JP2005063293A - High speed interface power management system - Google Patents

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Takeshi Kado
武志 嘉戸
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high speed interface power management system capable of efficiently reducing electric power consumption by a combination of a transfer rate and a communication protocol. <P>SOLUTION: The high speed interface power management system includes a clock control state machine 112 carrying out state transition on the basis of a state signal outputted from circuits 105-109 divided by the transfer rate and the communication protocol, and gate circuits 113-118 carrying out supply stoppage of a clock when a control signal outputted from the clock control state machine 112 is received. During high speed idling, clock supply is carried out to only an HSDLL 110 and an elasticity buffer 111. During high speed reception, clock supply is carried out to an HS data reception circuit 106 in addition to those in high speed idling. During high speed transmission, clock supply is carried out to only an HS data/device chirp transmission circuit 105. Clock supply stoppage is carried out in response to transmission/reception/idling during low speed transfer also to save power. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の転送速度と通信プロトコルを持つインターフェース、特にUSB2.0のクロック制御を行うための高速インターフェースパワーマネージメント装置に関する。   The present invention relates to an interface having a plurality of transfer speeds and communication protocols, and more particularly, to a high-speed interface power management apparatus for performing USB 2.0 clock control.

近年、パーソナルコンピュータと周辺機器を接続するためのインターフェース規格として、12Mbpsの転送速度を持つUSB(Universal Serial Bus)1.1を拡張した480Mbpsの転送速度を持ち、従来のUSB1.1の機能も合わせ持つUSB2.0がパーソナルコンピュータ標準インターフェースとして利用されるようになってきた。   In recent years, it has a transfer speed of 480 Mbps, which is an extension of USB (Universal Serial Bus) 1.1, which has a transfer speed of 12 Mbps, as an interface standard for connecting personal computers and peripheral devices. USB 2.0 has been used as a standard interface for personal computers.

以下、従来の高速インターフェースパワーマネージメント装置について説明する。従来の高速インターフェースパワーマネージメント装置は480Mbpsの高速転送時と12Mbpsの低速転送時に使用するPLLをそれぞれ持ち、高速転送時は高速転送用のPLLを使用して高速回路にクロックの供給を行い、低速転送時は低速転送用のPLLを使用して低速回路にクロックの供給を行い、PLLの切り替えを行うことでクロックの供給停止を行い、省電力化を図っていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−141911号公報(第6頁、第1図)
A conventional high-speed interface power management apparatus will be described below. The conventional high-speed interface power management device has a PLL that is used for high-speed transfer at 480 Mbps and low-speed transfer at 12 Mbps. During high-speed transfer, the PLL is used for high-speed transfer to supply clocks to high-speed circuits, and low-speed transfer In some cases, a low-speed transfer PLL is used to supply a clock to the low-speed circuit, and the clock supply is stopped by switching the PLL to save power (for example, see Patent Document 1).
JP 2002-141911 (page 6, FIG. 1)

しかしながら、上記従来の方法では、PLLの発振を一度停止してしまうとPLLを発振開始するまでのμsオーダーの長い時間を必要とする。そのため、通信プロトコルによるnsオーダーの短い時間でクロック制御を行うと、USBに規定されるインターパケットディレイの時間を満足できなくなってしまうということがあった。インターパケットディレイは、パーソナルコンピュータに搭載されるUSBホストが送ってきたデータに対し、周辺機器に搭載されたUSBデバイスが応答するまでの時間である。そのため、PLLの制御だけでは、転送速度と通信プロトコルの組み合わせによる省電力化を行うことができないという問題があった。   However, in the above conventional method, once the PLL oscillation is stopped, a long time on the order of μs is required until the PLL oscillation is started. For this reason, if clock control is performed in a short time of the ns order according to the communication protocol, the interpacket delay time defined by USB may not be satisfied. The interpacket delay is the time until the USB device mounted on the peripheral device responds to the data sent from the USB host mounted on the personal computer. For this reason, there is a problem in that it is not possible to save power by combining the transfer rate and the communication protocol only by controlling the PLL.

本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じる。   The present invention takes the following means in order to solve the above problems.

この目的を達成するために、本発明の高速インターフェースパワーマネージメント装置は、一つのPLLと転送速度と通信プロトコルに応じた各回路と検知回路とクロック供給停止のための制御回路とを備えている。   In order to achieve this object, the high-speed interface power management apparatus of the present invention includes one PLL, each circuit according to the transfer rate and the communication protocol, a detection circuit, and a control circuit for stopping the clock supply.

この構成によって、検知回路がHS(High Speed)/FS(Full Speed)/チャープと送信/受信/アイドルの各状態を検知し、各状態に応じた信号を出力し、制御回路に入力することにより、即座に各状態に応じて回路のクロック停止ができるため、一つのPLLを用いて最大限の省電力化を図ることができる。   With this configuration, the detection circuit detects each state of HS (High Speed) / FS (Full Speed) / chirp and transmission / reception / idle, outputs a signal corresponding to each state, and inputs it to the control circuit Since the clock of the circuit can be immediately stopped according to each state, the maximum power saving can be achieved by using one PLL.

より具体的レベルで展開すると、次のような各構成となる。   Expanding at a more specific level, each configuration is as follows.

第1の解決手段の高速インターフェースパワーマネージメント装置は、複数の転送速度と通信プロトコルにより異なる構成を持ち、前記構成から出力される状態信号を受けて状態を検知する検知回路と、前記検知回路から出力される制御信号によって前記構成への入力クロックの供給停止を行う制御回路とを備え、転送速度および通信プロトコルの組み合わせによる消費電力の削減を適正化することを特徴とする。   The high-speed interface power management device of the first solving means has a different configuration depending on a plurality of transfer speeds and communication protocols, receives a status signal output from the configuration, detects a status, and outputs from the detection circuit And a control circuit for stopping the supply of the input clock to the configuration according to the control signal, and reducing the power consumption by combining the transfer rate and the communication protocol.

第1の解決手段における構成は、HS(高速)データ回路/チャープ送信回路とHSデータ受信回路とFS(低速)データ送信回路とFSデータ受信回路と常時クロック供給回路(チャープ受信回路を含む)から構成され、前記検知回路がHSアイドルステートとHSデータ受信ステートのときのみクロック供給を行うHSDLL(High Speed Delay Line PLL)とエラスティシティバッファ(Elasticity Buffer)とを備える。   The configuration of the first solution is from an HS (high speed) data circuit / chirp transmission circuit, an HS data reception circuit, an FS (low speed) data transmission circuit, an FS data reception circuit, and a constant clock supply circuit (including a chirp reception circuit). An HSDLL (High Speed Delay Line PLL) that supplies a clock only when the detection circuit is in the HS idle state and the HS data reception state, and an elasticity buffer.

上記構成において、前記検知回路は、FSアイドルステートとFS送信ステートとFS受信ステートとHSアイドルステートとHS送信/デバイスチャープステートとHS受信ステートとホストチャープステートとを備える。   In the above configuration, the detection circuit includes an FS idle state, an FS transmission state, an FS reception state, an HS idle state, an HS transmission / device chirp state, an HS reception state, and a host chirp state.

また、上記構成において、前記検知回路は、受信側でデータを正常に受け取れる最低周波数で遷移を行う。   In the above configuration, the detection circuit performs transition at the lowest frequency at which data can be normally received on the receiving side.

また、上記構成において、前記検知回路は、通信バスの差動データを駆動するHSドライバとFSドライバを制御する信号を用いて、FSステートとHS/チャープステートを分けて、HS送信ステートとチャープ送信ステートを兼用する。   Further, in the above configuration, the detection circuit separates the FS state and the HS / chirp state by using an HS driver that drives differential data of the communication bus and a signal that controls the FS driver, and an HS transmission state and a chirp transmission. The state is also used.

また、上記構成において、前記検知回路は、HSアイドルステートからHS受信ステートへの遷移の制御信号にスクエルチ差動レシーバの出力を使用する。   In the above configuration, the detection circuit uses the output of the squelch differential receiver as a control signal for transition from the HS idle state to the HS reception state.

また、上記構成において、前記検知回路は、ハンドシェークプロトコルからHSモードへ移行するときに、受信側でデータを正常に受け取れる最低周波数で遷移を行う構成の前記検知回路のHSデータ送信/チャープ送信ステートからホストチャープステートを経てHSアイドルステートへの遷移の信号に通信バスの終端抵抗を制御する信号と、スクエルチ差動レシーバの出力信号を使用する。   In the above configuration, the detection circuit shifts from the HS data transmission / chirp transmission state of the detection circuit configured to perform transition at the lowest frequency at which data can be normally received on the reception side when shifting from the handshake protocol to the HS mode. A signal for controlling the termination resistance of the communication bus and an output signal of the squelch differential receiver are used as signals for transition to the HS idle state through the host chirp state.

本発明によれば、転送速度および通信プロトコルによって分割した回路とクロック制御ステートマシン等の制御回路を設けることにより、回路へのクロックの供給停止を効率的に行い、省電力化を行うことができる優れた高速インターフェースパワーマネージメント装置を実現することができる。   According to the present invention, by providing a circuit divided according to the transfer rate and communication protocol and a control circuit such as a clock control state machine, it is possible to efficiently stop the supply of clocks to the circuit and save power. An excellent high-speed interface power management device can be realized.

以下、本発明にかかわる高速インターフェースパワーマネージメント装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of a high-speed interface power management apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態における高速インターフェースパワーマネージメント装置(USB2.0)の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-speed interface power management apparatus (USB 2.0) according to an embodiment of the present invention.

検知回路として、ここではクロック制御ステートマシン112を用い、制御回路として、ここではゲート回路113〜118を用いる。また、D+、D−を駆動するHSドライバ119とFSドライバ120を制御する信号としてXCVRSELECTを用い、D+、D−の45オームの終端抵抗122のスイッチ123を制御する信号としてTERMSELECTを用い、スクエルチ差動ドライバ121の出力としてHS_ENV_OUTを用いる。XCVRSELECTは、“0”のときにHSドライバを有効にし、“1”のときにFSドライバを有効にする信号である。TERMSELECTは、“0”のときにHSターミネーションを有効にし、“1”のときにFSターミネーションを有効にする信号である。   Here, a clock control state machine 112 is used as a detection circuit, and gate circuits 113 to 118 are used here as control circuits. Further, XCVRSELECT is used as a signal for controlling the HS driver 119 and the FS driver 120 for driving D + and D−, and TERMSELECT is used as a signal for controlling the switch 123 of the 45 ohm termination resistor 122 of D + and D−. HS_ENV_OUT is used as the output of the dynamic driver 121. XCVRSELECT is a signal for enabling the HS driver when “0” and for enabling the FS driver when “1”. TERMSELECT is a signal that enables HS termination when “0” and enables FS termination when “1”.

図1において、101は12MHzの水晶発振、102は12MHzのクロックを40逓倍し480MHzのクロックを生成するPLL、103はPLL102で生成された480MHzのクロックから120MHzのクロックを生成する1/4分周回路、104はPLL102で生成された480MHzのクロックから60MHzのクロックを生成する1/8分周回路、105はHS送信時のみ120MHzのクロック供給を行えばよいHSデータ/デバイスチャープ送信回路、106はHS受信時のみ120MHzのクロック供給を行えばよいHSデータ受信回路、107はFS送信時のみ60MHzのクロック供給を行えばよいFSデータ送信回路、108はFS受信時のみ60MHzのクロック供給を行えばよいFSデータ受信回路、109は常に60MHzと120MHzのクロック供給を行う必要のある常時クロック供給回路、110はHSアイドル時とHS受信時のみPLLで生成される8相クロック供給を行えばよいHSDLL(High Speed Delay Line PLL)、111はHSアイドル時とHS受信時のみ120MHzのクロック供給を行えばよいエラスティシティバッファ(ElasticityBuffer)、112は回路105〜109により出力される状態信号を受けて状態を遷移させ、それぞれの状態でクロック供給停止に必要な制御信号を生成するクロック制御ステートマシン、113〜116はクロック分周回路103,104から生成されるクロックとクロック制御ステートマシン112から出力される信号を入力とし、回路105〜108に供給するクロックの供給停止を行うゲート回路である。   In FIG. 1, 101 is a 12 MHz crystal oscillator, 102 is a PLL that multiplies a 12 MHz clock by 40 to generate a 480 MHz clock, and 103 is a 1/4 frequency that generates a 120 MHz clock from a 480 MHz clock generated by the PLL 102. The circuit, 104 is a 1/8 frequency dividing circuit that generates a 60 MHz clock from the 480 MHz clock generated by the PLL 102, 105 is an HS data / device chirp transmission circuit that only needs to supply a 120 MHz clock during HS transmission, and 106 is HS data receiving circuit that needs to supply a clock of 120 MHz only when receiving HS, 107 an FS data transmitting circuit that needs to supply a clock of 60 MHz only when transmitting FS, and 108 that only needs to supply a clock of 60 MHz only when receiving FS FS data receiving circuit 109 is a constant clock supply circuit that always needs to supply clocks of 60 MHz and 120 MHz, and 110 is an HSDLL (High Speed Delay Line PLL) that only needs to supply an 8-phase clock generated by the PLL only during HS idle and HS reception. , 111 is an elasticity buffer (ElasticityBuffer) that only needs to supply a clock of 120 MHz when HS idle and HS is received, 112 receives state signals output by the circuits 105 to 109, and changes the state. The clock control state machines 113 to 116 for generating a control signal necessary for stopping the clock supply in the circuit 113 and 116 receive the clock generated from the clock divider circuits 103 and 104 and the signal output from the clock control state machine 112 as inputs. To stop supplying the clock supplied to .about.108 It is a gate circuit.

以上のように構成された本実施の形態の高速インターフェースであるUSB2.0のパワーマネージメント装置について、以下に、その動作を説明する。   The operation of the USB 2.0 power management apparatus, which is the high-speed interface of the present embodiment configured as described above, will be described below.

まず、図3のタイミングチャートに示すように、USBケーブルが接続されてUSBバス上の5Vの電圧VBUSが供給されると、タイミングT0でクロックの発振が開始される。タイミングT1でRESET信号がアクティブになると、クロック制御ステートマシン112の遷移が開始する。   First, as shown in the timing chart of FIG. 3, when a USB cable is connected and a voltage VBUS of 5V on the USB bus is supplied, clock oscillation starts at timing T0. When the RESET signal becomes active at timing T1, the transition of the clock control state machine 112 starts.

図2は図1のクロック制御ステートマシンの機能を示したものであり、60MHzの立ち上がりクロックによって状態の遷移が行われる。RESET信号を“1”に設定して、FSアイドルステート(STATE[7:0]=8’h01)に遷移する。このとき、クロック制御ステートマシン112から出力される制御信号は全て“0”の状態であるため、ゲート回路113〜116の出力は全て“1”に固定され、常時クロック供給回路109を除いて、回路105〜108へのクロックが停止される。   FIG. 2 shows functions of the clock control state machine of FIG. 1, and state transition is performed by a rising clock of 60 MHz. The RESET signal is set to “1”, and a transition is made to the FS idle state (STATE [7: 0] = 8′h01). At this time, since all the control signals output from the clock control state machine 112 are in the “0” state, the outputs of the gate circuits 113 to 116 are all fixed to “1”, except for the constant clock supply circuit 109. The clock to circuits 105-108 is stopped.

次に、USB2.0はHS転送を行うかFS転送を行うかのハンドシェークプロトコルに入る。図4はハンドシェークプロトコルからHS転送に入るときのタイミングチャートである。タイミングT0でUSBデバイスがUSBホストにチャープを送信するため、XCVRSELECTを“0”にし、TXVALIDを“1”に設定する。このXCVRSELECTはHS転送時およびデバイスチャープ時に“1”にし、FS転送時に“0”にする信号で、HSドライバ119とFSドライバ120の切り替えを行う。設定後、60MHzのクロックCLK60の立ち上がりタイミングT1でSTATE[7:0]=8’h08に変化する。これは、図2では、FSアイドルステートからHSアイドルステートに遷移したことを意味する。このとき、HS_DLL_EBの信号が“1”になるが、TERMSELECTが“1”で、ゲート117,118の出力が“1”に固定されるため、HS_DLL110とエラスティシティバッファ111へのクロックは停止される。   Next, USB 2.0 enters a handshake protocol for HS transfer or FS transfer. FIG. 4 is a timing chart when entering HS transfer from the handshake protocol. Since the USB device transmits a chirp to the USB host at timing T0, XCVRSELECT is set to “0”, and TXVALID is set to “1”. This XCVRSELECT is set to “1” at the time of HS transfer and device chirp, and is switched to “0” at the time of FS transfer to switch between the HS driver 119 and the FS driver 120. After the setting, STATE [7: 0] = 8′h08 is changed at the rising timing T1 of the 60 MHz clock CLK60. In FIG. 2, this means that the FS idle state has changed to the HS idle state. At this time, the HS_DLL_EB signal becomes “1”, but the TERMSELECT is “1” and the outputs of the gates 117 and 118 are fixed to “1”. Therefore, the clock to the HS_DLL 110 and the elasticity buffer 111 is stopped. The

次に、CLK60の立ち上がりでタイミングT2でSTATE[7:0]=8’h20に変化する。これは、図2では、HSアイドル/チャープステートからHS送信/デバイスチャープステートに遷移したことを意味する。このとき、USBデバイスがUSBホストへチャープを送信するため、HS_TXの信号が“1”になり、デバイスチャープを送信するためにTX_CLK120のクロックだけがゲート113を介してHSデータ/デバイスチャープ送信回路105に供給される。   Next, STATE [7: 0] = 8′h20 is changed at timing T2 at the rising edge of CLK60. In FIG. 2, this means that the transition from the HS idle / chirp state to the HS transmission / device chirp state has occurred. At this time, since the USB device transmits a chirp to the USB host, the HS_TX signal becomes “1”, and only the TX_CLK 120 clock passes through the gate 113 to transmit the device chirp to the HS data / device chirp transmission circuit 105. To be supplied.

タイミングT3でデバイスチャープが終了し、タイミングT4でホストチャープが開始する。   At time T3, device chirp ends, and at time T4, host chirp starts.

60MHzのクロックCLK60の立ち上がりタイミングT5でSTATE[7:0]=8’h40に変化する。これは、図2では、HS送信/デバイスチャープ送信ステートからホストチャープ1ステートに遷移したことを意味する。このとき、クロック制御ステートマシン112から出力される制御信号は全て“0”になるため、ホストチャープの受信を行うための常時クロック供給回路109にのみクロックが供給される。   It changes to STATE [7: 0] = 8'h40 at the rising timing T5 of the clock CLK60 of 60 MHz. This means that, in FIG. 2, the transition is from the HS transmission / device chirp transmission state to the host chirp 1 state. At this time, since all the control signals output from the clock control state machine 112 are “0”, the clock is supplied only to the constant clock supply circuit 109 for receiving the host chirp.

ホストからのD+/D−のKJ(KはD+、D−の差動がLow、JはHighを意味する)の繰り返しの6ビットを検知してタイミングT6でHSモードに移行し、TERMSELECTが“0”になると、STATE[7:0]=8’h80に変化する。これは、図2では、ホストチャープ1ステートからホストチャープ2ステートに遷移したことを意味する。HSモードであるが、ホストチャープが送信されてきているため、引き続き常時クロック供給回路109にのみクロックを供給する。   D + / D− KJ from the host (K is D +, D− differential is Low, J means High) is detected and the transition to the HS mode is made at timing T6, and the TERMSELECT is “ When it becomes 0 ″, STATE [7: 0] = 8′h80 is changed. This means that in FIG. 2, the host chirp 1 state has transitioned to the host chirp 2 state. Although in the HS mode, since the host chirp is transmitted, the clock is continuously supplied only to the clock supply circuit 109 continuously.

タイミングT7でホストチャープが終了するため、タイミングT8のCLK60の立ち上がりでSTATE[7:0]=8’h08に変化する。これは、図2では、ホストチャープ2ステートからHSアイドルステートに遷移したことを意味する。ホストからのHS送信を受信する状態にするために、HSDLL110、エラスティシティバッファ111へのクロックが供給される。   Since host chirp ends at timing T7, STATE [7: 0] = 8'h08 changes at the rising edge of CLK60 at timing T8. In FIG. 2, this means that the host chirp 2 state has transitioned to the HS idle state. A clock is supplied to the HSDLL 110 and the elasticity buffer 111 in order to make the HS transmission from the host ready.

図5はハンドシェーク通信プロトコルからFS転送に入るときのタイミングチャートである。T5まではHS転送に入るときと同様である。   FIG. 5 is a timing chart when the FS transfer is entered from the handshake communication protocol. Up to T5, the process is the same as when entering HS transfer.

タイミングT6でホストチャープが送られてこないので、FSモードに移行し、XCVRSELECTが“1”になる。タイミングSTATE[7:0]=8’h01に変化する。これは、図2では、ホストチャープ1ステートからFSアイドルステートに遷移したことを意味する。   Since the host chirp is not sent at the timing T6, the mode shifts to the FS mode, and the XCVRSELECT becomes “1”. Timing STATE [7: 0] changes to 8'h01. In FIG. 2, this means that the host chirp 1 state has changed to the FS idle state.

図6はHS受信開始時のタイミングチャートである。タイミングT0からSYNCパターンが開始し、その後にUSBのパケットが続く。USBデバイスは受信時、SYNCパターンからデータクロックを生成し、このクロックによって、USBホストとの同期を取ってUSBパケットの受信を行う。KJ(KはD+、D−の差動がLow、JはHigh)が10ビット続いた後、KKで終る。本来、SYNCパターンはKJの連続データが30ビットとKKの2ビットの計32ビットのパターンである。タイミングチャートに示すSYNCパターンは、USBホストとUSBデバイスの間にUSB−HUBが5段接続されて、SYNCパターンが12ビット欠けたときの最小ビットである12ビットのSYNCパターンを受信するときの波形となっている。   FIG. 6 is a timing chart at the start of HS reception. The SYNC pattern starts from timing T0, followed by a USB packet. At the time of reception, the USB device generates a data clock from the SYNC pattern, and uses this clock to receive a USB packet in synchronization with the USB host. After KJ (K is D +, D− differential is Low, J is High) continues for 10 bits, it ends with KK. Originally, the SYNC pattern is a 32-bit pattern in which the continuous data of KJ is 30 bits and 2 bits of KK. The SYNC pattern shown in the timing chart is a waveform when a 5-bit USB-HUB is connected between the USB host and the USB device and a 12-bit SYNC pattern, which is the minimum bit when the 12-bit SYNC pattern is missing, is received. It has become.

HSデータ受信回路106でSYNCパターンと認識するためにKJの連続データ4ビットとKKの2ビットの計6ビットをデータとして正しく受信しなければならない。T0でSYNCパターンが受信され、スクエルチ差動レシーバ121が反応する時間が3ビットであるため、タイミングT1でスクエルチ差動レシーバ121の出力信号HS_ENV_OUTが“0”になり、HS差動レシーバからHS_SERIAL_DATAが出力される。   In order for the HS data receiving circuit 106 to recognize the SYNC pattern, it is necessary to correctly receive a total of 6 bits including 4 bits of continuous data of KJ and 2 bits of KK as data. Since the time when the SYNC pattern is received at T0 and the squelch differential receiver 121 reacts is 3 bits, the output signal HS_ENV_OUT of the squelch differential receiver 121 becomes “0” at timing T1, and HS_SERIAL_DATA is output from the HS differential receiver. Is output.

HS DLL110にHS_SERIAL_DATAが入力されてデータクロックを生成する時間が1ビットであるため、タイミングT2でデータクロックDCLK480が作られる。HS_SERIAL_DATAはこのクロックで同期化され、エラスティシティバッファ111へ出力される。1ビットのデータから4ビットのデータにシリアル−パラレル変換される。タイミングT3の120MHzのクロックCLK120の立ち上がりでKJKJの4ビットシリアルデータがパラレルデータ4’haとしてとして出力されて、HSデータ受信回路106に入力される。   Since HS_SERIAL_DATA is input to the HS DLL 110 and the time for generating the data clock is 1 bit, the data clock DCLK 480 is generated at timing T2. HS_SERIAL_DATA is synchronized with this clock and output to the elasticity buffer 111. Serial-parallel conversion is performed from 1-bit data to 4-bit data. KJKJ 4-bit serial data is output as parallel data 4 ′ ha at the rising edge of the 120 MHz clock CLK 120 at timing T 3 and input to the HS data receiving circuit 106.

同時にタイミングT1でHS_ENV_OUTが“0”になっているため、60MHzのクロックCLK60の立ち上がりで図2のクロック制御ステートマシンがHSアイドルステートからHS受信ステートに遷移して、HSデータ受信回路106にクロックが供給されるようになる。タイミングT5のCLK120の立ち上がりでKJKKの4ビットシリアルデータがパラレルデータ4’h2として出力されて、HSデータ受信回路106に入力される。また、CLK120の立ち上がりで、タイミングT3で変化した4’haのデータすなわちSYNCパターンの最初の4ビットをHSデータ受信回路106で受信して、タイミングT6のCLK120の立ち上がりで4’h2のデータすなわちSYNCパターンの残りの4ビットをHSデータ受信回路106で受信するため、回路は正常にSYNCパターンを処理する。   At the same time, HS_ENV_OUT is “0” at timing T1, so the clock control state machine in FIG. 2 transitions from the HS idle state to the HS reception state at the rising edge of the 60 MHz clock CLK60, and the clock is sent to the HS data reception circuit 106. Will be supplied. At the rising edge of CLK 120 at timing T 5, KJKK 4-bit serial data is output as parallel data 4 ′ h 2 and input to the HS data receiving circuit 106. Further, the 4'ha data changed at timing T3 at the rising edge of CLK120, that is, the first 4 bits of the SYNC pattern is received by the HS data receiving circuit 106, and the 4'h2 data at the rising edge of CLK120 at timing T6, that is, SYNC. Since the remaining 4 bits of the pattern are received by the HS data receiving circuit 106, the circuit normally processes the SYNC pattern.

以上のように本実施の形態によれば、転送速度と通信プロトコルによる各回路構成とクロック制御ステートマシンおよびゲート回路構成としたことにより、数ns以下でのクロック供給停止が可能になり、最適な消費電力の削減ができる。   As described above, according to the present embodiment, each circuit configuration based on the transfer rate and communication protocol, the clock control state machine, and the gate circuit configuration make it possible to stop the clock supply in a few ns or less, which is optimal. Power consumption can be reduced.

また、HSデータ受信時に使用するHS DLLおよびエラスティシティバッファをHSデータ受信回路とは独立させ、クロックを別系統にし、HSアイドルステートとHS受信ステートのときのみクロック供給を行うことにより、USBホストからの480MbpsのSYNCパターンに対して即座に応答でき、正常にデータとして受信可能な範囲で最適な消費電力の削減ができる。   In addition, the HS DLL and elasticity buffer used when receiving HS data are made independent of the HS data receiving circuit, the clock is made a separate system, and the clock is supplied only in the HS idle state and the HS receiving state. Can immediately respond to the 480 Mbps SYNC pattern, and can reduce power consumption optimally within a range where data can be normally received.

また、HSデータ受信回路で受信データを正常に受信できる最小の周波数の60MHzでステートマシンの遷移を行うことにより、最適な消費電力の削減ができる。   In addition, the power consumption can be reduced optimally by performing the state machine transition at the minimum frequency of 60 MHz at which the received data can be normally received by the HS data receiving circuit.

また、ステートの兼用可能なHSデータ送信ステートとチャープ送信ステートを兼用することにより、最小回路規模のクロック制御ステートマシンの構成とすることができる。   In addition, by combining the HS data transmission state and the chirp transmission state that can be used in common, it is possible to configure a clock control state machine having a minimum circuit scale.

また、ホストチャープステートをホストチャープ1ステートとホストチャープ2ステートに分けて、ホストチャープ1ステートからホストチャープ2ステートへの遷移にTERMSELECTを用いて、ホストチャープ2ステートからHSアイドルステートへの遷移にHS_ENV_OUTを用いることにより、ホストチャープのKJKJKJ信号を検知することなく、最小回路規模でホストチャープ時のクロック制御を可能にする回路を構成することができる。   In addition, the host chirp state is divided into the host chirp 1 state and the host chirp 2 state, TERMSELECT is used for transition from the host chirp 1 state to the host chirp 2 state, and HS_ENV_OUT is used for the transition from the host chirp 2 state to the HS idle state. By using this, it is possible to configure a circuit that enables clock control during host chirp with a minimum circuit scale without detecting the KJKJKJ signal of the host chirp.

なお、USBを一例として説明したが、USB以外の通信方式にも適用できるのは言うまでもない。   Although the USB has been described as an example, it is needless to say that the present invention can be applied to communication methods other than USB.

本発明の高速インターフェースパワーマネージメント装置は、複数の転送速度と通信プロトコルを持つインターフェース、特にUSB2.0のクロック制御を行う場合等に有用である。   The high-speed interface power management apparatus of the present invention is useful for an interface having a plurality of transfer speeds and communication protocols, particularly when performing USB 2.0 clock control.

本発明の実施の形態におけるUSB2.0のクロック制御回路の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the clock control circuit of USB2.0 in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるクロック制御ステートマシンの状態遷移図State transition diagram of clock control state machine in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるUSBバス接続直後のタイミング波形図Timing waveform diagram immediately after the USB bus connection in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるHSモード移行時のHS検知ハンドシェークタイミング波形図HS detection handshake timing waveform chart at the time of transition to the HS mode in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるFSモード移行時のHS検知ハンドシェークタイミング波形図HS detection handshake timing waveform diagram at the time of transition to FS mode in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるHS受信開始時のタイミング波形図Timing waveform diagram at the start of HS reception in the embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

101 12MHz水晶発振
102 480MHzクロック生成のための40逓倍PLL
103 120MHzクロック生成のための1/4分周器
104 60MHzクロック生成のための1/8分周器
105 HSデータ送信/チャープ送信回路
106 HSデータ受信回路
107 FSデータ送信回路
108 FSデータ受信回路
109 常時クロック供給回路
110 HS DLL
111 エラスティシティバッファ
112 クロック制御ステートマシン
113〜118 クロック供給/停止ゲート回路
119 HSドライバ
120 FSドライバ
121 スクエルチ差動レシーバ
122 45オームの終端抵抗
101 12 MHz crystal oscillation 102 40-fold PLL for 480 MHz clock generation
103 1/4 frequency divider for 120 MHz clock generation 104 1/8 frequency divider for 60 MHz clock generation 105 HS data transmission / chirp transmission circuit 106 HS data reception circuit 107 FS data transmission circuit 108 FS data reception circuit 109 Constant clock supply circuit 110 HS DLL
111 Elasticity Buffer 112 Clock Control State Machine 113-118 Clock Supply / Stop Gate Circuit 119 HS Driver 120 FS Driver 121 Squelch Differential Receiver 122 45 Ohm Termination Resistor

Claims (7)

複数の転送速度と通信プロトコルにより異なる構成を持ち、前記構成から出力される状態信号を受けて状態を検知する検知回路と、前記検知回路から出力される制御信号によって前記構成への入力クロックの供給停止を行う制御回路とを備え、転送速度および通信プロトコルの組み合わせによる消費電力の削減を適正化することを特徴とする高速インターフェースパワーマネージメント装置。 A detection circuit that has a different configuration depending on a plurality of transfer rates and communication protocols, receives a status signal output from the configuration, and detects a status, and supplies an input clock to the configuration by a control signal output from the detection circuit A high-speed interface power management device comprising a control circuit for stopping and optimizing a reduction in power consumption by a combination of a transfer rate and a communication protocol. 請求項1記載の構成は、HS(高速)データ回路/チャープ送信回路とHSデータ受信回路とFS(低速)データ送信回路とFSデータ受信回路と常時クロック供給回路(チャープ受信回路を含む)から構成され、前記検知回路がHSアイドルステートとHSデータ受信ステートのときのみクロック供給を行うHSDLLとエラスティシティバッファとを備えた高速インターフェースパワーマネージメント装置。 The configuration according to claim 1 includes an HS (high speed) data circuit / chirp transmission circuit, an HS data reception circuit, an FS (low speed) data transmission circuit, an FS data reception circuit, and a constant clock supply circuit (including a chirp reception circuit). And a high-speed interface power management apparatus comprising an HSDLL and an elasticity buffer for supplying a clock only when the detection circuit is in an HS idle state and an HS data reception state. 請求項1記載の検知回路は、FSアイドルステートとFS送信ステートとFS受信ステートとHSアイドルステートとHS送信/デバイスチャープステートとHS受信ステートとホストチャープステートとを備えた高速インターフェースパワーマネージメント装置。 2. The high-speed interface power management apparatus according to claim 1, wherein the detection circuit comprises an FS idle state, an FS transmission state, an FS reception state, an HS idle state, an HS transmission / device chirp state, an HS reception state, and a host chirp state. 請求項1記載の検知回路は、受信側でデータを正常に受け取れる最低周波数で遷移を行うことを特徴とする高速インターフェースパワーマネージメント装置。 2. The high-speed interface power management apparatus according to claim 1, wherein the detection circuit performs transition at a lowest frequency at which data can be normally received on the receiving side. 請求項1記載の検知回路は、通信バスの差動データを駆動するHSドライバとFSドライバを制御する信号を用いて、FSステートとHS/チャープステートを分けて、HS送信ステートとチャープ送信ステートを兼用することを特徴とする高速インターフェースパワーマネージメント装置。 The detection circuit according to claim 1, using an HS driver that drives differential data of a communication bus and a signal that controls the FS driver, separates the FS state and the HS / chirp state, and sets the HS transmission state and the chirp transmission state. A high-speed interface power management device that is also used in combination. 請求項1記載の検知回路は、HSアイドルステートからHS受信ステートへの遷移の制御信号にスクエルチ差動レシーバの出力を使用することを特徴とする高速インターフェースパワーマネージメント装置。 2. The high-speed interface power management device according to claim 1, wherein the output of the squelch differential receiver is used as a control signal for transition from the HS idle state to the HS reception state. 請求項1記載の検知回路は、ハンドシェークプロトコルからHSモードへ移行するときに、請求項4記載の検知回路のHSデータ送信/チャープ送信ステートからホストチャープステートを経てHSアイドルステートへの遷移の信号に通信バスの終端抵抗を制御する信号と、スクエルチ差動レシーバの出力信号を使用することを特徴とする高速インターフェースパワーマネージメント装置。

When the detection circuit according to claim 1 shifts from the handshake protocol to the HS mode, the detection circuit according to claim 4 changes from the HS data transmission / chirp transmission state to the HS idle state through the host chirp state. A high-speed interface power management apparatus using a signal for controlling a termination resistance of a communication bus and an output signal of a squelch differential receiver.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010015318A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Toshiba Corp Usb host controller, information processor, and program

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