CN1682451A - 接口收发器的功率管理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于使电子装置互连的收发器，该收发器包括：至少一个具有可选择的功耗并且耦合到一个或多个接口信号的接口电路；与所述至少一个接口电路相耦合的用于接收选择信号的选择输入，借此可由所述选择输入的逻辑状态选择所述一个或多个接口电路的复杂性等级。

Description

接口收发器的功率管理方法和装置
技术领域
本发明一般涉及通信链路电路，更具体地涉及具有可选择的复杂性和功耗的发射器和/或接收器。
背景技术
当前系统设备之间以及电路之间的接口的工作频率和复杂性已经增加。尤其是，根据特定接口的性能需求，高速串行接口需要数据/时钟提取、抖动消除、相位校正、错误校正、错误恢复电路和均衡电路，这些电路可以变得非常复杂。当上述电路变得更加复杂时，它们具有越来越大的数字逻辑部分，并且接收器电路和发射器电路中使用的数字逻辑的总量也大大增加了。
因为设计资源有限以及需要满足多种接口应用、用户以及信道条件的需求，所以通常针对最坏情况的误码率和环境条件，来设计上述接口内的发射器和接收器，从而使接收器较为复杂，发射器的功耗较高。结果，当可利用高的信道质量时，并不总是能提供不比所需结构更复杂的接收器。
当最坏情况的误码率和接口条件偏离理想情况时，上述接收器的复杂性增加。发射器的复杂性也可能因为使用数字均衡电路和错误校正编码而增加。因此接口电路或系统硅(system silicon)内必需的功耗和热耗散也增加，以便满足所有预期接口条件下的性能需求。
因此，需要提供一种功耗降低的接口收发器。
发明内容
因此，本发明提供了包括一个或多个具有可选择的功耗配置的处理块的接口接收器。该接收器和/或发射器的特性可响应于选择输入而调整，从而允许收发器的功耗和复杂性适应接口需求。
如果接口条件允许，可减小发射器功耗和/或均衡过滤。接收器窗口宽度、相位校正分辨率、错误校正深度和均衡滤波器的大小、以及样本存储器的大小都可调节，以减小功耗和复杂性。
可以通过一逻辑连接、寄存器位或经由来自一接口质量测量电路的信号对选择过程编程。通过将一控制信号发送给一远程收发器，也可在接口的另一端对该远程收发器进行功率管理。
优选地，接口收发器还包括一接口质量测量电路，且其中所述选择输入与所述接口质量测量电路的输出相连接。
优选地，该接口收发器还包括一通信链路，该通信链路用于通过所述一个或多个接口信号将所述质量测量电路的输出发送给一远程收发器。
优选地，所述至少一个接口电路包括一发射器电路，其中所述发射器电路包括一与所述选择输入相连接并且具有可选择数量的多个分接头(tap)的数字均衡滤波器，且其中所述多个分接头的所述数量是根据所述选择输入的所述逻辑状态选择的。
优选地，所述至少一个接口电路包括一发射器电路，其中所述发射器电路具有可变的功率输出，且其中所述可变的功率输出的等级是根据所述选择输入的所述逻辑状态选择的。
优选地，所述至少一个接口电路包括一接收器电路，其中所述接收器电路包括一具有多个分接头并且与所述选择输入相连接的数字均衡滤波器，且其中所述多个分接头的所述数量是根据所述选择输入的所述逻辑状态选择的。
优选地，所述至少一个接口电路包括一接收器电路，其中所述接收器电路包括一具有可选择的分辨率并且与所述选择输入相连接的相位控制电路，且其中所述可选择的分辨率是根据所述选择输入的所述逻辑状态选择的。
优选地，所述至少一个接口电路包括一接收器电路，其中所述接收器电路包括一用于处理所述一个或多个接口信号并与所述选择输入相连接的样本存储器，所述样本存储器具有可选择的有效尺寸(active size)，且其中所述可选择的有效尺寸是根据所述选择输入的所述逻辑状态选择的。
优选地，所述至少一个接口电路包括一接收器电路，其中所述接收器电路包括一具有可选择的采样窗口用于处理从所述接口信号之一接收到的位并与所述选择输入相连接的信号处理块，且其中可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述可选择的采样窗口。
优选地，该接口收发器还包括一通信链路，该通信链路用于通过所述一个或多个接口信号将所述选择输入的状态发送给一远程收发器。
优选地，所述至少一个接口电路包括多个可选择的电路块，其中响应所述选择输入的所述逻辑状态禁止第一个所述电路块，并且响应所述选择输入的所述逻辑状态启用第二个所述可选择的电路块。
优选地，所述至少一个接口电路包括一状态机，其中所述状态机的复杂性是根据所述选择输入的所述逻辑状态调整的。
优选地，所述选择输入与所述至少一个接口电路内的一时钟禁止电路相连接，借此通过禁止对所述至少一个接口电路的时钟输入而禁止所述至少一个接口电路块。
优选地，所述选择输入与所述至少一个接口电路的复位输入相连接，借此通过响应于所述选择输入的所述逻辑状态使所述至少一个接口电路保持复位状态，而禁止所述至少一个接口电路。
优选地，所述选择输入与一用于控制所述至少一个接口电路的电源输入的电源控制电路相连接，借此通过响应所述选择输入的所述逻辑状态去除供电，而禁止所述至少一个接口电路。
附图说明
下面将参照以下附图说明本发明的一优选实施例：
图1是通过一根据本发明的一实施例的接口连接的收发器的框图。
图2是根据本发明的一实施例的收发器的框图。
图3是根据本发明的实施例的示例性功率管理电路的示意图。
图4是示出根据本发明的一实施例的方法的流程图。
具体实施方式
参照附图尤其参照图1，示出根据本发明的一实施例通过一接口或信道10连接的收发器12A和12B的框图。收发器12A、12B可位于一装置例如计算机外围设备、一计算机系统或在一系统内互连的集成电路内。接口10可以是所示的单个二线双向接口，或可以是全双工单线接口或在半双工或全双工配置中具有多个收发器的总线。收发器12A和12B每个使用一接收器14A和14B和一发射器16A和16B与接口10相连接，但是应理解，根据本发明的一实施例的接收器或发射器可并入用于与任何一个上述类型的接口10连接、以及其它形式的电信号相互连接的设备。
接口电路(发射器16A、16B和接收器14A、14B)结合了可降低所连接的接口电路的复杂性的选择输入SELA和SELB，以便减小功耗。当在接口电路14A-B和/或16A-B内处理信号时，可切换到作为替代的功耗较低的电路块，或者可有选择性地禁止电路块，以减小门、存储电路、和/或发生的转变的数量。当信道条件允许时，也可有选择性地简化或清除接口电路14A-B和/或16A-B内的模拟电路块。
因此，上述接口电路提供了可选择的功耗，当信道条件好时该可选择的功耗可用于使收发器12A和12B内的功率使用和耗散较低，而当信道条件差时使用较高的功耗状态保持低的误码率(BER)。经由选择输入SELA进行的功耗状态选择可以是硬连线的，或使用一外部信号终端17外部编程，或使用收发器12A内的位寄存器(bit register)19编程。接收器14A、发射器16A或这两者均可被一个或多个选择信号控制，例如可为发射器16A和接收器14A中的每一个提供多个位，从而可将功耗相对于接收器的处理能力或发射器的信号强度等非常精细地折衷权衡。或者，可使用单个位或外部终端为发射器16A和接收器14A两者设定单个二元功耗选择。
收发器12A是一具有经由寄存器编程或外部连接的外部选择的收发器的示例。这样，它在包括计算机系统、通信系统或外围设备的集成电路和系统中非常有用，在该些设备中可以根据应用而硬连线外部终端17(例如，与外围设备相连接的已知的短的屏蔽电缆长度指示高的信道质量，或在一高质量电路板上的两个接收器的连接也指示高的信道质量)。
收发器12B是一具有响应于由接口质量测量块18进行的测量的自动的基于信道质量的复杂性选择的收发器的示例，该接口质量测量块可以是用于检测信道质量是否低于期望的阈值的眼图(eye diagram)电路、错误检测电路或其它机制。选择信号SEL B由接口质量测量块18的输出提供，并且根据测量的信道质量自动选择较高或较低的接收器和/或发射器复杂性。
接口链路提供了另一种类型的收发器功耗控制，其中可通过接收经由接口10发送并且被一接收器例如接收器14A接收的命令码来设定一寄存器例如可编程寄存器19。当接收器和发射器的特性必须匹配(例如当选择信号改变错误校正长度时或当在接口10的每端使用匹配的滤波器时)时，该接口链路控制非常有用。当被编程的收发器没有能力确定信道质量或没有关于信道条件(例如电缆长度)的信息时，接口链路控制还可用于通知收发器信道情况。
参照图2，其示出了根据本发明的一实施例的收发器20的细节。在RX Data In(接收器数据输入)处接收一接口信号，并且将该信号提供给可能包含也可能不包含一均衡滤波器21A的接收器电路21。接收器电路21的输出通常传递给一系列采样锁存器24，并且从采样锁存器24将数据提供给样本存储器25。采样锁存器24和样本存储器25用于“过采样”接收的信号，从而在存在高频抖动的情况下可更精确地确定信号的边缘。
边缘检测逻辑26检测接收到的信号(通常包含时钟位和数据位)的一个或两个边缘，并且向相位控制27提供早/晚信息，相位控制27转而控制采样锁存器24以补偿低频抖动。数据选择28提取数据，并且可使用错误检测和校正电路29进一步最小化接收到的信号的误码率。
数字复杂性控制电路23向各上述模块提供一个或多个控制信号，以根据信道需求选择较高或较低的功耗。该选择可以如参照图1所述为静态的或静态/可编程的，或者基于眼测量图电路22的输出(或其它合适的信道质量指示器)是动态的。眼测量图提供了对接收电路21的信号质量输出的测量，给出了抖动对误码率的影响的指示。各电路的功耗可通过减小总的复杂性或电路使用的直接功率等级进行调整，并且可被分别的控制位或单个控制位控制。例如，使用的采样锁存器24的数量与采样锁存器块24的功耗成比例，样本存储器25的大小、相位控制电路27和边缘检测逻辑26的分辨率、错误校正和检测29的深度都与它们的功耗成比例。任何一个或所有上述电路块的功耗都可以是可选择的，并且可以被独立地或共同地控制在一个或多个功耗等级上。
收发器20的发射器部分包括一可选的错误校正编码电路31、一可选的均衡滤波器32和一用于在接口TX Data Out(发射器数据输出)上传送数据的驱动器33。数字复杂性控制23也可控制发射器电路的复杂性，例如驱动器33的电流、均衡滤波器32的长度或错误校正编码31的长度。
还示出数字复杂性控制23与一用于控制功耗的可选的远程复杂性控制链路34相连接。可接收和解码在RX Data In处接收到的指令，以经由数据选择28的输出控制收发器20内的电路块的复杂性。还示出数字复杂性控制与用于将复杂性控制信息发送给一远程收发器的发射器电路相连接。这些远程控制特征是可选的，并且它们的实现依赖于是否能够和希望通过接口信道发送和接收控制信息。
参照图3，其示出用于控制图2的接口电路中的功耗的技术。Select PD可用于控制向通过电源控制晶体管39或等效装置与电源连接的块的供电，/Select CLK经由用作时钟禁止电路的NAND门37A或等效装置禁止一时钟，/Select RST使寄存器37B保持在复位状态。Sel在复杂块37和替代块38(当复杂块电路37被启用时其通常将被禁止)之间选择。图3中示出的电路是示意性的，而不是包括大量寄存器和门的上述收发器电路的典型。但是所示出的技术可共同地或有选择性地应用以禁止上述接收器的复杂部分中的功耗。因为只要不存在泄漏通路，消除现代数字电路中的时钟或状态改变对功耗的影响可与去除供电对功耗的影响相同，所以任何上述技术都是足够的。另一种功率减小机制是状态机电路的简化，其中可与在复杂块37和替代块38之间进行选择类似地选择状态机，或通过禁止某些状态寄存器(并且相应地改变组合反馈逻辑)。
现参照图4，其用流程图示出了根据本发明的一实施例的控制方法。首先，测量接口信道质量(步骤40)，并且如果接口信道质量足以支持收发器内的较低功耗状态(判定41)，则选择较低的收发器复杂性(步骤42)，并且可选地通过接口将选择信息发送给任何连接的远程收发器(步骤43)。上述方法包括可选步骤40和43，以示出包括自动测量和可选的远程收发器的远程控制的完整功能。但是，应理解这些可选步骤对于实施本发明不是必需的。

Claims (13)

1.一种用于使电子装置互连的收发器，该收发器包括：
耦合到一个或多个接口信号并且具有可选择的功耗的至少一个接口电路；
与所述至少一个接口电路相耦合的用于接收选择信号的选择输入，借此可由所述选择输入的逻辑状态选择所述一个或多个接口电路的复杂性等级。
2.根据权利要求1的接口收发器，其特征在于，所述至少一个接口电路包括发射器电路。
3.根据权利要求2的接口收发器，其特征在于，所述发射器电路包括与所述选择输入相连接并且具有数量可选择的多个分接头的数字均衡滤波器，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述多个分接头的所述数量。
4.根据权利要求2的接口收发器，其特征在于，所述发射器电路包括可变的功率输出，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述可变的功率输出的等级。
5.根据权利要求1的接口收发器，其特征在于，所述至少一个接口电路包括接收器电路。
6.根据权利要求5的接口收发器，其特征在于，所述接收器电路包括具有多个分接头并且与所述选择输入相连接的数字均衡滤波器，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述多个分接头的所述数量。
7.根据权利要求5的接口收发器，其特征在于，所述接收器电路包括具有可选择的分辨率并且与所述选择输入相连接的相位控制电路，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述可选择的分辨率。
8.根据权利要求5的接口收发器，其特征在于，所述接收器电路包括用于处理所述一个或多个接口信号并与所述选择输入相连接的样本存储器，所述样本存储器具有可选择的有效尺寸，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述可选择的有效尺寸。
9.根据权利要求5的接口收发器，其特征在于，所述接收器电路包括具有可选择的采样窗口用于处理从一个所述接口信号接收到的位并与所述选择输入相连接的信号处理块，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述可选择的采样窗口。
10.根据权利要求5的接口收发器，其特征在于，所述接收器电路包括具有可选择的校正深度并且与所述选择输入相连接的错误校正电路，并且可根据所述选择输入的所述逻辑状态选择所述可选择的校正深度。
11.一种用于控制接口收发器中的功耗的方法，该方法包括：
接收指示可以降低所述接口收发器的功耗的指示；以及
响应于所述接收步骤，选择所述接收器的复杂性。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，该方法还包括：
测量耦合到所述接口收发器的接口信号的质量；
判定所述质量是否高于阈值等级；以及
响应于判定所述质量高于阈值等级，产生所述指示。
13.根据权利要求11的方法，其特征在于，该方法还包括将所述指示的状态发送给远程收发器。
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