KR20080042271A - A usb device sensing usb connection - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 USB 장치이다.1 is a USB device according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 USB 장치의 일례를 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an example of a USB device according to the present invention.
도 3은 USB 케이블 부착으로 인한 상승 에지(rising edge) 발생시에 파형을 나타낸다. 3 shows the waveform at the time of rising edge due to USB cable attachment.
도 4는 USB 케이블 분리하는 경우 본 발명에 따른 슈미트 트리거 버퍼가 없는 경우의 파형을 나타낸다. Figure 4 shows the waveform when there is no Schmitt trigger buffer according to the present invention when the USB cable is disconnected.
도 5는 본 발명에 따른 슈미트 트리거 버퍼의 히스테리시스를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating hysteresis of the Schmitt trigger buffer according to the present invention.
도 6은 USB 케이블 분리하는 경우 본 발명에 따른 슈미트 트리거 버퍼가 존재하는 경우의 파형을 나타낸다. 6 shows waveforms when the Schmitt trigger buffer according to the present invention is present when the USB cable is disconnected.
본 발명은 USB 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 외부 장치와의 연결 상태를 정확하게 검출하는 USB 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a USB device, and more particularly, to a USB device for accurately detecting a connection state with an external device.
USB(Universal Serial Bus)는 PC 등을 포함하는 다양한 전자 장치들 간의 접속을 위한 버스 규격을 말한다. USB 규격을 따른 장치들은 USB 규격에 따른 케이블을 연결함으로써 데이터를 주고 받을 수 있다. USB (Universal Serial Bus) refers to a bus standard for connection between various electronic devices including a PC. Devices conforming to the USB standard can exchange data by connecting cables conforming to the USB standard.
일반적으로 USB 인터페이스(interface)는 PC 등과 같은 호스트(host)와 USB 메모리등과 같은 슬레이브(slave), 및 상기 호스트(host)와 슬레이브(slave)를 연결하는 USB 제어부(controller)로써 구현된다. 또한, 상기 USB 제어부(controller)는, CPU와 외부 인터페이스를 포함하는 구조로서 실제 회로 구현시 주소 및 데이터에 관한 시그널, 제어를 위한 시그널들을 모두 연결해야 하므로, 매우 복잡하였다. 그러나, 최근 단일 칩(chip) 내부에 USB IP 형태로서 SOC(system on chip)로 간단하게 구현되고 있다. 이에 따라 SOC 장치, 즉 상기 USB 제어부는, USB 커넥터(connector)와 직접 연결된다.In general, the USB interface is implemented as a host such as a PC and a slave such as a USB memory, and a USB controller connecting the host and the slave. In addition, the USB controller is a structure including a CPU and an external interface, and thus, in real circuit implementation, all signals related to addresses and data and signals for control must be connected. However, recently, it is simply implemented as a system on chip (SOC) as a USB IP type inside a single chip. Accordingly, the SOC device, that is, the USB controller is directly connected to the USB connector.
도 1은 종래 기술에 따른 USB 장치이다. 도 1에서 호스트 역할은 PC(101)에 의해 수행되며, PC(101)와 슬레이브(130) 장치는 USB 케이블을 통해 연결된다. 상기 슬레이브 장치는, 상술한 USB 제어부인 SOC(120)와 USB 커넥터(102) 및 기타 인터페이스 장치를 포함한다. 1 is a USB device according to the prior art. In FIG. 1, the host role is performed by the PC 101, and the PC 101 and the
보다 구체적으로, 상기 SOC(120)는 전원을 공급받는 VDDUSB(108) 포트와 외부 장치와 USB 케이블의 물리적인 연결이 있는지 여부를 파악하는 USBSENSE(107) 포트와 종래에 제안된 규격에 따른 풀업(pull-up) 동작을 수행하기 위한 USBPUEN(105) 포트와 실제 데이터의 전송을 위한 DM, DP(113) 포트가 존재한다. 상기 DM 및 DP 포트에서 출력되는 신호는 USB 차등 신호(differential signal)로서, DM 및 DP의 출력은 서로 상이한 값을 갖는다.More specifically, the SOC 120 is a USBSENSE 107 port for determining whether there is a physical connection between a powered VDDUSB 108 port and an external device and a USB cable, and a pull-up according to a conventionally proposed standard. There is a USBPUEN 105 port for performing a pull-up operation, and a DM and
또한, 슬레이브(130) 장치는 다음과 같은 기타 인터페이스 장치를 포함한다. The
우선, SOC(120)에 전압을 공급하는 레귤레이터(regulator)(104)와 USB 케이블의 연결 및 해제를 위한 전압 분배 회로(114)와, DP(113) 포트로부터 출력되는 DP 라인(line)에 대한 풀업(pull-up) 동작을 제어하는 풀업 제어부(106)가 존재한다. 도시된 바와 같이, 상기 레귤레이터(104)에 인가되는 전압과 상기 USBSENSE(107) 포트에 인가되는 전압은 상이한데, 이는 상기 전압 분배 회로(114)에 의한 것이다.First, a
이하, USB 케이블을 통해 USB 케이블을 USB 커넥터(102)에 연결하는 동작을 USB 케이블 부착(attach)라고 하고, USB 케이블을 USB 커넥터(102)로부터 제거하는 동작을 USB 케이블 분리(detach)라 한다.Hereinafter, the operation of connecting the USB cable to the
도 1의 USBSENSE(107) 포트는 USB 케이블 부착(attach) 및 분리(detach)를 검출한다. 보다 구체적으로, USB 장치는 USB 케이블의 연결 여부를 VBUS를 이용하여 시그널 상승/하강 에지(signal rising edge/falling edge)를 발생시켜 상기 SOC (120)에 케이블의 부착 및 분리를 시그널링한다. 또한, DP 라인에 풀업(pull-up)을 제어해주는 풀업 제어부(106)는 종래의 USB 규격(예를 들어, full speed, high speed)을 USB 호스트 장치에 알려주는 역할을 한다. 상기 USB 규격은 USB 2.0/ USB 1.1 등으로 불리기도 한다. 상기 풀업 제어부(106)는 종래 규격에 따른 동작을 수행한다. The USBSENSE 107 port of FIG. 1 detects USB cable attach and detach. More specifically, the USB device signals whether the USB cable is connected to the SOC 120 by generating a signal rising / falling edge using VBUS. In addition, the pull-up
물론 USB 속도는 풀 스피드(full speed), 하이 스피드(high speed)뿐 아니라 로우 스피드(low speed)도 있는데, 이는 DP 라인이 아닌 DM 라인에 풀업 동작을 하는 경우이므로, 이하 고려하지 않는다.Of course, USB speed is not only full speed and high speed but also low speed, which is not considered below since it is a pull-up operation on the DM line rather than the DP line.
이하, 종래 장치의 동작을 설명한다. The operation of the conventional apparatus will be described below.
도 1에서 USB 케이블을 USB 커넥터(102)로 연결하고 PC(101)의 USB 커넥터에 연결하면 DP/DM 라인이 호스트(PC)에서 SOC(120) 장치로 직접 연결된다. 또한, 호스트(PC)에서 출력되는 USB 전원(VBUS)은 5V를 3.3V로 변환(conversion)하는 레귤레이터(regulator)(104)로 입력된다. In FIG. 1, when the USB cable is connected to the
레귤레이터(104)에 의해 변환된 VBUS는 SOC(120)의 VDDUSB(108)로 공급된다. 상기 레귤레이터(104)의 출력은 전압 분배 회로(114)를 통해 USBSENSE(107)에 인가된다. 상기 USBSENSE(107)는 USB 연결 여부를 파악하기 위해 사용하는 입출력 신호는 일반적으로 인터럽트 입출력(I/O)이다. 이러한 이유 때문에, VDDUSB(108)와 USBSENSE(107)는 서로 별개의 전원 공급원에 의해 전원을 공급받아야하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우를 위해, 상기 전압 분배 회로(114)는 상기 USBSENSE(107)에 적합한 전원을 공급한다. The VBUS converted by the
SOC(120)에 구비된 USBSENSE(107)는 다음과 같은 방법으로 USB 케이블의 연결 여부를 검출한다. The USBSENSE 107 provided in the SOC 120 detects whether a USB cable is connected in the following manner.
검출 방법은 상승/하강 에지(rising edge/falling edge)를 검출하는 것이다. 즉, USB 케이블을 연결하거나 제거할 경우 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하게 되는데, 이때 USBSENSE(107)에 인가되는 신호의 수준(level)이 하이(high)인지 또는 로우(low)인지를 확인하여 부착 또는 분리를 검출한다. The detection method is to detect a rising edge / falling edge. That is, when the USB cable is connected or removed, a rising edge or a falling edge is generated. At this time, the signal applied to the USBSENSE 107 is checked to be high or low to attach. Or detect separation.
종전의 USB 장치는 도 1처럼 소정의 커패시터(capacitor) C1(103)을 구비한다. Conventional USB devices have a predetermined capacitor C1 103 as shown in FIG.
도시된 바처럼, VBUS에 부착된 커패시터 C1(103)은 USB 케이블이 부착 또는 분리될 때 생기는 리플(ripple)을 제거하기 위한 것이다.As shown, capacitor C1 103 attached to VBUS is intended to remove ripples that occur when the USB cable is attached or detached.
SOC(120)의 USBPUEN(105) 포트는 DP 라인에 대한 USB 풀업(pull-up) 동작을 인에이블 시킬지 여부를 결정한다. 종래 규격에 따라, USB 연결이 검출되면 SOC (120)는 풀업(pull-up) 동작을 인에이블(enable) 시키고, 연결이 해제되면 풀업을 디스에이블(disable) 시킨다.The USBPUEN 105 port of the SOC 120 determines whether to enable USB pull-up operation for the DP line. According to the conventional standard, when a USB connection is detected, the SOC 120 enables a pull-up operation, and when the connection is released, the SOC 120 disables the pull-up.
이하, 종래 기술의 문제를 설명한다. The problem of the prior art will be described below.
USB 케이블을 커넥터(102)에 부착/분리(attach/detach)할 경우는 호스트(101)에 구비된 커넥터쪽은 USB 케이블에 연결되어 있고 슬레이브(130)쪽에서 부착/분리하는 경우(이하, 'A 경우'라 칭한다)와, 슬레이브(130)쪽은 연결되어 있고 호스트(101)쪽에서 부착/분리하는 경우 (이하, 'B 경우'라 칭한다)의 2 가지가 있을 수 있다. When attaching / detaching the USB cable to the
일반적으로 'A 경우'는 문제가 없다. 그러나, 'B 경우'는 다음과 같은 문제가 발생한다. In general, 'A case' is no problem. However, 'B' causes the following problem.
만약, USB 케이블을 제거할 경우, 케이블의 길이로 인해 생기는 라인 충전 효과(line charging effect)와 VBUS 리플(ripple)을 제거하기 위한 커패시터(103)에 의해 상당한 시간 동안 하이(high)로 인식될 수 있는 전압이 유지된다. 특히 리플 제거용 커패시터(103)의 커패시턴스 값이 크면 클수록 리플(ripple)의 제거가 잘되지만, 다른 한편으로 USB 케이블의 방전은 오히려 잘되지 않는다. If the USB cable is removed, it may be perceived as high for a considerable time by the capacitor 103 to remove the line charging effect and VBUS ripple caused by the length of the cable. Voltage is maintained. In particular, the larger the capacitance value of the ripple removing capacitor 103, the better the ripple is removed. On the other hand, the discharge of the USB cable is rather poor.
결국, 이러한 원인 때문에, 실제로 USB 케이블은 분리되었지만 레귤레이터(104)의 출력이 비정상적으로 하이(high)로 유지될 수 있다. 이러한 상황에서 곧바로 USB 케이블을 연결하면 상승 에지(rising edge)가 발생하지 않아 USB 연결 여부를 검출하는데에 문제가 있을 수 있다. As a result, for this reason, the USB cable is actually disconnected but the output of
이러한 문제는 A/'B 경우' 이외의 경우에도 발생할 수 있다. 이하, USB 연결 여부를 검출하는데에 문제가 발생하는 또 다른 경우를 설명한다. This problem may occur in cases other than A / 'B'. Hereinafter, another case where a problem occurs in detecting whether or not a USB connection is described will be described.
만약, 슬레이브(130) 장치의 전원이 오프(off)에서 온(on)으로 전환되는 경우에는 일정한 시간이 소요될 것이다. 또한, 슬레이브(130) 장치의 정상적인 동작을 위해 일정한 부팅(booting) 동작 역시 수행되어야 하며, 이러한 부팅에 의해 일정한 시간이 소요될 것이다. 만약, 이러한 전원 공급 및 부팅이 완료된 이후, USB 케이블이 부착되는 경우(이하, 'C 경우'라 칭한다)에는, 슬레이브(130)의 장치가 정상적으로 동작되는 순간에 상승 에지가 입력되는 것이므로 USB 연결 여부를 정확하게 검출할 수 있다. If the power of the
그러나. 이러한 전원 공급 또는 부팅 동작이 정상적으로 마무리되기 이전에 이미 USB 케이블의 물리적 연결이 완료되는 경우(이하, 'D 경우'라 칭한다)에는 문제가 발생한다. 즉, 슬레이브(130) 장치에서 아무런 검출을 할 수 없는 시기에 이미 상승 에지는 입력되어 버렸으므로, 부팅을 종료한 이후의 슬레이브(130)는 이러한 상승 에지를 검출할 수 없다. But. If the physical connection of the USB cable is already completed (hereinafter referred to as 'D') before the power supply or booting operation is completed normally, a problem occurs. That is, since the rising edge has already been input at the time when the
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 정확한 USB 연결의 검출이 가능한 USB 장치를 제안하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to propose a USB device capable of accurately detecting a USB connection.
본 발명의 다른 목적은, USB 케이블에 의한 영향에 상관없이 USB 연결의 정확한 검출이 가능한 USB 장치를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to propose a USB device capable of accurately detecting a USB connection irrespective of the effect of the USB cable.
본 발명의 또 다른 목적은, USB 장치의 동작 상태에 상관없이 USB 연결의 정확한 검출이 가능한 USB 장치를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to propose a USB device capable of accurately detecting a USB connection regardless of the operating state of the USB device.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명에 따른 USB 장치는, 상술한 목적을 달성하기 위해, 외부에서 제공되는 USB 전원에 상응하는 입력 신호를 수신하는 3상 버퍼(tri-state buffer); 상기 3상 버퍼의 출력에 연결되어 상기 3상 버퍼의 초기 값을 설정하는 제1 풀 다운 저항; 상기 3상 버퍼의 입력 단에 연결되어 상기 3상 버퍼의 미정의 영역에 의한 발진을 제거하는 쌍 안정 버퍼(bi-stable buffer); 상기 3상 버퍼로부터 출력되는 상승 에지(edge) 또는 하강 에지를 통해 USB 연결을 감지하는 USB 연결 센싱 모듈; 및 상기 USB 전원에 리플 제거 및 방전을 위한 리플 및 방전 처리 모듈을 포함한다. According to an aspect of the present invention, a USB device includes: a tri-state buffer configured to receive an input signal corresponding to an externally provided USB power source to achieve the above object; A first pull-down resistor connected to the output of the three-phase buffer to set an initial value of the three-phase buffer; A bi-stable buffer connected to an input of the three-phase buffer to remove oscillation by an undefined region of the three-phase buffer; A USB connection sensing module configured to detect a USB connection through a rising edge or a falling edge output from the three-phase buffer; And a ripple and discharge processing module for removing and discharging a ripple in the USB power source.
바람직하게, 상기 3상 버퍼의 인에이블(enable) 핀은, USB 데이터를 전송하는 데이터 라인의 풀업 동작을 제어하는 USB 풀업 인에이블 포트와 연결된다. Preferably, the enable pin of the three-phase buffer is connected to a USB pull-up enable port for controlling a pull-up operation of a data line transmitting USB data.
바림직하게, 상기 쌍 안정 버퍼는 슈미트 트리거 버퍼이다. Preferably, the bistable buffer is a Schmitt trigger buffer.
발명의 일 Work of invention 실시예Example
본 발명은, USB 제어기가 내장된 SOC를 포함하는 시스템 board에서 USB 케이블을 통해 연결을 할 때 안정적인 연결 및 분리를 할 수 있게 하고, 미리 케이블이 연결되어 있는 상태에서 전원을 켜도 USB 케이블 연결을 정확하게 인식할 수 있게 하는 장치에 관한 것이다.The present invention provides a stable connection and disconnection when connecting through a USB cable in a system board including a SOC with a built-in USB controller, and correctly connects the USB cable even when the power is turned on while the cable is connected in advance. It relates to a device that can be recognized.
본 발명의 구성, 동작 및 구체적인 특징은 이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다.이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일례를 설명한다. The construction, operation and specific features of the present invention will be further embodied by one embodiment of the present invention described below. Hereinafter, an example according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 USB 장치의 일례를 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an example of a USB device according to the present invention.
도 2의 USB 장치는, USB 제어부인 SOC(120)와 USB 커넥터(102) 및 기타 인터페이스 장치를 포함한다. The USB device of FIG. 2 includes a SOC 120, a USB control unit, a
보다 구체적으로, 상기 SOC(120)는 전원을 공급받는 VDDUSB(108) 포트와 외부 장치와 USB 케이블의 연결이 있는지 여부를 파악하는 USBSENSE(107) 포트를 포함한다. 일반적으로 USB 연결의 검출은, 입력되는 신호의 수준(level)을 기초로 판단하는 방법이 있고, 입력되는 신호의 에지(edge)를 기초로 판단하는 방법이 있다. 상기 SOC(120)는 입력되는 신호의 에지를 기초로 판단하는 방법에 따른다. More specifically, the SOC 120 includes a VDDUSB 108 port for receiving power and a USBSENSE 107 port for determining whether a USB cable is connected to an external device. In general, the detection of the USB connection, there is a method to determine based on the level (level) of the input signal, there is a method of determining based on the edge (edge) of the input signal. The SOC 120 depends on a method of determining based on an edge of an input signal.
또한, 상기 SOC(120)는 풀업(pull-up) 동작을 수행하기 위한 USBPUEN(105) 포트와 실제 데이터의 전송을 위한 DM, DP(113) 포트를 포함한다. In addition, the SOC 120 includes a USBPUEN 105 port for performing a pull-up operation, and a DM and
또한, 슬레이브(130) 장치는 다음과 같은 기타 인터페이스 장치를 포함한다. The
우선, 도 1의 레귤레이터(regulator)(104) 대신에 슈미트 트리거 버퍼(Schmitt trigger buffer)(210)와 하이 인에이블 3상 버퍼(high enable tri- state buffer)(211)을 포함한다.First, a
도시된 바와 같이, 상기 슈미트 트리거 버퍼(210)는 USB 커넥터(102)로부터 출력되는 신호를 입력으로 한다. 상기 슈미트 트리거 버퍼(210)의 출력은 상기 하이 인에이블 3상 버퍼(211)로 입력된다. 상기 하이 인에이블 3상 버퍼(211)의 인에이블(enable) 핀은 SOC(120)의 USBPUEN(105)과 연결된다. 또한, 상기 인에이블 3상 버퍼(211)의 출력은 USBSENSE(107)에 연결되며 또한 제1 풀 다운(pull-down) 저항(212)에 연결된다.As shown, the
상기 제1 풀 다운 저항(212)은, 상기 3상 버퍼(211)의 초기 상태(initial state)를 설정하기 위해 부착된 것이고, 도 2의 제2 풀 다운 저항(209)은 USB 케이블이 커넥터(connector)에 삽입되는 경우에 발생하는 케이블 라인 충전(cable line charge) 현상에 따라 충전된 전하를 방전시키기 위해 사용된다. 상기 제2 풀 다운 저항(209)은 리플 현상을 제거하기 위해 추가되는 커패시터(103)에 연결된다. The first pull down
SOC(120)에 인가되는 전원은 독립적으로 공급될 수도 있고, VBUS에 의할 수도 있는데, 도 2의 경우에는 VBUS 대신 독립적으로 공급받는 경우를 설명한다. The power applied to the SOC 120 may be independently supplied or may be based on VBUS. In the case of FIG.
이하, 도 2의 USB 장치의 구체적인 동작을 설명한다. Hereinafter, a specific operation of the USB device of FIG. 2 will be described.
본 실시예는 USB 케이블의 연결 시점과 USB 장치의 부팅 시점에 관계없이 USB 연결 검출을 위해, USBPUEN 포트(105)로부터의 출력이 상기 3상 버퍼(211)의 인에이블 핀(enable pin)에 연결된다.In the present embodiment, the output from the USBPUEN port 105 is connected to an enable pin of the three-
일반적으로 USBPUEN 포트(105)의 초기 값은 로우 드라이브(low drive)이므로 3상 버퍼(211)는 디스에이블(disable) 상태로 되어 출력은 플로팅(floating) 상태 가 된다. 즉, USBPUEN(105)의 신호 때문에 상기 3상 버퍼(211)는 하이 임피던스 상태로 동작하며, 이 경우 상기 3상 버퍼의 출력은 불확정한 상태에 놓일 수 있다. 또한, 이러한 불확정한 상태로 인하여 SUBSENSE(107)가 정확한 USB 연결 검출을 수행할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. In general, since the initial value of the USBPUEN port 105 is a low drive, the three-
즉, 달리 표현하면 USB 케이블의 부착을 탐지하기 위해서는 상승 에지(rising edge), 즉 로우(low)에서 하이(high)로의 상태 변화가 필요하다. 즉, USB 케이블의 부착을 정확하게 탐지하기 위해서는, 상기 3상 버퍼(211)의 초기 상태를 설정할 필요가 있다. 이를 위해, 상기 3상 버퍼(211)의 출력부에 제1 풀 다운(pull-down)(212)저항을 부착하며, 이를 통해 초기에 상기 3상 버퍼(211)의 출력이 로우(low) 수준으로 유지된다. In other words, in order to detect the attachment of the USB cable, a rising edge, that is, a state change from low to high, is required. That is, in order to accurately detect the attachment of the USB cable, it is necessary to set the initial state of the three-
이러한 초기 상태 설정을 통해, 상술한 'C 경우'와 'D 경우'에 상기 USBPUEN(105)의 상태가 하이(high)가 되지 않는 한, 상기 USBSENSE(107)는 로우(low)로 유지된다. Through this initial state setting, the USBSENSE 107 is kept low unless the state of the USBPUEN 105 becomes high in the above-mentioned 'C' and 'D' cases.
즉, 슬레이브(130) 장치의 부팅 이후, 시스템의 초기화 수행으로 인해 USBPUEN(105)가 하이(high)로 구동하면, 상기 'C 경우'에는 상기 3상 버퍼(211)가 인에이블(enable) 상태로 천이되므로, USB 케이블 삽입 시 상승 에지(rising edge)가 발생하여 USB 케이블의 연결을 탐지할 수 있다.That is, after the booting of the
또한, 상기 'D 경우'에는, 상기 3상 버퍼(211)의 입력은 이미 하이(high)인 상태이지만, 슬레이브(130) 장치의 초기화가 완료되기 전까지는 상기 3상 버퍼(211)의 상태는 아직 디스에이블이므로(아직 초기화가 완료되지 않았기 때문에 USBPUEN(105)에서 상기 3상 버퍼(211)의 상태를 인에이블로 바꾸지 않는다), 제1 풀다운 저항(212)에 의해 풀 다운(pull down)되어 있는 상기 3상 버퍼(211)의 출력은 로우(low)로 유지된다. 시스템의 초기화가 완료되면, 그때 USBPUEN(105)이 하이(high)로 구동되므로 상기 3상 버퍼(211)는 시스템 초기화 이후에서야 비로서 인에이블(enable) 상태가 되고, 이때 상기 3상 버퍼(211)의 입력이 출력되어 상기 USBSENSE(107) 포트에 입력된다. In addition, in the 'D' case, the input of the three-
위의 내용을 정리하면 다음과 같다. The above is summarized as follows.
본 실시예는 도 2와 같은 구조로 인해, 상기 3상 버퍼(211)의 출력 값을 로우(low)로 설정하는 것이 가능하다. 즉, 시스템이 아직 초기화되지 못한 경우에 상기 3상 버퍼(211)의 출력은 상기 3상 버퍼(211)의 입력(즉, 상기 210 소자의 출력)에 상관없이 로우(low)이다. 또한, 슬레이브(130) 장치의 초기화가 완료되기 전까지는 USBPUEN(105)이 상기 3상 버퍼(211)의 상태를 인에이블로 바꾸지 않기 때문에, 초기화가 종결되기 전까지, 상기 3상 버퍼(211)의 출력은 여전히 로우(low)이다. 그러다가 상기 슬레이브(130) 장치의 초기화가 종결되면, 그때 상기 3상 버퍼(211)의 상태가 인에이블로 전환된다. 만약, 상술한 D의 경우에는, 초기화 전에 이미 상기 211 소자의 입력단에 하이(high)가 입력된 상태지만, 상술한 211 소자의 특성상 211 소자의 출력단에는 로우(low)만이 출력된다. 그러다가 초기화가 완료된때에 상기 211 소자의 출력단에는 하이(high)가 출력된다. 즉 상기 211 소자의 출력이 로우(low)에서 하이(high)로 변화하므로, 상기 USBSENSE(107)는 이러한 상승 에지의 변화를 파악하여 USB 연결을 정확하게 탐지할 수 있는 것이다. In this embodiment, due to the structure as shown in FIG. 2, it is possible to set the output value of the three-
도 2를 보면, 3상 버퍼(211)의 입력은 5V이지만 버퍼(buffer) 자체가 5 볼트(V)의 내성(tolerance)을 가지고 있으므로 3.3V 시스템(system)에서 버퍼(buffer)의 출력은 3.3V이다. 즉, 레벨 중계기(level translator)의 기능을 수행한다. 2, the input of the three-
상술한 바와 같이, USB 케이블을 부착/분리하는 경우 VBUS에 생길 수 있는 리플(ripple)을 충분히 제거하기 위해 일정한 크기 이상의 캐피시턴스 값을 갖는 커패시터(capacitor)(103)를 부착하고, USB 케이블 상의 전하를 방전시키기 위해 제2 풀 다운(pull down) 저항 (209)을 부착한다. 상기 제2 풀 다운 저항(209)의 저항 값은 외부에서 제공되는 전류의 제한 값을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 종래 규격에 따라 외부로부터 제공되는 전류의 상한값에 제한이 있는 경우, 이러한 상한 값을 초과하지 않도록 상기 제2 풀 다운 저항(209)이 기 설정된 임계값 이상으로 결정되는 것이 바람직하다. 바람직하게 상기 저항 값은 수백 kohm의 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.As described above, in order to sufficiently remove ripples that may occur in the VBUS when attaching / detaching the USB cable, attach a capacitor 103 having a capacitance value of a predetermined size or more, and A second pull down resistor 209 is attached to discharge the charge. The resistance value of the second pull down resistor 209 may be determined in consideration of a limit value of an externally provided current. That is, when there is a limit on the upper limit of the current provided from the outside according to the conventional standard, it is preferable that the second pull-down resistor 209 is determined to be above the preset threshold so as not to exceed this upper limit. Preferably, the resistance value has a large value of several hundred kohm.
이하, 도 2의 장치에 추가되는 슈미트 트리거 버퍼(210)에 의한 동작을 설명한다. 도 2에서 VBUS를 곧바로 상기 3상 버퍼(211)로 입력되는 경우, 버퍼(buffer)의 노이즈 마진(noise margin)에 따른 미정의(undefined) 영역에 의하여 불안정 발진(unstable oscillation)이 발생할 수 있다. Hereinafter, operation by the
3상 버퍼(211)의 일반적인 동작을 보면 다음과 같다. 일반적으로, 3.3V 버퍼에서는, 2 볼트 이상의 전원이 입력되면 하이(high)로 인식하고, 하이(high)에 상응하는 특정한 제1 전압을 출력한다. 또한, 0.8 볼트 이하의 전원이 입력되면 로 우(low)로 인식하고, 로우(low)에 상응하는 특정한 제2 전압을 출력한다. 이 경우, 0.8 볼트 내지 2 볼트의 입력에 대해서는 로우(low) 또는 하이(high)로 인식할 수 없으므로, 이 영역을 미정의(undefined) 영역이라 한다. The general operation of the three-
이하, 상술한 미정의 영역에 따른 오동작의 메커니즘을 설명한다. Hereinafter, the mechanism of malfunction according to the above-mentioned undefined region will be described.
USB 케이블 부착으로 인한 상승 에지(rising edge) 발생시는 도 3과 같이 고속의 응답(fast response)를 보인다. 반면, USB 케이블 분리로 인한 하강 에지(falling edge) 발생시는 도 4의 V(a)와 같은 응답을 보인다. 즉, 본 실시예에 따라 추가된 제2 풀 다운 저항(209)에 의해 어느 정도 개선된 방전이 이루어지지만, 103 소자와 209 소자에 따른 RC 시상수(대략 수백 usec)에 의해 여전히 느린 속도로 방전이 이루어지게 된다. 물론, 103 소자와 209 소자의 값을 조정하면 좀더 빠른 응답이 가능하겠지만, 103 소자와 209 소자의 값은 리플과 방전을 고려해야 하므로 103 소자와 209 소자의 값을 조절하는데에는 한계가 있다. 도 3에서, V(a)은 USB 케이블을 부착하는 경우 슈미트 트리거 버퍼(210)의 입력 파형을 나타내고, V(b)는 USB 케이블을 부착하는 경우 슈미트 트리거 버퍼(210)의 출력 파형을 나타내고, V(c)는 USB 케이블을 부착하는 경우 3상 버퍼(211)의 출력 파형을 나타낸다. When a rising edge occurs due to the USB cable attached, a fast response is shown as shown in FIG. 3. On the other hand, when the falling edge (falling edge) occurs due to the USB cable disconnection shows a response as shown in V (a) of FIG. That is, the discharge is improved to some extent by the second pull-down resistor 209 added according to the present embodiment, but the discharge is still slowed by the RC time constant (approximately hundreds of usec) according to 103 elements and 209 elements. Will be done. Of course, if the values of 103 and 209 elements are adjusted, a faster response can be achieved. However, since the values of 103 and 209 elements must be considered for ripple and discharge, there are limitations in adjusting the values of 103 and 209 elements. In Figure 3, V (a) represents the input waveform of the
슈미트 트리거 버퍼(210)가 생략되는 경우, USB 케이블 분리에 의해 발생하는 파형을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. When the
도 4에서, V(a)는 USB 케이블을 분리하는 경우 VBUS 파형을 나타내고, V(c)는 만약 슈미트 트리거 버퍼(210)가 없고 USB 케이블을 분리하는 경우 3상 버 퍼(211)의 출력 파형을 나타내고, VTH1는 상술한 미정의(undefined) 영역의 최대 입력(예를 들어, 2.0 볼트)이고, VTH2는 상술한 미정의 영역의 최소 입력(예를 들어, 0.8볼트)이다. In FIG. 4, V (a) shows the VBUS waveform when the USB cable is disconnected, and V (c) shows the output waveform of the three-
도 4의 V(a) 파형이 직접적으로 3상 버퍼(211)에 입력되면, V(c)의 응답에 불안정한 발진이 발생한다. 보다 구체적으로, 3상 버퍼(211)의 미정의 영역 (VTH1 내지 VTH2)에서 V(c)와 같이 발진한다. 이러한 발진은 여러 번의 상승 에지(rising edge)와 하강 에지(falling edge)를 일으켜(double clocking) 여러 번의 USB 연결/해제을 인식하는 오동작을 일으키게 된다.When the V (a) waveform of FIG. 4 is directly input to the three-
따라서 이를 방지하기 위해 상기 3상 버퍼(211)의 입력 단에 슈미트 트리거 버퍼(Schmitt trigger buffer)(210)를 부착한다. 슈미트 트리거 버퍼(210)는 쌍 안정(bi-stable) 소자로서 도 5와 같이 히스테리시스(hysteresis)를 갖는다. 즉 입력전압이 0에서 증가하여 VTH4이상이 되면 하이(high)가 출력되고 다시 하이(high) 입력전압에서 감소하여 VTH3가 되면 로우(low)가 출력된다. Thus, in order to prevent this, a
이렇게 입력전압에 대해 로우(low) 또는 하이(high)의 2가지 상태 만을 갖게 되므로 VBUS에 의한 느린 하강 에지(slow falling edge)에 대해서 도 6과 같이 V(b)는 VTH3이전에는 하이(high)를 유지하고 이 이후에는 로우(low)로 떨어진다. 이러한 출력이 상기 3상 버퍼(211)에 입력되면 도 6의 V(c)를 출력한다. 따라서 3상 버퍼의 미정의 영역에 의해 발생하는 불안정한 발진(oscillation)의 문제를 해결할 수 있다. Thus, since only two states of the input voltage are low or high, V (b) is high before V TH3 as shown in FIG. 6 for the slow falling edge by VBUS. ) And then goes low. When such an output is input to the three-
도 5는, 슈미트 트리거 버퍼(Schmitt trigger buffer)의 입력 전압에 따른 출력 전압의 히스테리시스(hysteresis)를 나타내는 도면이다. 또한, VTH3는 슈미트 트리거 버퍼에서 입력전압이 증가하는 경우, 출력전압이 하이(high)가 되기 시작하는 임계 전압을 나타내고, VTH4는 슈미트 트리거 버퍼에서 입력전압이 감소하는 경우 출력전압이 로우(low)가 되기 시작하는 임계 전압을 나타낸다. 5 is a diagram illustrating hysteresis of an output voltage according to an input voltage of a Schmitt trigger buffer. In addition, V TH3 represents a threshold voltage at which the output voltage starts to become high when the input voltage increases in the Schmitt trigger buffer, and V TH4 represents a low output voltage when the input voltage decreases in the Schmitt trigger buffer. threshold voltage that starts to be low).
도 6에서 V(a)는 USB 케이블을 제거하는 경우, 슈미트 트리거 버퍼(Schmitt trigger buffer)의 입력 파형을 나타내고, V(b)는 USB 케이블을 제거하는 경우 슈미트 트리거 버퍼의 출력 파형을 나타내고, V(c)는 USB 케이블을 제거하는 경우 3상 버퍼의 출력 파형을 나타낸다. In Figure 6, V (a) shows the input waveform of the Schmitt trigger buffer when the USB cable is removed, V (b) shows the output waveform of the Schmitt trigger buffer when the USB cable is removed, V (c) shows the output waveform of the three-phase buffer when the USB cable is removed.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의한다. Those skilled in the art through the above description can be seen that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the detailed description of the specification but by the claims.
본 발명의 효과는 다음과 같다. The effects of the present invention are as follows.
첫째, USB 케이블을 연결하는 시점이 system power on이전에 이미 되어 있거나 또는 system power on 이후 여부에 관계없이 USB VBUS 의 상승 에지를 발생시킴으로써 정확한 연결 감지가 가능하다.First, accurate connection detection is possible by generating the rising edge of USB VBUS, whether the USB cable is already connected before system power on or after system power on.
둘째, USB 케이블을 분리하는 시점에 USB 케이블 상에 남아있는 전하에 의한 영향으로 생기는 매우 느린 하강 에지를 방지한다.Second, it prevents very slow falling edges caused by the charge remaining on the USB cable at the time of disconnecting the USB cable.
셋째, VBUS의 풀 다운 저항을 부착했음에도 불구하고 어느 정도 생기는 RC 시상수 의한 불안정한 출력을 방지한다. Third, even though the VBUS pull-down resistor is attached, it prevents unstable output caused by some RC time constant.
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