙述一样。此外，上述描述仅出于说明的目的，而不是出于限制的目的，因为寻求保护的范围由下文所阐述的权利要求及其授权的任何等效物来限定。除非另外要求，否则本文中所提供的对任何和所有例子或示例性语言(例如，‘例如’)的使用仅旨在更好地说明主题，而不是对主题的范围造成限制。使用术语‘基于’和其它类似短语指示在附属权利要求和书面描述中产生结果的条件，而不是旨在排除产生所述结果的其它条件。本说明书中的任何语言都不应理解为指示任何未要求保护的要素对于实践所要求保护的本公开是必不可少的。

本文中描述优选实施例，包括本发明人已知的用于执行所要求主题的最佳模式。当然，在阅读前述描述之后，那些优选实施例的变化对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。发明人期望本领域的技术人员适时采用此类变化，并且发明人旨在以不同于本文中特定描述的其它方式来实践所要求保护的主题。因此，所要求保护的主题包括可适用法律所准许的在附属权利要求中叙述的主题的所有变化和等效物。此外，除非本文中另外指示或以其它方式明显与内容相矛盾，否则涵盖上文所描述的要素以其所有可能的变化形式的任何组合。

Claims (10)

1.一种用于确定装置与总线断开连接的设备，其特征在于，所述设备包括：

检测单元，其被配置成周期性地轮询所述总线以检测断开连接指示符的出现；以及

处理单元，其被配置成响应于在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数，确定所述装置与所述总线断开连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述总线被配置成用于将数据帧传送到所述装置，并且其中所述检测单元被配置成针对每一数据帧轮询所述总线至少一次。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，

所述总线包括用于传送所述数据帧的数据线；并且

所述断开连接指示符为每条所述数据线上的平均电压超过阈值电压。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，

所述阈值电压为当所述装置连接到所述总线时用于传送所述数据帧的所述数据线的平均电压的两倍。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，

所述总线被配置成根据选自以下各者中的一者的协议传送数据：UTMI+、ULPI和eUSB。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述数据帧通过所述总线在数字通信协议的物理层PHY中传送。

7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，

所述处理单元另外被配置成响应于确定与所述总线断开连接而停用将所述数据帧传送到所述装置。

8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，

所述预定间隔对应于大于一的预定数据帧数，并且所述设备另外包括：

窗口生成单元，其被配置成通过使用每个所述数据帧中出现的帧指示符对所述数据帧进行计数直到计数到所述预定帧数来确定所述预定间隔。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，另外包括：

计数器单元，其被配置成：响应于所述断开连接指示符的每次出现而递增，以对所述断开连接指示符的出现次数进行计数；并且响应于所述断开连接指示符的计数到的出现次数在所述预定间隔内未达到所述预定次数而复位。

10.一种用于确定装置与总线断开连接的方法，其特征在于，所述方法包括：

周期性地轮询所述总线，以检测断开连接指示符的出现；以及

响应于在预定间隔内检测到断开连接指示符的所述出现达预定次数，确定所述装置与所述总线断开连接。