TWI497304B

TWI497304B - 序列介面傳送方法及其裝置

Info

Publication number: TWI497304B
Application number: TW101108424A
Authority: TW
Inventors: Hui Hung Chang; Chun Ching Huang; Shih Ming Lin
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2015-08-21
Also published as: US9229519B2; US20130246821A1; TW201337575A

Description

序列介面傳送方法及其裝置

本發明係指一種序列介面傳送方法，尤指一種切換於省電模式及正常模式之序列介面傳送方法。

隨著數位時代的來臨，生活中已充斥愈來愈多的行動裝置，如智慧型手機、個人數位助理(PDA)、平板電腦等。為了方便管理上述裝置已存有的數位檔案，進一步於不同裝置間進行資料分享以及備份，使用者可將上述裝置連接至一個人桌上型電腦，並形成一電子系統來進行管理。

請參考第1圖，第1圖為習知一電子系統10之架構示意圖。如第1圖所示，使用者可透過電子系統10，將行動裝置104利用匯流排102和一主控制器100進行資料傳輸以及資料備份，以建立個人的數位資料庫。此外，主控制器100亦可扮演一控制中心，將連結於主控制器100之裝置1~n視為周邊裝置106，除了可直接控制該些周邊裝置106的運作之外，亦提供周邊裝置106彼此間的資料傳輸，建立更完善的系統管理及資料備份。

由於主控制器100可直接控制周邊裝置106，且常見的行動裝置(智慧型手機、個人數位助理、平板電腦等)相當耗電，所以主控制器100必須針對周邊裝置106的電源消耗，進行有效的管理。詳細來說，主控制器100藉由不同的匯流排102和周邊裝置106建立溝通。首先，主控制器100主動偵測周邊裝置106是否處於一正常模式(即周邊裝置106進行一般運作)或是一閒置模式，若周邊裝置106處於閒置模式且已經過一段時間，則主控制器100送出一省電訊號至周邊裝置106，控制周邊裝置106暫時關閉其一工作時脈源以減少電源消耗，即周邊裝置106進入一省電模式。同理，主控制器100亦可藉由送出一喚醒訊號，喚醒正處於省電模式的周邊裝置106，並重啟周邊裝置106的工作時脈源，俾使周邊裝置106重回正常模式來提供使用者或主控制器100使用。請參考第2圖，第2圖為周邊裝置106切換工作模式下相關訊號之示意圖。如第2圖所示，周邊裝置106切換於掃描狀態(即擷取資料)或省電狀態，且兩者具有相同的工作週期，例如8.3微秒。當周邊裝置106處於省電狀態時，主控制器100欲藉由喚醒訊號(圖中未示)重新啟動周邊裝置106之工作時脈源CLK時，工作時脈源CLK需要一起震時間來達成穩定狀態。在此情況下，若主控制器100在起震時間內欲和周邊裝置106進行資料交換(即透過匯流排傳輸資料)，由於工作時脈源CLK尚未完全進入穩定狀態，將導致傳輸資料過程中產生遺失。

因此，如何提供一種有效的傳輸資料方法，俾使已進入省電模式或是準備正要進入省電模式的周邊裝置，能夠有效的和主控制器進行資料傳輸，已成為重要的議題。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種序列介面傳送方法。

本發明揭露一種序列介面傳送方法，用於連接一主控制器與一周邊裝置之一序列介面，該序列介面傳送方法包含有接收來自該主控制器之一省電訊號、一周邊時脈源以及一序列介面時脈源，用以產生一時脈選擇結果；根據該時脈選擇結果，切換該周邊裝置之一操作模式；以及根據該省電訊號以及該操作模式，傳輸一資料至一周邊裝置暫存器或一序列介面暫存器。

本發明另揭露一種周邊裝置晶片，透過一序列介面耦接至一主控制器以驅動一周邊裝置，該周邊裝置晶片包含有一時脈選擇器，接收來自該主控制器之一省電訊號、一周邊時脈源以及一序列介面時脈源，用以產生一時脈選擇結果；一控制器，根據該時脈選擇結果，切換該周邊裝置之一操作模式；以及一暫存器選擇器，根據該省電訊號以及該操作模式，傳輸一資料至一周邊裝置暫存器或一序列介面暫存器。

請參考第3圖，第3圖為一電子系統30之示意圖。如第3圖所示，電子系統30包含一主控制器300、一序列介面302以及一或多個周邊裝置304。主控制器300可為一桌上型個人電腦，其大致包含一處理器、一儲存模組、一輸入介面、一輸出介面以及一軟/韌體介面等。主控制器300除了提供使用者執行不同運算外，更提供使用者整合複數個周邊裝置來進行資料傳輸以及資料備份，進一步建立個人的數位資料庫。詳細來說，主控制器300透過序列介面302連接複數個周邊裝置304，其中序列介面302可為一內部整合電路(Inter-Integrated Circuit，I² C)匯流排，或是一序列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排等，以提供主控制器300及周邊裝置304之間的溝通橋樑，常見如主控制器300存取來自周邊裝置304之一資料，或主控制器300控制周邊裝置304切換於工作模式等。至於周邊裝置304可為一觸控平板裝置、一行動裝置，或一包含有簡易個人電腦功能的電子產品。當然，周邊裝置304更透過一周邊裝置晶片來驅動，詳細內容如下所示。

請同時參考第3圖以及第4圖，第4圖為本發明實施例一周邊裝置晶片40之示意圖。如第4圖所示，周邊裝置晶片40係設置於周邊裝置304內，且周邊裝置晶片40包含有一時脈選擇器400、一控制器402、一暫存器選擇器404以及一周邊裝置暫存器406。另外，周邊裝置晶片40更耦接一序列介面暫存器408。詳細來說，周邊裝置晶片40透過序列介面302，接收一周邊時脈源MCLK、一序列介面時脈源SICLK、來自主控制器300之一省電訊號PD，以及來自主控制器300或任一周邊裝置304之至少一資料DATA。時脈選擇器400先接收周邊時脈源MCLK、序列介面時脈源SICLK以及主控制器發出之省電訊號PD，根據省電訊號PD來判斷一時脈選擇結果為周邊時脈源MCLK或序列介面時脈源SICLK，進一步決定周邊裝置304的操作模式為一正常模式(即運作模式)或一省電模式。控制器402電性連接於時脈選擇器400，用以接收時脈選擇結果以及資料DATA，其中控制器402可進一步包含一解碼器來轉換資料DATA之型態，以提供周邊裝置304進行資料DATA的存取或運算動作。暫存器選擇器404電性連接於控制器402、周邊裝置暫存器406以及序列介面暫存器408，接收省電訊號PD以及資料DATA，且根據省電訊號PD判斷是否傳輸資料DATA至周邊裝置暫存器406或序列介面暫存器408。

較佳地，周邊裝置304使用之周邊時脈源MCLK係同步於主控制器300使用之一主控制器時脈源(圖中未示)，俾使資料DATA於傳輸過程中不至於遺失。再者，周邊裝置304透過控制器402以及序列介面302，將資料DATA回傳給主控制器300以達到資料DATA的交換及備份。另外，在此實施例中，資料DATA在序列介面302中係以一序列資料之型態傳輸於主控制器300及周邊裝置304間。當資料DATA進入周邊裝置304後，資料DATA則透過控制器402的解碼器轉換為一並列資料，將資料DATA存放至不同暫存器中(即周邊裝置暫存器406或序列介面暫存器408)。若電子系統30中包含有複數個周邊裝置304，則任一周邊裝置304係對應至一專用代碼，而主控制器300係透過專用代碼搜尋特定的周邊裝置304，用以根據不同需求對特定周邊裝置304下達控制指令，俾使不同指令皆能準確地經由主控制器300發送至任一周邊裝置304。舉例來說，主控制器300除可發送前述之省電訊號PD外，亦可發送喚醒訊號(圖中未示)，用以喚醒正處於省電模式之周邊裝置304，進一步提供周邊裝置304切換其操作模式。當然，主控制器300亦包含發送其他控制指令，然而其非本發明之主要技術特徵，在此不贅述。

簡單來說，若使用者欲透過主控制器300進一步控制周邊裝置304的操作模式，則周邊裝置304係根據省電訊號PD(或喚醒訊號)，進一步切換當前已使用的工作頻率，並決定周邊裝置304的操作模式。例如，當周邊裝置304從工作模式進入省電模式時，則省電訊號PD轉為高態，而時脈選擇器400亦選擇序列介面時脈源SICLK作為驅動周邊裝置晶片40之工作頻率，對應地暫存器選擇器404則依序將接收到的資料DATA傳輸至序列介面暫存器408；當周邊裝置304從省電模式進入正常模式，則省電訊號PD轉為低態，而時脈選擇器400亦選擇周邊時脈源MCLK作為驅動周邊裝置晶片40之工作頻率，對應地暫存器選擇器404則依序將接收到的資料DATA傳輸至周邊裝置暫存器406，其操作細節可透過以下不同實施例進一步了解，但非用以限制本發明之範疇。

請參考第5圖，第5圖為本發明一實施例當周邊裝置304從工作模式進入省電模式之相關訊號示意圖，其中前述之單一省電訊號PD可藉由複數個數位訊號任意組合，用以達到相同之功效，在此僅為舉例性。如第5圖所示，主控制器300係透過一序列介面中斷訊號SI_Interrupt從高態轉為低態的瞬間，指示周邊裝置304內建之一計數器MCU_Counter從一工作迴圈Main_Loop(工作迴圈係提供周邊裝置304進行一般運算)進入一省電模式PD_Mode並維持一段時間。在此同時，周邊裝置304之一儲存資料訊號PD_Store被驅動為一脈衝訊號，用以傳輸資料1~n至序列介面暫存器408，並將周邊裝置304之一序列介面暫存器選擇訊號SI_Buffer轉為高態，指示主控制器300自此直接存取序列介面暫存器408之資料1~n，同時周邊裝置304亦進入省電模式及關閉周邊時脈源MCLK。在此情況下，由於周邊裝置304不使用周邊時脈源MCLK而改用序列介面時脈源SICLK，以作為其內部電路之工作頻率，不但達到省電之功效外，資料1~n更已傳送至序列介面暫存器408，主控制器300將不受限於已進入省電模式之周邊裝置304，可隨時擷取已傳輸之資料1~n，避免必須重新喚醒周邊裝置304後才可進行下一步操作。再者，此時若有使用者欲傳輸任一資料至周邊裝置304，也不會受限於周邊裝置304已進入省電模式，導致主控制器300及周邊裝置304無法溝通產生資料遺失。因此，本發明不但減少系統運算的等待時間，更能有效地分配資料的存取，提供主控制器300及周邊裝置304間有效地資料傳輸。

請參考第6圖，第6圖為本發明一實施例當周邊裝置304從省電模式進入正常模式之相關訊號示意圖，同上，單一省電訊號PD亦可藉由複數個數位訊號任意組合，用以達到相同之功效，在此僅為舉例性。如第6圖所示，周邊裝置304之周邊時脈源MCLK係透過序列介面接收一喚醒訊號，準備起震為一周期性方波訊號，然而周邊時脈源仍需經過一起震時間來達穩定狀態。當周邊時脈源MCLK已為穩定周期性方波訊號，則告知周邊裝置304內建之計數器MCU_Counter準備從閒置狀態(未知訊號)進入省電模式且維持一段時間T_PD，並預備進入工作迴圈Main_Loop。進入工作迴圈Main_Loop後，序列介面暫存器408與周邊裝置暫存器406皆可接收序列介面傳送之資料1~n，直到周邊裝置304之一讀取資料訊號PD_Load被驅動為一脈衝訊號時，即表示周邊裝置暫存器406已完成接收資料1~n，此時，周邊裝置304之序列介面暫存器選擇訊號SI_Buffer將被對應拉低，以告知主控制器300直接存取周邊裝置暫存器406之資料1~n。較佳地，序列介面暫存器408包含一預設空間，在周邊時脈源MCLK達穩定且經過一段時間T_PD前，預設空間係足夠存放已傳送之資料1~n。因此，即使周邊裝置304仍處於省電模式或正準備要進入正常模式前(即周邊時脈源MCLK尚未達到穩定狀態)，任何已傳送之資料1~n也不會有所遺失。由此可知，本發明能有效地解決資料存取的對象以及使用時機，大幅減少系統資料傳輸可能發生的錯誤及提高溝通的效率，提供主控制器300及周邊裝置304間更有效地資料傳輸。

更進一步，電子系統30及周邊裝置晶片40之操作方式可歸納為一序列介面傳送流程70，如第7圖所示。序列介面傳送流程70包含有以下步驟：

步驟700：開始。

步驟702：接收來自主控制器之省電訊號PD、周邊時脈源MCLK 以及序列介面時脈源SICLK，以產生時脈選擇結果。

步驟704：根據時脈選擇結果，切換周邊裝置之操作模式。

步驟706：根據省電訊號PD以及操作模式，傳輸資料DATA至周邊裝置暫存器406或序列介面暫存器408。

步驟708：結束。

序列介面傳送流程70之細節，可參考上述對電子系統30及周邊裝置晶片40之說明及相關圖示，在此不贅述。值得注意地，在本實施例中，序列介面傳送流程70另可依據周邊裝置304欲進入省電模式或欲進入正常模式，進一步區分為兩種操作流程，其相關流程如下所示。

若周邊裝置304欲從正常模式進入省電模式，該情形可歸納為一進入省電模式流程80，如第8圖所示。進入省電模式流程80包含有以下步驟：

步驟800：開始。

步驟802：接收來自主控制器之省電訊號PD、周邊時脈源MCLK以及序列介面時脈源SICLK，以產生時脈選擇結果。

步驟804：判斷時脈選擇結果為序列介面時脈源SICLK，用以切換周邊裝置為省電模式。

步驟806：根據省電訊號PD，傳輸資料DATA至序列介面暫存器408。

步驟808：將序列介面暫存器選擇訊號轉換為高態，用以提供主控制器300直接存取序列介面暫存器408。

步驟810：結束。

若周邊裝置304欲從省電模式進入正常模式，該情形可歸納為一進入正常模式流程90，如第9圖所示。進入正常模式流程90包含有以下步驟：

步驟900：開始。

步驟902：接收來自主控制器之省電訊號PD、周邊時脈源MCLK以及序列介面時脈源SICLK，以產生時脈選擇結果。

步驟904：判斷時脈選擇結果為周邊時脈源MCLK，用以切換周邊裝置為正常模式。

步驟906：根據省電訊號PD，傳輸資料DATA至周邊裝置暫存器406。

步驟908：將序列介面暫存器選擇訊號轉換為低態，用以提供主控制器300直接存取周邊裝置暫存器406。

步驟910：結束。

在進入省電模式流程80或進入正常模式流程90時，針對周邊裝置304和主控制器300的操作細節，可參考前述相關段落及第3~7圖來了解，在此不贅述。當然，本發明提供之序列介面傳送流程70，或是僅針對周邊裝置304進入省電模式或進入正常模式，該些說明僅為示範性，所以本領域具通常知識者可依據實際需求進行修改與變化，在周邊裝置304欲切換工作模式前，事先有效地進行資料分配以提供主控制器300能隨時存取，又可避免在連續傳輸資料過程中，不因周邊裝置304切換工作模式造成傳輸資料的遺失，皆屬於本發明之範疇。

總而言之，本發明所提供適用於周邊裝置晶片之序列介面傳送方法，其針對一主控制器、至少一序列介面及至少一周邊裝置間，藉由一省電訊號提供判斷依據，用以切換周邊裝置晶片之工作模式(即省電模式或是正常模式)，並對應提供傳輸資料的暫存空間，俾使主控制器能有效無誤地存取已傳輸之資料，並進一步提供主控制器與周邊裝置間進行資料交換與備份。換句話說，本發明不但避免資料傳輸過程中，需等待周邊裝置一起震時間避免傳輸資料的遺失，更於周邊裝置進入省電模式時，主控制器依然能存取該些已傳輸之資料。對於使用者而言，不但能有效管理周邊裝置的能源使用，更大幅提高資料的傳輸/運算效率。

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。

10、30．．．電子系統

100、300．．．主控制器

102．．．匯流排

104．．．行動裝置

106、304．．．周邊裝置

302．．．序列介面

40．．．周邊裝置晶片

400．．．時脈選擇器

402．．．控制器

404．．．暫存器選擇器

406．．．周邊裝置暫存器

408．．．序列介面暫存器

70．．．序列介面傳送流程

700、702、704、706、708、800、802、804、806、808、810、900、902、904、906、908、910．．．步驟

80．．．進入省電模式流程

90．．．進入正常模式流程

CLK．．．工作時脈源

DATA．．．資料

Main_Loop．．．工作迴圈

MCLK．．．周邊時脈源

MCU_Counter．．．計數器

PD．．．省電訊號

PD_Mode．．．省電模式

PD_Load．．．讀取資料訊號

PD_Store．．．儲存資料訊號

SICLK．．．序列介面時脈源

SI_Buffer．．．序列介面暫存器選擇訊號

SI_Interrupt．．．序列介面中斷訊號

T_PD．．．時間

第1圖為習知一電子系統架構示意圖。

第2圖為習知周邊裝置切換工作模式下相關訊號之示意圖。

第3圖為一電子系統之示意圖。

第4圖為本發明實施例一周邊裝置晶片之示意圖。

第5圖為本發明一實施例當周邊裝置從工作模式進入省電模式之相關訊號示意圖。

第6圖為本發明一實施例當周邊裝置從省電模式進入正常模式之相關訊號示意圖。

第7圖為本發明實施例用於一序列介面傳送流程之示意圖。

第8圖為本發明實施例用於一進入省電模式流程之示意圖。

第9圖為本發明實施例用於一進入正常模式流程之示意圖。

40‧‧‧周邊裝置晶片

400‧‧‧時脈選擇器

402‧‧‧控制器

404‧‧‧暫存器選擇器

406‧‧‧周邊裝置暫存器

408‧‧‧序列介面暫存器

DATA‧‧‧資料

MCLK‧‧‧周邊時脈源

PD‧‧‧省電訊號

SICLK‧‧‧序列介面時脈源

Claims

一種序列介面傳送方法，用於連接一主控制器與一周邊裝置之一序列介面，該序列介面傳送方法包含有：接收一周邊時脈源、一序列介面時脈源以及來自該主控制器之一省電訊號，以產生一時脈選擇結果；根據該時脈選擇結果，切換該周邊裝置之一操作模式；以及根據該省電訊號以及該操作模式，傳輸一資料至該周邊裝置之一周邊裝置暫存器或一序列介面暫存器，其中該資料係由該序列介面傳輸至該周邊裝置之一暫存器選擇器，而該序列介面暫存器係耦接至該暫存器選擇器；其中，該省電訊號係用來控制該周邊裝置停止使用該周邊時脈源。
如請求項1所述之序列介面傳送方法，其中該周邊裝置係接收該省電訊號，用以判斷該時脈選擇結果為該周邊時脈源或該序列介面時脈源。
如請求項1所述之序列介面傳送方法，其中該操作模式係為一省電模式或一正常模式。
如請求項3所述之序列介面傳送方法，其中於該操作模式係為該省電模式時，該時脈選擇結果係為該序列介面時脈源，並傳送該資料至該序列介面暫存器。
如請求項4所述之序列介面傳送方法，其中該序列介面暫存器具有一預設空間，該預設空間用來儲存該資料。
如請求項3所述之序列介面傳送方法，其中於該操作模式係為該正常模式時，該時脈選擇結果為該周邊時脈源，並傳送該資料至該周邊裝置暫存器。
如請求項1所述之序列介面傳送方法，更包含使用一喚醒訊號，用以切換該周邊裝置之該操作模式。
如請求項7所述之序列介面傳送方法，其中該周邊裝置更包含一專用代碼，該主控制器根據該專用代碼搜尋該周邊裝置，以切換該周邊裝置之該操作模式。
如請求項8所述之序列介面傳送方法，其中該主控制器送出該省電訊號及該喚醒訊號至該周邊裝置，用以切換該周邊裝置之該操作模式。
如請求項1所述之序列介面傳送方法，其中該序列介面為一內部整合電路(Inter-Integrated Circuit，I² C)匯流排或是一序列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排。
如請求項1所述之序列介面傳送方法，其中該資料交換於該主控制器、該序列介面以及該周邊裝置間。
如請求項11所述之序列介面傳送方法，其中該主控制器更包含一主控制器時脈源，該周邊時脈源係同步於該主控制器時脈源，提供該周邊裝置以及該主控制器交換該資料。
如請求項1所述之序列介面傳送方法，更包含使用一解碼器，用以轉換該資料為一序列資料或一並列資料。
一種周邊裝置晶片，透過一序列介面耦接至一主控制器以驅動一周邊裝置，且該周邊裝置包含有該周邊裝置晶片，該周邊裝置晶片包含有：一時脈選擇器，用來接收一周邊時脈源、一序列介面時脈源以及來自該主控制器之一省電訊號，以產生一時脈選擇結果；一控制器，用來根據該時脈選擇結果，切換該周邊裝置之一操作模式；以及一暫存器選擇器，用來接收來自該序列介面之一資料，且根據該省電訊號以及該操作模式，傳輸該資料至該周邊裝置晶片之一周邊裝置暫存器或一序列介面暫存器，其中該序列介面暫存器係耦接至該暫存器選擇器；其中，該省電訊號係用來控制該周邊裝置晶片停止使用該周邊時脈源。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，其中該周邊裝置係接收該省電訊號，用以判斷該時脈選擇結果為該周邊時脈源或該序列介面時脈源。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，其中該操作模式係為一省電模式或一正常模式。
如請求項16所述之周邊裝置晶片，其中於該操作模式係為該省電模式時，該時脈選擇結果係為該序列介面時脈源，並傳送該資料至該序列介面暫存器。
如請求項17所述之周邊裝置晶片，其中該序列介面暫存器具有一預設空間，該預設空間用來儲存該資料。
如請求項16所述之周邊裝置晶片，其中於該操作模式係為該正常模式時，該時脈選擇結果為該周邊時脈源，並傳送該資料至該周邊裝置暫存器。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，更包含該時脈選擇器接收一喚醒訊號，用以切換該周邊裝置之該操作模式。
如請求項20所述之周邊裝置晶片，其中該周邊裝置更包含一專用代碼，該主控制器根據該專用代碼搜尋該周邊裝置，以切換該周邊裝置之該操作模式。
如請求項21所述之周邊裝置晶片，其中該主控制器送出該省電訊號及該喚醒訊號至該周邊裝置，用以切換該周邊裝置之該操作模式。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，其中該序列介面為一內部整合電路(Inter-Integrated Circuit，I² C)匯流排或是一序列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，其中該資料交換於該主控制器、該序列介面以及該周邊裝置間。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，其中該主控制器更包含一主控制器時脈源，該周邊時脈源係同步於該主控制器時脈源，用以提供該周邊裝置以及該主控制器交換該資料。
如請求項14所述之周邊裝置晶片，其中該控制器更包含一解碼器，用以轉換該資料為一序列資料或一並列資料。