TW201229771A - Method and system for detecting and asserting bus speed condition in a USB isolating device - Google Patents

Description

201229771 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於USB之方法魚/ 之’本發明係關於一種用於USB隔離敦置之特^ 統，以及併入上述相同者之系統。 /、并 【先前技術】 ^ %取晋遍的戽 週邊匯流排。腦允許所有最f遍的裝㈣過 接至電腦’或是互相連接’而且無線咖現在甚至α 變成裝置與裝置的週邊設備之間低頻寬通訊的優二 法。然而，㈣USB並非不具困難。當隔離咖匯 排時，由於雙向信號傳輸與選擇資料速度而發生多種 題，該等問題在其他較不普遍的週邊設備科技已經] 決。USB匯流排的普遍性質需要下游裝置可行資料速/ 的功能與自動識別。 當今實例之USB隔離集線器在主要的上游匯流排連 接中操縱隔離。一般習知地，⑽隔離集線器上游埠必 乂頁’ ’隹持最尚速度，該最南速度為可准許的固定速度設 疋。集線器控制器為了集線器的擴充埠處理速度控制。 個別的集線器埠被不具隔離地觀測，且越過隔離阻礙的 匯流排速度配置係為不必要。 匯流排分流器可包括控制接腳，可手動地選擇或由 USB匯流排外部的軟體介入選擇操作速度。習慣上，可 201229771 接受在隔離阻礙的兩侧上指示匯流排條件的不同手段。 舉例而言’可使用固定的匯流排速度功能以指示全=或 低速。或者，配置接腳可使用於：若輸入接腳連接至高 電位（1」），則该輸入接腳指示全速裝置，且若幹入^ 腳連接至低電位（「〇」），則該輸入接腳指示低速裝置。 另一個習知解法係使用配置暫存器，且儲存於暫存器之 值可藉由外部控制裝置設定。若暫存器設定為具有高電 位值’則為全速裝置，反之則為低速裝置。此等方法靜 態地設定固定裝置類型的介面速度，並可連接至單一匯 流排速度。 此習知解法靜態地設定隔離USB收發器的速度。不幸 地，以此類靜態方式設定速度條件避免隔離usb收發器 在主機或集線器下游面應用中使用，其中經連接的週邊 裝置速度依據連接的週邊裝置變化。此外，因為當使用 隔離裝置時靜態地設定固定匯流排速度的週邊設備的速 度區段會限制如通用USB隔離器的裴置的適應性。在下 游面的主機或集線器應用中，經連接的週邊設備之速度 係經常為未知，且必須頻繁地在閒置狀態或匯流排初始 化期間基於匯流排之條件動態地決定經連接的週邊設備 之速度。為了作為主機、集線器或匯流排分流器，下游 面崞需決定週邊設備的匯流排速度，且接著回報速度至 上游面埠。不幸地，習知解法並不具有在隔離器中完成 以上功能之能力。 5 201229771 【發明内容】 本發明於此揭示關於用 關於用以在USB隔離裝置中偵測及 判斷匯流排速度條件之方法與系統。 在一個實例’’ -種通用串列匯流排（⑽）隔離裝 置包含：經由第-對信號賴接至週邊裝置之下游面電 路’經配置則貞測在週邊裝置操作處之速度，該週邊裝 置基於第-對信號上之第一電壓配置操作；以及，經由 第二對信號耦接至下游面電路與主機/集線器之上游面 電路’經配置以與下游面電路通訊週邊裝置之速度，並 合適地在第二對信號上建立第二電壓配置以促進主機/ 集線器適應週邊裝.置之速度。 在另-實例中，-種用於刪隔離震置之方法，包含 以下步驟：在第-時機處，藉由USB隔離裝置中之下游 面電路，以偵測在週邊裝置操作處之速度，其中下游面 電路透過第-對信號编接至週邊裝置該週邊裝置基於 第一對信號上之第-電壓配置操作；在第二時機處，在 USB隔離裝置中自下游面電路通知偵測到的速度至上游 面電路；以及藉由上游面電路，在第二對信號上建立第 電堅置並透過該上游面電路耦接至主機/集線器， 以促進主機/集線器適應週邊裝置之速度。 【實施方式】 匯机排；丨面由四條線組成，亦即電源、接 地、信號D+與D_ (差動對）。信號〇+與D為雙向。咖 201229771 之閒置與動作條件係於USB規範2 〇( USB specificati〇n 2.0 )中疋義，並指定信號D+與D的閒置狀態（休息狀 L )私示附接裝置之通訊匯流排速度。對應低速或全速 匸排配置，彳5號D +與D-透過如1.5k歐姆之電阻連接 至參考接地或3.3V《電源供應器。對應高速匯流排配 置，信號D +與D-以電阻（如45歐姆）終止。 隔離USB系'，统包括—對信號控制裝置與隔離元件或 系統。為了隔離雙向信號，需要處理資料流方向以防止 匯流排被鎖住。第1圖圖示隔離收發器裝置丨3 〇，且該 隔離收發器裝置130連接至週邊裝置16〇與USB主機/ 集線器110。用於USB之隔離收發器裝置13〇包含：面 向上游或主機/集線器110之上游面電路14〇，以及面向 下游集線器裝置或週邊裝置160之下游面電路150。主 機/集線器110包括以上游面電路14〇為介面之USB收 發器12〇，經由USB收發器12〇自週邊裝置16〇接收資 料或傳送資料至週邊裝置160。週邊裝置16〇包括以下 游面電路150為介面之USB收發器17〇，經由USB收發 器1 70自主機/集線器11 〇接收資料或傳送資料至主機/ 集線器11 0。 在隔離收發器裝置130中，在主機/集線器110與週邊 裝置1 60之間通訊之雙向（上游與下游）資訊橫越隔離 收發器13 0傳送與接收。使雙向資料變為單向資料，且 同時產生控制信號。如將於下列解釋者，該等控制信號 係用以動態地適應速度。根據本發明所述，下游面電路 201229771 150感應週邊裝置160之閒置狀態，且決定週邊裝置之 速度（低速、全速或高速）。基於感應到的閒置狀態，下 游面電路控制電阻組以匹配。特定言之，係基於USB匯 "il排上之D2 +與D2-信號感應間置狀態。基於USB2.0 規範’該等信號之配置指示週邊裝置操作處之速度。 回報此類偵測速度至上游面電路14〇，接著以電阻配 置複製下游面匯流排條件，以與週邊裝置之下游面匯流 排條件匹配。此舉建立主機裝置將見到猶如直接與週邊 裝置介面之條件。為了此目的，並基於信號〇2 +與D2_， 上游面電路140控制以使拉升電阻或下拉電阻對連接成 如藉由下游面電路1 50所感應到的配置位置（連接至週 邊裝置160 )。 在操作中’隔離收發器裝置13〇觀測D2 +與D2-上之 阻抗條件（或D2 +與D2-信號配置），接著在與主機/集 線器110介面處複製觀測到的阻抗條件。依據週邊裝置 16 0之速度有不同的阻抗配置。當下游面電路1 $ 〇觀測 到D2 +上為高電位（High)而D2-上為低電位（L〇w)時， 下游面電路150指示下游面匯流排至上游面匯流排係為 全速。下游面電路150通知上游面電路14〇偵測到的閒 置狀態配置。接著上游面電路140某種程度上相應地配 置連接至D1+與D1-之拉升電阻對，以匹配藉由下游面 電路在信號D2 +與D2-觀測到的配置。此舉如第2 (丑） 圖所圖示，其中下游面電路150連接至全速週邊裝置 160，且上游面電路140連接至主機/集線器ιι〇。 201229771 特定言之， 拉升電阻2 1 8 連接至接地。 比率（例如， 在第2 ( 〇圖中’ D2 +連接至二個電阻， 連接至電源供應器，下拉電阻對214與 基於拉升電阻218與下拉電阻對之電阻值 電阻214與216具有電阻值15k,而電阻 218具有電阻值丨5k)以決定D2 +上之電壓 因此，既 然電阻216 (連接至接地）具有遠高於電阻218 (連接至 電源供應器）之電阻值，則D2 +上觀測到的電壓為高電 位。D2-經由下拉電阻216連接至接地。上游面電路14〇 包括拉升電阻對206與208,拉升電阻對2〇6與2〇8可 各別地經由開關240與245控制以連接至電源供應器。 當藉由指示全速裝置之主機/集線器11〇觀測電阻2〇6與 208之配置（如觀測週邊裝置16〇)時’藉由設定下拉電 阻202與204以匹配，以使得〇1 +與⑴信號與D2+與 D2-信號具有類似配置。 具有如15k歐姆電阻值之下拉電阻對214與216與具 有如1.5k歐姆電阻值之拉升電阻218之配置不只決定藉 由下游面電路150在資料信號〇2 +與D2-上觀測到的電 壓’還相應地決定在信號D1 +與D1-上設定之電壓，此 舉才曰示主機/集線器110資料通訊之速度。當藉由下游面 電路1 50偵測D2 +與D2-之配置時，D2 +與D2-之配置橫 越隔離阻礙回報至上游面電路140。下游面電路150與 上游面電路1 40之間的通訊係透過USB收發器下游介面 212與USB收發器上游介面210。基於回報之資訊，上 游面電路1 4 0複製感應到之配置，以使得週邊設備之速 201229771 度可傳達至主機/集線器11〇。尤其，拉升電阻2〇6與2〇8 係配置以匹配太π # =恭a 己在下游面電路1 50感應到的配置。 在第2 ( a)圖中，為了複製配置上游面電路ι4〇控 制開關240以使得D1 +經由拉升電阻206連接至電源供 應益，與控制開關245以使得D丨自電源供應器斷開。 另外，上游面與下游面電路兩者皆包括控制USB收發器 轉換率與速度之構#，以維持USB匯流排上正常之信號 傳輸。 第2(b)圖圖示可根據本發明之一實施例用於隔離收 發器裝置130的示例性實施，該隔離收發器裝置i 3〇偵 測王速週邊裝置之速度。上游面與下游面電路各者包含 用於多種類似功能之子電路系統。如圖所示，下游面電 路150包含封包程序狀態機225、USB收發器下游介面 212、高速阻抗偵測器235以及閒置/速度偵測電路23〇。 上游面電路140包含封包程序狀態機215 ' USB收發器 上游介面210以及閒置/速度偵測電路22〇。 在一些實施例中，可在封包傳輸之間偵測閒置匯流排 條件。在另一個實施例中，可在匯流排初始化期間偵測 間置匯流排條件。在圖示之實施中，靜態資料在usb收 發器接腳上以單向或雙向重複地更新。亦即，靜態資料 可自上游收發盗至下游收發器之方向更新，及/或自下游 收發器至上游收發器之方向更新。自下游收發器傳送至 上游收發器之已更新的靜態資料包括閒置/速度資訊，該 間置/速度資訊可藉由上游面電路14〇用以配置適當的 201229771 電阻’以設定上游面USB收發器 的週邊裝置迷度一致。另排速度與偵測到 回報 另外，隔離收發器裳置亦可基於 的匯〜排條件以設定轉換率肖資料率條件。 二桑作中，藉由高速阻抗谓測器235首先偵測信號 二此上的配置。亦可能偵測到不同的阻抗條件。舉 》而：，當用於高速的觀測到的電阻終端》15k時此 :扣不斷開條件。當用於高速的觀測到的電阻終端為45 歐姆時，此舉指示高速週邊設備插接上。若觀測到的電 阻終端為45歐姆745歐姆’則此舉指示辨識出高速並選 擇本地終端。㈣測到短路條件，則此舉指示無效的系 統短路條件°參照第11圖可提供高速阻抗偵測器235 之細節及示例性實施。 接著，债測到的高速阻抗資訊傳送至閒置/速度偵測電 路230與臟收發器下游介面212。當自高速阻抗偵測 器235接收偵測到的阻抗資訊之後，基於偵測到的d2 + 與D2-上的阻抗，若具有閒置狀態，貝j間置/速度债測電 路230識別閒置周期，並在閒置狀態期間内決定週邊裝 置的速度。可在-適當時間框架（例如，在封包傳輸之 間或匯流排初始化期間）#月間内完成偵測。依據封包程 序狀態機225的狀態，更新已合併偵測到的速度資料之 靜態資料，並以隔離形式傳達至上游面電路14〇。參照 第7圖及第8圖所提供關於間置與速度㈣之細節\ 當狀態機2 1 5與閒置/速度偵測電路22〇接收自下游面 電路15〇傳達之已1新的靜態資料時，依據狀態機215 201229771 之狀態在適當時間處，閒置/速度偵測電路220配置拉升 電阻對206與208之配置’以及基於接受到的資訊以配 置轉換率控制之配置’該接受到的資訊係關於偵測到的 週邊裝置160之速度。特定言之’間置/速度偵測電路 220控制開關24〇與245 (見第2 ( a)圖）以連接拉升 電阻206至D1+，並自D1-斷開拉升電阻2〇8<>由該等動 態的設定配置，D1 +與D1-複製猶如主機/集線器11〇直 接自週邊裝置所見之信號D2 +與D2-之條件。 當下游面電路150觀測到D2-上為高電位與〇2 +上為 低電位時，指示低速週邊裝置，此舉以類似方式（如有 關全速週邊裝置所述）傳達資訊至上游面電路140。如 第3 ( a )圖所圖示。一但偵測到的低速週邊裝置通知上 游面電路14〇，上游面電路14〇動態地配置電阻以匹配 在低速週邊裝置上觀測到的阻抗配置。特定言之，上游 面電路140將經由開關24〇與245連接拉升電阻2〇8至 Dl-k號，並將拉升電阻2〇6自D1 +斷開。第3 (b)圖 圖示下游面及上游面電路之示例性實施，經由隔離通訊 複製與低速週邊裝置相關之阻抗條件，並透過此舉以使 得主機/集線器110可清楚地見到週邊裝置處之配置，且 可相應並適合地配置主機/集線器110之匯流排。在第3 (a )圖中電路之操作係類似於參照第2 ( b )圖所述。 當下游面電路15〇觀測到D2_與D2 +兩者皆為低電位 時下游面電路1 50可指.示斷開下游面匯流排。若下游 面電路150更進一步感應D2_與D2 +上之低電位係由於 12 201229771 具有45歐姆電阻值之終端電阻對，則下游面電路i5〇 指不具有處於高速之下游面匯流排之週邊裝置。第4⑴ 圖與第4(b)圖圖示用於該設定之配置與電路系统。在 第4U)圖中，當D2 +與D2_兩者皆為低電位並且自终 端電阻對450與455偵測到阻抗時，上游面電路MO經 由開關240與245確認關閉拉升電阻對2〇6與2〇8之間 之連接。另外’為了匹配已感應的終端電阻，設定下游 面電路15〇中之終端電阻對彻與445以及上游面電路 刚中之終端電阻對㈣與435，以匹配已感應的終端電 阻。對應該等動態配置的電阻，當感應終端電阻對43〇 與435時，主機/集線器11〇將設定主機/集線之 終端電阻對420與425以匹配高速配置。纟此方式下， 主機/集線n猶如直接作為與高速週邊U i6g之介面。 在上游面匯流排上動態地匹配下游面匯流排的條件提 供更大程度的適應性。雖然可使如圖示之隔離裝置對主 機/集線器與週邊裝置而言被視為透明，但是如本文揭示 之，離收發器裝置130亦可在主機、集線器、匯流排分 机器或週邊裝置内實施，以使匯流掷速度條件可以自主 决疋，並回報該等已偵測的動態條件。 第4 ( b )圖圓示偵測到下游面與上游面電路之示例性 實施°亥等下游面與上游面電路偵測高速週邊裝置，且 動磕地產生電阻配置以匹配觀測到之條件。當偵測到45 歐姆之終端電阻對45〇與455連接至參考接地時，決定 週邊裝置1 6〇為尚速。此舉藉由高速阻抗摘測器235偵 13 201229771 測。回應於該偵測，設定USB下游斑 r好一上游介面令的二對 終端電阻對（下游為440與445以及上 〇从及上斿為430與435 )。 當主機/集線器110偵測終端電阻43〇與435時，主機/ 集線器110設定主機終端電阻（第 ^ 圖中之420與 425 )以保證操作高速之通訊。 在操作中，高速阻抗偵測器235回㈣_的條件至 間置/速度偵測電路230與封包程序狀態機⑵。閒置/ 速度㈣電路230與封包程序狀態機如負貴恰當地設 定終端電阻440與445。高速指示信號自閒置/速度偵測 電路230回授至高速阻抗偵測器出，以使得高速阻抗 偵測器235可調整預期之阻抗， 邊丨且抗將由於並聯終端 P_lel Terminati〇n )而被觀測為22 5歐姆（從c歐 姆)。該高速指示亦可傳達至上游面電路14〇，並以信號 通知閒置/速度偵測電路220护：制上浓品恭A 一 α ?工剌上游面電路140，以恰 當地設定終端電阻430與435。 第5 ( a )圖根據本發明之—實施例圖示隔離收發器裝 置’該隔離收發器裝置連接至主機裳置ιι〇，但自週邊 裝置斷開。在該配置中，D2 +與此兩者為開路之條件， :藉由下游面電路150觀測到該配置，並回報至上游面 …40。相應地，上游面電路14〇控制開關24〇與冰 在關閉之位置處’以使得拉升電阻2〇6與兩者沒有 連接至m+與D1_以複製觀測到的開路配置。在此狀況 下’主機no# D1+與D1_上觀測到说歐姆之下拉電 阻’並等待新的連接。 14 201229771 使隔離USB收發器中之速度設定電阻能自主配置的 主要結構特徵有以下幾種：用於USB低速、全速與高速 週邊通訊’正確的匯流排速度指示器的自主選擇；可切 換之拉升電阻對或具有一對開關之單一拉升電阻，該可 切換之拉升電阻對經選擇以匹配觀測到的下游裝置速 度，單一拉升電阻用於低速或全速匯流排並被監測到的 下游裝置速度控制；可切換終端電阻對，用於高速匯流 排並經選擇以匹配觀測到的下游裝置速度；重複更新資 料封包，自下游裝置傳送至上游裝置並含有下游匯流排 之閒置狀態資訊，·閒置狀態資料之傳輸，在USB封包互 相傳輸與USB匯流排初始化期間内橫越隔離障礙；以及 反映下游USB匯流排之狀態至上游USB匯流排之方 法，該方法係基於含有匯流排速度資訊之重複更新資料 封包。比較該配置與高速週邊裝置情況之配置（第 與4 ( b )圖），沒有終端電阻被設定。 第5 ( b )圖圖不下游面與上游面電路與配置之示例性 實施’該等下游面與上游面電路與配置係關於沒有連接 週邊裝置之情境。如先前所述呈現類似元件，並以如先 前所述之方式操作。然而，在此情況下，既歸咖與 觀測到的配置為開路配置，則隔離收發器裝置^ 〇 不配置終端電阻。 第6(a) „示在全速週邊設備之連接巾，與下游面 及上游面電路15〇及14()之間的隔離通訊有關的信號與 事件序列。初始信號D2 +與D2_為低電位（)，並指 15 201229771 示斷開之配置。在此狀況下，D1+與D1_反映初始信號 D2 +與D2_的狀態。此時，輸出賦能信號〇抓—的仙 (645 )與OEN_DU〇D2 ( 65〇 )為高電位使卿輸出 驅動器為去能。當0EN_D2t()De 〇EN—mt〇D2兩者皆 為高電位時’呈現閒置狀態之指示eD2 +的轉換（例如， 在610與64〇期間）指示全速週邊裝置的連接。偵測該 轉換並透過已更新的傳輸橫越隔離收發器裝置13〇傳播 至上游側（655 )。該傳播使D1 +對應地轉成高電位 (615)。主機裝置初始化狀態（k-state )轉換（620 ) 乂開始封包進行中（p0Cket-in_pr〇gress )之周期（625 )。 在封包進行中之周期之期間，在D1+與D1_上實行k狀 態轉換’並指示封包開始。 在信號OEN—DltoD2轉換至低電位之後，下游面電路 為賦能，並離開閒置模式，開始封包進行中之狀態。在 偵測到k-狀態之後，在625期間内傳遞封包資料，接著 是封包簽章周期630之終結。在635處，起始最後的 狀態周期，並指示封包完成，而在64〇期間，匯流排回 到閒置狀態。 第6(b)圖圖示橫越隔離收發器裝置13〇傳達之資料 通訊封包的示例性序列。在一些實施例中，信號 〇ENjDlt〇D2 ( 670 )、D1+ ( 675 )、D1- ( 680)以及高速 指示器（685 )係自上游面電路140以位元串流型式傳達 至下游面電路1 50。類似地，信號〇en一D2toDl ( 690 )、 D2+ ( 692 )、D2- ( 694 )以及高速指示器（696 )係自下 16 201229771 游面電路 15〇以位元串流型式傳達至上游面電路丨4〇。 第7圖圖示根據本發明之—實施例之示例性程序之流 私圖，其中在下游側偵測閒置狀態以決定下游速度。在 步驟710處’信號刪D2tQDl如初始狀態般設定為高 電位（去能）。接著，在步驟72〇處決定在D2 +與 上之差動邊緣轉換是否呈現。若邊緣轉換並未呈現，則 谓測閒置狀.4並藉由儲存在步驟73()處之信號D2+與 D2定義現行狀癌，以及在下游面電&⑽中設定週邊 裝置速度與轉換率資訊。當更新計時器失效時，在步驟 74 0處决疋’並在745處將閒置狀態與裝置速度資料自 下游面電4 150傳送至上游面電路14〇。否則，系統將 一直等待到更新計時器失效。 ▲當在步驟720處偵測差動邊緣時，指杀並非在閒置狀 態中而是在封包進行中之周期中。在此狀況下，在步驟 75 0處„又疋仏號〇END2t〇D1為低電位。在封包進行中之 周/月期間’在步驟760處核對封包終結（E〇p )條件（+ 與D2-兩者皆為低電位）。當遭遇E〇p時，在下游面電 路150處之狀態機在步驟77〇處進入』狀態⑽） 轉換周期。當在步驟78〇處偵測到卜狀態終結時，此時 在閒置狀態中’且在此狀況下’處理程序之迴圈回到 驟 710 。 ’ 第8圖圖示根據本發明之一實施例而用於閒置/速度 僧測電路之示例性實施。為”貞測閒置狀態，傳送信說 〇END2toDl與〇ENDu〇D2至編閘81〇 ,以使得每^ 17 201229771 兩個5虎皆為南電^立技 Λ ΧΤΤΛ 门电位時，AND閘之輪出即為高電位，並 指示閒置狀態。該閒置狀態指示信號，並與信號D2+、 D2_、時脈信號以及來自高速阻抗横測器235之輸入805 -起回授至組合邏輯電路82Q，組合邏輯電路82〇接著 產士不同的週邊裝置速度指示器，該等周邊裝置速度指 不器括：高速指示器83G、全速指示器840以及低速 才曰不器850為組合邏輯電路82〇之輸出。 藉由組合邏輯電路82〇實現下列邏輯。當偵測到閒置 電路時，組合邏輯電路82〇基於各種信號檢查不同條件 以決定週邊裝置速HD2 +與瓜兩者皆為低電位及 高速指示器805為低電位，則為斷開狀態。若胳為高 電位但D2-為低電位，則週邊裝置為全速裝置。在此狀 況下’設定輸出840為高電位以指示全速週 D2+為低電位而d2 A古带乂 為问電位，則週邊裝置為低速裝置。 狀况°又定輸出850為高電位以指示低速週邊裝 置右D2 +與D2·兩者皆為低電位及高速指示信號8〇5 :高電位，則週邊裂置為高速裂置。在此狀況下，設定 ""速號83G為高電位°若閒置狀態輸人信號為低 則接著儲存先前狀態在組合邏輯電路820中以維 持先前狀態。 第圖係為根據本發明之—實施例而用於偵測上游面 電路之閒置狀態之示例性實施的流程圖。在步驟91〇 “上游面电路140首先設定OENDltoD2為高電位。 接著在步驟92〇處檢查D1 +與⑴上之差動邊緣轉換是 18 201229771 否呈現。若未偵測到該差動邊緣轉換，而偵測到上游閒 置狀態’則在步驟930處更進一步核對是否已自下游面 電路150接收更新封包（並已設定〇END2toDl為高電 位）。若已自下游面電路15〇接收該更新封包，並偵測到 下游閒置狀態，則在步驟940處，基於自下游面電路15〇 接收到的更新資料，上游面電路繼續設定上游埠之週邊 裝置速度與轉換率。基於信號D2+、D2_以及來自高速阻 抗偵測器之高速指示信號而設定週邊裝置速度與轉換 率。 在步驟950處，檢查更新計時器是否失效。當更新計 時器失效時，在步驟955處，上游面電路14〇傳送上游 間置狀態至下游面電路150。若在步驟92〇處偵測到差 動邊緣轉換，則指示封包為進行中。在此狀況下，設定 信號OENDlt〇D2為低電位。在步驟98〇處’程序將一 直等待到在步驟970處遭遇封包終結（E〇p广在此狀況 下，將更進一步處理封包直到在步驟99〇處觀測到卜狀 態轉換邊緣。在此狀況下，設定Dl+與Dl_至間置狀態 且處理程序回到步驟9 1 0。 第10圖圖示根據本發明之一實施例的電路之示例性 實施，該電路之示例性實施係基於狀態機而用於偵測封 包進行中（packet-in-progress)。狀態機開始於閒置狀態 1〇35處’其中OENDxtoDx為高電位。邊緣事件偏測器 1〇1〇觸發狀態機1040進入k_狀態1〇35，其中 OENDxtoDx為低電位。當狀態機1〇4〇觀測到電路1〇25 19 201229771 與邊緣事件偵測器1010偵測到k-狀態時，狀態機1〇4〇 離開閒置狀態並進入k-狀態1050以設定QENDxtoDx為 低電位。接著，直到由閘1〇2〇偵測到封包終結（D +與 D-為低電位「〇」）’並由電路1〇3〇偵測到』狀態，狀態 機進入資料處理狀態丨〇55 Q當此狀況發生時，狀態機自 狀態1055轉換至狀態1060，並接著至狀態1〇65。偵測 到的k-狀態（由1025 )以及』狀態（由1〇3〇)係匹配 於狀態機開始與結束之預期速度狀態。一旦偵測到〗狀 態’則狀態機回到閒置狀態1〇35，並設定〇ENDxt〇Dx 為南電位。 第11圖圖示根據本發明之一實施例用於高速阻抗偵 測器2 3 5之示例性實施。在該圖示之實施例中，高速阻 抗偵測器235自已知電流源丨1〇2之外部終端電阻中比較 電壓。若下游埠為間置且閒置速度偵測沒有設定至低速 或全速’則偵測器在丨丨〇5處對下游埠取樣。藉由比較器 1120與1145比較取樣電阻值，以看取樣電阻值是否大 於60歐姆’用於代替15k歐姆之下拉電阻。當還沒決定 局速時’亦藉由比較器丨125與1丨5〇比較取樣電阻值， 以看取樣電阻值是否在35歐姆與60歐姆之間。當已偵 測到馬速時’亦藉由比較器1135與1155比較取樣電阻 值’以看取樣電阻值是否在10歐姆與35歐姆之間。更 進一步地’藉由比較器1140與1165比較取樣電阻值， 以看取樣電阻值是否小於丨〇歐姆，若取樣電阻值小於 10歐姆，則決定為短路。 20 201229771 若比較結果指示在D2 +與D2_上取樣電阻值皆大於6〇 歐姆，則斷開埠。若取樣電阻值在1〇歐姆與6〇歐姆之 間，則配置埠為高速。若埠為短路，則將不設定高速。 第12圖圖示上游面電路14〇之示例性程序圖其中上 游面電路14〇自下游面電路接收閒置狀態資訊並接著 基於接收的閒置狀態資訊相應地操作。在第12圖中，一 開始在1240處系統為設定或重置至斷開狀態。在操作 中上游面電路在1 2 1 0處等待閒置狀態，該閒置狀態在 來自下游面電路的更新通訊的格式中。此時，現行閒置 狀態一直維持至藉由下游更新通訊的適時修正。除非在 下游面電路處偵測到USB封包，否則可設定更新通訊發 生在規則間隔中。如本文所述，直到偵測到閒置條件， 更新通訊將都不會發生。亦即，僅當偵測到閒置狀態時， 上游面電路140可自下游面電路15〇接收更新通訊。當 上游面電路140接收閒置狀態時，可在122〇處設定閒置 條件，並可設定上游面電路14〇上之拉升電阻或下拉終 端電阻。 第1 3圖示下游面電路】5〇之示例性程序圖，其中下游 面電路1 5 0傳達間置狀態資訊至上游面電路，並接著基 於接收的閒置狀態資訊相應地操作。在13 1〇處，可自下 游面電路150傳輸間置狀態資訊至上游面電路14〇。傳 輪間置狀態負§fl之後，並在可再次傳輸該資料之前，下 游面電路150在間置周期（例如，2微秒）之期間停止 該傳輸。 21 201229771 疋之圖示實施例所描述，但本 儘管本發明係參照於確 敘述之作用而非限制。可在所附的 並在不偏離本發明之態樣之範疇與 文所使用之文字係為 申請專利範圍之内， 精神做任何改變。雖然本文所述之本發明係參照特定結 構、行為以及材料，但本發明並不局限於特定揭示之内 容，而可以更寬廣之各種形式實施，其中某些形式可能 相當不同於揭不之實施例，並延伸至所有等效結構行 為以及材料，皆為申請專利範圍之内。 【圖式簡單說明】 本發明於此主張及/或敘述者係更進一步敘述示例性 貫施例之項目。此等示例性實施例可參照於圖式詳細敘 述。此等實施例為非限制之示例性實施例，其中類似的 元件符號代表遍及圖式的數個視圖中的相似結構，且其 中： 第1圖圖示隔離收發器裝置與隔離收發器裝置與週邊 裴置與USB主機/集線器之連接； 第2(a)圖圖示隔離收發器裝置連接至全速週邊裝置 與主機/集線器； 第2 ( b )圖圖示可根據本發明之一實施例用於隔離收 發器裝置的示例性電路，該隔離收發器裝置偵測全速週 邊裝置之速度； 第3(a)圖圖示隔離收發器裝置連接至低速週邊裝置 22 201229771 與主機/集線器； 第3(b)圖圖示可根據本發明之—實施例用於隔離收 發益裝置的不例性電路’該隔離收發器裝置可偵測低速 週邊裝置之速度； 第4(a)圖圖示隔離收發器裝置連接至高速週邊裝置 與主機/集線器； 第4 ( b )圖圖示根據本發明之一實施例用於隔離收發 益裝置的不例性電路，該隔離收發器裝置可偵測高速週 邊裝置之速度； 第5(a)圖圖示隔離收發器裝置自週邊裝置斷開，但 連接至主機/集線器； 第5 ( b )圖圖示根據本發明之一實施例用於隔離收發 器裝置的7F例性電路’該隔離收發器裝置可偵測關於週 邊裝置連接的斷開狀態；

第6 ( a )圖圖示根據本發明之一實施例之示例性USB ^號；’該示例性USB信號係為當連接至全速週邊裝置時 透過上游側與下游側之間之隔離阻礙之USB信號； 第6 ( b ) -6 ( c )圖圖示示例性隔離通信封包； 第7圖係根據本發明之一實施例之示例性程序之流程 圖’其中在下游側偵測閒置狀態以決定下游速度； 第8圖圖示根據本發明之一實施例之示例性電路，該 不例性電路用於偵測間置狀態配置以決定週邊裝置之速 度； 第9圖係根據本發明之一實施例之示例性程序之流程 23 201229771 圖，其中在上游側偵測間置狀態以決定上游速度； 第1 〇圖圖示根據本發明之一實施例之示例性實施，該 示例性實施係為可偵測閒置之封包程序狀態機； 第11圖圖示根據本發明之一實施例用於偵測高速阻 抗之示例性電路； 第12圖圖示根據本發明之一實施例之示例性狀態 圖’該示例性狀態圖係關於在閒置狀態期間之速度偵測 及設定之時間控制；以及 第1 3圖圖示根據操作下游面電路之示例性狀態圖。 【主要元件符號說明】 110 主機/集線器 120 USB收發器 130 隔離收發器裝置 140 上游面電路 150 下游面電路 160 週邊裝置 170 USB收發器 202 電阻 206 電阻 204 電阻 208 電阻 210 USB收發器上游介 面 212 USB收發器下游介 214 電阻 216 電阻 220 閒置/速度偵測電路 230 間置/速度偵測電路 240 開關 215狀態機 218 電阻 225狀態機 235 高速阻抗偵測器 245開關 24 201229771 420 終端電阻 425 終端電阻 430 終端電阻 435 終端電阻 440 終端電阻 445 終端電阻 450 終端電阻 455 終端電阻 710 步驟 720 步驟 730 步驟 740 步驟 750 步驟 760 步驟 770 步驟 780 步驟 810 AND閘 820 組合邏輯電路 830 高速指示器 840 全速指示器 850 低速指示器 910 步驟 920 步驟 930 步驟 940 步驟 950 步驟 960 步驟 970 步驟 980 步驟 990 步驟 1010 邊緣事件偵測器 1020 閘 1025 k-狀態、電路 1030 j -狀態、電路 1035 間置狀態 1040 狀態機 1105 接線 1120 比較器 1125 比較器 1135 比較器 1140 比較器 25 201229771 11 4 5比較器 11 5 5比較器 1 2 1 0狀態 1230狀態 1 3 1 0狀態 1150比較器 1165比較器 1220狀態 1240狀態 1320狀態 26

Claims (1)

1. 201229771 七、申請專利範圍： 1· 一種通用串列匯流排（USB)隔離裝置，該USB隔離裝 置包含： 一下游面電路，經由一第一對信號耦接至一週邊裝 置，該下游面電路經配置以偵測在該週邊裝置操作處之— 速度，該週邊裝置基於該第一對信號上之一第一電壓配置 操作； 一上游面電路，經由一第二對信號耦接至該下游面電 路與一主機/集線器，該上游面電路經配置以與該下游面電 路通訊該週邊裝置之該速度，並合適地在該第二對信號上 建立一第二電壓配置以促進該主機/集線器適應該週邊裝 置之該速度。 2·如請求項1所述之裝置，其中該週邊裝置為一週邊應用 裝置、一集線器或一匯流排分離器中之一者。 3·如請求項1所述之裝置，其中該週邊裝置之該速度包括 低速、全速或高速中之一者。 4. 如請求項1所述之裝置，其中： °亥第—對彳§號為一第一對差動信號丨以及 該第二對信號為一第二對差動信號。 5. 如睛求項丨所述之裝置，其中該下游面電路包含： USB收發器下游介面，耦接至該第一對信號； ^ 一阻抗偵測器，耦接至該第一對信號，該阻抗偵測器 經配置以偵測在該第-對信號上觀測到的該第-電壓配置 27 201229771 與阻抗； 一第一速度偵測電路，耦接至該USB收發器下游介 面與該阻抗偵測器，該第一速度偵測電路經配置以決定基 於該第一電壓配置之該週邊裝置之該速度；以及 一第一狀態機，耦接至該USB收發器下游介面與該 第一速度偵測電路，該第一狀態機經配置以控制偵測該第 一電壓配置、該阻抗與該速度之一第一時機，並且控制通 知該速度至該上游面電路之一第二時機。 6. 如請求項1所述之裝置，其中該上游面電路包含： 一第二速度偵測電路，耦接至該下游面電路，該第二 速度债測電路經配置以與該下游面電路通訊關於該週邊裝 置之該速度與偵測到的該阻抗，並用於複製偵測到的該阻 抗以在該第二對信號上產出該第二電壓配置； 一 USB收發器上游介面’耦接至該第二速度偵測電 路與該第二對信號之間，該USB收發器上游介面經配置以 促進合適地調整該速度與一轉換率（slewrate);以及 第一狀悲機’柄接至該USB收發器上游介面與該 第二速度谓測電路，該第二狀態機經配置以控制該上游面 電路與該下游面電路之間之通訊之該時機，其中： 該阻抗經複製以便該主機/集線器觀測到在該第二 對信號上之一阻&，㈣第二對信號上之該阻抗相同於 在該第一對信號上藉由下游面電路偵測的該阻抗。 7. 如請求項3所述之裝置，其中： 當該週邊裝置處於一閒置狀態時，若該第—對信號中 28 201229771 的第號為低電位（Low )且該第一對信號中的一第 一仏號為高電位（High )，則該第一電壓配置指示該週邊裝 置之一低速； 虽該週邊裝置處於一閒置狀態時，若該第一對信號中 L號為南電位且該第一對信號中的該第二信號為 低電位’則該第一電壓配置指示該週邊裝置之一全速； 若該第一對信號中的該第一信號與該第二信號兩者 白為低电位，且若感測到具有一確定電阻位準之一對終端 電阻，則該第一電壓配置指示該週邊裝置之一高速。 月求項1所述之裝置，其中當該週邊裝置處於一閒置 狀態時’偵測該第一電壓配置。 9·如4求項1所述之裝置，其中該閒置狀態為下列其中之 · 連續資料發送之間的一期間； —匯流排初始化的一期間。 。求項1所述之裝置，其中自該下游面電路經由更新 的靜態資料通知該偵測到的速度至該上游面電路。 .—種用於—通用串列匯流排（USB )隔離裝置之方法， 5亥方法包含以下步驟： 在—第~時機處，藉由該USB隔離裝置中之一下游 面電路，，、，& 谓測在一週邊裝置操作處之速度，其中該下游 電路透過一第一對信號耦接至該週邊裝置，該週邊裝置 基於該第—對信號上之一第一電壓配置操作； 在—第二時機處，在該USB隔離裝置中自該下游面 29 201229771 電路通知該偵測到的速度至一上游面電路，· 藉由該上游面電路，在一第二對信號上建立—第二電 堡配置1中該上游面電路透過該第二對信號輕接至4 機/集線器，以促進該主機/集線器適應該週邊裝置之咳速 12·如請求項u所述之裝置，其中該週邊裝置為一週邊應 用裝置、一集線器或一匯流排分離器中之—者。 13. 如請求項u所述之方法， 括低速、全速或高速_之一者 14. 如請求項11所述之方法， 以下步驟： 其t該週邊裝置之該速度包 〇 其中偵測該速度之步驟包含 在該第-時機處，藉由-阻抗偵測器偵測在該第一信 號上觀測到的該第-電壓配置與一阻抗，該阻抗债測器搞 接至該第一對信號；以及 藉由一第一速度偵測電路並基於該偵測到的第—電 塗配置決疋該週邊裝置之該速度，該第—速度偵測電路麵 接至該阻抗偵測器。 15.如請求項14所述之方法，其中當該週邊裝置處於—閒 置狀態時’藉由一第-狀態機決定該第一時機，且該第— 時機係用來控制以偵測該第_電壓配置，$第一狀態機耦 接至該第—速度偵測電路。 广如請求項14所述之方法，其中藉由該第-狀態機决定 忒第-時機’並藉由該第二時機以控制自該下游面電略通 知該偵測到的速度至該上游面電路。 30 201229771 ί 7 ·如請求項11所述之方法，其中建 思立之步驟包含以下步 驟： 在δ玄第_一時機處，藉由該上游面電路中之一楚 < 一第二速度 偵測電路，接收關於在該週邊裝置之該速度與在該第一對 信號上觀測到的一阻抗之資訊； 複製在該第一對信號上觀測到與該第二對信號有關 之該阻抗，以在該第二對信號上產出該第二電壓配置；以 及 ， 合適地調整一轉換率。 藉由一第二狀態機決定 制該上游面電路與該下 第二狀態機耦接至該第 器觀測在該第二對信號 該阻抗相同於在該第一 該阻抗。 在偵測該第一電壓配置 置處於一閒置狀態時。 該間置狀態為下列其中 18.如請求項17所述之方法，其中 °玄第一時機，且該第二時機用於控 游面電路之間之通訊之該時機，該 —速度债測電路，其中： 複製該阻抗以便該主機/集線 上之一阻抗，在該第二對信號上之 對信號上藉由下游面電路偵測到的 1 9，如請求項1 1所述之方法，其中 處之該第—時機相當於當該週邊裝 2〇.如請求項19所述之方法，其中 之一： 連續資料發送之間的一期間； 一匯流排初始化的一期間。 21.如請求項11戶斤述之方法’其中自該下游面電路· 新的靜態資料通知㈣測到的速度至該上游面電路 31