TW202031039A - 應用在主裝置與從裝置之間的資料傳輸及處理方法、應用於從裝置的資料處理方法、以及用於資料處理的從裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種應用在一主裝置與一從裝置之間的資料傳輸及處理方法，其包含有以下步驟：由該主裝置透過一傳輸媒介傳送一訊框至該從裝置，其中該訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及該從裝置接收該訊框，並該從裝置接收該第一訊框，並根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將資料輸出至該資料欄位。本發明並揭露一種使用後同步位元取代訊框前置位元欄位的方法來增加傳輸效能。

Description

應用在主裝置與從裝置之間的資料傳輸及處理方法、應用於從裝置的資料處理方法、以及用於資料處理的從裝置
本發明係有關於資料傳輸，尤指一種應用在管理資料輸入輸出(Management Data Input/Output，MDIO)介面的資料傳輸及處理方法。
在目前IEEE 802.3所規範的MDIO的訊框格式中，訊框會具有32位元的前置資料，以供進行後續之起始位元的判斷。然而，以一個64位元的訊框來說，其中所包含的有效資料僅有16位元，而大部分的內容都是非有效性的有前置資料，因此嚴重地浪費了訊框的內容，且也降低了資料傳輸效率。
因此，本發明的目的之一在於提供一種基於MDIO且應用在一主裝置與一從裝置之間的資料傳輸及處理方法，其具有可擴充的資料量，且在一實施例中可以不需要設置任何的前置資料，以有效地增進資料傳輸效率。
在本發明的一個實施例中，揭露了一種應用在一主裝置與一從裝置之間的資料傳輸及處理方法，其包含有以下步驟：由該主裝置透過一傳輸媒介傳送一第一訊框至該從裝置，其中該第一訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及該從裝置接收該第一訊框，並根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將該主裝置欲讀取之資料輸出到該第一訊框的該資料欄位。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種應用於一從裝置的資料處理方法，其包含有以下步驟：自一主裝置接收一第一訊框，其中該第一訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將該主裝置欲讀取之資料輸出到該第一訊框的該資料欄位。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種用於資料處理的從裝置，其包含：自一主裝置接收一第一訊框，其中該第一訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將該主裝置欲讀取之資料輸出到該第一訊框的該資料欄位。
第1圖為根據本發明一實施例之主裝置(master device)110與多個從裝置(slave device) (本實施例以8個從裝置來作為說明120_1~120_8)的示意圖。如第1圖所示，主裝置110係可分別與多個從裝置120_1~120_8進行溝通，其中主裝置110可傳送一時脈訊號 MDC至多個從裝置120_1~120_8，且也可以透過MDIO將資料寫入至從裝置120_1~120_8，或是自從裝置120_1~120_8讀取資料。在本實施例中，主裝置110可以是乙太網路中的媒體存取控制(Media Access Control，MAC)電路或其他電路模組，從裝置120_1~120_8可以是乙太網路中的實體層(physical layer)電路或任何電路模組，且主裝置110與從裝置120_1~120_8可以設置在同一個系統晶片(SoC)中，或是設置在不同的晶片中。
此外，主裝置110與從裝置120_1~120_8之間的傳輸媒介係透過一上拉(pull up)電阻112連接到一供應電壓VDD，亦即，當主裝置110與從裝置120_1~120_8之間沒有進行資料傳輸時，傳輸媒介的電壓準位會逐漸被拉高至供應電壓VDD，以避免主裝置110與從裝置120_1~120_8之間的漏電問題。
第2圖為根據本發明一實施例之主裝置110將資料寫入至一從裝置時所傳送之訊框200的示意圖，其中在以下的說明中係以從裝置120_1為例來進行說明。此外，從裝置包含一儲存元件，該儲存元件具有多個對應不同位址的暫存器。如第2圖所示，訊框200包含了起始欄位(ST)202、操作欄位(OP)204、資料擴充欄位206、從裝置位址欄位(SLAVEAD)208、暫存器位址欄位(REGAD)210、轉迴(turnaround)欄位(TA)212、資料欄位(DATA)214以及後同步欄位(postamble) 216。在本實施例中，起始欄位202係用來提供從裝置120_1來判斷是否接收到訊框200，且起始欄位202係作為訊框200的最初欄位，亦即在起始欄位202之前不具有任何的前置位元(preamble bit)，且起始欄位202為兩個位元“0”、“1”。操作欄位204係用來表示主裝置110對於從裝置120_1的操作，例如若是操作欄位204中的兩個位元依序為“0”、“1”，則表示主裝置110要將資料寫入至從裝置120_1；而若是操作欄位204中的兩個位元依序為“1”、“0”，則表示主裝置110欲自從裝置120_1中讀取資料。資料擴充欄位206係用來指出資料欄位214所具有的資料量，例如資料欄位214為多個預設資料量中的哪一者，在本實施例中資料擴充欄位206具有兩個位元S1、S0，當S1、S0分別為“0”、“0”時資料欄位214的資料量為16位元，當S1、S0分別為“0”、“1”時資料欄位214的資料量為32位元，當S1、S0分別為“1”、“0”時資料欄位214的資料量為48位元，以及當S1、S0分別為“1”、“1”時資料欄位214的資料量為64位元。在本實施例中假設從裝置的數量為8個，則從裝置位址欄位208包含了三個位元A0~A2，其用來指出訊框200中的資料係用來傳送給從裝置120_1~120_8中的哪一個。暫存器位址欄位210包含了五個位元R4~R0，其用來指出從裝置內部之一組暫存器的位址(在本實施例中暫存器位址欄位為5個位元，故可支援32組暫存器)。轉迴欄位212包含了兩個位元，其用來做為切換由從裝置120_1傳送資料至主裝置110時，避免信號衝突的緩衝週期(cycles)。資料欄位214包含了多個位元的資料DN~D0，其中資料欄位214所包含的資料量係由資料擴充欄位206所設定。後同步欄位216則包含至少一後同步位元，其中該至少一後同步位元所對應到的準位相同於主裝置110及從裝置120_1進入閒置狀態時傳輸媒介上的準位，亦即在本實施例中後同步位元為“1”(高電壓準位，或是供應電壓準位VDD)。
由於從裝置120_1接收到訊框200之前傳輸媒介是具有高電壓準位(亦即，邏輯“1”)，因此當從裝置120_1偵測到傳輸媒介的電壓準位由高變低後再變高時，從裝置120_1便可以判斷出接收到訊框200之起始欄位202中的兩個位元“0”、“1”，以開始進行後續的操作。接著，由於操作欄位204的兩個位元依序為“0”、“1”，故從裝置120_1可以判斷訊框200中係攜帶著來自主裝置110的寫入資料。從裝置120_1接著根據資料擴充欄位206的內容以得知資料欄位214的資料量，以供後續擷取資料時參考使用。接著，從裝置120_1根據從裝置位址欄位208判斷此資料是傳送給它的並對暫存器位址欄位210解碼以選擇出內部的一組暫存器，且由於操作欄位204已指示是寫入訊框(write frame)，代表著不需要交換傳送端，轉迴欄位212在寫入訊框時並沒有用途；故從裝置120_1接著便將資料欄位214中的資料儲存至暫存器位址欄位210所對應的暫存器中。若從裝置120_1根據從裝置位址欄位208判斷此資料是傳送給其它裝置，則從裝置120_1不需理會此訊框200。
在本實施例中，由於主裝置110傳送訊框的時間間隔並不固定，再加上訊框200在起始欄位202之前並不具有任何的前置位元，故透過訊框200的後同步欄位輸出位元“1”將傳輸媒介進行預充電(precharge)而拉升至高電壓準位，可以讓從裝置120_1準確地判斷出下一個訊框的起始欄位202的兩個位元，而不會因為訊框間隔時間過短而造成傳輸媒介無法即時透過上拉電阻112而被拉升至供應電壓VDD的問題。針對訊框200，此後同步位元欄位216是由主裝置110輸出”1” 到MDIO匯流排上做預充電。
如上所述，由於訊框200省去了傳統訊框中的32個前置位元，因此可以讓訊框攜帶的資料(亦即，資料欄位214)，更有效的被傳輸。
第3圖為根據本發明一實施例之主裝置110自一從裝置讀取資料的示意圖，其中在以下的說明中係以從裝置120_1為例來進行說明。在第3圖的實施例中，主裝置110只會傳送訊框300的起始欄位302、操作欄位304、資料擴充欄位306、從裝置位址欄位308及暫存器位址欄位310 至從裝置120_1中。當從裝置120_1偵測到傳輸媒介的電壓準位由高變低後再變高時，從裝置120_1便可以判斷出接收到訊框300之起始欄位302中的兩個位元“0”、“1”，以開始進行後續的操作。接著，由於操作欄位304的兩個位元依序為“1”、“0”，故從裝置120_1可以判斷主裝置110係要求讀取資料，亦即訊框300是讀取訊框(read frame)。從裝置120_1接著根據資料擴充欄位306的內容以得知後續需要傳送給主裝置110的資料量，以供後續選擇資料時參考使用。接著，從裝置120_1根據從裝置位址欄位308判斷此訊框是發給自己的及對暫存器位址欄位310解碼以選擇出的一組暫存器，且緊接著是轉迴欄位312的第一個位元“Z”(高阻抗)，代表這一個MDC時脈週期期間所有裝置都不應輸出電壓至MDIO 上，好讓從裝置120_1可以對接下來要傳送資料電氣訊號回主裝置110做準備。透過這樣安排方式可避免主裝置110和從裝置120_1同時傳送電氣訊號到 MDIO 上可能導致的訊號衝突(signal conflict)損毀裝置壽命。參考第1圖上的上拉電阻112在此各裝置維持高阻抗輸入狀態的期間可以將MDIO匯流排上的電壓慢慢拉升到供應電壓準位，以避免MDIO 連接的各裝置產生漏電。在轉迴欄位312之前是由主裝置110推出電氣訊號到MDIO匯流排上，但在轉迴欄位312第二個位元及之後的資料欄位314、後同步位元316便都是換由從裝置120_1推出電氣訊號到MDIO匯流排上。故從裝置120_1接著便在資料欄位314中，將讀取對應暫存器位址欄位310的資料傳送至主裝置110，並在最後傳送後同步位元316 輸出 “1”至MDIO匯流排以於一時脈週期內快速拉高傳輸媒介的電壓準位。之後從裝置120_1上的 MDIO 端點維持高阻抗輸入狀態，不再對MDIO匯流排輸出電器訊號。此時沒有任何裝置輸出電器訊號至MDIO匯流排，靠著上拉電阻112 可以讓MDIO匯流排維持在高準位狀態(即，閒置(idle)狀態)直到下一次主裝置110 再次送出新的訊框。本發明以此一位元後置同步欄位取代習知技術中冗長的前置位元欄位改善傳輸效能。
主裝置110送出的每個訊框可透過資料擴充欄位206/306 任意指定該訊框承載的資料量(即，資料長度)，透過這樣安排可以進一步提高傳輸效率與增加使用的彈性。
雖然上述實施例以從裝置120_1作為示意說明，相同操作原理同樣適用於其他從裝置120_2~120_8。並且從裝置數量不限制於8個。此外，資料擴充欄位206/306在本實施例中只有2位元，然其並非用以限定本發明內容，隨著不同運用場合可以彈性增減；本領域人士能理解相關技術之實施細節，故在此不再贅述。
此外，為了避免起始位元在偵測上的錯誤，從裝置120_1會具有如第4圖所示的一有限狀態機。如第4圖所示，當從裝置120_1偵測到傳輸媒介都是高電壓準位時(亦即，邏輯“1”)，則從裝置120_1會維持在閒置狀態，而若是從裝置120_1偵測到傳輸媒介轉變為低電壓準位時(亦即，邏輯“0”)，則從裝置120_1會進入第一狀態。接著，若是從裝置120_1緊接著偵測到傳輸媒介具有邏輯“1”，則表示接收到了一個訊框的兩個起始位元，因此進入第二狀態以對訊框的後續欄位進行處理。若是從裝置120_1在第一狀態後偵測到傳輸媒介具有邏輯“0”，則表示有起始位元錯誤，因此進入到錯誤狀態。最後，若是從裝置120_1在錯誤狀態後偵測到傳輸媒介具有邏輯“1”，則再次回到閒置狀態，以等待偵測下一個訊框的起始位元。
在本發明的另一個實施例中，主裝置110在傳送資料給從裝置120_1的過程係支援連續寫入(post write increment address access)的功能，且每一個訊框所攜帶的資料可以不同。具體來說，參考第5圖，主裝置110可以先傳送第一訊框至從裝置120_1的某個連續寫入起始位址暫存器，來啟動連續寫入功能，其中第一訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“0”、“1”，亦即資料欄位所儲存的資料為32位元，而在本實施例中此32位元的資料係用來指定從裝置120_1中的暫存器位址。接著，主裝置120傳送第二訊框至從裝置120_1，其中第二訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“1”、“1”，亦即資料欄位所儲存的資料為64位元，此時此64位元的資料便可直接儲存在第一訊框中所指示之暫存器位址。接著，主裝置120傳送第三訊框至從裝置120_1，其中第三訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“1”、“1” ，亦即資料欄位所儲存的資料為64位元，此64位元的資料可直接儲存至緊接著上述暫存器位址之後的暫存器中。同樣地，主裝置110傳送第四訊框至從裝置120_1，其中第四訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“0”、“1” ，亦即資料欄位所儲存的資料為32位元，此32位元的資料可直接儲存至下一筆暫存器位址的暫存器中…以此類推。當欲停止連續寫入功能，只要主裝置輸出一個寫入訊框到從裝置內某一定義為停止連續寫的暫存器，去告知從裝置停止連續寫即可。從裝置對下一筆訊框便恢復為一般逐筆運作的方式來工作。
在本發明的另一個實施例中，主裝置110在傳送資料給從裝置120_1的過程係支援連續讀取(post read increment address access)的功能，且每一個訊框所攜帶的資料可以不同。同樣以第5圖的例子來做為說明，主裝置110可以先傳送第一訊框至從裝置120_1的某個連續讀取起始位址暫存器來啟動連續讀取功能，其中第一訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“0”、“1” ，亦即資料欄位所儲存的資料為32位元，而在本實施例中此32位元的資料係用來指定從裝置120_1中的暫存器位址。接著，主裝置120傳送第二訊框至從裝置120_1，其中第二訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“1”、“1” ，亦即資料欄位所儲存的資料為64位元，此時從裝置120_1將第一訊框中所指示之暫存器位址內的64位元資料傳送至主裝置110。接著，主裝置110傳送第三訊框至從裝置120_1，其中第三訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“1”、“1” ，此時從裝置120_1將上述暫存器位址之後的64位元資料傳送至主裝置110。同樣地，主裝置110傳送第四訊框至從裝置120_1，其中第四訊框中的資料擴充欄位的兩個位元S1、S0分別為“0”、“1” ，此時從裝置120_1將下一筆暫存器位址的暫存器的32位元資料傳送至主裝置110…以此類推。當欲停止連續讀功能，只要主裝置輸出一個寫入訊框到從裝置內某一定義為停止連續讀的暫存器，去告知從裝置停止連續讀即可。
此外，以上實施例所述的訊框架構可以相容於IEEE 802.3的規格中，只要主裝置110控制連續兩筆訊框間隔至少32個時脈週期，來模擬32位元前置位元(preamble)的存在，且將第2、3圖所示的資料擴充欄位206/306的兩個位元同時設為“0”；則資料擴充欄位206/306的兩個位元連同從裝置位址欄位208/308便可以一併視為IEEE 802.3規格中的5位元從裝置位址，因此可以在應用上更加有彈性。
簡要歸納本發明，在本發明之基於MDIO且應用在一主裝置與一從裝置之間的資料傳輸及處理方法中，透過省略掉前置位元、並使用資料擴充欄位來設定資料欄位的資料量大小，可以使得資料傳輸上更有效率。此外，透過設置後同步位元來對傳輸媒介進行預充電，可以避免訊框間隔時間過短而造成傳輸媒介無法即時透過電阻而被拉升至供應電壓的問題，以更準確地對起始位元進行判讀。此外，透過本實施例所述之有限狀態機，可以有效地偵測訊框的起始位元，並在判斷出正確的起始位元之後才開始對後續欄位進行讀取並進行相關處理，以避免錯誤操作。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
110:主裝置 120_1~120_8:從裝置 112:上拉電阻 200、300:訊框 202、302:起始欄位 204、304:操作欄位 206、306:資料擴充欄位 208、308:從裝置位址欄位 210、310:暫存器位址欄位 212、312:轉迴欄位 214、314:資料欄位 216、316:後同步欄位 S1、S0、A2~A0、R4~R0、DN~D0:位元 MDC:時脈訊號 VDD:供應電壓
第1圖為根據本發明一實施例之主裝置與多個從裝置的示意圖。 第2圖為根據本發明一實施例之主裝置將資料寫入至一從裝置時所傳送之訊框的示意圖。 第3圖為根據本發明一實施例之主裝置自一從裝置讀取資料時所傳送之訊框的示意圖 第4圖為從裝置內部之一有限狀態機的示意圖。 第5圖為主裝置對從裝置進行連續寫入或是連續讀取操作之多個訊框的示意圖。
200:訊框
202:起始欄位
204:操作欄位
206:資料擴充欄位
208:從裝置位址欄位
210:暫存器位址欄位
212:轉迴欄位
214:資料欄位
216:後同步欄位
S1、S0、A2~A0、R4~R0、DN~D0:位元

Claims (10)

  1. 一種應用在一主裝置與一從裝置之間的資料傳輸及處理方法，包含有： 由該主裝置透過一傳輸媒介傳送一第一訊框至該從裝置，其中該第一訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及 該從裝置接收該第一訊框，並根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將該主裝置欲讀取之資料輸出到該第一訊框的該資料欄位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸及處理方法，其中該資料欄位可被設定為具有多個預設資料量的其中之一，且該資料擴充欄位係用來指出該資料欄位所對應之預設資料量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸及處理方法，其中該多個欄位中的第一個欄位係一起始欄位，且該第一訊框的該起始欄位之前不具有任何的前置位元(preamble bit)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之資料傳輸及處理方法，其中該多個欄位中的最後一個欄位係一後同步欄位，其中該後同步欄位具有至少一後同步位元，且該至少一後同步位元所對應到的準位相同於該主裝置及該從裝置進入閒置狀態時該傳輸媒介上的準位。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之資料傳輸及處理方法，其中該起始欄位的第一個位元的位元值不同於該至少一後同步位元的位元值；以及該至少一後同步位元為該第一訊框的最後一個位元，且該起始欄位的第一個位元為該第一訊框的第一個位元。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸及處理方法，另包含有： 該從裝置自該資料欄位中取得該從裝置之一儲存元件的位址資訊； 該主裝置透過該傳輸媒介傳送一第二訊框至該從裝置； 該從裝置接收該第二訊框，並自該第二訊框中的一資料欄位中取得一資料； 根據該位址資訊以將該資料寫入至該儲存元件； 該主裝置透過該傳輸媒介傳送一第三訊框至該從裝置； 該從裝置接收該第三訊框，並自該第三訊框中的一資料欄位中取得另一資料；以及 將該另一資料寫入至該儲存元件中位於該位址資訊之後的位址；其中該第一訊框、第二訊框以及該第三訊框係連續訊框。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸及處理方法，另包含有： 該從裝置自該第一訊框中的該資料欄位取得該從裝置之一儲存元件的位址資訊； 該從裝置讀取位於該位址資訊的一資料； 該主裝置透過該傳輸媒介傳送一第二訊框至該從裝置，該從裝置將所讀取的該資料輸出至該第二訊框中的一資料欄位中； 該從裝置讀取位於該位址資訊之後的位址中的一另一資料； 該主裝置透過該傳輸媒介傳送一第三訊框至該從裝置，該從裝置將所讀取該另一資料輸出至該第三訊框中的一資料欄位中；其中該第一訊框、第二訊框以及該第三訊框係連續訊框。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之資料傳輸及處理方法，其中該多個欄位中的第一個欄位係包含多個起始位元的一起始欄位，且該從裝置使用一有限狀態機以判斷是否接收到該多個起始位元，並在判斷正確接收到該多個起始位元之後判斷接收到該第一訊框；若非正確接收到所有該多個起始位元即忽略該第一訊框。
  9. 一種應用於一從裝置的資料處理方法，包含有： 自一主裝置接收一第一訊框，其中該第一訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及 根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將該主裝置欲讀取之資料輸出到該第一訊框的資料欄位。
  10. 一種用於資料處理的從裝置，包含： 自一主裝置接收一第一訊框，其中該第一訊框包含了多個欄位，該多個欄位包含了一資料擴充欄位以及一資料欄位，且該資料擴充欄位指示了該資料欄位所具有的資料量；以及 根據該第一訊框中的該資料擴充欄位所指示之該資料欄位所具有的資料量，以儲存該資料欄位之內容、或將該主裝置欲讀取之資料輸出到該第一訊框的資料欄位。
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