TWI225732B - Interface transceiver power management method and apparatus - Google Patents

Description

R75732 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明乃關於一般通信連結電路’且特別是關於具有可選 擇之複雜度 （complexity ) 和功率消耗之發送器 (transmitters)和/或接收器（receivers)。 【先前技術】

現今系統裝置間和電路間之介面在操作頻率和複雜度 上有所增加。特別是，高速串列介面（ high speed serial interface )需要資料/時脈之抽取、跳動之減少、相位之修 正、錯誤之修正、錯誤之回復電路和等化電路，依據一特 定介面之執行需求，上述電路可能變得十分複雜。當上述 電路變得更加複雜，其具有大量增加之數位邏輯，而用於 接收器和發送器電路中之數位邏輯總量亦大量增加。

由於設計資源有限，又需符合上述多介面應用之需 求、客戶和通道狀態（channel condition)，上述介面中之 發送器和接收器一般乃為最糟情況之位元錯誤率（bit error rates )和環境狀態而設計，而造成相對複雜之接收器 和馬功率之發送器。因此，當達到高通道品質（channel quality)時，無法總是提供不較所需來得複雜之接收器。 上述接收器之複雜度將隨著該最糟錯誤率和介面狀態 與理&偏離之程度而增加。該發送器之複雜度亦可能由於 使用數位等化電路和錯誤修正編碼而增加。為克服所需以 達到所有預期之介面狀態之執行需求，該介面電路和系統 3 1225732 石夕内之功率消耗和熱消耗因此必須增加。 因此需要提供一具有較低消消耗功率之介面收發器 (transceiver) 〇 【發明内容】 一方法與設備可達到提供具有較低消消耗功率之介面 收發器之目的。一介面接收器内含一種或多種具有可選擇 之功率消耗結構（power consumption configurations )之 · 處理區塊（processing blocks)。可調整該接收器和/或發送 器之特徵以回應一選擇輸入（selectinput)，以使該收發器 之功率消耗和複雜度與介面需求相符。 若介面狀態允許，可減少發送器之功率和/或等化過濾 器（equalization filtering )。可調整接收器之視窗寬度 (window width )、相位修正解析度（phase correction resolution)、錯誤修正深度（error correction depth)和等 化過滤器大小、以及樣本記憶體（sample memory )大小等， 以降低功率消耗和複雜度。 # 該選擇之程序可能藉由邏輯連接 （logic connection)、暫存器位元（register bit )或經由來自介面 品質測量電路(interface quality measurement circuit )之 信號所程控（programmable)。亦可能在該介面之另一端藉 l· 由對遠端收發器傳送一控制信號而控制該遠端收發器功 率。 上述以及其他本發明之目的 '特性和優勢將藉由以下 4 1225732 更具艘之本發明之較佳具體實施例之說明後更加明晰，其 中該些具艘實施例亦描述於以下伴隨之圖示中。 【實施方式】 現參照該些圖示，特別是第1圖，該圖為一塊狀圖， 其描述根據本發明之較佳具體實施例中，以介面或通道10 所連接之收發器12A和12B。收發器12A、12B可能位於 一裝置中，其中該裝置可為諸如一電腦周邊裝置、一電腦 系統、或内連於一系統中之積體電路。介面1〇可能如所描 述之為一單一兩線雙向介面（single two wire bi-directional interface),或可能為全雙工（full-duplex) 單線介面、或為在一半雙工（half-duplex )或全雙工結構 中具有多重收發器之匯流排。連至介面1〇之收發器12A、 12B分別使用一個接收器14A和14B，以及一個發送器16A 和1 6B，但本發明可使用多個接收器和發送器，但必須瞭 解的是，如同其他型態電子信號之交互連結，根據本發明 之具體實施例之一個接收器和發送器可能與用於連至任何 上述型態介面10之裝置合併。 本發明之介面電路（發送器16A、16B和接收器14A、 14B)，與選擇之輸入選擇a ( SEL A)和選擇b ( SEL B) 合併，以減少該連接介面電路之複雜度，從而減少功率消 耗。可能切換為具有較低消耗功率之電路區塊作為替代， 或使電路區塊選擇性地無法使用以降低門閘（gate )、 電路（storage circuits)、和/或當在介面電路ma-b# /或 5 1225732 16A-B中處理信號時發生轉變（transitions )之數量。在通 路狀態允許的情況下，介面電路中之類比電路區塊亦可能 選擇性地簡化或去除14Α-Β和/或16Α/Β。 因此上述介面電路提供選擇性之功率消耗，當通道狀 態良好時，其可用於提供12Α和12Β中較低功率之使用和 消耗，且當通路狀態不佳時，亦可在採取較高功率消耗的 情況下，維持低位元錯誤率（bit error rates ; BERs )。用 於選擇功率消耗狀態之選擇輸入（select input )選擇A可 能以硬體連接（hard wired )、或使用外部信號終端17外 部程控、或使用收發器12A中之位元暫存器（bit register ) 19程控。接收器14A、發送器16A或可能兩者同時藉由一 種或多種選擇信號，例如，可能提供多重信號至每一發送 器16A和接收器14A，如此將可良好地將功率消耗交換成 接收器處理功率或發送器信號能量等。亦可替代性地使用 一單一位元或外部終端以建構發送器16A和接收器14八之 單一二進元功率消耗選擇（single binary p〇wer consumption selection)。 收發器12A乃是具有經由暫 部選擇之收發器之示例。如上所 上十分有用，其中包含電腦系統 其中外部終端 存器程控或外部連線之外 述’其在積體電路和系統 、通信系統、或周邊裝置。 1 7可依應用以硬體連接（例如， 已知連至周 邊裝置之短保護電规長度需要高通路品f、或高品質電路 板上之兩收發器間連線亦需高通路品質）。 質複雜度選擇之 收發器12B為一具有自動基於通路品 6 1225732 收發器之不例’其中該複雜度選擇乃在回應介面品質測量 區塊18所執行之測量，其中該介面品質測量區塊18可能 為一眼狀圖（eye-diagram)電路…錯誤偵測電路、或其 他積列通路品質低於所需閥值（)之機構。藉由 川面如質測量區塊1 8之輪出提供一選擇信號選擇B，並 自動選擇較南或較低之接收器和/或發送器複雜度以符合 該測量出之通道品質。 藉由一介面連結提供另一型態之收發器功率消耗控 制’其中一暫存器，諸如程控暫存器19可接取一發送於介 面1 〇且由接收器，諸如接收器丨4 A，接收之指令碼。在該 接收器和發送器之特徵必須匹配時（諸如當選擇信號改變 一錯誤修正長度或當匹配過遽器（matching mter)用於介 面10之每一端時），該介面連結控制十分有用。當該收發 器以程式控制而無法判定該通道狀態或無關於通道狀態之 資訊時（諸如電纜長度），該介面連結控制在通知收發器關 於通路狀態上亦十分有用。 現參照第2圖，該圖描述根據本發明之具體實施例之 收發器20之細節。在RX資料輸入（rx Data In )接收一 介面信號，並將該介面信號提供至接收器電路21，其中該 接收器電路21可能包含或不包含一等化過濾器21A。該接 收器電路21之輸出通常提交至一系列之採樣閂（sampling latches ) 24，且資料乃自採樣閂 24提供至一樣本記憶體 (sample memory) 25。使用採樣閂24和樣本記憶體25 以「過採樣」（over sample )該接收至信號，如此將可在高 7 !225732 頻抖動（jitter)下更精確地判定該信號之邊緣（edge)。 邊緣偵測邏輯（edge detection logic ) 26偵測該接收 之信號之一邊緣或兩邊緣（其一般包含時脈和資料位元）， 並對相位控制27提供早期/晚期資料，其中兩者輪流控制 採樣閂24以校正低頻抖動。以資料選擇28摘取資料，並 採取錯誤偵測和修正電路29以進一步降低所接收信號之 EBR 〇 一數位複雜度控制電路23對上述各種區塊提供一種 或多種控制信號，以依據該通路需求選擇一較高或較低之 功率消耗。該選擇可能上述第丨圖中所述之為靜態或靜態/ 程控，或為基於該眼狀測量圖電路（eye measurement diagram circuit) 22 (或其他適當之通路狀態指示器）之輸 出而為動態。眼狀測量圖提供了該接收器電路21輸出之信 號品質之測量，而該信號品質給予了 EBR上抖動衝擊性之 指不。可藉由降低該總體複雜度或電路使用之直接功率等 級（direct power leveis)而調控該各種電路之功率消耗， 且亦可能藉由獨立之控制位元或單一控制位元控制其功率 消耗。例如，所採取之採樣閃24之數量正比於該採樣24 閃區塊之功率消耗、該樣本記憶體25之大小、該相位控制 電路27之解析度、和該偵測邏輯26之邊緣、以及該錯誤 修正和偵測2 9之深度。上列任一或所有之電路區塊可能具 有可選擇之功率消耗，且該功率消耗可能各自獨力控制或 一同控制在一種或多種功率消耗等級。 收發器20之發送器部分包含一選擇性之錯誤修正編 8 1225732 碼電路3卜一選擇性之等化過濾器32、和一驅動器”以 發送該介面τχ資料輸出（Data〇u。上之資料/數位複 雜度控制23亦可能控制該發送器電路之複雜度，諸如驅動 器33電路、等化過渡器32長度或ECC編碼31深度。 亦顯示數位複雜度控制23連至一控制功率消耗之選 擇性遠端複雜度控制連結34。可接收一在Rx資料輸入接 收之指令並將該指令解碼，以經由該輸出 # 收發器則之電路區塊之複雜度。亦顯示數位複雜度= 連至該發送器電路以傳送複雜度控制資訊至一遠端收發 器。此些遠端控制器特徵為可選擇的，且該些特徵 取決於在該介面通道發送和接收控制資訊之可能性及需 求。

…現參照第3圖’該圖顯示第2圖中控制介面電路中功 率消耗之技術。可使用選擇pD ( Select )控制區塊中 之力率供給，其中該區塊中具有經由功率控制電晶體3 9 或相等裝置相連之功率供給，/選擇時脈（/Select clk) 至由非及閘（NAND gate ) 37A、或可做為時脈停用電路之 相等裝置而停用一時脈（cl〇ck )，並藉由/選擇重置 (/Select RST)將暫存器37b維持在一重置狀態。在 複雜區塊37和替代性區塊38間（一般當複雜區塊37電路 使用時’該替代性區塊3 8將會停用）選擇。該第3圖所顯 不之電路僅作描述之用，而非該上述收發器電路之典型， 其中上述收發器電路典型包含較大數量之暫存器和閘。但 該&述之技術可一同或選擇性地使該上述接收器之複雜部 9 1225732 分功 去除 同樣 功率 性之 區塊 據此 施例 且若 狀態 且該 連之 40禾 量和 是， 時， 背離 【圖 而， 伴隨 之機制乃是簡化機械電路之狀態，其中可能選擇替代 狀態機構，其中該選擇類似於在複雜區塊3 7和替代性 3 8間之選擇，或可能藉由使部分狀態暫存器停用（並 改變該組合回饋邏輯）。 現參“、、第4圖，一流程圖顯示一根據本發明之具體實 率停用。既然只要無破損通路出現，在現代數位電路 時脈或改變狀態與移除功率，可能在功率消耗上具有 的效果’則上述任一種技術皆可能足夠。另一種降低 之控制方法。第一，測量介面通道品質（步驟40 ), 以"面通遒品質足以在該收發器支援一較低功率消粍 (決定41 )，則選擇較低收發器之複雜度（步驟42 ), 選擇資訊將選擇性地將在該介面之資料發送至任何相 遠端收發器（步驟43卜上述方法包含選擇性之步驟 43，以描述一完整功能，其中該完整功能包含自動測 對遠端收發器之選擇性遠端控制。然#，必須暸解的 此些選擇性步驟並非實施本發明所必要者。 … 穴艰貫施例說明的辰 習知技藝者必須瞭解，可在*與切明之精神和範屋 的情況下，進行前述以及其他形式 τ湖卽之變更。

八,Τ机％ J 將於申請專利範圍中提出本發明 〜新顆性特性《 藉由參照以下對具體實施例描述之 砰細說明，並4 之圖示，可對該發明本身，以及其較佳之使用模5 10 1225732 進一步目的、和以上各者之優勢有最佳之瞭解，其中圖示 中相似之代表符號代表相似之元件，其中： 第1圖為一之方塊圖，其中該方塊圖顯示根據本發明之較 佳具體實施例之以介面相連之收發器。 第2圖為一方塊圖，其中該方塊圖顯示根據本發明之較佳 具體實施例之收發器。 第3圖為一概略圖，其甲該概略圖顯示一根據本發明之較 佳具體實施例之例示性功率管理電路。 第4圖為一流程圖，其中該流程圖描述一種根據本發明之 較佳具體實施例之方法。 【元件代表符號簡單說明】 10 介面 12A收發器 12B收發器 14A接收器 14B接收器 16A發送器 16B發送器 17 外部終端 11 1225732 18 介面品質測 19 位元暫存器 20 收發器 21 接收器電路 2 1 A等化過瀘器 22 眼狀測量圖 23 數位複雜度 24 採樣閂 25 樣本記憶體 26 邊緣偵測邏 27 相位控制 2 8 資料選擇 29 錯誤偵測和 31 錯誤修正編 32 等化過瀘器 33 驅動器 34 遠端複雜度 36 RX/TX 電路 37 複雜區塊 37A非及閘 37B暫存器 38 替代性區塊 39 功率控制電 40 測量介面通 量區塊 電路 控制電路 輯 修正電路 碼電路 控制連結 區塊 晶體 道品質 12 1225732 41 介面通道品質是否足以在該收發器支援一較低功率消 耗狀態 42選擇較低收發器之複雜度 43將所選之資料發送至遠端收發器

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Claims (1)

1225732 拾、申請專利範圍： 1. 一種用以與電子裝置互連之介面收發器，其至少包含·· 至少一介面電路，其具有連至一種或多種介面信號 之可選擇的功率消耗，且； 一選擇輸入，其連至上述用以接收一選擇信號之至 少一介面電路，據以藉由上述選擇輸入之邏輯狀態選擇 上述一種或多種介面電路之複雜度等級。

2. 如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述之 至少一介面電路至少包含一發送器電路。 3 .如申請專利範圍第2項所述之介面收發器，其中上述之 發送器電路至少包含一連至上述選擇輸入、且具有可選 擇數量之多重接頭（taps )之數位等化過濾器，且其中 選擇上述多重接頭之上述數量以符合上述選擇輸入之上

4.如申請專利範圍第2項所述之介面收發器，其中上述之 發送器電路具有可變之功率輸出，且其中選擇上述可變 功率輸出之等級以符合上述選擇輸入之上述邏輯狀態。 5 .如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述之 至少一介面電路至少包含一接收器電路。 14 1225732 6·如申請專利範圍第5項所述之介面收發器，其 接收器電路至少包含一數位等化過濾器，其中 化過濾器具有多重接頭並連至上述選擇輸入， 擇上述多重接頭之數量以符合上述選擇輸入之 狀態。 7·如申請專利範圍第5項所述之介面收發器，其 接收器電路至少包含一具有可選擇解析度之相 路’且該相位控制電路連至上述選擇輸入，且 上述可選擇解析度以符合上述選擇輸入之上 態。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之介面收發器，其 接收器電路至少包含_處理上述一種或多種介 樣本記憶體，而該樣本記憶體連至上述選擇輸 述樣本記憶體具有可選擇之有效大小（active 其中選擇上述可選擇之有效大小以符合上述選 上述邏輯狀態。 9·如申請專利範圍第5項所述之介面收發器，其 接收器電路至少包含一具有可選擇取樣視窗（ window )之信號處理區塊，以處理接收自上述 中上述之 該數位等 且其中選 上述邏輯 中上述之 位控制電 其中選擇 述邏輯狀 中上述之 面信號之 入，且上 size ) » 且 擇輸入之 中上述之 sampling 介面信號 15 1225732 之位 其中 述邏 1 〇.如 之接 正電 選擇 述邏 U·如 發器 入乃 1 2 ·如 發器 面信 1 3 ·如 之至 發送 化過 接頭 元，且其中該信號處理區塊連至上 選擇上述可選擇取樣視窗以符合上 輯狀態。 述選擇輪入，且 述選擇輪入之上 申請專利範圍第 ---- 幵甲上述 收器電路至少包含一具有可選擇修正 伴修正冰度之錯誤修 路，且該錯誤修正電路連至上述選擇輸入，且 〆 上述可選擇錯誤修正深度以符合上述選擇輸入 輯狀態。 項所述之介面收發 申請專利範圍第1項所述之介 更至少包含一介面品質測量電 連至上述介面品質測量電路之 面收發器，該介面收 路’其中上述選擇輪 輪出。 申請專利範圍第 11項所述之介面收發器 更至少包含一通信連結， 號傳輸上述品質測量電路 ，該介面收 以藉由上述一種或多種介 之輸出至一遠端收發器。 飞人1¾ 益,丹甲 JL. 少-介面電路至少包含一發送器電路其中上述 器電路至少包含一數位等化過遽器，纟中該數位 濾器連至上述選擇輸入，且具古 兵'有可選擇數量之多 ，且其中選擇上述多重接頭之盔I 伐項之數量以符合上述選 16 1225732 輸入之上述邏輯狀態。 14. 如申請專利範圍第11項所述之介面收發器， 之至少一介面電路至少包含一發送器電路，其 發送器電路具有可變之功率輸出，且其中選擇 功率輸出之等級以符合上述選擇輸入之上述邏j 15. 如申請專利範圍第11項所述之介面收發器， 之至少一介面電路至少包含一接收器電路，其 收器電路至少包含一具有多重接頭之數位等化 且該數位等化過濾器連至上述之選擇輸入，且 上述之多重接頭之上述數量以符合上述選擇輸 邏輯狀態。 1 6 ·如申請專利範圍第11項所述之介面收發器， 之至少一介面電路至少包含一接收器電路，其 接收器電路至少包含一具有可選擇解析度之相 路，且該相位控制電路連至上述選擇輸入，且 上述可選擇解析度以符合上述選擇輸入之上 態。 17.如申請專利範圍第11項所述之介面收發器， 之至少一介面電路至少包含一接收器電路，其 其中上述 中上述之 上述可變 缉狀態。 其中上述 中上述接 過濾器， 其中選擇 入之上述 其中上述 中上述之 位控制電 其中選擇 述邏輯狀 其中上述 中上述之 17 1225732 接收器電路至少包含一盧 ,., 上述一種或多種介面a 樣本記憶體，且該樣本縣、 裡介面信號之 接 1趙連至上述選擇輪入 樣本記憶體具有可選擇 。上述 效大小，並選擇卜 之有效大小以符合上述選握私 镡上迷可選擇 選擇輪入之上述邏輯狀態。 18.如申請專利範圍第 項所述之介面收發器，其 之至少一介面電路至少包含一姑⑷ 、上述 3 接收器電路，其中上’少 接收器電路至少包合—直女_ ^ ^ 3具有可選擇採樣視窗之信號處理 [塊’以處理接收自上述介面信號之_之位元且評 號處理區塊連至上述選擇輸入，且其中選擇上述可選擇 取樣視窗以符合上述選擇輸入之上述邏輯狀態。 9.如申請專利範圍第〗項所述之介面收發器，該介面收 發器更至少包含一通信連結，以藉由一種或多種介面信 就傳輪上述選擇輸入之狀態至一遠端收發器。 2〇·如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述 之至少一介面電路至少包含複數之替代性電路區塊，其 中使上述電路區塊中之第一電路區塊停用以回應上述選 擇輸入之上述邏輯狀態，且其中上述替代性電路區塊中 之第二電路區塊啟用以回應上述選擇輪入之邏輯狀態。 21·如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述 18 1225732 之至少一介面電路至少包含一狀態機構，其中調節上述 狀態機構之複雜度以符合上述選擇輸入之邏輯狀態。 22·如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述 之選擇輸入連至一上述至少一介面電路中之時脈停用電 路，其中藉由停用輸入至上述至少一介面電路之時脈而 停用上述至少一介面電路區塊。 23.如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述 之選擇輸入連至上述至少一介面電路之重置（reset)輸 入，其中藉由將上述至少一介面電路維持在一重置狀態 而停用上述之至少一介面電路，以回應上述選擇輸入之 邏輯狀態。 2 4.如申請專利範圍第1項所述之介面收發器，其中上述 之選擇輸入連至一功率輸入控制電路，以控制上述至少 一介面電路之功率供應輸入，其中藉由移除功率而停用 上述之至少一介面電路，以回應上述選擇輸入之邏輯狀 態。 2 5 · —種在一介面收發器控制功率消耗之方法，該方法至 少包含： 接收一指令，該指令乃在降低上述介面收發器之功 19 1225732 率消耗；和選擇上述接收器之複雜度以回應上述接收。 26·如申請專利範圍第25項所述之方法，該方法更至少包 含： 測量一連至上述介面收發器之介面信號之品質；判 定上述之品質是否超越閥值；和如判定上述品質高於閥 值，則執行上述指令以回應該判定結果。 2 7.如申請專利範圍第25項所述之方法，該方法更至少包 含上述與一遠端收發器通信上述指令之一狀態。 20