CN1655093A - Usb省电控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

一种USB(Universal Serial Bus)省电控制电路及方法，其是由一第一逻辑产生一控制信号，其中此控制信号开启一传送模组的相关电源，由此在传送资料前致能(enable)此传送模组；并由一第二逻辑管理此控制信号，由此解决USB交握过程(handshaking process)中的问题并提供改变控制信号的选择。

Description

USB省电控制电路及方法

技术领域

本发明是有关于一种控制电路及方法，特别是有关于一种USB(Universal Serial Bus；通用序列总线，其后简称USB)省电控制电路及方法。

背景技术

请参照图1，在一已知USB控制电路中，由于其两控制信号PdHsDRV与PdHsPort的实体线路是连接在一起，因此控制信号PdHsDRV是等同于控制信号PdHsPort，其中，控制信号PdHsPort是用以在一USB装置操作于快速传输模式(high-speed mode；熟悉该项技术的人士亦称为USB 2.0模式，然不限于此)时，致能(enable)此USB装置保持在高速动作；而控制信号PdHsDRV是用以控制此USB装置中的传送模组的相关电源的供给。据此，当此USB装置操作于快速传输模式时，上述的USB装置中的传送模组的相关电源则一直维持在开启状态。

然而在USB操作的过程中，USB装置可能处于闲置状态或者是接收状态，并且，资料接收及输出并无法由相同的USB装置同时执行，因此，当USB装置处于闲置状态或是正从另一USB装置接收资料时，实无必要提供电源给传送模组而造成电力消耗。此外，从另一角度而言，当USB装置操作于快速传输模式时，由于传送模组的相关电源仍维持在开启状态，因此不论USB装置是处于闲置状态或是正从另一USB装置接收资料，其会产生一约18mA的电流(即所谓的“漏电流”)分流(bypass)至地。因此，上述的状态不仅导致漏电流，并且也产生电流热效应(heatingeffect)以及造成USB电源的浪费。

以一USB装置为例，例如一可携式USB数字相机，其以四颗干电池(规格为AA，1.5V，1500mAh，即一般所谓的3号电池)为其电源供应，当此USB装置操作于快速传输模式且处于闲置状态或是正从另一USB装置接收资料时，此USB装置每秒消耗约1％电力并产生约59.4mW(3.3V*18mA＝59.4mW)的功率消耗，其中，3.3V是表示USB的工作电压。换句话说，当此可携式USB数字相机操作于快速传输模式但处于闲置状态或是正从另一USB装置接收资料时，此可携式USB数字相机的电力是消耗相当地快速。然而，电力对于可携式USB装置(并非仅限定于USB数字相机)是一重要的操作考量，并且不应消耗太多于USB操作。

鉴于以上所述的USB控制电路的缺点，实有需要持续发展新的改良电路与方法，以克服先前技术中的各项缺点。所以，如何减少USB装置的电力的消耗以及如何解决交握过程中所可能产生的问题等，是此技术领域必然会遭遇的问题，也是本发明所要解决的问题。

发明内容

监于上述的发明背景中，已知技艺中的USB控制电路并不具有控制传送模组的电源的功能以及无法有效节省电源供应等问题。本发明提供一种USB省电控制电路及方法，由此改良已知技术中的诸项缺点。

本发明提供一第一逻辑，其产生一控制信号取代原控制信号以开启USB装置中的传送模组的相关电源，由此，在传送模组开始传送资料前，致能(enable)此传送模组。

本发明提供一第二逻辑，由其控制开启传送模组的电源的控制信号，由此解决交握过程(handshaking process)中的问题并提供改变控制信号的选择。

本发明提供一种USB省电控制方法，由此控制USB装置中传输模组的相关电源开启的时间，并解决交握过程(handshaking process)中所产生的问题以及提供改变控制信号的选择。

根据以上所述，本发明提供了一种USB省电控制电路，其特征在于，该USB省电控制电路包含：

一第一逻辑，该第一逻辑接收一第一信号、一第二信号及一第三信号并产生一控制信号，其中该控制信号控制一USB装置的传送模组的相关电源，该第三信号致能该USB装置的传送模组以传送资料；以及

一第二逻辑，该第二逻辑接收该控制信号、一第四信号及一第五信号并由该第五信号控制改变该控制信号的选择。

其中该第一逻辑是包含一反或门。

其中还包含：

一第一次电路，该第一次电路接收该第一信号并产生一第一次信号做为该反或门的一输入，其中该第一次信号与该第一信号具有相同的频率但不同的相位；以及

一第二次电路，该第二次电路接收该第二信号并产生一第二次信号做为该反或门的另一输入，其中该第二次信号与该第二信号具有相同的频率但不同的相位。

其中该第一信号是该第三信号的至少前一级的信号，该第一信号是包含该第三信号的前两级的信号。

其中该第二信号是该第三信号的至少前一级的信号，该第二信号是包含该第三信号的前一级的信号。

其中该第二逻辑是包含一多工器，该多工器利用该第五信号做为其选择控制。

其中还包含：

一或门，该或门接收该第四信号及一第七信号并产生该多工器的一输入；以及

一与门，该与门接收该第五信号及一第八信号并产生该多工器的一选择信号；

由此，该多工器的输出经由该第五信号的选择可能是该第四信号，也可能是该控制信号。

其中该第四信号是原本开启传送模组的电源的一原控制信号。

其中该第五信号是包含指示一交握程序完成的信号。

本发明一种USB省电控制方法，其特征在于，该USB省电控制方法包含：

接收一第一信号、一第二信号及一第三信号，其中该第一信号及该第二信号是分别为该第三信号的至少前一级的信号，该第三信号是用以致能一传送模组开始传送资料；以及

产生一控制信号，其中该控制信号是由该第一信号、该第二信号及该第三信号经逻辑运算所产生，且该控制信号是用以在该传送模组开始传送资料前开启该传送模组的电源。

其中该第一信号是包含该第三信号的一前两级的信号，该第二信号是包含该第三信号的一前一级的信号。

其中还包含：

接收该控制信号、一第四信号以及一第五控制信号，其中该第四信号是一开启该传送模组的电源的原控制信号；以及

利用该第五信号管理该控制信号以及该第四信号，由此控制该传输模组的相关电源开启的时间，并解决交握过程中所产生的问题以及提供改变控制信号的选择。

附图说明

本发明的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行，且本发明的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。并且，为提供更清楚的描述及更容易理解本发明，图示内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度的比例已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图示的简洁，其中：

图1是一已知USB控制电路；

图2A是本发明产生一控制信号的一较佳实施例的方块图；

图2B是图2A的一较佳实施电路；以及

图3A是本发明管理控制信号的一较佳实施例的方块图；

图3B是本发明管理控制信号的另一较佳实施例的方块图；

图4是本发明的一较佳实施例的信号波形；以及

图5是本发明的一较佳实施例的流程图。

具体实施方式

请参照图2A，其为本发明产生一控制信号的一较佳实施例的方块图。一第一逻辑200接收一第一信号TXSTART_T、一第二信号START及一第三信号HsTxAct，并产生一控制信号PdHsDRV_YUFU，其中控制信号PdHsDRV_YUFU是用以开启一USB装置中的一传送模组的相关电源，第三信号HsTxAct是一致能(enable)此传送模组开始传送资料的信号，而第一信号TXSTART_T及第二信号START是分别为第三信号HsTxAct的前两级及前一级的信号。在此要说明的是，本发明的第一信号及第二信号并不受限于分别为第三信号的前两级及前一级的信号，其等也可以分别是第三信号的至少前一级的信号，例如为第三信号的前四级及前五级的信号。而本发明中所谓的前一级的信号是指一第一逻辑元件的输入信号与其输出相连接的一第二逻辑元件的输入信号的相对称谓；同理，前两级的信号是指一第一逻辑元件的输入信号与一第三逻辑元件的输入信号的相对称谓，其中第一逻辑元件的输出是连接一第二逻辑元件的输入，且第二逻辑元件的输出是连接第三逻辑元件的输入。或就某个层面来看，某信号的前一级信号可以视为，在此前一级信号出现后便紧跟随着出现此信号。亦即可以视为，某信号的前N级信号是为，在此前N级信号出现后，再经历N-1个信号，便紧跟随着出现此信号。

第一逻辑200包含一反或门230(NOR gate)用以接收上述的信号，包括TXSTART_T、START及HsTxAct，并产生控制信号PdHsDRV_YUFU。因此，当其中任一信号TXSTART_T、START及HsTxAct动作(active)时，控制信号PdHsDRV_YUFU即动作，因为在本实施例中，信号TXSTART_T、START及HsTxAct是正逻辑(positive logic)信号，而控制信号PdHsDRV_YUFU是负逻辑(negative logic)信号。并且，控制信号PdHsDRV_YUFU是比第三信号HsTxAct早动作，因为控制信号PdHsDRV_YUFU是由第一信号TXSTART_T(其为第三信号HsTxAct的前两级信号)透过反或门230的逻辑运算所致能，此意味着上述的传送模组的电源在资料传送前才开启，由此解决USB装置操作于快速传输模式但却处于闲置状态或是正从另一USB装置接收资料时的漏电流现象以节省电源的消耗。然而要说明的是，上述的反或门230是可藉由其他逻辑电路实现，其不应受限于本实施例。

第一逻辑200亦包含两次电路210及220(sub-circuit)。次电路210及220是分别用以改变(shift)第一信号TXSTART_T及第二信号START的相位(phase)，并分别产生一第一次信号TXSTART_T_h及一第二次信号START_h。反或门230接收次信号TXSTART_T_h及START_h以消除第一信号TXSTART_T与第二信号START间及第二信号START与第三信号HsTxAct间在反或门230的逻辑运算中所可能产生的信号间隙(gap)以避免误动作。在本实施例中，第一次信号TXSTAT_T_h相对于第一信号TXSTART_T是延迟半个系统时脉，然不限于此；同理，第二次信号STAT_h相对于第二信号START亦延迟半个系统时脉，然不限于此。

请参照图2B，其为图2A的一较佳实施电路。图2B与图2A的不同处在于，图2B是以两D型正反器210及220替代图2A中的次电路210及220当成其的一较佳实施电路。D型正反器210及220在一时脉CLK之后分别接收并闩锁(latch)第一信号TXSTART_T及第二信号START，并在下一时脉CLK分别输出第一次信号TXSTART_T_h及第二次信号START_h。一信号System Reset是用以重置(reset)上述的D型正反器210及220。在本实施例中，上述的时脉CLK与系统时脉是具有相同的频率但延迟半个相位的周期，至于信号TXSTART_T、START、HsTxAct、PdHsDRV_YUFU、TXSTART_T_h、START_h以及反或门230均同图2A中的描述，在此不再重复累述。然而，要说明的是，第一次信号TXSTART_T_h及第二次信号START_h可由任何逻辑电路产生，并不受限于D型正反器。

另一方面，由于本实施例所产生的控制信号PdHsDRV_YUFU取代了USB装置中原本用以开启传送模组的电源的一原控制信号，因此唧声K(chirp-K)信号无法传送到与此USB装置连线的其他USB装置，例如USB集线器或USB主机。因为当USB装置在刚连接上其他USB装置时，并不会有HsTxAct信号，而此状态将有可能导致交握错误(handshakingmistake)而使得USB装置仅能工作于全速传输模式(full-speed mode)或慢速传输模式(low-speed mode)，即使此USB装置具有可工作于高速传输模式的功能。其中，唧声K信号是用以通知其他USB装置此与其连线的USB装置是可操作于高速传输模式，而有关于USB交握信号及过程的细节可查询www.usb.org网站，或参考由USB组织所公布的“UniversalSerial Bus Specification Revision 2.0 April 27，2000”。

请参照图3A，其为本发明管理控制信号的一较佳实施例的方块图。一第二逻辑300接收上述的控制信号PdHsDRV_YUFU、一第四信号PHY_PdHsPort_A及一第五信号PHY_TERM_ON_A，并产生一第六信号PdHsDRV_Sel_REG，其中控制信号PdHsDRV_YUFU在本实施例中是被产生用以开启传送模组的相关电源，第四信号PHY_PdHsPort_A是原本开启传送模组的电源的一原控制信号，而第五信号PHY_TERM_ON_A是指示一交握程序完成的信号。

第二逻辑300包含一多工器310。多工器310接收上述的信号PdHsDRV_YUFU及PHY_PdHsPort_A当成其资料输入，并接收第五信号PHY_TERM_ON_A当成其开关控制。据此，多工器310的输出(即第六信号PdHsDRV_Sel_REG)经由第五信号PHY_TERM_ON_A的选择可能是第四信号PHY_PdHsPort_A(即原本的控制信号)，或也可能是控制信号PdHsDRV_YUFU。例如：当第五信号PHY_TERM_ON_A为逻辑“0”时，第四信号PHY_PdHsPort_A被多工器310选取并当成第六信号PdHsDRV_Sel_REG；而当第五信号PHY_TERM_ON_A为逻辑“1”时，控制信号PdHsDRV_YUFU被多工器310选取并当成第六信号PdHsDRV_Sel_REG。换句话说，第二逻辑300在一交握程序中由原控制信号PHY_PdHsPort_A开启传送模组的相关电源；而在此交握程序完成后则是以控制信号PdHsDRV_YUFU开启传送模组的相关电源，由此，高速传输模式交握程序中的唧声K信号在本发明中即可被传输。而上述的第五信号PHY_TERM_ON_A亦可由使用者依实际状况而指定其指示事件(even)，并不受限于指示交握程序完成。

请参照图3B，其为本发明管理控制信号的另一较佳实施例的方块图。图3B与图3A的不同处在于，一或门330(OR gate)是被用以接收第四信号PHY_PdHsPort_A及一第七信号DEV_PdHsDRV_REG以产生多工器310的一输入信号PdHsDRV_REG；以及一与门320(AND gate)是被用以接收第五信号PHY_TERM_ON_A及一第八信号HsDRVSel_REG以产生多工器310的一选择信号HsDRV_Source_Sel。其中，第七信号DEV_PdHsDRV_REG及第八信号HsDRVSel_REG是分别用以设定USB装置的操作模式及控制信号。例如：当第七信号DEV_PdHsDRV_REG被设定为逻辑“1”时，则多工器310的输入信号PdHsDRV_REG经或门330的逻辑运算后是维持在逻辑“1”，此意味着USB装置在高速传输模式交握过程中无法开启传送模组的相关电源以传送唧声K信号，换句话说，USB的高速传输模式是关闭(disable)。然而，第七信号DEV_PdHsDRV_REG初始设定是逻辑“0”。另一说明范例，当第八信号HsDRVSel_REG被设定为逻辑“0”时，则多工器310的选择信号HsDRV_Source_Sel经与门320的逻辑运算后是维持在逻辑“0”，也就是说，多工器310选择信号PdHsDRV_REG当成信号PdHsDRV_Sel_REG以开启USB装置中传送模组的相关电源，换句话说，USB装置是由原本的控制信号开启传送模组的相关电源。然而，第八信号HsDRVSel_REG初始设定是逻辑“1”，由此，在高速传输模式交握程序完成后，控制信号PdHsDRV_YUFU才可经由多工器310选择当成信号PdHsDRV_Sel_REG。至于控制信号PdHsDRV_YUFU、第四信号PHY_PdHsPort_A及第五信号PHY_TERM_ON_A均同图3A中的描述，在此不重复累述。然而，要说明的是，第二逻辑是可由其他逻辑电路实现，其不应受限于图3A及图3B中的描述的限制。

请参照图4，其为图2A所示的实施例的信号波形。然而，为了简洁图示以展示图4中的信号波形间的关系，每一对应信号波形标示电压单位(例如：毫伏(millivolt；mV))的垂直轴并未绘出，并且每一波形的水平方向是代表时间轴。并且，图4中的信号波形是符合USB标准，因此图4是用以说明本实施例的控制信号、操作模式以及开启及关闭传送模组的电源间的关系。信号TXSTART_T及信号START是分别为信号HsTxAct的至少前一级信号(分别为前两级信号及前一级信号)，并且信号TXSTART_T_h及START_h相对于信号TXSTART_T及START是分别延迟半个系统时脉。当信号TXSTART_T动作时(其为正逻辑信号)，信号PdHsDRV_YUFU开始动作(其为负逻辑信号)。然后由于信号TXSTART_T_h、START、START_h及HsTxAct陆续动作(其等为正逻辑信号)，因此信号PdHsDRV_YUFU是保持在动作状态直到信号HsTxAct失效(inactive)。也就是说，USB装置中传送模组的电源在传送模组被信号HsTxAct致能(enable)开始传输资料前，先由信号PdHsDRV_YUFU将其开启，而期间传送模组的电源是持续供应直到传送模组被信号HsTxAct关闭(disable)。换句话说，传送模组的电源在资料传送完成后被关闭。在本实施例中，从开启传送模组的电源到传送模组开始传送资料的期间至少约为90纳秒(nanosecond)，由此，提供传送模组足够的时间可以将电流拉升至USB高速传输模式所需的17.78mA以上，并进而使得电压从0V拉升至其工作电压所需的电压准位。而上述的至少约为90纳秒的期间是可依电路的实际反应状况而加以调整，例如：当传送模组在50纳秒内即可将电流拉升至17.78mA以上，则上述至少约为90纳秒的期间即可缩短至50纳秒，然不限于此，或者依使用者的实际需求而加以调整。

请参照图5，其为本发明的一较佳实施例的流程图。在步骤512，接收一第一信号、一第二信号及一第三信号，其中此第一信号及此第二信号是分别为上述的第三信号的至少前一级的信号，而上述的第三信号是用以致能一传送模组开始传送资料。要说明的是，上述的第一信号及第二信号是可以分别为第三信号的前两级的信号及前一级的信号，而此所谓的前一级的信号是指一第一逻辑元件的输入信号与其输出相连接的一第二逻辑元件的输入信号的相对称谓；同理，前两级的信号是指一第一逻辑元件的输入信号与一第三逻辑元件的输入信号的相对称谓，其中第一逻辑元件的输出连接一第二逻辑元件的输入，且第二逻辑元件的输出连接第三逻辑元件的输入。

在步骤514，产生一控制信号，其中此控制信号是由上述的第一信号、第二信号及第三信号经逻辑运算所产生，且此控制信号是用以在上述的传送模组开始传送资料前开启此传送模组的电源。在本实施例中，上述的逻辑运算是包含一反或门(NOR gate)的逻辑运算，然不限于此。

在步骤516，接收上述的控制信号、一第四信号以及一第五控制信号，其中上述的第四信号是一开启上述的传送模组的电源的原控制信号。

在步骤518，利用上述的第五信号管理上述的控制信号以及第四信号，由此控制上述的传输模组的相关电源开启的时间，并解决交握过程中所产生的问题以及提供改变控制信号的选择。在本实施例中，上述的第五信号是输入一多工器的选择线，由此提供管理选择上述的第四信号及控制信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其他为脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的权利要求内。

Claims (12)

1.一种USB省电控制电路，其特征在于，该USB省电控制电路包含：

一第一逻辑，该第一逻辑接收一第一信号、一第二信号及一第三信号并产生一控制信号，其中该控制信号控制一USB装置的传送模组的相关电源，该第三信号致能该USB装置的传送模组以传送资料；以及

一第二逻辑，该第二逻辑接收该控制信号、一第四信号及一第五信号并由该第五信号控制改变该控制信号的选择。

2.如权利要求1所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中该第一逻辑是包含一反或门。

3.如权利要求2所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中还包含：

一第一次电路，该第一次电路接收该第一信号并产生一第一次信号做为该反或门的一输入，其中该第一次信号与该第一信号具有相同的频率但不同的相位；以及

一第二次电路，该第二次电路接收该第二信号并产生一第二次信号做为该反或门的另一输入，其中该第二次信号与该第二信号具有相同的频率但不同的相位。

4.如权利要求1所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中该第一信号是该第三信号的至少前一级的信号，该第一信号是包含该第三信号的前两级的信号。

5.如权利要求1所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中该第二信号是该第三信号的至少前一级的信号，该第二信号是包含该第三信号的前一级的信号。

6.如权利要求1所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中该第二逻辑是包含一多工器，该多工器利用该第五信号做为其选择控制。

7.如权利要求6所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中还包含：

一或门，该或门接收该第四信号及一第七信号并产生该多工器的一输入；以及

一与门，该与门接收该第五信号及一第八信号并产生该多工器的一选择信号；

由此，该多工器的输出经由该第五信号的选择可能是该第四信号，也可能是该控制信号。

8.如权利要求1所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中该第四信号是原本开启传送模组的电源的一原控制信号。

9.如权利要求1所述的USB省电控制电路，其特征在于，其中该第五信号是包含指示一交握程序完成的信号。

10.一种USB省电控制方法，其特征在于，该USB省电控制方法包含：

接收一第一信号、一第二信号及一第三信号，其中该第一信号及该第二信号是分别为该第三信号的至少前一级的信号，该第三信号是用以致能一传送模组开始传送资料；以及

产生一控制信号，其中该控制信号是由该第一信号、该第二信号及该第三信号经逻辑运算所产生，且该控制信号是用以在该传送模组开始传送资料前开启该传送模组的电源。

11.如权利要求10所述的USB省电控制方法，其特征在于，其中该第一信号是包含该第三信号的一前两级的信号，该第二信号是包含该第三信号的一前一级的信号。

12.如权利要求10所述的USB省电控制方法，其特征在于，其中还包含：

接收该控制信号、一第四信号以及一第五控制信号，其中该第四信号是一开启该传送模组的电源的原控制信号；以及

利用该第五信号管理该控制信号以及该第四信号，由此控制该传输模组的相关电源开启的时间，并解决交握过程中所产生的问题以及提供改变控制信号的选择。

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