TWI482027B

TWI482027B - 外接設備、異質設備的傳輸系統與其方法

Info

Publication number: TWI482027B
Application number: TW102109073A
Authority: TW
Inventors: min cheng Lin; Pei Feng Huang
Original assignee: Sunix
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-04-21
Also published as: TW201435599A

Description

外接設備、異質設備的傳輸系統與其方法

一種外接設備、異質設備的傳輸系統與其方法，特別有關於一種透過USB3.0連接PCI-E的外接設備、異質設備的傳輸系統與其方法。

隨著積體電路的快速發展，使得計算機的體積可以輕薄短小並達到更快速的運算能力。對於小型計算機而言，主機內部的空間將有所限制。因此小型計算機不會提供介面卡的擴充。所以小型計算機若要新增其他設備的話，將會透過外接的方式進行擴充。

一般而言，通用序列匯流排(Universal Serial Bus，簡稱USB)是項已經很成熟的外接設備的介面。USB的特點是支持熱插拔(Hot-Plug)和即插即用(Plug-and-Play)。而且USB3.0接口也可以相容於舊式USB2.0與USB1.1裝置。

隨著大量且快速的傳輸需求，使得USB也發展到第三版(以下簡稱USB3.0)。USB3.0的傳輸速度被提高至5G(Giga bps)。所以USB3.0可以提供更加快速的傳輸速度。因此有廠商提出將其他傳輸介面轉換為USB3.0介面。其他異質設備可以透過USB3.0的介面連接於主機端，使得單一種類的接口達成多種不同類型設備的連接。由於其他傳輸介面的種類相異於USB3.0介面，因此在本說明書中係將其稱為異質設備。中華民國專利號M375925案中提出了一種「具有USB3.0與PCI-E介面的外接系統」(以下簡稱M375925案)。M375925案讓具有周邊設備連接界面(Peripheral Component Interconnect Express，以下簡稱PCI-E)的裝置透過USB3.0的連接線與電腦連接。

M375925案對USB3.0接頭中的傳輸接腳進行了調整，使得PCI-E的電子裝置可以藉由USB3.0的接頭連接於USB3.0接口。這樣的方式雖然可以實現PCI-E裝置與USB3.0的連接。但M375925案直接將USB3.0的差分電壓接腳(D+、D-)與PCI-E的參考時脈接腳(REFCLK+、REFCLK-)相接。由於時脈接腳與差分電壓接腳所傳輸的訊號並不相同，所以PCI-E裝置並無法取得對應的時脈。所以在無正確時脈的情況下，PCI-E裝置執行相應的操作將會發生錯誤的運行結果。因此，M375925案並無實際解決兩種協議在不同時脈下的操作。

本發明提供一種異質設備的傳輸系統，其特徵在於根據所連接的設備並選擇相應種類的傳輸協議。

本發明的異質設備的傳輸系統包括PCI-E設備與主機端。PCI-E設備具有第一接口、微控制器與第一控制模組，微控制器耦接於第一控制模組，第一接口具有多個第一接腳與多個第二接腳；主機端連接於PCI-E設備，主機端具有第二接口與第二控制模組，第二接口對應設置於PCI-E設備的第一接口；其中，PCI-E設備連接於主機端時，第二控制模組透過第一接腳耦接於微控制器，第二控制模組透過第二接腳耦接於第一控制模組，第二控制模組透過第一接腳驅動微控制器，使微控制器向第一控制模組發送識別訊號，第二控制模組透過第二接腳向第一控制模組發送操作訊號。

本發明另提出一種外接設備，其特徵在於透過USB3.0接口連接PCI-E設備。

本發明的外接設備包括USB3.0接口、第一控制模組與微控制器。USB3.0接口連接於主機端，USB3.0接口具有多個第一腳位與多個第二腳位；第一控制模組連接於USB3.0接口的第二腳位，第一控制模組接收來自於主機端的操作訊號；微控制器耦接於USB3.0接口的第一腳位與第一控制模組，微控制器透過第一腳位接收辨認要求，微控制器根據辨認要求產生識別訊號，並將識別訊號發送至第一控制模組。

本發明更提出一種異質設備的傳輸方法，其特徵在於透過USB3.0接口連接PCI-E設備。

本發明的異質設備的傳輸方法包括以下步驟：將PCI-E設備連接於主機端的USB3.0接口；由主機端的第二控制模組透過USB3.0接口的多個第一接腳驅動PCI-E設備的微控制器用以產生識別訊號；第二控制模組透過USB3.0接口的多個第二接腳傳輸操作訊號至PCI-E設備的第一控制模組；將識別訊號傳送至第一控制模組；第一控制模組根據識別訊號與操作訊號進行相應的操作。

本發明的外接設備、異質設備的傳輸系統與其方法可以提供PCI-E設備運行時所需的正確時脈，因此本發明可以完整的實現熱插拔的目的。本發明可以由USB3.0接口連接USB3.0設備外，也可以連接PCI-E設備，所以可以達到節省空間的目的。有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

100‧‧‧傳輸系統

110‧‧‧PCI-E設備

111‧‧‧第一接口

112‧‧‧微控制器

113‧‧‧第一控制模組

114‧‧‧第一接腳

115‧‧‧第二接腳

120‧‧‧主機端

121‧‧‧第二接口

122‧‧‧第二控制模組

第l圖係為本發明的架構圖。

第2圖係為本發明的第一接口的腳位配置示意圖。

第3圖係為本發明的運作流程示意圖。

第4圖係為本發明的另一種運作流程示意圖。

請參考第1圖所示，其係為本發明的架構圖。本發明的異質設備的傳輸系統100包括PCI-E設備110與主機端120。PCI-E設備110具有第一接口、微控制器112(Micro Control Unit，簡稱MCU)與第一控制模組113(PCI-E Host)。微控制器112耦接於第一接口與第一控制模組113。微控制器112中可以寫入PCI-E設備110的相關資訊與驅動程序。第一接口包括多個第一接腳114與第二接腳115。為實現向下相容的目的，所以USB3.0接口中同時包含了USB2.0接腳與USB3.0接腳。在此將第一接口中的USB2.0的各接腳定義為第一接腳114,USB3.0的各接腳定義為第二接腳115。第一接腳114耦接於微控制器112與主機端120。第二接腳115耦接於第一控制模組l13與主機端120。第一接口111所採用的是USB3.0傳輸協議。第一接口可以採用USBA型(USB A type)或USBB型(USBBtype)。

本發明的第一接口111中所採用的接腳配置請參考下文所示，請配合第2圖所示，其係為本發明的第一接口的腳位配置示意圖。第一支接腳係為第一接腳114，其係連接USB2.0的電力接腳(VBus)與PCI-E的電力接腳(Vcc)。第二支接腳係為第一接腳114，其係連接USB2.0的差分電壓接腳(D-)與USB2.0的差分電壓接腳(D-)。第三支接腳係為第一接腳114，其係連接USB2.0的差分電壓接腳(D+)。第四支接腳係為第一接腳114，其係連接USB2.0的接地接腳(GND)與PCI-E的接地接腳(GND)。

第五支接腳係為第二接腳115，其係為USB3.0的接收接腳(RX-)與PCI-E的PERn接腳(PCI Express Receive Negative signal)。第六支接腳係為第二接腳115，其係連接USB3.0的接收接腳(RX+)與PCI-E的PERp接腳(PCI Express Receive Positive signal)。第七支接腳係為第二接腳115，其係連接USB3.0的接地接腳與PCI-E的接地接腳。第八支接腳係為第二接腳115，其係連接USB3.0的傳輸接腳(TX-)與PCI-E的PETn接腳(PCI Express Transmit Negative signal)。第九支接腳係為第二接腳115，其係連接USB3.0的傳輸接腳(TX+)與PCI-E的PETp接腳(PCI Express Transmit Positive signal)。

本發明的主機端120可以是但不限定為個人電腦(Personal Computer)、筆記型電腦(Notebook)或一體電腦(All in one PC，簡稱AIO)。主機端120包括第二接口121與第二控制模組122。第二控制模組122的種類係根據主機端120的運行過程所決定。當主機端120於開機過程時，第二控制模組122係為基礎輸入輸出系統(Basic Input/output System，簡稱BIOS)，第二控制模組122可以驅動平台控制集線器(Platform Controller Hub)進行相應的處理。若主機端120已經進入作業系統(Operation System，簡稱OS)中，則第二控制模組122改由作業系統來執行。第二接口121所採用的也是USB3.0傳輸協議。一般而言，第一接口111的種類係相對於第二接口121的種類。或者，本發明也可以透過USB3.0的連接電纜(Cable)連接於第一接口111與第二接口121。

主機端120在不同的運作環境下，將會由不同的對象擔任第二控制模組122。本發明中係將運作環境分為開機過程中(Booting)與作業環境下。如果主機端120處於開機過程中，則控制模組由BIOS所負責。在完成開機後，主機端120會運行作業系統。因此在作業系統的環境下，則是由作業系統負責PCI-E設備110的插拔偵測的相關處理。

為清楚說明本發明在開機過程中的運作順序，請配合第3圖所示，其係為本發明的運作流程示意圖。本發明的異質設備的傳輸方法包括以下步驟：步驟S310：將擴充設備連接於主機端的第二接口；步驟S320：BIOS判斷擴充設備的種類為USB3.0設備或PCI-E設備；步驟S330：若擴充設備為USB3.0設備，由BIOS對USB3.0設備進行操作；步驟S340：若擴充設備為PCI-E設備，由BIOS透過第一接口的第一接腳驅動PCI-E設備的微控制器並產生識別訊號；步驟S350：BIOS透過第一接口的多個第二接腳傳輸操作訊號至PCI-E設備的第一控制模組；步驟S360：將識別訊號傳送至第一控制模組；以及步驟S370：第一控制模組根據識別訊號與操作訊號進行相應的操作。

為區別辨識前的設備與辨識後的設備，在此將連接時且未辨識的設備定義為擴充設備。將擴充設備透過電纜或接頭的方式連接於主機端120。由於主機端120處於開機狀態中，因此會由BIOS負責第二控制模組122的角色。

BIOS可以透過計時與詢問設備資訊的方式確認擴充設備的種類。當BIOS在發出辨認要求後，BIOS會等待微控制器112的回應。由於微控制器112中已經搭載該PCI-E設備110或USB3.0設備的相關資訊，因此微控制器112接到辨認要求會產生相應的回應訊號。若經過一預設時段後，BIOS收到微控制器112的回應訊號，則BIOS將會識別PCI-E設備110。若是經過預設時段後仍未收到回應訊號，BIOS將會把第二接口121所連接的設備視為USB3.0設備。若為USB3.0設備，則BIOS可以透過原本的程序進行連接。

若所連接的擴充設備係為PCI-E設備110，則BIOS透過第一接口111的第一接腳114並驅動PCI-E設備110的微控制器112用以產生識別訊號。其中，識別訊號的種類包括重置訊號(Reset)、喚醒訊號(Wakeup)與睡眠訊號(Sleep)。而微控制器112所產生的識別訊號係配合PCI-E設備110的控制，因此PCI-E設備110在執行操作時可以配合正確的時序。而BIOS透過第一接口111的多個第二接腳115傳輸操作訊號至PCI-E設備110的第一控制模組113。對於步驟S350與S360的執行順序並非僅侷限於此，對於本領域者也可以將這些步驟同時執行或交換順序。

本發明除了前述的開機過程中，也可以應用在作業系統運行中。在作業系統運行時，由於BIOS將不會對周邊硬體進行管控。所以在作業系統運行時，係由作業系統擔任第二控制模組122的角色。請參考第4圖所示，其係為本發明的另一種運作流程示意圖。此一實施態樣包括以下步驟：步驟S410：將擴充設備連接於主機端的第二接口；步驟S420：作業系統判斷擴充設備的種類為USB3.0設備或PCI-E設備；步驟S430：若擴充設備為USB3.0設備，由作業系統對USB3.0設備進行操作；步驟S440：若擴充設備為PCI-E設備，由作業系統透過第一接口的第一接腳驅動PCI-E設備的微控制器並產生識別訊號；步驟S450：作業系統透過第一接口的多個第二接腳傳輸操作訊號至PCI-E設備的第一控制模組；步驟S460：將識別訊號傳送至第一控制模組；以及步驟S470：第一控制模組根據識別訊號與操作訊號進行相應的操作。

由於作業系統對於主機端120的硬體有實質的掌控權力，因此在完成開機後將以作業系統作為第二控制模組122。當作業系統偵測到第二接口121有裝置接入時，作業系統將會調用相關的中斷程序。對於所述的中斷程序可能隨著作業系統種類的不同，而有不一樣的實現方式。

當擴充設備連接於主機端120作業系統會透過第一接腳114 將辨認要求發送至PCI-E設備110的微控制器112。若是擴充設備接到辨認要求，則微控制器112將會返回一回應訊息給主機端120。作業系統在收到回應訊息後，作業系統可以根據回應訊息辨認擴充設備的種類，並調用相關的中斷處理進行該項設備連接。以微軟公司(Microsoft)的視窗作業系統(Windows OS)為例，視窗作業系統可以調用系統管理中斷(System Management Interrupt，簡稱SMI)或驅動程序(Driver)作為PCI-E設備110的識別與連接。

接下來，由作業系統透過第一接口111的第一接腳114驅動PCI-E設備110的微控制器112並產生識別訊號。而微控制器112所產生的識別訊號係配合PCI-E設備110的控制，因此PCI-E設備110在執行操作時可以配合正確的時序。而作業系統透過第一接口111的多個第二接腳115傳輸操作訊號至PCI-E設備110的第一控制模組113。對於步驟S450與S460的執行順序並非僅侷限於此，對於本領域者也可以將這些步驟同時執行或交換順序。

本發明的外接設備、異質設備的傳輸系統100與其方法可以提供PCI-E設備110運行時所需的正確時脈，因此本發明可以完整的實現熱插拔的目的。本發明可以由USB3.0接口連接USB3.0設備外，也可以連接PCI-E設備110。所以可以達到節省空間的目的外，本發明也兼顧了實用性的目的。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。