DE60309679T2

DE60309679T2 - Vorrichtung und verfahren zur reduzierung des leistungsverbrauchs eines senders und empfängers, gekoppelt über eine serielle differenzialedatenverbindung

Info

Publication number: DE60309679T2
Application number: DE60309679T
Authority: DE
Inventors: Theodore Portland SCHOENBORN
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-01-18
Also published as: WO2003079199A3; AU2003205213A1; US7200186B2; ATE345524T1; CN1653406A; DE60309679D1; EP1483651B1; US20070116134A1; WO2003079199A2; EP1483651A2; KR20040091744A; CN100416462C; AU2003205213A8; TW200304278A; US20030185308A1; TW589793B; KR100806443B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein differentielle Kommunikationsverbindungen und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Reduzieren der Leistungsaufnahme eines über eine differentielle serielle Datenverbindung gekoppelten Senders und Empfängers.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten zehn Jahren wurde der Peripheral Component Interconnect (PCI) Standard zum Anschließen von Peripheriegeräten (z. B. Netzwerkkarten, Modems, Grafikkarten) an Mikroprozessoren in Computern und anderen Geräten angewandt. PCI ist eine Bustechnik, die synchronisierte Daten über mehrere (typischerweise 32-64) parallele Kanäle überträgt. PCI und PCI-X (Peripheral Component Interconnect Extended) haben Durchsätze zwischen 133 MBps und 1,1 GBps.
Es ist weitläufig bekannt, dass Mikroprozessorgeschwindigkeiten im Lauf der Jahre dramatisch zugenommen haben. Während der PCI- und der PCI-X-Standard gegenwärtig zum Übertragen von Daten zwischen Prozessoren und Ein-/Ausgabe-(E/A-)Geräten ausreichen, wird der PCI-Standard, wenn die Prozessorgeschwindigkeiten, wie erwartet, weiter zunehmen, bald veralten, da die Erhöhung der Geschwindigkeit des PCI-Standards über seine gegenwärtigen Grenzen hinaus unerschwinglich teuer ist.
Im Hinblick darauf wurde vor Kurzem eine neue E/A-Architektur entwickelt. Diese Architektur wird derzeit als Third Generation Input Output (3GIO) Schnittstellenstandard bezeichnet. Anders als PCI handelt es sich bei 3GIO (manchmal auch als Arapahoe bezeichnet) um eine serielle Punkt-zu-Punkt-Kommunikationstechnik. Statt einen Bus mit 32 oder 64 Kanälen zu nutzen, der synchronisierte Daten überträgt, nutzt 3GIO viel weniger Kanäle, um nicht-synchronisierte Daten zu übertragen. (Die im 3GIO-Standard übertragenen Daten enthalten ein eingebettetes Taktsignal, das zum Synchronisieren von Sender und Empfänger verwendet wird.) Die 3GIO-Architektur ist viel schneller als PCI- und als PCI-X-Standard. Sie ermöglicht gegenwärtig die Datenübertragung mit 2,5 Gbit/s und es wird erwartet, dass sich dies bis auf die theoretischen Grenzen von Kupfer beschleunigen lässt (d.h. 10 Gbit/s).
Die Grundverbindung der 3GIO-Architektur ist ein differentiell angesteuertes Niederspannungs-Steckerpaar. Wenn Kommunikation in beiden Richtungen gewünscht wird, werden zwei differentiell angesteuerte Niederspannungs-Steckerpaare verwendet, und zwar ein Sendepaar und ein Empfangspaar. Die Bandbreite zwischen Geräten kann nach oben vergrößert werden, indem Steckerpaare hinzugefügt werden, um mehrere Kommunikationskanäle zu bilden. Die differentielle Verbindung ist jedoch weiterhin der Grundkommunikationskanal zwischen zwei Geräten in der 3GIO-Architektur.
Bekannte Protokolle für differentielle serielle Verbindungen vor 3GIO haben ständig Daten über die differentiellen Verbindungen ausgetauscht. Wenn ein diese älteren Protokolle nutzender Sender keine eigentlichen Daten zu übertragen hat, werden Leerdaten über die Verbindung übertragen. Die Übertragung von Leerdaten auf diese Weise ist insbesondere im Zusammenhang mit AC-gekoppelten und/oder AC-abgeschlossenen differentiellen Verbindungen wünschenswert, da die Spannung auf einer ruhenden Leitung (d.h. eine ohne die Leerdaten) driften würde, wenn der AC-Kopplungs- und/oder AC-Abschlusskondensator entladen und anschließend wieder geladen wird. Mit dieser Spannung könnte die Leitung möglicherweise den Bereich des Empfängers überschreiten.
Ein solch unerwünschter Drift könnte mit der Zeit auch stattfinden, wenn tatsächliche Daten übertragen werden. Um solch einen unerwünschten Drift zu verhindern, wenn tatsächliche Daten übertragen werden, werden in differentiellen Verbindungen mit AC-Kopplung Codierschemata wie 8B10B (d.h. 8 Bit/10 Bit) verwendet. Die oben erwähnten Leercodes und die 8B10B-Codes werden gewählt, um sicherzustellen, dass das DC-Spannungsniveau auf beiden Seiten des AC-Kopplungskondensators im Wesentlichen ausgeglichen bleibt (d.h. während jeder vorbestimmten Zeitperiode werden gleich viele "1"-Bits wie "0"-Bits übertragen, um unerwünschtes Laden/Entladen der Kopplungskondensatoren zu verhindern).
Aufgrund dieses Problems mit driftender Spannung, werden mit differentiellen seriellen Datenverbindungen nicht oft Power Management-Techniken angewandt. Wenn Power Management-Techniken angewandt werden, wird der Wechsel in und aus dem Power Management-Zustand von Seitenbandsignalen gesteuert. Diese Seitenbandtechniken sind jedoch nachteilig, da sie Seitenbandkommunikationsleitungen erfordern und Perioden mit hoher Latenz mit sich bringen.
Die Erfindung wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 24 definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Senders und Empfängers, die durch eine differentielle serielle Datenverbindung verbunden sind.
2 ist eine detailliertere Ansicht des Senders von 1.
3 ist eine schematische Darstellung des Empfängers von 1, gezeigt mit einem Squelch-Detektor, der gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Funktion des Squelch-Detektors von 3 veranschaulicht.
5 ist eine detailliertere Ansicht einer Ausführungsform des Squelch-Detektors von 3.
6 ist eine detailliertere Ansicht einer Ausführungsform der Integrator- und der Squelch-Gültig-Schaltung von 3 und 5.
7 ist ein Schaltplan einer differentiellen Verbindung mit DC-Kopplung und DC-Abschluss.
8 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Senders.
9 ist ein Schaltplan einer differentiellen Verbindung mit DC-Kopplung und AC-Abschluss.
10 ist ein Schaltplan einer differentiellen Verbindung mit AC-Kopplung und DC-Abschluss.
11 ist ein Schaltplan einer differentiellen Verbindung mit AC-Kopplung und AC-Abschluss.
12 ist ein Diagramm, das einen Inband-Wecksignaleingang an eine AC-Kopplungsschaltung und einen möglichen Ausgang der AC-Kopplungsschaltung als Reaktion auf dieses Wecksignal zeigt.
13 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Empfangsvorrichtung, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
14 ist eine schematische Darstellung, ähnlich 1, die jedoch einen zweiten Empfänger und eine zweite differentielle serielle Datenverbindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEISPIELE
Obwohl sich die hierin offenbarten Vorrichtungen und Verfahren besonders gut für die Verwendung mit differentiellen seriellen Datenverbindungen eignen, die gemäß dem 3GIO-Standard arbeiten, werden Personen mit durchschnittlichem Fachwissen ohne Weiteres einsehen, dass die Lehren der Erfindung in keiner Weise auf den 3GIO-Zusammenhang beschränkt sind. Ganz im Gegenteil, werden Personen mit durchschnittlichem Fachwissen ohne Weiteres einsehen, dass die Lehren der Erfindung, unabhängig vom verwendeten Kommunikationsprotokoll, mit beliebigen differentiellen seriellen Datenverbindungen verwendet werden können.
Eine Sendevorrichtung 10, eine Empfangsvorrichtung 12 und eine differentielle serielle Datenverbindung 14 sind in 1 abgebildet. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist in der differentiellen Verbindung 14 von 1 nur ein differentielles Leitungspaar 16, 18 gezeigt. Personen mit durchschnittlichem Fachwissen werden jedoch einsehen, dass zusätzliche Paare differentieller Leitungen eingesetzt werden können, wenn beispielsweise bidirektionale Kommunikation und/oder zusätzliche Bandbreite für die Verbindung 14 gewünscht wird.
Der Sender 10 bildet differentielle Signale aus und überträgt sie über die differentielle Verbindung 14. Der Sender 10 kann gemäß einem beliebigen bekannten Protokoll für serielle Datenverbindungen arbeiten, beispielsweise 3GIO, infiniband, xaui, SATA, usw. und kann auf beliebige Weise aufgebaut sein. Eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Senders 10 ist in 2 gezeigt. Obwohl der abgebildete Sender 10 ein Current-Mode-Treiber ist, werden Personen mit durchschnittlichem Fachwissen einsehen, dass ein Voltage-Mode-Treiber ebenso in dieser Rolle eingesetzt werden könnte.
Um über die Leitungen 16, 18 der seriellen Verbindung 14 zu übertragende Hochgeschwindigkeits-Differenzsignale auszubilden, ist der Sender 10 mit einem Paar Transistoren 20, 22 ausgestattet. Die Transistoren 20, 22 können beispielsweise durch MOSFETS, wie in 2 gezeigt, oder durch eine beliebige andere Art gesteuerter Schaltvorrichtung realisiert werden. Wie in 2 gezeigt, ist jeweils ein Anschluss der Transistoren 20, 22 an eine Energieversorgung gekoppelt. Der gegenüberliegende Anschluss der Transistoren 20, 22 ist jeweils über eine Treiberabschlussimpedanz 26, 28 geerdet. Die Transistorbasis der beiden Transistoren 20, 22 steht jeweils mit einem Kontroller 30 in Verbindung. Der Kontroller 30 (der beispielsweise durch einen programmierten Mikroprozessor realisiert werden kann) schaltet die Transistoren 20, 22 zu entgegengesetzten Zeiten ein und aus, um ein Differenzsignal auszubilden und über die Leitungen 16, 18 der seriellen Verbindung 14 zu übertragen.
Insbesondere wird der Kontroller 30 mit digitalen Daten ausgestattet, die über die serielle Verbindung 14 zu übertragen sind. Diese Daten werden in einer dem Kontroller 30 zugeordneten Warteschlange (nicht abgebildet) gespeichert. Mindestens, wenn die Warteschlange Daten zum Übertragen enthält, schaltet der Kontroller 30 die Transistoren 20, 22 gemäß dem verwendeten Kommunikationsprotokoll ein und aus, um für die Daten repräsentative Spannungsdifferenzsignale aus der Warteschlange über die differentielle Verbindung 14 zu übertragen. Wie in 2 gezeigt, dienen die Treiberabschlussimpedanzen 26, 28, die vorzugsweise durch Widerstände realisiert werden, dazu, die Leitungen 16, 18, mindestens, wenn der Sender 10 Daten über die Transistoren 20, 22 überträgt, auf eine DC-Spannung vorzuspannen.
Um einen logischen Wert "1" zu übertragen, schaltet der Kontroller 30 für eine vorbestimmte Zeitperiode einen der Transistoren 20 ein und den anderen Transistor 22 aus, um eine Spannungsdifferenz auf der differentiellen Verbindung 14 zu erzeugen, wobei die Leitung 16 ein höheres Potential hat als die Leitung 14. Um einen logischen Wert "0" zu übertragen, schaltet der Kontroller 30 für die vorbestimmte Zeitperiode den Transistor 22 in einen leitenden Zustand und den Transistor 20 in einen nichtleitenden Zustand, um eine Spannungsdifferenz auf der Verbindung 14 zu erzeugen, wobei die Leitung 18 ein höheres Potential hat als die Leitung 16.
Die Änderungen der relativen Potentiale der Leitungen 16, 18 werden am Empfänger 12 empfangen. Wie der Sender 10, kann der Empfänger 12 gemäß einem beliebigen bekannten Protokoll für serielle Datenverbindungen (z. B. 3GIO, infiniband, xaui, SATA, usw.) arbeiten und kann auf beliebige Weise aufgebaut sein. Eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Empfängers 12 ist in 3 gezeigt.
Um die von der seriellen Verbindung 14 getragenen Datensignale zu empfangen und zu interpretieren, ist der Empfänger 12 mit einem Differenzdetektor 34 ausgestattet. Wie Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen werden, kann der Differenzdetektor 34 auf viele Weisen realisiert werden. Als Beispiel, nicht Einschränkung, kann der Differenzdetektor 34 durch einen herkömmlichen differentiellen Operationsverstärker realisiert werden. Vorzugsweise wird der Operationsverstärker so ausgewählt, dass er eine hohe Verstärkung hat.
Wie in 3 gezeigt, wird der Ausgang des Differenzdetektors 34 an eine herkömmliche Signalaufbereitungsschaltung 36 kommuniziert. Die Signalaufbereitungsschaltung 36 enthält verschiedene herkömmliche Schaltungen wie Filter, Verstärker und/oder Potentialverschieber und dient als Analog-Digital-Wandler zum Aufbereiten des Ausgangs des Differenzdetektors 34 zu einem, von einer Datenverarbeitungsschaltung 38 zu lesenden, digitalen Signal. (Obwohl sie in der Abbildung von 3 nicht Teil des Empfängers 12 ist, werden Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen, dass die Datenverarbeitungsschaltung 38 (bei der es sich um einen programmierten Mikroprozessor oder eine andere Logikvorrichtung handeln kann) optional Teil des Empfängers 12 sein kann.) Der Differenzdetektor 34 und die Signalaufbereitungsschaltung 36 wirken zusammen, um der Datenverarbeitungsschaltung 38 ein für logisch "1" stehendes digitales Signal zu liefern, wenn die Spannung auf der Leitung 16 um mehr als einen vorbestimmten Betrag über der Spannung auf der Leitung 18 liegt und um der Datenverarbeitungsschaltung 38 ein für logisch "0" stehendes digitales Signal zu liefern, wenn die Spannung auf der Leitung 18 um den vorbestimmten Betrag über der Spannung auf der Leitung 16 liegt.
Um Energie zu sparen, sind eine oder mehrere Komponenten des Empfängers 12 dazu angepasst, in einen Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten, wenn der Empfänger 12 nicht erwartet, Daten zu empfangen. Wie hierin verwendet, ist ein Zustand mit reduzierter Leistung ein Zustand, in dem die jeweilige Komponente reduzierte oder keine Leistung aufnimmt. Das Maß, in dem die Leistung relativ zu einem Zustand mit normaler Leistung reduziert ist, hängt von der Ausführungsform ab und kann beispielsweise bis zu einem Faktor von fünfzig betragen. Der abgebildete Sender 10 wechselt in den Zustand mit reduzierter Leistung, wenn er erfasst, dass während einer vorbestimmten Zeitperiode keine zu übertragenden Daten in seiner Warteschlange waren. Der abgebildete Empfänger 12 bzw. Komponenten desselben treten automatisch in den Zustand mit reduzierter Leistung ein, wenn er erfasst, dass der Sender 10 während einer vorbestimmten Zeitperiode keine Daten übertragen hat. In anderen Worten: Da der abgebildete Sender 10 ständig Daten über die Verbindung 14 überträgt (entweder echte oder Leerdaten), wenn sich der Sender 10 im wachen Zustand befindet, ist die Ruhigstellung der differentiellen Datenverbindung (d.h. die Unterbrechung des Datenflusses vom Sender 10) für eine vorbestimmte Zeitperiode ein Inband-Signal an den Empfänger 12, in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten. Während dieses Inband-Signal passiv ist, in dem Sinn, dass der Empfänger 12 einen Mangel an Datensignalen als sein Signal zum Eintreten in den Zustand mit reduzierter Leistung sucht, werden Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen, dass alternativ auch ein aktives Inband-Signal in dieser Rolle verwendet werden könnte. Wenn beispielsweise ein aktives Protokoll für reduzierte Leistung erwünscht ist, kann der Sender 10 dazu angepasst werden, ein vorbestimmtes codiertes Inband-Signal über die differentielle serielle Datenverbindung 14 an den Empfänger 12 zu senden und der Empfänger 12 kann dazu angepasst werden, in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten, wenn er dieses vorbestimmte codierte Inband-Signal erfasst und decodiert. Alternativ kann ein Außerband-Signal verwendet werden, um zu bewirken, dass der Empfänger 12 in den Zustand mit reduzierter Leistung eintritt. Als Option kann, unabhängig davon, ob ein passives Inband-Signalisierungsprotokoll wie beispielsweise das zuvor beschriebene, ein aktives Inband-Signalisierungsprotokoll oder ein Außerbandsignal verwendet wird, um den Empfänger 12 in den Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen, ein Quittierungssignal vom Empfänger 12 über die Verbindung 14 an den Sender 10 zurück übertragen werden, wenn der Empfänger 12 das Inband-Signal erkennt. Unter solchen Umständen kann der Sender 10, bzw. ein Teil davon, im Zustand mit normaler Leistung bleiben, bis die Quittierung empfangen wurde, um einen Mechanismus bereitzustellen, um das Leistungsreduzierungssignal erneut zu senden, wenn der Empfänger 12 das erste Leistungsreduzierungssignal nicht quittiert.
Betrachtet man wieder das illustrierte Beispiel, nämlich die Verwendung eines passiven Inband-Leistungsreduzierungssignals und eines aktiven Inband-Wecksignals, um den Empfänger 12 in einen Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen und um den Empfänger 12 zu wecken, ist der Empfänger 12 weiter mit einem Squelch-Detektor 40 ausgestattet. Der illustrierte Squelch-Detektor 40 reagiert auf vorbestimmte Inband-Signale, die über die differentielle serielle Datenverbindung 14 empfangen werden, um eine oder mehrere Komponenten des Empfängers 12 in den Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen und/oder eine oder mehrere dieser Komponenten zu wecken. In der in 3 gezeigten Vorrichtung bildet der Squelch-Detektor 40 ein Ausgangssignal aus, um eine Squelch-Gültig-Schaltung 44 anzusteuern, um eine oder mehrere Komponenten des Empfängers 12 abzuschalten, wenn das bzw. die Inband-Signal(e), die dies anfordern, über die differentielle Verbindung 14 empfangen werden, und der Squelch-Detektor 40 bildet ein Ausgangssignal aus, das die Squelch-Gültig-Schaltung 44 dazu ansteuert, die Komponente im Zustand mit reduzierter Leistung einzuschalten, wenn das bzw. die Inbandsignal(e), die dies anfordern, über die differentielle Verbindung 14 empfangen werden.
Während Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis ohne Weiteres einsehen werden, dass beliebige vieler verschiedener Formen von Inband-Signalen verwendet werden können, um den Squelch-Detektor 40 anzuweisen, den Empfänger 12 oder Teile davon in den Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen, ist das Inband-Signal bei der illustrierten Vorrichtung ein Nichtvorhandensein einer wesentlichen DC-Differenz zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14, die während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode (z. B. einer vorbestimmten Zahl von Bitzellen) stattfindet. Wenn der Sender 10 feststellt, dass die Übertragung von Daten über die Verbindung 14 nicht gewünscht ist (diese Feststellung kann beispielsweise erfolgen, indem das Nichtvorhandensein von Daten in der Warteschlange des Senders für eine vorbestimmte Zeitperiode erfasst wird), schaltet er beide Transistoren 20, 22 in den Aus-Zustand, um das Senden von differentiellen Datensignalen über die Verbindung 14 zu stoppen. Die Leitungen 16, 18 werden so ruhiggestellt, so dass keine wesentliche Spannungsdifferenz zwischen ihnen existiert. Diese Nichtvorhandensein einer wesentlichen Spannungsdifferenz während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode ist ein vorbestimmtes Inband-Signal an den Empfänger 12, dass der Sender 10 nicht beabsichtigt, Daten zu übertragen und dass der Empfänger 12 oder Komponenten desselben daher in den Zustand mit reduzierter Leistung wechseln sollten. Nach dem Ruhigstellen der Leitungen 16, 18 kann der Sender 10 in einen Zustand mit reduzierter Leistung wechseln (es sei denn es wird, wie zuvor erläutert, ein Quittierungssignal erwartet). Alle Komponenten des Senders 10, die nicht dazu benötigt werden, die Notwendigkeit zu erfassen, den Sender 10 zu wecken und aus dem Zustand mit reduzierter Leistung in den normalen Leistungszustand (d.h. geweckten Zustand) zu überführen, werden in den Zustand mit reduzierter Leistung getrieben, um Energie zu sparen.
Wenn der Empfänger 12 erfasst, dass während mindestens der vordefinierten Zeitperiode keine wesentliche DC-Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 16, 18 aufgetreten ist, wird der Empfänger 12 oder ein Teil desselben vom normalen Leistungszustand in den Zustand mit reduzierter Leistung überführt. Der gesamte Empfänger 12, mit Ausnahme der zum Erfassen eines Wecksignals und zum Initiieren der Wecksequenz erforderlichen Komponenten werden in den Zustand mit reduzierter Leistung getrieben, um Energie zu sparen.
Während Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis ohne Weiteres einsehen werden, dass beliebige vieler verschiedener Formen von Inband-Signalen verwendet werden können, um den Squelch-Detektor 40 anzuweisen, den Empfänger 12 oder Teile davon zu wecken, ist das Inband-Signal bei der illustrierten Vorrichtung eine DC-Differenz zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14, die während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode (z. B. einer vorbestimmten Zahl von Bitzellen) im Wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn der Sender 10 feststellt, dass die Übertragung von Daten über die Verbindung 14 gewünscht wird (die Feststellung kann beispielsweise erfolgen, indem Daten in der Warteschlange erfasst werden), geht er in den normalen Leistungszustand (d.h. den geweckten Zustand) über und überträgt das Inband-Wecksignal über die Verbindung 14 an den Empfänger 12. Insbesondere treibt der Sender 10 eine oder beide der Leitungen 16, 18 auf eine vorbestimmte DC-Spannung, um während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode eine vorbestimmte Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 16, 18 der Verbindung 14 zu erzeugen. Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis werden einsehen, dass die Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 16, 18 erreicht werden kann, indem eine der Leitungen von einem Ausgangsspannungsniveau (das optional null sein kann) auf einen anderes Spannungsniveau getrieben und während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode gehalten wird oder indem beide Leitungen gleichzeitig auf unterschiedliche Spannungsniveaus getrieben werden (d.h. indem während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode eine erste der Leitungen 16, 18 auf eine erste DC-Spannung getrieben und gehalten wird und die zweite der Leitungen 16, 18 im Wesentlichen gleichzeitig auf eine zweite, von der ersten DC-Spannung verschiedene, DC-Spannung getrieben und gehalten wird). Das illustrierte Beispiel treibt jedoch nur eine der Leitungen 16, 18 auf die vorbestimmte DC-Spannung und hält sie dort während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode.
Wenn der Empfänger 12 erfasst, dass die DC-Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 16, 18 während mindestens der vordefinierten Zeitperiode gehalten wurde, wird der Empfänger 12 oder ein Teil desselben vom Zustand mit reduzierter Leistung in den normalen Leistungszustand überführt. Sobald dieser Übergang in den normalen Leistungszustand abgeschlossen ist, überträgt der Sender 10 Daten an den Empfänger 12. Vorzugsweise wartet der Sender 10 nach dem Senden des Inband-Wecksignals eine ausreichende Zeitperiode, um sicherzustellen, dass der Empfänger 12 entsprechend aufgewacht ist und bereit ist, Daten zu empfangen.
Alternativ kann das Inband-Wecksignal, statt ein DC-Signal zu sein, wie zuvor beschrieben, durch ein AC-Schaltsignal realisiert werden. Wenn beispielsweise der Sender 10 feststellt, dass die Übertragung von Daten über die Verbindung 14 gewünscht wird, wechselt er in den normalen Leistungszustand und beginnt, die Transistoren 20, 22 alternativ [sic] ein und aus zu schalten, um eine Vielzahl von Spannungsdifferenzsignalen als das Inband-Wecksignal über die Verbindung 14 an den Empfänger zu übertragen. Die Spannungsdifferenzsignale können "Leerdaten" sein, in dem Sinn, dass sie keine Informationen enthalten. Ihr Vorhandensein auf den Leitungen 16, 18 (d.h. Spannungsdifferenzen zwischen den Leitungen) während mindestens einer vorbestimmten Zeitperiode bildet ein Inband-Wecksignal. Wenn der Empfänger 12 dieses Inband-Signal erkennt, wird der Empfänger oder ein Teil desselben aus dem Zustand mit reduzierter Leistung in den normalen Leistungszustand überführt. Sobald diese Überführung in den normalen Leistungszustand abgeschlossen ist, überträgt der Sender 10 Daten an den Empfänger 12. Der Sender 10 sendet die Leerdaten während einer ausreichenden Zeitperiode, um sicherzustellen, dass der Empfänger 12 entsprechend aufgewacht ist und bereit ist, Daten zu empfangen, bevor er tatsächliche Daten an den Empfänger sendet.
Eine detailliertere Ansicht der Funktion des Squelch-Detektors 40 ist im Flussdiagramm von 4 gezeigt. Insbesondere stellt der Squelch-Detektor 40 im Block 50 fest, ob ein Absolutwert einer Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14 kleiner oder gleich einer vorbestimmten Schwelle (K) ist. Der Absolutwert der Differenz wird benötigt, da sich der Squelch-Detektor 40 nur für den Betrag der Spannungsdifferenz interessiert, nicht für seine Polarität, da Spannungsdifferenzen mit ausreichendem Betrag während einer ausreichenden Zeitperiode unabhängig von der Polarität der. Differenz auf eine Datenübertragung hinweisen. Wenn der Absolutwert der Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14 kleiner als oder gleich der vorbestimmten Schwelle (K, die beispielsweise 80 Millivolt betragen kann) ist, wird ein Zeitglied (das durch einen Flip-Flop oder ein herkömmliches Zeitglied realisiert werden kann) gestartet (Block 52). Andernfalls überwacht der Squelch-Detektor die Leitungen 16, 18 weiter auf ein andauerndes Ruhespannungsereignis.
Ausgehend davon, dass das Zeitglied gestartet wurde (Block 52), tritt der Squelch-Detektor 40 in eine Schleife ein, wobei der Squelch-Detektor 40 wiederholt prüft, ob der Absolutwert der Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14 kleiner als oder gleich der vorbestimmten Schwelle (K) ist (Block 54), bis eine vorbestinte, vom Zeitglied gemessene Zeitperiode (X), verstrichen ist (Block 56). Wenn der Absolutwert der Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 während der gesamten Zeitperiode X unter oder gleich der vorbestimmten Schwelle (K) bleibt, wechselt der Empfänger 12 in einen Power-Management-Zustand (Block 58) und das Zeitglied wird zurückgesetzt (Block 60). Andernfalls wird das Zeitglied zurückgesetzt (Block 62) und die Steuerung kehrt zum Block 50 zurück.
Wenn sich der Empfänger 12 im Power-Management-Zustand befindet, überwacht der Squelch-Detektor 40 die Leitungen 16, 18, um festzustellen, ob der Absolutwert der Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14 größer ist als die vorbestimmte Schwelle (K) (Block 64). Wenn die Schwelle von einer Spannungsdifferenz auf den Leitungen 16, 18 überschritten wird, wird ein Zeitglied gestartet (Block 66) und der Squelch-Detektor tritt in eine Schleife ein, in der der Squelch-Detektor 40 wiederholt prüft, ob der Absolutwert der Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 der differentiellen seriellen Datenverbindung 14 größer ist als die vorbestimmte Schwelle (K) (Block 68), bis eine vorbestimmte, vom Zeitglied gemessene Zeitperiode (Y) verstrichen ist (Block 70). Wenn der Absolutwert der Spannungsdifferenz (|D⁺- D^–|) zwischen den Leitungen 16, 18 während der gesamten Zeitperiode Y über der vorbestimmten Schwelle (K) bleibt, verlässt der Empfänger 12 den Power-Management-Zustand (Block 72) und das Zeitglied wird zurückgesetzt (Block 74). Andernfalls wird das Zeitglied zurückgesetzt (Block 76) und die Steuerung kehrt zum Block 64 zurück.
Eine detailliertere Ansicht eines beispielhaften Squelch-Detektors 40 ist in 5 gezeigt. In diesem illustrierten Beispiel umfasst der Squelch-Detektor 40 einen Differenzdetektor 146, um eine Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen 16, 18 der Verbindung 14 zu erfassen und ein für diese Differenz repräsentatives Ausgangssignal auszubilden. Der Differenzdetektor 146 des illustrierten Squelch-Detektors 40 wird durch einen differentiellen Operationsverstärker mit niedriger Verstärkung realisiert, so dass kleine Änderungen nicht zu einer logischen "1" oder "–1" getrieben werden. Wie in 5 gezeigt, umfasst der illustrierte Squelch-Detektor 40 außerdem einen Gleichrichter 147 und einen Integrator 148. Der illustrierte Gleichrichter 147 hat keine Verstärkung und dient dazu, sicherzustellen, dass jeder Nicht-Null-Eingang an den Integrator eine positive Polarität hat (d.h. der Ausgang des Gleichrichters 147 ist der Absolutwert des Ausgangs des Differenzdetektors 146). Der Integrator 148 dient als das zuvor beschriebene Zeitglied und integriert das Ausgangssignal des Gleichrichters 147, um ein integriertes Signal auszubilden. Das integrierte Signal wird vorzugsweise mit einer vorbestimmten Schwelle verglichen. Wenn das integrierte Signal unter diese Schwelle sinkt, bewirkt der Ausgang des Squelch-Detektors (bei der es sich optional um das integrierte Signal handeln kann), dass die Squelch-Gültig-Schaltung 44 dem Empfänger 12 oder einer oder mehreren Komponenten desselben signalisiert, in einen Zustand mit reduzierter Leistung, wie zuvor diskutiert, einzutreten. Wenn andererseits das integrierte Signal die Schwelle übersteigt, bewirkt der Ausgang des Squelch-Detektors 40, dass die Squelch-Gültig-Schaltung 44 dem Empfänger 12 oder einer oder mehreren Komponenten desselben signalisiert, aus dem Zustand mit reduzierter Leistung, wie zuvor diskutiert, aufzuwachen.
Eine mögliche Ausführungsform des Integrators 148 ist detailliert in 6 gezeigt. Wie in dieser Abbildung gezeigt, kann der Integrator 148 optional durch einen mit einem Widerstand 156 in Reihe geschalteten Kondensator 150 realisiert werden. So erfolgt in dieser Ausführungsform die Integration des Ausgangssignals des Differenzdetektors 146 durch Laden des Kondensators 150. Vorzugsweise ist der Kondensator 150 so bemessen, dass, wenn die Spannung am Kondensator 150 eine vorbestimmte Schwelle übersteigt, die vom Detektor 146 erfasste Spannungsdifferenz während mindestens der vorbestimmten Zeitperiode im Wesentlichen auf dem entsprechenden Niveau war und die Squelch-Gültig-Schaltung 44 signalisiert daher den entsprechenden Komponenten im Zustand mit reduzierter Leistung, aufzuwachen. Wenn andererseits die Spannung am Kondensator 150 unter die vorbestimmte Schwelle sinkt, wurde die Spannungsdifferenz wischen den Leitungen 16, 18 gesquelcht und die Squelch-Gültig-Schaltung 44 signalisiert dann den entsprechenden Komponenten, in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten.
Eine mögliche Ausführungsform der Squelch-Gültig-Schaltung 44 ist in 6 gezeigt. Wie in dieser Abbildung gezeigt, umfasst die illustrierte Squelch-Gültig-Schaltung 44 einen Transistor 154 und einen Transistor 155. Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis werden einsehen, dass der Transistor 154 auf viele Weisen realisiert werden kann, im illustrierten Beispiel wird er jedoch durch einen PMOS-Transistor realisiert. Ebenso kann der Transistor 155 auf viele Weisen realisiert werden, im illustrierten Beispiel wird er jedoch durch einen NMOS-Transistor realisiert. Wie in 6 gezeigt, ist ein erster Anschluss des Transistors 154 an eine Energieversorgung gekoppelt. Ein zweiter Anschluss des Transistors 154 ist an einen ersten Anschluss des zweiten Transistors 155 gekoppelt. Der zweite Anschluss des Transistors 155 ist geerdet. Die Gates der Transistoren 154, 155 sind miteinander verbunden und stehen mit dem Integrator 148 in Verbindung. Wenn das integrierte Signal ein ausreichendes Niveau erreicht, wird der Transistor 154 eingeschaltet. Wenn sich andererseits das integrierte Signal einer Nullspannung nähert, wird der Transistor 155 eingeschaltet. Wenn der Transistor 154 eingeschaltet ist, ist der Transistor 155 ausgeschaltet und umgekehrt. Wenn der Transistor 154 eingeschaltet ist, wird am Knoten 158 zwischen dem zweiten Anschluss des Transistors 154 und dem ersten Anschluss des Transistors 155 eine Spannung ausgebildet. Wenn der Transistor 155 eingeschaltet ist, ist der Knoten 158 geerdet.
Der Knoten 158 zwischen dem zweiten Anschluss des Transistors 154 und dem ersten Anschluss des Transistors 155 ist mit den Teilen oder Komponenten des Empfängers 112 verbunden, um diesem bzw. diesen Teil(en) bzw. Komponente(n) zu signalisieren, zwischen dem normalen Leistungszustand und dem Zustand mit reduzierter Leistung, wie in 3 gezeigt, zu wechseln. Insbesondere wird, wenn die Spannung am Kondensator 150 (d.h. das integrierte Signal) ein ausreichendes Niveau erreicht, um den Transistor 154 in einen leitenden Zustand zu schalten, ein Signal an die Komponente(n) des Empfängers 12 im Zustand mit reduzierter Leistung geliefert, um sie in den normalen Leistungszustand zu erregen.
Für dieses Beispiel benötigt das mit der differentiellen seriellen Datenverbindung 14 verwendete Kommunikationsprotokoll den ständigen Austausch von Daten (z. B. tatsächliche Daten und Leerdaten), damit das Ausgangssignal des Differenzdetektors 146 und des Gleichrichters 147 ausreicht, um die Spannung am Kondensator 150 auf einem ausreichenden Niveau zu halten, um den Transistor 154 im leitenden Zustand zu halten. Andererseits führt das Ruhigstellen der Leitung 14 und damit das Bewirken, dass der Ausgang des Differenzdetektors 146 auf null sinkt, zum Entladen des Kondensators 150 gemäß der RC-Zeitkonstante des Integrators 148, so dass die dem Kondensator 150 zugeordnete Spannung unter die Einschaltschwelle des Transistors 154 sinkt, um dadurch den Transistor 154 auszuschalten und dass, wenn sich die Kondensatorspannung null nähert, der Transistor 155 einschaltet. Ausschalten des Transistors 154 und Einschalten des Transistors 155 treibt die Spannung am Knoten 158 gegenüber Masse, um mindestens einem bzw. einigen Teil(en) des Empfängers 12 zu signalisieren, in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten.
Wie Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen werden, können ein Sender 10 und ein Empfänger 12, die über eine differentielle serielle Datenverbindung 14 kommunizieren, DC-gekoppelt (siehe 7 und 9) oder AC-gekoppelt sein (siehe 10 und 11). Die AC-Kopplung wird häufig in Umständen verwendet, in denen der Sender 10 auf einem anderen DC-Vorspannungsniveau arbeitet als der Empfänger 12 (d.h. die Gleichtaktspannungen des Senders 10 und des Empfängers 12 sind verschieden). Um diese DC-Spannungsdifferenz aufrecht zu erhalten, werden in den Leitungen 16, 18 der Verbindung 14 jeweils AC-Kopplungskondensatoren 160, 162 angeschlossen, wie in 10 und 11 gezeigt. In diesem Zusammenhang können die Leitungen 16, 18 auf ein erstes DC-Spannungsniveau vorgespannt werden und das Inband-Wecksignal bzw. die Datensignale können erzeugt werden, indem mit dem ständigen Austausch von Daten (Leerdaten oder echte Daten) auf den Leitungen 16, 18 begonnen wird oder indem eine oder beide der Leitungen 16, 18 auf verschiedene DC-Niveaus getrieben werden. Dieses Inband-Signal kann optional eine Verschiebung in der Gleichtaktspannung des Empfängers 12 bewirken. Eine solche Verschiebung kann optional das Wecksignal an den Empfänger sein.
Die DC-Kopplung kam andererseits in Umständen verwendet werden, wo keine DC-Vorspannungsdifferenz zwischen dem Sender 10 und dem Empfänger 12 vorhanden ist. Bei der DC-Kopplung werden die AC-Kopplungskondensatoren 160, 162 weggelassen.
Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis werden ohne Weiteres einsehen, dass Querimpedanzen 164, 166 häufig verwendet werden, um eine Impedanzanpassung der Übertragungsleitungen 14, 16 an den Empfänger 12 durchzuführen. Die Impedanzanpassung wird durchgeführt, um Signalreflexionen zu verhindern, wie weitläufig bekannt ist. Wenn nur ohmsche Impedanzen verwendet werden, wie in 7 und 10 gezeigt, werden die Übertragungsleitungen 14, 16 als DC-abgeschlossen bezeichnet. Wenn ein Kondensator 167 zwischen den Widerständen 164, 166 und Masse gekoppelt ist, wie in 9 und 11 gezeigt, werden die Leitungen 14, 16 als AC-abgeschlossen bezeichnet.
7 zeigt einen Sender 10 und einen Empfänger 12, die durch eine differentielle serielle Datenverbindung 14 kommunizierend gekoppelt sind. Diese Schaltung nutzt DC-Kopplung und DC-Abschluss. 9 zeigt den Sender 10, den Empfänger 12 und die differentielle Verbindung 14 mit DC-Kopplung und AC-Abschluss. 10 zeigt den Sender 10, den Empfänger 12 und die differentielle Verbindung 14 mit AC-Kopplung und DC-Abschluss. 11 zeigt den Sender 10, den Empfänger 12 und die differentielle Verbindung 14 mit AC-Kopplung und AC-Abschluss. Aufgrund des Vorhandenseins der AC-Kopplungskondensatoren 160, 162 und/oder des AC-Abschlusskondensators 167, gibt es mit den Schaltungen von 9-11 Probleme, die in der DC-gekoppelten/DC-abgeschlossenen Schaltung von 7 nicht vorhanden sind.
Insbesondere ist es bei einem AC-gekoppelten und/oder AC-abgeschlossenen System, wenn sich Sender 10 und Empfänger 12 in ihrem jeweiligen Zustand mit reduzierter Leistung befinden, möglich zuzulassen, dass sich die AC-Kopplungs- und/oder der Abschlusskondensatoren 160, 162, 167 entladen. Dies ist jedoch nicht wünschenswert, wenn geringe Latenz eine Anforderung an das System ist. In anderen Worten: Wenn es gewünscht wird, den Empfänger 12 schnell zu wecken, um mit der Datenkommunikation zu beginnen, darf nicht zugelassen werden, dass sich die AC-Kopplungs- und -Abschlusskondensatoren entladen, da die Kommunikation erst beginnen darf, wenn diese Kondensatoren 160, 162, 167 ihren geladenen Zustand erreicht haben. Wenn darüber hinaus zugelassen würde, dass die AC-Kopplungs- und/oder -Abschlusskondensatoren 160, 162, 167 während dem Zustand mit reduzierter Leistung und/oder der Überführung (d.h. dem Zustand zwischen dem Zustand mit reduzierter Leistung und dem normalen Leistungszustand) zwischen geladenen und ungeladenen Zuständen driften, könnte dies bewirken, dass sich die an ihnen anliegende Spannung außerhalb des Betriebsbereichs des Empfängers 12 bewegt.
Um die mit dem Wiederaufladen der Kondensatoren 160, 162, 167 nach einer kommunikationslosen Periode zusammenhängende Verzögerung zu vermeiden und um mögliche Fehler zu vermeiden, die dadurch entstehen, dass das Driften der Spannung außerhalb des Betriebsbereichs des Empfängers 12 zugelassen wird, wird der Sender 10 wie in 8 gezeigt, abgeändert. Insbesondere wird der Sender 10 mit Schaltern 175, 176 ausgestattet, die mit den Abschlusswiderständen 26, 28 in Reihe geschaltet sind und eine Energieversorgung 177 wird selektiv über einen Schalter 179 an die Leitungen 16, 18 gekoppelt, um die Leitungen 16, 18 auf eine gewünschte DC-Spannung vorzuspannen. Wenn der Sender 10 in einen Zustand mit reduzierter Leistung eintritt, werden die Schalter 175, 176 geschlossen, um die Abschlusswiderstände 26, 28 von den Leitungen 16, 18 zu trennen. Die Enden der Leitungen 16, 18 sind über den Schalter 179 ebenfalls an die Energieversorgung 177 gekoppelt. Folglich kann die an den Leitungen 16, 18 anliegende Spannung nicht driften, sondern wird statt dessen auf dem DC-Vorspannungsniveau der Versorgung 177 gehalten. Folglich entladen sich die AC-Kopplungs- und/oder -Abschlusskondensatoren 160, 162, 167 nicht, sondern bleiben ebenfalls ungefähr auf dem DC-Niveau der Vorspannungsversorgung.
Wenn ein Weckereignis gewünscht wird, werden die Leitungen 16, 18 sofort für die Kommunikation bereit gemacht, indem (1) die Schalter 175, 176 geöffnet werden, um die Abschlusswiederstände 26, 28 wieder mit ihrer jeweiligen Leitung 16, 18 zu verbinden und indem (2) die Energieversorgung 177 über den Schalter 179 von den Leitungen 16, 18 getrennt wird. Die Energieversorgung 177 kann optional immer mit den Leitungen 16, 18 verbunden bleiben, ein solches Vorgehen verbraucht aber mehr Energie als das selektive Koppeln und Entkoppeln dieser Energieversorgung 177 wie zuvor diskutiert. Die DC-Vorspannungsversorgung 177 hat eine hohe Impedanz, um die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Die Abschlusswiderstände 26, 28 werden von den Schaltern 175, 176 effektiv aus der Schaltung herausgeschaltet, um Energie zu sparen. Würden sie nicht so behandelt, würden sie ohne Nutzen Leistung von der Versorgung 177 aufnehmen.
10 zeigt eine beispielhafte AC-Kopplungsschaltung 168, die die AC-Kopplungskondensatoren 100, 162 und die ohmschen Querimpedanzen 164, 166 umfasst. Da die Kondensatoren 160, 162 für ein DC-Signal als Stromkreisunterbrechung wirken, leiten die AC-Kopplungskondensatoren 160, 162 nicht das gesamte DC-Signal, wenn es sich bei dem Inband-Wecksignal um ein DC-Differenzsignal mit mindestens vorbestimmter Dauer und vorbestimmtem Betrag handelt (d.h. die Datenrate ist langsamer als die RC-Zeitkonstante der AC-Kopplungsschaltung 168). Wie in 12 gezeigt, erscheint statt dessen, während der Senderausgang (d.h. das Eingangssignal an die AC-Kopplungsschaltung 168) auf beispielsweise Leitung 16 als Rechteckwelle erscheint, der Ausgang von der AC-Kopplungsschaltung 168 als abfallender Impuls. Die Steilheit des Impulsabfalls mit der Zeit hängt von der RC-Konstante der AC-Kopplungsschaltung (z. B. den Dimensionen des AC- Kopplungskondensators 160 und des Querwiderstands 166) ab. Als Folge können, im Fall von AC-Kopplung und einem Inband-DC-Wecksignal, das zum Empfänger 12 gelangende Inband-Wecksignal und damit der Differenzdetektor 146 wesentlich weniger Energie haben als das vom Sender 10 erzeugte Inband-Wecksignal, wenn die Schaltrate langsamer ist als die AC-Zeitkonstante. Um sicherzustellen, dass das integrierte Signal die zum Wecken des Empfängers 12 oder Teilen desselben erforderliche Schwelle übersteigt, müssen dementsprechend die AC-Kopplungskondensatoren 160, 162, die Querwiderstände 64, 66 und der Kondensator 150 des Integrators 48 richtig bemessen sein. Obwohl viele verschiedene Bemessungsanordnungen gewählt werden können besteht ein mögliches Beispiel darin, die Kopplungskondensatoren 160, 162 mit 1.600 Picofarad (pf) zu bemessen, die Querwiderstände 64, 66 mit 50 Ohm, den Kondensator 150 des Integrators 148 mit 1 pf und den Widerstand 156 des Integrators 148 mir 1.000 Ohm. Darüber hinaus muss sich das Inband-Signal ausreichend schnell ändern, um die Impedanz der AC-Kopplungskondensatoren 160, 162 klein erscheinen zu lassen. In andren Worten: Ein langsam ansteigendes Signal wäre wegen des Sperreffekts der AC-Kopplungskondensatoren 160, 162 nicht die beste Wahl für das Wecksignal. Die RC-Zeitkonstante des Squelch-Detektors 40 sollte kleiner sein als die RC-Zeitkonstante der AC-Kopplungsschaltung.
Da manche Empfänger 12 möglicherweise nicht dafür ausgelegt sind, Signale zu empfangen, die um null Volt herum schwanken, ist es manchmal wünschenswert, den Eingang des Empfängers 12 auf eine vorbestimmte DC-Spannung vorzuspannen. 10 zeigt ein mögliches Vorgehen, um dies zu erreichen. Insbesondere ist eine DC-Spannungsquelle 170 an die Leitungen 16, 18 angeschlossen, um diese Leitungen auf ein gewünschtes Niveau vorzuspannen. Die Sperrkondensatoren 172, 174 werden wie in 10 gezeigt verwendet, um eine DC-Trennung zwischen dem DC-vorgespannten Eingang des Empfängers 12 und dem Ausgang der AC-Kopplungsschaltung 168 aufrecht zu erhalten. Wenn die Sperrkondensatoren 172, 174 verwendet werden, sind sie so zu bemessen, dass sie mindestens zehnmal größer sind als der Kondensator 150 des Integrators 148. Eine DC-Vorspannung 170 kann ebenfalls verwendet werden, um den Eingang des Empfängers 12 auf einem konstanten DC-Niveau zu halten, wenn sich der Empfänger im Zustand mit reduzierter Leistung befindet.
Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis werden einsehen, dass die Sperrkondensatoren 172, 174 und die DC-Vorspannung 170 gewählt werden, um die Funktion des Empfängers 12 zu optimieren. Daher kann es in manchen Fällen wünschenswert sein, die Sperrkondensatoren 172, 174 wegzulassen und an die DC-Vorspannung 170 abzuschließen. In anderen Fällen kann es wünschenswert sein, die Sperrkondensatoren 172, 174 und die DC-Vorspannung 170 wegzulassen. Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis wissen, wie eine Eingangs-Vorspannungsschaltung zu wählen ist, um die Funktion eines Empfängers zu optimieren. Dieses Thema wird daher hierin nicht ausführlicher behandelt.
Es ist möglich, die Zahl der vom Empfänger 12 empfangenen Inband-Wecksignale zum Übermitteln von Informationen zu nutzen. Beispielsweise können die offenbarten Verfahren und Vorrichtungen, falls erwünscht, dazu abgewandelt werden, verschiedene Teile des Empfängers 12 als Reaktion auf aufeinanderfolgende Inband-Signale nacheinander zu wecken. Ein abgewandelter Empfänger mit zwei verschiedenen Teilen 176, 178, die getrennt geweckt werden können, ist in 13 gezeigt.
Wie in 13 gezeigt, umfasst der abgewandelte Empfänger einen Differenzdetektor 146, einen Integrator 148 und eine Squelch-Gültig-Schaltung 44 wie zuvor beschrieben. Wie in 13 gezeigt, dient die Squelch-Gültig-Schaltung 44 dazu, selektiv mindestens einem ersten Teil 178 des Empfängers zu signalisieren, in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten oder diesen zu verlassen. Im abgewandelten Empfänger arbeitet eine zweite Squelch-Gültig-Schaltung 182, um selektiv mindestens einem zweiten Teil 176 des Empfängers zu signalisieren, in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten oder diesen zu verlassen. Während in diesem Beispiel die erste Squelch-Gültig-Schaltung 44 ihrem bzw. ihren entsprechenden Empfängerteil(en) 178 signalisiert, den Zustand mit reduzierter Leistung als Reaktion auf ein erstes Inband-Wecksignal wie zuvor erklärt, zu verlassen, hat in diesem Beispiel die zweite Squelch-Gültig-Schaltung 182 eine höhere Schwelle als die erste Squelch-Gültig-Schaltung 44, so dass sie ihrem bzw. ihren entsprechenden Empfängerteil(en) 176 nicht signalisiert, als Reaktion auf das erste "Inband-Wecksignal den Zustand mit reduzierter Leistung zu verlassen. Statt dessen weckt die zweite Squelch-Gültig-Schaltung 182 ihren bzw. ihre entsprechenden Empfängerteil(e) 176 erst, wenn ein zweites, vom Sender 10 über die Verbindung 14 empfangenes Inband-Wecksignal bewirkt, dass der integrierte Signalausgang vom Integrator 148 ein zweites Niveau erreicht, das höher ist als das erste Niveau. Verschiedene bekannte Schaltungen können verwendet werden, um zu erreichen, dass die zweite Squelch-Gültig-Schaltung 182 nicht auf das erste Inband-Signal reagiert, einschließlich beispielsweise Potentialverschiebungsschaltungen, die den Eingang der Gates der PMOS und NMOS-Transistoren der zweiten Squelch-Gültig-Schaltungen 182 (ähnlich wie die Transistoren 154, 155 der Squelch-Gültig-Schaltung 44) für ein Weckverfahren mit zwei Inband-Signalen halbieren.
Das erste und das zweite Inband-Wecksignal können identisch sein. Alternativ können sich die Inband-Wecksignale unterscheiden, beispielsweise in Dauer und oder Betrag. Obwohl aus Gründen der Einfachheit nur zwei Inband-Wecksignale und zwei Einpfängerteile 176, 178 diskutiert wurden, werden Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen, dass eine beliebige Zahl von Wecksignalen verwendet werden kann, um eine beliebige Zahl von Empfängerteilen zu wecken, ohne von Umfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Es können entweder Außerband-Leistungsreduzierungssignale oder Inband-Leistungsreduzierungssignale verwendet werden, um die verschiedenen Teile 176, 178 des Empfängers nacheinander in den Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen. Alternativ kann das oben diskutierte Vorgehen mit Inband-Leistungsreduzierungs-Signalisierung angewandt werden, um alle gewünschten Teile des Empfängers in den Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen, so dass, während das stückweise Wecken des Empfängers möglich ist, die Empfängerteile nicht nacheinander in den Zustand mit reduzierter Leistung versetzt werden können.
Aus dem Vorangehenden werden Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen, dass Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen wurden, um eines oder mehrere Inband-Signale zu nutzen, um die Leistungsaufnahme eines über eine differentielle serielle Datenverbindung verbundenen Senders und Empfängers zu reduzieren. Vorteilhafterweise vermeidet die Nutzung eines Inband-Signals bzw. von Inband-Signalen die Verwendung von Seitenbandsignalen und Seitenbandverbindungen, was geringere Kosten und höhere Bandbreite pro benötigtem Signal bedeutet. Die offenbarten Verfahren sind nicht taktbasiert und können mit jedem beliebigen Kommunikationsprotokoll für differentielle Verbindungen verwendet werden. Außerdem ermöglichen die offenbarten Verfahren und Vorrichtungen deutliche Energieeinsparungen, wenn keine Daten übertragen werden. Die Latenz zum Eintreten in den und zum Verlassen des Energiesparmodus (d.h. des Zustands mit reduzierter Leistung) ist ebenfalls niedrig (z. B. 3-200 Nanosekunden und möglicherweise nur ein Bitzelle (z. B. 400 Picosekunden) bei 2,5 Gigatransfer pro Sekunde).
Obwohl es vorteilhaft ist, das zuvor beschriebene passive Inband-Signalisierungsprotokoll zu nutzen, um den Empfänger 12 in den Zustand mit reduzierter Leistung zu versetzen und das zuvor beschriebene aktive Inband-Weckprotokoll zu nutzen, um den Empfänger 12 aus dem Zustand mit reduzierter Leistung zu wecken, werden Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis ohne Weiteres einsehen, dass andere Vorgehensweisen angewandt werden können, ohne von Umfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann jedes der obigen Verfahren ohne das andere angewandt werden (z. B. Inband-Signalisierung zum Verlassen des Zustands mit reduzierter Leistung kombiniert mit einem Außerband-Signal, um in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten, passive Inband-Signalisierung, um in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten kombiniert mit einem Außerband-Signal, um den Zustand mit reduzierter Leistung zu verlassen, aktives Inband-Signalisierungsprotokoll, um in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten kombiniert mit dem aktiven Inband-Signalisierungsprotokoll, um den Zustand mit reduzierter Leistung zu verlassen usw.) und/oder es können beide der obigen Verfahren durch andere Signalisierungsverfahren ersetzt werden (z. B. aktives Inband-Signalisierungaprotokoll, um in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten kombiniert mit Außerband-Signalisierung, um den Zustand mit reduzierter Leistung zu verlassen usw.). Es sollte sich jedoch bei mindestens einem der Signale für reduzierte Leistung um ein Inband-Signal handeln (d.h. ein Signal, das über die differentielle serielle Datenverbindung 14 übertragen wird.
Obwohl der Schwerpunkt eines großen Teils der vorangehenden Diskussion das Wecken eines Empfängers 12 aus einem Zustand mit reduzierter Leistung in einen geweckten Zustand war, werden Personen mit durchschnittlicher Fachkenntnis einsehen, dass die hierin offenbarten Inband-Signalisierungsverfahren zum Überführen des Empfängers 12 zwischen zwei beliebigen gewünschten Zuständen angewandt werden kann. Als Beispiel, nicht Einschränkung, kann das Inband-Signalisierungsverfahren angewandt werden, um den Empfänger 12 aus einem Zustand mit reduzierter Leistung in einen zurückgesetzten Zustand zu überführen oder um den Empfänger 12 aus einem Zustand mit reduzierter Leistung in einen Zustand mit reduzierter Leistung zu überführen, wobei das vom Empfänger 12 einpfangene Inband-Signal über eine zweite differentielle serielle Datenverbindung 214 an einen zweiten Empfänger 212 weitergeleitet wird, wie in 14 gezeigt.
Obwohl gewisse, gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaute Vorrichtungen hierin beschrieben wurde, ist der Deckungsumfang dieses Patents nicht darauf beschränkt. Dieses Patent deckt im Gegenteil alle Ausfühungsformen der Lehren der Erfindung ab, die wörtlich oder unter der Äquivalenzlehre rechtens in den Umfang der angehängten Patenansprüche fallen.

Claims

Zur Verwendung mit einem Sender (10), einem Empfänger (12), einer differentiellen seriellen Datenverbindung (14), die den Sender (10) und den Empfänger (12) verbindet, ein Verfahren, das gekennzeichnet ist durch Erfassen eines vorbestimmten Inband-Signals, das über die differentielle serielle Datenverbindung (14) empfangen wird; und Überführen zumindest eines ersten Teils (178) des Empfängers (12) von einem ersten Leistungszustand in einen zweiten Leistungszustand in Reaktion auf das vorbestimmte Inband-Signal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte Inband-Signal ein Nichtvorhandensein einer wesentlichen Spannungsdifferenz auf der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) ist, das während einer vorbestimmten Zeitperiode auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, das des weiteren umfaßt: Übertragen eines zweiten vorbestimmten Inband-Signals zum Empfänger (12) über die differentielle serielle Datenverbindung (14); und Überführen zumindest eines zweiten Teils (176) des Empfängers (12) vom ersten Leistungszustand in den zweiten Leistungszustand in Reaktion auf das zweite vorbestimmte Inband-Signal.
Verfahren nach Anspruch 1, das des weiteren umfaßt: Erfassen, daß momentan keine Kommunikation zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (12) gewünscht ist; Überführen zumindest eines Teils des Senders (10) in einen Zustand mit reduzierter Leistung; darauffolgend Erfassen, daß eine Kommunikation zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (12) gewünscht ist; Überführen zumindest des Teils des Senders (10) in einen Zustand mit normaler Leistung; Übertragen eines zweiten vorbestimmten Inband-Signals vom Sender (10) zum Empfänger (12); und Überführen zumindest des Teils des Empfängers (12) in den ersten Leistungszustand in Reaktion auf das zweite vorbestimmte Inband-Signal.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Sender (10) und der Empfänger (12) DC-gekoppelt sind und die differentielle serielle Datenverbindung (14) sowohl am Sender (10) als auch am Empfänger (12) DC-abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Sender (10) und der Empfänger (12) DC-gekoppelt sind und die differentielle serielle Datenverbindung (14) am Empfänger (12) AC-abgeschlossen und am Sender (10) DC-abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Sender (10) und der Empfänger (12) DC-gekoppelt sind und die differentielle serielle Datenverbindung (14) sowohl am Empfänger (12) als auch am Sender (10) AC-abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Sender (10) und der Empfänger (12) AC-gekoppelt sind und die differentielle serielle Datenverbindung (14) sowohl am Sender (10) als auch am Empfänger (12) DC-abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Sender (10) und der Empfänger (12) AC-gekoppelt sind und die differentielle serielle Datenverbindung (14) am Empfänger (12) AC-abgeschlossen und am Sender (10) DC-abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 6, 8 oder 9, wobei Überführen zumindest des Teils des Senders (10) in den Zustand mit reduzierter Leistung des weiteren umfaßt: Bewirken, daß die zumindest zwei Leitungen (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) zumindest zwei Abschlußwiderstände (26, 28), die dem Sender (10) zugeordnet sind, trennen; und Verbinden einer DC-Vorspannung mit der ersten und zweiten Leitung (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) am Sender (10).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen des vorbestimmten Inband-Signals umfaßt: Bestimmen, ob ein Absolutwert einer Spannungsdifferenz zwischen zumindest zwei Leitungen (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) geringer ist als eine vorbestimmten Schwelle; und wobei ein Überführen zumindest des ersten Abschnitts (178) des Empfängers (12) vom ersten Leistungszustand in den zweiten Leistungszustand umfaßt: Überführen zumindest des ersten Teils (178) des Empfängers (12) vom ersten Leistungszustand in den zweiten Leistungszustand, wenn der Absolutwert der Spannungsdifferenz zwischen den zumindest zwei Leitungen (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) zumindest für eine vordefinierte Zeitperiode geringer ist als die vorberstimmte Schwelle.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Leistungszustand des zumindest einen Teils des Empfängers (12) ein Zustand mit normaler Leistung ist und der zweite Leistungszustand ein Zustand mit reduzierter Leistung ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das des weiteren ein Überführen zumindest eines Teils des Senders (10) vom ersten Leistungszustand in den zweiten Leistungszustand umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Überführen des Empfängers (12) durchgeführt wird durch: Ausbilden eines den Absolutwert der Spannungsdifferenz zwischen den zumindest zwei Leitungen der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) wiedergebenden Signals; Integrieren des ausgebildeten Signals, um ein integriertes Signal auszubilden; und Signalisieren dem zumindest einen Abschnitt (176) des Empfängers (12) in den zweiten Leistungszustand einzutreten, wenn das integrierte Signal unter eine zweite vorbestimmte Schwelle fällt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Integrierten des ausgebildeten Signals des weiteren ein Entladen einer RC-Schaltung (150, 156) umfaßt, und das Signalisieren an den zumindest einen Teil des Empfängers (12) durchgeführt wird, wenn eine der RC-Schaltung (150, 156) zugeordnete Spannung unter die zweite vorbestimmte Schwelle fällt.
Verfahren nach Anspruch 15, das des weiteren ein Überführen des zumindest einen Teils des Empfängers (12) vom zweiten Leistungszustand in den ersten Leistungszustand umfaßt, wenn eine weitere Kommunikation vom Sender (10) erwartet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Überführen des Empfängers (12) vom zweiten Leistungszustand in den ersten Leistungszustand durchgeführt wird durch: Laden der RC-Schaltung (150, 156), und wenn die der RC-Schaltung (150, 156) zugeordnete Spannung die zweite vorbestimmte Schwelle übersteigt, Signalisieren dem zumindest einen Teil des Empfängers (12), den zweiten Leistungszustand zu verlassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Erfassen des vorbestimmten Inband-Signals umfaßt: Erfassen am Empfänger (12) eines Nichtvorhandenseins einer wesentlichen Spannungsdifferenz zwischen zumindest zwei Leitungen (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14), wobei der erste Leistungszustand einen normalen Leistungszustand und der zweite Leistungszustand einen Zustand mit reduzierter Leistung umfaßt; und wobei ein Überführen zumindest des ersten Abschnitts (178) des Empfängers (12) vom ersten Leistungszustand in den zweiten Leistungszustand umfaßt: Überführen des Empfängers (12) vom normalen Leistungszustand zum Leistungszustand mit reduzierter Leistung, wenn das erfaßte Nichtvorhandensein der wesentlichen Spannungsdifferenz für zumindest eine vordefinierte Zeitperiode im wesentlichen kontinuierlich beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Überführen des Empfängers (12) durchgeführt wird durch: Ausbilden eines einen Absolutwert einer Spannungsdifferenz zwischen den zumindest zwei Leitungen (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) wiedergebenden Signals; Integrieren des ausgebildeten Signals, um ein integriertes Signal auszubilden; und Signalisieren dem zumindest einen Teil des Empfängers (12), in den Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten, wenn das integrierte Signal unter eine vorbestimmte Schwelle fällt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Integrierten des ausgebildeten Signals des weiteren ein Entladen einer RC-Schaltung (150, 156) umfaßt; und das Signalisieren an den zumindest einen Teil des Empfängers (12) durchgeführt wird, wenn eine der RC-Schaltung (150, 156) zugeordnete Spannung unter eine vorbestimmte Schwelle fällt.
Verfahren nach Anspruch 20, welches des weiteren ein Überführen des zumindest einen Teils des Empfängers (12) von einem Zustand mit reduzierter Leistung in den normalen Leistungszustand umfaßt, wenn eine weitere Kommunikation vom Sender (10) erwartet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Überführen des Empfängers (12) vom Zustand mit reduzierter Leistung in den normalen Leistungszustand durchgeführt wird durch: Laden der RC-Schaltung (150, 156) und, wenn die der RC-Schaltung (150, 156) zugeordnete Spannung die vorbestimmte Schwelle übersteigt, Signalisieren an den zumindest einen Teil des Empfängers (12), den Zustand mit reduzierter Leistung zu verlassen.
Verfahren nach Anspruch 18, das des weiteren ein Überführen zumindest eines Teils des Senders (10) vom normalen Leistungszustand in den Zustand mit reduzierter Leistung umfaßt.
System, umfassend: eine differentielle serielle Datenverbindung (14), die einen Sender (10) und einen Empfänger (12) koppelt; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß der Sender (10) auf ein vorbestimmtes Ereignis durch Ausbilden eines ersten Inband-Signals und Eintreten in einen ersten Zustand mit reduzierter Leistung reagiert; und der Empfänger (12) auf das erste Inband-Signal durch Übergehen in einen zweiten Zustand mit reduzierter Leistung reagiert.
System nach Anspruch 24, wobei das erste Inband-Signal ein passives Signal ist.
System nach Anspruch 24, wobei das erste Inband-Signal ein aktives Signal ist.
System nach Anspruch 24, wobei der Sender (10) auf ein zweites vorbestimmtes Ereignis reagiert, um ein zweites Inband-Signal auszubilden und den ersten Zustand mit reduzierter Leistung zu verlassen, und der Empfänger (12) auf das zweite Inband-Signal durch Verlassen des zweiten Zustands mit reduzierter Leistung reagiert.
System nach Anspruch 27, wobei das zweite Inband-Signal ein passives Signal ist.
System nach Anspruch 27, wobei das zweite Inband-Signal ein aktives Signal ist.
System nach Anspruch 24, wobei der Sender (10) des weiteren eine Umschaltschaltung (20, 22) und einen Kontroller (30) umfaßt, um die Umschaltschaltung (20, 22) zu steuern, um das differentielle Signal über die differentielle serielle Datenverbindung (14) zu übertragen, wobei der Kontroller (30) auf ein vorbestimmtes Ereignis reagiert, um den Sender (10) in den ersten Zustand mit reduzierter Leistung zu überführen und das erste Inband-Signal auszubilden, das für einen Eintritt in den ersten Zustand mit reduzierter Leistung kennzeichnend ist.
System nach Anspruch 30, wobei das vordefinierte Ereignis ein Nichtvorhandensein von zu übertragenen Daten ist, das für eine vorbestimmte Zeitperiode auftritt.
System nach Anspruch 30, wobei der Sender (10) ein zweites Inband-Signal auf der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) ausbildet, um ein Verlassen des ersten Zustands mit reduzierter Leistung anzuzeigen.
System nach Anspruch 24, wobei der Sender (10) des weiteren umfaßt: eine Abschlußimpedanz (26, 28), einen ersten Schalter (20, 22) in einer Schaltung mit der Abschlußimpedanz (26, 28), um die Abschlußimpedanz (26, 28) von der differen tiellen seriellen Datenverbindung (14) zu trennen, wenn der Sender (10) in den ersten Zustand mit reduzierter Leistung eintritt; und einen zweiten Schalter (20, 22), um eine DC-Leistungsquelle mit der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) zu verbinden, wenn der Sender (10) in den ersten Zustand mit reduzierter Leistung eintritt.
System nach Anspruch 33, das des weiteren einen Kontroller (30) umfaßt, um den ersten und zweiten Schalter (20, 22) zu steuern.
System nach Anspruch 34, das des weiteren eine Umschaltschaltung (20, 22) umfaßt, die mit der Abschlußimpedanz (26, 28) verbunden ist, wobei die Umschaltschaltung (26, 28) durch den Kontroller (30) gesteuert wird, um differentielle Signale über die differentielle serielle Datenverbindung (14) zu übertragen.
System nach Anspruch 24, wobei der Empfänger (12) des weiteren umfaßt: einen Squelch-Detektor (40), um ein Nichtvorhandensein einer wesentlichen Spannungsdifferenz zwischen zumindest zwei Leitungen (16, 18) der differentiellen seriellen Datenverbindung (14) zu erfassen und ein Ausgangssignal auszubilden; einen Integrator (148), um das Ausgangssignal der Spannungsdifferenz zu integrieren, um ein integriertes Signal auszubilden, und eine Squelch-Gültig-Schaltung (44), um zumindest einem ersten Teil (178) des Empfängers (12) zu signalisieren, in den zweiten Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten, wenn das integrierte Signal unter eine erste vorbestimmte Schwelle fällt.
System nach Anspruch 36, wobei der Integrator (148) eine RC-Schaltung (150, 156) umfaßt.
System nach Anspruch 37, das des weiteren umfaßt: eine Squelch-Gültig-Schaltung (182), um zumindest einem zweiten Teil (156) des Empfängers (12) zu signalisieren, in einen Zustand mit reduzierter Leistung einzutreten, wenn die integrierte Spannung unter eine zweite vorbestimmte Schwelle fällt, die niedriger ist als die erste vorbestimmte Schwelle.