TWI502370B - 電子系統、從屬電子裝置與信號傳輸方法 - Google Patents

電子系統、從屬電子裝置與信號傳輸方法 Download PDF

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Description

電子系統、從屬電子裝置與信號傳輸方法
本揭露係有關於電子裝置，特別係有關於一種連接至主控電子裝置的從屬電子裝置。
近年來，隨著電腦與資訊產業的蓬勃發展，各種新的周邊設備可輕易的連結上個人電腦與筆記型電腦等等等，其中包含了網際網路和外接式儲存裝置等。然而這些個人電腦與筆記型電腦在傳統的架構下控制低速裝置(例如發光二極體或閂鎖單元)需要複雜的電路，因此亟需一種電子系統與信號傳輸方法，來解決目前的問題。
有鑑於此，本揭露提供一種從屬電子裝置，包括：一擷取單元，透過一傳輸通道耦接至一主控電子裝置，用以從主控電子裝置所輸出之一控制信號中濾除一高頻部分以產生一低頻控制信號，其中控制信號具有複數週期，並且於奇數週期和偶數週期時，控制信號分別具有一低頻部分和高頻部分；至少一低速單元，耦接至擷取單元，用以根據低頻控制信號進行操作；以及一嵌入式控制單元，耦接至傳輸通道，用以透過高頻部分與主控電子裝置以一預定通訊協定模式進行通訊。
本揭露亦提供一種電子系統，包括：一主控電子裝置，藉由一傳輸通道輸出一控制信號，其中控制信號具有複數 週期，並且於奇數週期和偶數週期時，控制信號分別具有一低頻部分和一高頻部分；以及一從屬電子裝置，耦接傳輸通道，用以從控制信號中濾除高頻部分以產生一低頻控制信號，以便根據低頻控制信號進行操作，並且透過高頻部分與主控電子裝置以一預定通訊協定模式進行通訊。
本揭露亦提供一種信號傳輸方法，適用於透過一傳輸通道耦接至一主控電子裝置之一從屬電子裝置，信號傳輸方法包括：從傳輸通道擷取一控制信號，其中控制信號具有複數週期，並且於奇數週期和偶數週期時，控制信號分別具有一低頻部分和一高頻部分；從控制信號中濾除高頻部分以產生一低頻控制信號；根據低頻控制信號控制從屬電子裝置之一低速單元；以及藉由高頻部分與主控電子裝置以一預定通訊協定模式進行通訊。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：
以下說明是執行本發明之最佳模式。習知技藝者應能知悉在不脫離本發明的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。本發明之範疇當視所附申請專利範圍而定。
第1圖係本揭露之電子系統100之一示意圖。如第1圖所示，電子系統100包括主控電子裝置110和從屬電子裝置120。主控電子裝置110藉由一傳輸通道TL輸出一控 制信號CS，其中控制信號CS具有複數週期，並且於奇數週期和偶數週期時，控制信號CS分別具有一低頻部分和一高頻部分。從屬電子裝置120耦接傳輸通道TL，用以從控制信號CS中濾除高頻部分以產生一低頻控制信號，以便根據低頻控制信號進行操作，並且透過高頻部分與主控電子裝置110以一預定通訊協定模式進行通訊(例如內部整合電路匯流排(Inter-Integrated Circuit,I2C)協定模式)。
在本揭露實施例中，主控電子裝置110可以是具有各種樣態(configuration)之電子裝置，例如，手持式設備(hand-held devices)、可攜式設備(portable devices)、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)多處理器系統、以微處理器為基礎或可程式化之消費性電子產品(microprocessor-based or programmable consumer electronics)、網路電腦、迷你電腦、大型主機以及類似之設備，但不限於此。
從屬電子裝置120可以是任何種類的周邊裝置(peripheral device)或輸入輸出擴展器(I/O expander)。舉例來說，從屬電子裝置120可以是電視盒(TV box)、光碟機(optical disk drive)、硬碟(Hard disk driver,HDD)、繪圖處理單元(Graphics Processing Unit,GPU)裝置或喇叭(speaker)。需說明的是，任何具有雷奔介面之電子裝置、具有比雷奔介面的傳輸速度更快之電子裝置，或者以菊鏈式(daisy chain configuration)耦接之電子裝置皆可為本揭露之從屬電子裝置120。
第2圖係本揭露之從屬電子裝置之一示意圖。如第2 圖所示，從屬電子裝置220與120相同，從屬電子裝置220包括一擷取單元230、至少一低速單元240和一嵌入式控制單元250。擷取單元230透過傳輸通道TL耦接至主控電子裝置210，用以從主控電子裝置210所輸出之控制信號CS中濾除高頻部分以產生低頻控制信號LS。低速單元240耦接至擷取單元230用以根據低頻控制信號LS進行操作。舉例來說，低速單元240可以是馬達(motor)、燈(lamp)或磁性元件(magnetic component)，但不限於此。嵌入式控制單元250耦接至傳輸通道TL，用以透過控制信號CS的高頻部分與主控電子裝置210以預定通訊協定模式(例如內部整合電路匯流排(I2C)協定模式)進行通訊。
第3圖係本揭露之擷取單元之一示意圖。如第3圖所示，擷取單元230包括單位緩衝器360和低通濾波器370。在本揭露實施例中，單位緩衝器360為射極隨耦器(emitter follower)，但不限於此。單位緩衝器360包括一雙極性電晶體(bipolar junction transistor,BJT)T1和電阻R1。雙極性電晶體T1的基極B耦接至傳輸通道TL，用以當作單位緩衝器360的輸入端Vin1。雙極性電晶體T1的集極C耦接至一接地端，以及雙極性電晶體T1的一射極E耦接至輸出端Vout1。電阻R1具有一第一端耦接至一電壓源VDD以及一第二端耦接至輸出端Vout1。
在本揭露實施例中，低通濾波器370為電阻電容濾波器(RC filter)，但不限於此。低通濾波器370包括電阻R2和電容CP。詳細而言，電阻R2具有一第一端耦接至單位緩衝器360的輸出端Vout1，用以當作低通濾波器370的 輸入端Vin2。電阻R2具有一第二端耦接至輸出端Vout2。電容CP具有一第一端耦接至輸出端Vout2、和一第二端耦接至接地端。輸出端Vout2耦接至低速單元240，用以將低頻控制信號LS輸出至低速單元240。需說明的是，低頻控制信號LS的位元數係對應於控制信號CS的位元數，因此單位緩衝器360和低通濾波器370的數量也對應於控制信號CS的位元數。
第4圖係本揭露之控制信號CS和低頻控制信號LS之一波形圖。如第4圖所示，控制信號CS具有複數週期(例如複數奇數週期t1和複數偶數週期t2)。於奇數週期t1和偶數週期t2時，控制信號CS分別具有低頻部分LP和高頻部分HP。擷取單元230從控制信號CS中濾除高頻部分HP以產生低頻控制信號LS，使得低頻控制信號LS沒有高頻部分HP。需說明的是，為了使低速單元240在偶數週期t2時可以正常運作，偶數週期t2的長度小於上述低通濾波器的等效電阻電容時間常數。在本揭露實施例中，等效電阻 電容時間常數為，其中R為等效電阻值，C為等效電容值。
此外，為了確保嵌入式控制單元250可透過高頻部分HP與主控電子裝置110以預定通訊協定模式進行通訊(例如內部整合電路匯流排(I2C)協定模式)，偶數週期t2與偶 數週期t2與奇數週期t1的總合的比值Y(即)與時脈速度Z的關係可以表示成Y ×Z V ，其中V為預定通訊協定模式的最低速度。
舉例來說，假設預定通訊協定模式為內部整合電路匯流排(I2C)，並且時脈速度為3.4Mbps(即Z=3.4Mbps)。內部整合電路匯流排(I2C)具有3種速度模式，分別為低速模式(standard mode,100kbps)、快速模式(fast mode,400kbps)和高速模式(high-speed mode,3.4Mbps)。當主控電子裝置110以快速模式與從屬電子裝置120進行通訊時(即 V=400kbps)，，因此奇數週期t1需小於偶數週期t2的7.5倍。當主控電子裝置110以低速模式與從屬 電子裝置120進行通訊時(即V=100kbps)，，因此奇數週期t1需小於偶數週期t2的34倍。
第5圖係本揭露之低速單元之一實施例。如第5圖所示，低速單元540包括發光單元541和閂鎖單元542。在某些實施例中，低速單元540只包括發光單元541或閂鎖單元542，但不限於此。在本揭露實施例中，發光單元541可包括複數發光二極體。由於低頻控制信號LS(控制信號CS)具有2個位元，因此發光單元541具有2個發光二極體LED1(例如綠光發光二極體)和LED2(例如藍光發光二極體)分別耦接至傳輸線L1和L2。
閂鎖單元542可以是馬達閂鎖器(motor lock)，用以根據低頻控制信號LS選擇性地操作在一鎖定狀態(lock state)或一開鎖狀態(unlock state)。舉例來說，當低頻控制信號LS之第一、第二位元(即傳輸線L1和L2)的電壓準位分別為第一電壓準位(例如低電壓準位)、第二電壓準位(例如高電壓準位)時，閂鎖單元542操作在鎖定狀態，同時發光二 極體LED1發光而發光二極體LED2不發光。當低頻控制信號LS之第一、第二位元(即傳輸線L1和L2)的電壓準位分別為第二電壓準位(例如高電壓準位)、第一電壓準位(例如低電壓準位)時，上述閂鎖單元操作在開鎖狀態，同時發光二極體LED2發光而發光二極體LED1不發光。因此使用者可藉由發光單元541的顏色來判斷閂鎖單元542的狀態。
除此之外，當預定通訊協定模式為內部整合電路匯流排(I2C)時，並且傳輸線L1和L2的電壓準位皆為第二電壓準位(例如高電壓準位)，則嵌入式控制單元250的內部整合電路操作在閒置狀態(idle state)。當傳輸線L1和L2的電壓準位分別為第二電壓準位(例如高電壓準位)和第一電壓準位(例如低電壓準位)，則嵌入式控制單元250的內部整合電路操作在無效狀態(invalid state)。當傳輸線L1的電壓準位為第一電壓準位，並且經一個時脈週期後，傳輸線L2的電壓準位為第二電壓準位，則嵌入式控制單元250的內部整合電路操作在無效狀態(invalid state)。因此低頻部分LP不影響內部整合電路的操作。
第6圖係本揭露之電子系統之一實施例。如第6圖所示，電子系統600包括主控電子裝置610和複數從屬電子裝置6201~620N。每個從屬電子裝置6201~620N可以是從屬電子裝置120，主控電子裝置610可以是主控電子裝置110。從屬電子裝置6202用以菊鏈式耦接至從屬電子裝置6201，從屬電子裝置620N用以菊鏈式耦接至從屬電子裝置620(N-1)。在本揭露實施例中，每個從屬電子裝置 6201~620N都有一個連接單元(例如連接單元CU1)，用以連接傳輸通道TL，並且擷取單元230和低速單元240設置在連接單元中。
舉例來說，從屬電子裝置6201的擷取單元230和低速單元240設置在連接單元CU1中，因此當從屬電子裝置6202與從屬電子裝置6201(或主控電子裝置110)正在資料傳輸，發光單元541顯示一第一預定顏色(例如綠光)，並且連接單元CU2的閂鎖單元542為鎖定狀態。當從屬電子裝置6202為閒置狀態時，發光單元541顯示一第二預定顏色(例如藍光)，並且連接單元CU2的閂鎖單元542為開鎖狀態。在某些實施例中，連接單元CU1~CUN為迷你顯示埠連接單元(mini display port connecting unit)，傳輸通道TS為連接迷你顯示埠匯流排中之一傳輸通道。
第7圖係本揭露之信號傳輸方法之一流程圖，適用於透過傳輸通道TL耦接至主控電子裝置110之從屬電子裝置120。如第7圖所示，信號傳輸方法包括下列步驟。
於步驟S71，從傳輸通道TL擷取控制信號CS，其中控制信號CS具有複數週期，並且於奇數週期t1和偶數週期t2時，控制信號CS分別具有低頻部分LP和高頻部分HP。於步驟S72，從控制信號CS中濾除高頻部分HP以產生低頻控制信號LS。於步驟S73，根據低頻控制信號LS控制從屬電子裝置120之低速單元240。於步驟S74，藉由高頻部分HP與主控電子裝置120以預定通訊協定模式進行通訊。
在本揭露實施例中，低速單元240具有發光單元541， 因此在步驟S73中，使發光單元541根據低頻控制信號LS選擇性地發光。在某些實施例中，低速單元240具有閂鎖單元542，因此在步驟S73中，根據低頻控制信號LS控制閂鎖單元542操作在鎖定狀態或開鎖狀態。
由於低速單元240設置在連接單元(例如連接單元CU1)中並且連接單元的空間有限，因此本揭露實施例的從屬電子裝置120只需使用體積較小的擷取單元230根據控制信號CS來控制低速單元240，不需要在連接單元設置體積較大的嵌入式控制單元來控制低速單元240，因此本揭露實施例的低速單元240可以根據傳輸通道TL的狀態來進行操作(例如速單元240發光或低速單元240解除鎖定)。
以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。
100‧‧‧電子系統
110、210、610‧‧‧主控電子裝置
120、220、6201、6202、620(N-1)、620N‧‧‧從屬電子裝置
TL‧‧‧傳輸通道
CS‧‧‧控制信號
LS‧‧‧低頻控制信號
230‧‧‧擷取單元
240、540‧‧‧低速單元
250‧‧‧嵌入式控制單元
360‧‧‧單位緩衝器
370‧‧‧低通濾波器
VDD‧‧‧電壓源
T1‧‧‧雙極性電晶體
R1、R2‧‧‧電阻
B‧‧‧基極
C‧‧‧集極
E‧‧‧射極
CP‧‧‧電容
Vin1、Vin2‧‧‧輸入端
Vout1、Vout2‧‧‧輸出端
LP‧‧‧低頻部分
HP‧‧‧高頻部分
t1‧‧‧奇數週期
t2‧‧‧偶數週期
LED1、LED2‧‧‧發光二極體
541‧‧‧發光單元
542‧‧‧閂鎖單元
CU1、CU2、CU(N-1)、CUN‧‧‧連接單元
L1、L2‧‧‧傳輸線
第1圖係本揭露之電子系統之一示意圖；第2圖係本揭露之從屬電子裝置之一示意圖；第3圖係本揭露之擷取單元之一示意圖；第4圖係本揭露之控制信號CS和低頻控制信號LS之一波形圖；第5圖係本揭露之低速單元之一實施例；第6圖係本揭露之電子系統之一實施例；以及第7圖係本揭露之信號傳輸方法之一流程圖。
210‧‧‧主控電子裝置
220‧‧‧從屬電子裝置
TL‧‧‧傳輸通道
CS‧‧‧控制信號
LS‧‧‧低頻控制信號
230‧‧‧擷取單元
240‧‧‧低速單元
250‧‧‧嵌入式控制單元

Claims (14)

  1. 一種從屬電子裝置，包括：一擷取單元，透過一傳輸通道耦接至一主控電子裝置，用以從上述主控電子裝置所輸出之一控制信號中濾除一高頻部分以產生一低頻控制信號，其中上述控制信號具有複數週期，並且於一奇數週期和一偶數週期時，上述控制信號分別具有一低頻部分和上述高頻部分；至少一低速單元，耦接至上述擷取單元，用以根據上述低頻控制信號進行操作；以及一嵌入式控制單元，耦接至上述傳輸通道，用以透過上述高頻部分與上述主控電子裝置以一預定通訊協定模式進行通訊，其中當上述從屬電子裝置之一時脈速度為Z，並且上述偶數週期與上述偶數週期與上述奇數週期的總合的比值為Y時，Y ×Z V ，其中V為上述預定通訊協定模式的最低速度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之從屬電子裝置，其中上述擷取單元包括：一單位緩衝器，用以從上述傳輸通道擷取上述控制信號；以及一低通濾波器，用以從上述控制信號中濾除上述高頻部分以產生上述低頻控制信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之從屬電子裝置，其中上述單位緩衝器為一射極隨耦器，包括：一雙極性電晶體，具有一基極耦接至上述傳輸通道、 一集極耦接至一接地端和一射極耦接至一第一輸出端；以及一第一電阻，具有一第一端耦接至一電壓源、以及一第二端耦接至上述第一輸出端；以及上述低通濾波器為一電阻電容濾波器，包括：一第二電阻，具有一第一端耦接至上述單位緩衝器的一第一輸出端、和一第二端耦接至一第二輸出端，用以輸出上述低頻控制信號至上述低速單元；以及一電容，具有一第一端耦接至上述第二輸出端、和一第二端耦接至一接地端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之從屬電子裝置，其中上述低速單元為一發光單元，用以根據上述低頻控制信號選擇性地發光，其中當上述低頻控制信號的電壓準位分別為第一、第二電壓準位時，上述發光單元分別操作在一發光狀態和一關閉狀態。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之從屬電子裝置，其中上述低速單元為一閂鎖單元，根據上述低頻控制信號選擇性地操作在一鎖定狀態或一開鎖狀態；以及上述低頻控制信號具有複數位元，使得當上述低頻控制信號之第一、第二位元的電壓準位分別為第一、第二電壓準位時，上述閂鎖單元操作在上述鎖定狀態，並且當上述第一、第二位元的電壓準位分別為第二、第一電壓準位時，上述閂鎖單元操作在上述開鎖狀態。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之從屬電子裝置，其中上述偶數週期的長度小於上述低通濾波器的等效電阻電容 時間常數。
  7. 一種電子系統，包括：一主控電子裝置，藉由一傳輸通道輸出一控制信號，其中上述控制信號具有複數週期，並且於一奇數週期和一偶數週期時，上述控制信號分別具有一低頻部分和一高頻部分；以及一從屬電子裝置，耦接上述傳輸通道，用以從上述控制信號中濾除上述高頻部分以產生一低頻控制信號，以便根據上述低頻控制信號進行操作，並且透過上述高頻部分與上述主控電子裝置以一預定通訊協定模式進行通訊，其中當上述從屬電子裝置之一時脈速度為Z，並且上述偶數週期與上述偶數週期與上述奇數週期的總合的比值為Y時，Z ×Y V ，其中V為上述預定通訊協定模式的最低速度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子系統，其中上述從屬電子裝置包括：一擷取單元，耦接至上述傳輸通道，用以從上述控制信號中濾除上述高頻部分以產生上述低頻控制信號；至少一低速單元，耦接至上述擷取單元，用以根據上述低頻控制信號進行操作；以及一嵌入式控制單元，耦接至上述傳輸通道，用以透過上述高頻部分與上述主控電子裝置以上述預定通訊協定模式進行通訊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電子系統，其中上述低速單元為一發光單元，用以根據上述低頻控制信號選擇性地發光，其中當上述低頻控制信號的電壓準位分別為第 一、第二電壓準位時，上述發光單元分別操作在一發光狀態和一關閉狀態。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電子系統，其中上述低速單元為一閂鎖單元，根據上述低頻控制信號選擇性地操作在一鎖定狀態或一開鎖狀態；以及上述低頻控制信號具有複數位元，使得當上述低頻控制信號之第一、第二位元的電壓準位分別為第一、第二電壓準位時，上述閂鎖單元操作在上述鎖定狀態，並且當上述第一、第二位元的電壓準位分別為第二、第一電壓準位時，上述閂鎖單元操作在上述開鎖狀態。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之電子系統，其中上述偶數週期的長度小於上述低通濾波器的等效電阻電容時間常數。
  12. 一種信號傳輸方法，適用於透過一傳輸通道耦接至一主控電子裝置之一從屬電子裝置，上述信號傳輸方法包括：從上述傳輸通道擷取一控制信號，其中上述控制信號具有複數週期，並且於一奇數週期和一偶數週期時，上述控制信號分別具有一低頻部分和一高頻部分；從上述控制信號中濾除上述高頻部分以產生一低頻控制信號；根據上述低頻控制信號控制上述從屬電子裝置之一低速單元；以及藉由上述高頻部分與上述主控電子裝置以一預定通訊協定模式進行通訊，其中當上述從屬電子裝置之一時脈速 度為Z，並且上述偶數週期與上述偶數週期與上述奇數週期的總合的比值為Y時，Z ×Y V ，其中V為上述預定通訊協定模式的最低速度。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之信號傳輸方法，其中上述偶數週期小於上述低通濾波器的等效電阻電容時間常數。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之信號傳輸方法，其中當上述低速單元為一發光單元時，上述控制上述低速單元的步驟包括：根據上述低頻控制信號選擇性地使上述發光單元發光；以及當上述低速單元為一閂鎖單元時，上述控制上述低速單元的步驟包括：根據上述低頻控制信號控制上述閂鎖單元操作在一鎖定狀態或一開鎖狀態。
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