TWI630485B - 擴展主控制器和其操作方法 - Google Patents

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Abstract

應用於一主機的擴展主控制器包含一通用序列匯流排模組、一控制單元和一高速週邊裝置互連介面匯流排。該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定單元;該高速週邊裝置互連介面匯流排耦接於該控制單元,其中該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定模式。當具有一第一擴展主控制器的第一主機連接至該通用序列匯流排模組時,該控制單元根據一判斷方法讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元,或該預定模式和該預定單元與該第一主機溝通。

Description

擴展主控制器和其操作方法
本發明是有關於一種擴展主控制器和其操作方法,尤指一種可使一通用序列匯流排主機通過傳統通用序列匯流排傳輸線與另一通用序列匯流排主機溝通的擴展主控制器和其操作方法。
通用序列匯流排(universal serial bus, USB)技術是在上世紀1990年代中期所發展的一個工業標準,其定義了一個可使電腦周邊裝置便利地連結至一主機(例如個人電腦)的外部擴充匯流排。因為通用序列匯流排技術利用了主/從結構(master/slave architecture),所以該主機內的通用序列匯流排主機控制器可作為一主機角色(master role)以發出請求至該通用序列匯流排周邊裝置(也就是電腦週邊裝置),以及該通用序列匯流排周邊裝置可作為一從動角色(slave role)以回應來自該主機的請求。然而上述主/從結構在標準通用序列匯流排環境中是不對稱且不可逆的。
也就是說在上述主/從結構下,除了使用兩端具有從動介面(slave interface)的中介裝置(intermediate bridge device)外,兩主機是不可能直接溝通。然而,該中介裝置是較傳統的通用序列匯流排傳輸線貴,以及在該兩主機之間的資料傳輸效能是受限於該中介裝置的非直接資料傳輸。因此,該中介裝置並不適合作為在該兩主機之間的溝通角色。
本發明的一實施例提供一種擴展主控制器(extensible host controller, xHC),其中該擴展主控制器是應用於一主機。該擴展主控制器包含一通用序列匯流排(universal serial bus, USB)模組、一控制單元和一高速週邊裝置互連介面(peripheral component interconnect express, PCIE)匯流排。該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定單元;該高速週邊裝置互連介面匯流排耦接於該控制單元,其中該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定模式。當具有一第一擴展主控制器的第一主機連接至該通用序列匯流排模組時,該控制單元根據一判斷方法讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元,或該預定模式和該預定單元與該第一主機溝通。
本發明的另一實施例提供一種擴展主控制器的操作方法,其中該擴展主控制器是應用於一主機包含一通用序列匯流排模組、一控制單元以及一高速週邊裝置互連介面匯流排,其中該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定單元,以及該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定模式。該操作方法包含當一通用序列匯流排設備連接至該通用序列匯流排模組時,該擴展主控制器是否收到來自該通用序列匯流排設備發出的一第一請求;當該擴展主控制器收到該第一請求時,該擴展主控制器判斷該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排主機,且該主機利用該預定模式和該預定單元與該通用序列匯流排設備溝通;當該擴展主控制器未收到該第一請求時,該擴展主控制器發出一第二請求至該通用序列匯流排設備;當該通用序列匯流排設備回應該第二請求時,該擴展主控制器判斷該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排周邊裝置,且該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元與該通用序列匯流排設備溝通;及當該通用序列匯流排設備未回應該第二請求時,該控制單元根據一判斷方法讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元,或該預定模式和該預定單元與該通用序列匯流排設備溝通。
本發明的另一實施例提供一種擴展主控制器,其中該擴展主控制器是應用於一主機。該擴展主控制器包含一通用序列匯流排模組、一控制單元和一高速週邊裝置互連介面匯流排。該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定單元;該高速週邊裝置互連介面匯流排耦接於該控制單元,其中該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定模式。當具有一第一擴展主控制器的第一主機、一通用序列匯流排周邊裝置或一通用序列匯流排主機的一者連接至該通用序列匯流排模組時,該控制單元讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元,或該預定模式和該預定單元與該者溝通。
本發明的另一實施例提供一種應用於一主機的擴展主控制器,該擴展主控制器依據一第一擴展主控制器的第一主機、一通用序列匯流排周邊裝置或一通用序列匯流排主機的一者連接至該主機時,選擇性地控制該主機變成一目標端(target side)或一主機端(host side)與該者溝通。
本發明提供一種擴展主控制器和其操作方法。因為該擴展主控制器和該操作方法可在其他通用序列匯流排主機連接至該擴展主控制器時,利用一除錯功能單元回應產生自其他通用序列匯流排主機的請求,所以該擴展主控制器和該操作方法可直接利用一傳統通用序列匯流排傳輸線在該擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸。因此,相較於現有技術,本發明可直接利用該傳統通用序列匯流排傳輸線在擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸,所以本發明並不需要一個昂貴的中介裝置以在該擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸。另外,本發明由於是直接在該擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸,所以本發明的資料傳輸效能較現有技術佳。
請參照第1圖。第1圖是本發明的一第一實施例說明一擴展主控制器(extensible host controller, xHC)100的示意圖,其中擴展主控制器100是應用於一主機200,以及擴展主控制器100包含一通用序列匯流排(universal serial bus, USB)模組102,一控制單元104,一擴展主控制器介面106,以及一高速週邊裝置互連介面(peripheral component interconnect express, PCIE)匯流排108,其中通用序列匯流排模組102包含一通用序列匯流排實體層101、一通用序列匯流排單元1022和一預定單元1024,以及通用序列匯流排模組102是通用序列匯流排3.0相容的通用序列匯流排模組,其可支援通用序列匯流排1.0、通用序列匯流排1.1、通用序列匯流排2.0、通用序列匯流排3.0和其他可相容於通用序列匯流排3.1的標準規範。在本發明的一實施例中,預定單元1024是一除錯功能(debug capability)單元。如第1圖所示,通用序列匯流排單元1022和預定單元1024是耦接於擴展主控制器介面106。但在本發明的另一實施例中,擴展主控制器介面106可被其他預定介面取代,其中該其他預定介面必須可同時支援通用序列匯流排單元1022和預定單元1024。如第1圖所示,高速週邊裝置互連介面匯流排108是耦接於擴展主控制器介面106和控制單元104,其中高速週邊裝置互連介面匯流排108可同時支援一通用序列匯流排模式和一預定模式,其中該預定模式是一區域網路(Local Area Network, LAN)模式。
請參照第2圖。第2圖是說明一通用序列匯流排周邊裝置220通過擴展主控制器100和一傳統通用序列匯流排傳輸線230(例如,A型通用序列匯流排傳輸線)連接至主機200的示意圖,其中通用序列匯流排周邊裝置220可以是一通用序列匯流排儲存裝置,一通用序列匯流排快閃裝置,一通用序列匯流排個人電腦照相機等。如第2圖所示,當通用序列匯流排周邊裝置220通過擴展主控制器100和傳統通用序列匯流排傳輸線230連接至主機200時,因為通用序列匯流排周邊裝置220不會發出任何請求至擴展主控制器100,所以擴展主控制器100可作為一主機角色(master role)和通用序列匯流排周邊裝置220可作為一從動角色(slave role),以及內建於控制單元104的通用序列匯流排裝置驅動程式可要求內建於控制單元104的擴展主控制器介面驅動程式驅動擴展主控制器介面106發出一第一請求FR至通用序列匯流排周邊裝置220。也就是說,第一請求FR可通過擴展主控制器介面106、通用序列匯流排單元1022和通用序列匯流排實體層101傳送至通用序列匯流排周邊裝置220。在通用序列匯流排周邊裝置220接收到第一請求FR後,通用序列匯流排周邊裝置220 可回應第一請求FR。因此,在通用序列匯流排周邊裝置220回應第一請求FR後,主機200可利用通用序列匯流排模式和通用序列匯流排周邊裝置220溝通。例如,通用序列匯流排周邊裝置220可通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、通用序列匯流排單元1022、擴展主控制器介面106和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送資料至主機200的記憶體202。另外,主機200 也可通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、通用序列匯流排單元1022、擴展主控制器介面106和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送儲存在記憶體202的資料至通用序列匯流排周邊裝置220。
請參照第3圖。第3圖是說明一第一主機240通過擴展主控制器100和傳統通用序列匯流排傳輸線230連接至主機200的示意圖。如第3圖所示,當第一主機240連接至主機200時,擴展主控制器100的控制單元104可判定出第一主機240是一通用序列匯流排主機(因為第一主機240會發出第二請求SR至擴展主控制器100)。根據該通用序列匯流排3.0相容的標準規範(例如通用序列匯流排3.0與其他可相容於通用序列匯流排3.1的標準規範),因為擴展主控制器100具有除錯功能單元(也就是預定單元1024),所以當第一主機240發出第二請求SR至擴展主控制器100時,一內建於控制單元104的預定驅動程式可驅動預定單元1024回應第二請求SR。因此,在預定單元1024回應第二請求SR後,主機200便可利用該預定模式(也就是該區域網路模式)和第一主機240溝通。例如,當第一主機240連接至主機200時,控制單元104可利用一虛擬網路驅動程式(virtual network adapter)(例如,內建於控制單元104的5Gb乙太網路驅動程式(5Gb Ethernet network driver))模擬一乙太網路環境(Ethernet environment),所以第一主機240可利用一網路封包方式(network package way)通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、預定單元1024、擴展主控制器介面106和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送資料至主機200的記憶體202。另外,主機200也可利用該網路封包方式通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、預定單元1024、擴展主控制器介面106和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送儲存在記憶體202的資料至第一主機240。另外,當第一主機240連接至主機200時,本發明並不受限於第一主機240利用網路封包方式和主機200溝通。也就是說當第一主機240連接至主機200時,控制單元104 可利用其他驅動程式建構一資料傳輸環境以讓第一主機240利用其他資料傳輸方式和和主機200溝通。
請參照第4-6圖。第4圖是說明一擴展主控制器250通過擴展主控制器100和傳統通用序列匯流排傳輸線230連接至主機200的示意圖,以及第5、6圖是說明擴展主控制器100偵測擴展主控制器250的時序示意圖,其中擴展主控制器250應用於一第二主機260,以及第二主機260另包含一記憶體402。如第5圖所示,在時間點TP1時,擴展主控制器100的控制單元104先去能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D-的15K下拉電阻(其中數據傳輸線路D-和15K下拉電阻並未繪示於第4圖,且該數據傳輸線路D-的定義可參照通用序列匯流排2.0的標準規範,在此不再贅述)一段時間T1以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為一高電位。在時間T1中,控制單元104會致能偵測該數據傳輸線路D-的電位的信號DS,如果擴展主控制器250尚未連接至主機200時,則該數據傳輸線路D-的電位會為該高電位(如第5圖所示的圓圈A),所以控制單元104會再次於如第5圖所示的時間點TP2時去能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D-的15K下拉電阻以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為該高電位。
在時間點TP2後,因為控制單元104會致能偵測該數據傳輸線路D-的電位的信號DS,所以如果擴展主控制器250是一通用序列匯流排2.0的擴展主控制器且連接至主機200時,該數據傳輸線路D-的電位會為一低電位(如第5圖所示的圓圈B),且控制單元104可據此判定第二主機260為一通用序列匯流排主機,亦即主機200會作為一目標端(target side)以及第二主機260會作為一主機端(host side)。當主機200被決定為該目標端以及第二主機260被決定為該主機端後,控制單元104將於信號DS去能後的一時間點TP3致能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D+的1.5K上拉電阻(其中數據傳輸線路D+和1.5K上拉電阻並未繪示於第4圖,且該數據傳輸線路D+的定義也可參照通用序列匯流排2.0的標準規範,在此不再贅述)。在耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D+的1.5K上拉電阻致能後(該數據傳輸線路D+的電位會為該高電位(如第5圖所示的圓圈C)),第二主機260即可通過擴展主控制器250發出第三請求TR至擴展主控制器100。根據該通用序列匯流排3.0相容的標準規範(例如通用序列匯流排3.0與其他可相容於通用序列匯流排3.1 的標準規範),因為擴展主控制器100具有除錯功能單元(也就是預定單元1024),所以當第二主機260發出第三請求TR至擴展主控制器100時,內建於控制單元104的預定驅動程式可驅動預定單元1024回應第三請求TR。另外,因為在預定單元1024回應第三請求TR後,主機200、第二主機260和控制單元104的其餘操作原理都和如第3圖所示的主機200、第一主機240和控制單元104的操作原理相同,在此不再贅述。
另外,如第6圖所示,如果主機200和第二主機260之間沒有任何資料傳輸超過一預定時間PT後,控制單元104將會使主機200進入一暫停(suspend)模式(亦即控制單元104開始致能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D+的1.5K上拉電阻,如第6圖所示的圓圈D))。在1.5K上拉電阻開始被致能後(亦即如第6圖所示的圓圈D),控制單元104會致能偵測該數據傳輸線路D-的電位的信號DS。如果擴展主控制器250和主機200斷開,則該數據傳輸線路D-的電位會為該高電位(如第6圖所示的圓圈E);如果擴展主控制器250仍和主機200連接,則該數據傳輸線路D-的電位會為該低電位,亦即主機200繼續在暫停模式。另外,本發明並不受限於該數據傳輸線路D-的高電位與低電位等於該數據傳輸線路D+的高電位與低電位。
然而如果擴展主控制器250是一通用序列匯流排3.0相容的擴展主控制器且連接至主機200,則控制單元104會在擴展主控制器100與擴展主控制器250之間的連接在活躍(active(U0))時期時,偵測在擴展主控制器100與擴展主控制器250的交握(handshaking)過程中伴隨擴展主控制器100所發出的埠能力連接管理協定(port capability Link Management Protocol)PCLMP的決勝(tiebreaker)值TB與伴隨擴展主控制器250所發出的埠能力連接管理協定PCLMP1的第一決勝值FTB,其中決勝值TB和第一決勝值FTB是隨機的且會隨著時間增加而增加。當決勝值TB大於第一決勝值FTB時(例如,如第7圖所示,決勝值TB為12以及第一決勝值FTB為9),控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排周邊裝置,以及主機200利用該預定模式和預定單元1024和擴展主控制器250溝通;當第一決勝值FTB大於決勝值TB時(例如,如第8圖所示,決勝值TB為9以及第一決勝值FTB為12),控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排主機,以及主機200利用該通用序列匯流排模式和通用序列匯流排單元1022和擴展主控制器250溝通;以及當第一決勝值FTB等於決勝值TB時,擴展主控制器100和擴展主控制器250會再次執行交握直到決勝值TB大於第一決勝值FTB或決勝值TB小於第一決勝值FTB。
但在本發明的另一實施例中,當決勝值TB大於第一決勝值FTB時,控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排主機,以及主機200利用該通用序列匯流排模式和通用序列匯流排單元1022和擴展主控制器250溝通;當第一決勝值FTB大於決勝值TB時,控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排周邊裝置,以及主機200利用該預定模式和預定單元1024和擴展主控制器250溝通。另外,如第7、8圖所述的Polling、U0、LGood、LCrd、Port capability和Port Config的定義可參照通用序列匯流排3.0相容的標準規範,在此不再贅述。
請參照第9圖。第9圖是說明內建於控制單元104內有關於應用在擴展主控制器100的通用序列匯流排裝置驅動程式、擴展主控制器介面驅動程式、預定驅動程式和虛擬網路驅動程式的資料結構的示意圖。如第9圖所示,資料結構包含一應用於通用序列匯流排端的驅動程式(通用序列匯流排裝置驅動程式、擴展主控制器介面驅動程式和虛擬網路驅動程式)和應用於一預定端的驅動程式(擴展主控制器介面驅動程式、預定驅動程式和虛擬網路驅動程式)。因此,當通用序列匯流排周邊裝置220 連接至主機200,控制單元104利用第9圖所示的應用於通用序列匯流排端的驅動程式驅動擴展主控制器100內的相關硬體(例如,擴展主控制器介面106,通用序列匯流排單元1022,以及通用序列匯流排實體層101);以及當第一主機240連接至主機200時,控制單元104利用第9圖所示應用於該預定端的驅動程式驅動擴展主控制器100內的相關硬體(例如,擴展主控制器介面106,預定單元1024(除錯功能單元),以及通用序列匯流排實體層101)。
請參照第10圖。第10圖是本發明的一第二實施例說明一擴展主控制器500的示意圖,其中擴展主控制器500是應用於一第三主機300。如第10圖所示,擴展主控制器500和擴展主控制器100的差別在於擴展主控制器500的預定單元5024是直接耦接於高速週邊裝置互連介面匯流排108。因此,當一第四主機(一通用序列匯流排主機,未繪示於第10圖)通過擴展主控制器500和傳統通用序列匯流排傳輸線230連接至第三主機300時,該第四主機可利用網路封包方式通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、預定單元5024和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送資料至第三主機300的記憶體202。另外,第三主機300也可通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、預定單元5024和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送儲存在記憶體202的資料至該第四主機。另外,擴展主控制器500的其餘操作原理都和擴展主控制器100相同,在此不再贅述。
請參照第11圖。第11圖是說明內建於控制單元104內有關於應用在擴展主控制器500的通用序列匯流排裝置驅動程式、擴展主控制器介面驅動程式、預定驅動程式和虛擬網路驅動程式的資料結構的示意圖。如第11圖所示,資料結構包含應用於一通用序列匯流排端的驅動程式(通用序列匯流排裝置驅動程式、擴展主控制器介面驅動程式和虛擬網路驅動程式)和應用於一預定端的驅動程式(預定驅動程式和虛擬網路驅動程式)。當一通用序列匯流排周邊裝置連接至第三主機300,擴展主控制器500的控制單元104可利用第11圖所示應用於通用序列匯流排端的驅動程式驅動擴展主控制器500內的相關硬體(例如,擴展主控制器介面106,通用序列匯流排單元1022,和通用序列匯流排實體層101);以及當該第四主機連接至第三主機300,擴展主控制器500的控制單元104可利用第11圖所示應用於預定端的驅動程式驅動擴展主控制器500內的相關硬體(例如,預定單元5024 (除錯功能單元)和通用序列匯流排實體層101)。
請參照第1-8、12圖。第12圖是為本發明的一第三實施例說明一種擴展主控制器的操作方法的流程圖。第12圖的操作方法是利用第1圖的擴展主控制器100說明,詳細步驟如下:
步驟700: 開始;
步驟702: 當一通用序列匯流排設備連接至通用序列匯流排模組102時,擴展主控制器100是否收到該通用序列匯流排設備發出的一請求;如果是,進行步驟704;如果否,進行步驟706;
步驟704: 擴展主控制器100判斷該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排主機,且主機200利用該預定模式和預定單元1024與該通用序列匯流排設備溝通;
步驟706: 擴展主控制器100發出另一請求至該通用序列匯流排設備;
步驟708: 該通用序列匯流排設備是否回應擴展主控制器100所發出的另一請求;如果是,進行步驟710;如果否,進行步驟712;
步驟710: 擴展主控制器100判斷該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排周邊裝置,且主機200利用該通用序列匯流排模式和通用序列匯流排單元1022與該通用序列匯流排設備溝通;
步驟712: 控制單元104根據該判斷方法讓主機200利用該通用序列匯流排模式和通用序列匯流排單元1022,或該預定模式和預定單元1024與該通用序列匯流排設備溝通。
在步驟704中,如第3圖,當第一主機240(亦即該通用序列匯流排設備)連接至主機200時,擴展主控制器100的控制單元104可判定出第一主機240是一通用序列匯流排主機(因為第一主機240會發出第二請求SR至擴展主控制器100)。因為擴展主控制器100具有除錯功能單元(也就是預定單元1024),所以在預定單元1024回應第二請求SR後,主機200便可利用該預定模式(也就是該區域網路模式)和第一主機240溝通。例如,當第一主機240連接至主機200時,控制單元104可利用該虛擬網路驅動程式(例如,內建於控制單元104的5Gb乙太網路驅動程式)模擬該乙太網路環境,所以第一主機240可利用該網路封包方式通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、預定單元1024、擴展主控制器介面106和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送資料至主機200的記憶體202。另外,主機200也可利用該網路封包方式通過傳統通用序列匯流排傳輸線230、通用序列匯流排實體層101、預定單元1024、擴展主控制器介面106和高速週邊裝置互連介面匯流排108傳送儲存在記憶體202的資料至第一主機240。另外,當第一主機240連接至主機200時,本發明並不受限於第一主機240利用該網路封包方式和主機200溝通。也就是說當第一主機240連接至主機200時,控制單元104 可利用其他驅動程式建構一資料傳輸環境以讓第一主機240利用其他資料傳輸方式和和主機200溝通。
在步驟706中,在擴展主控制器100未收到該通用序列匯流排設備發出的該請求後,擴展主控制器100發出該另一請求至該通用序列匯流排設備。在步驟710中,如第2圖所示,當通用序列匯流排周邊裝置220通過擴展主控制器100和傳統通用序列匯流排傳輸線230連接至主機200時,因為通用序列匯流排周邊裝置220不會發出任何請求至擴展主控制器100,但通用序列匯流排周邊裝置220可回應擴展主控制器100所發出的另一請求,所以擴展主控制器100可作為一主機角色(master role)和通用序列匯流排周邊裝置220可作為一從動角色(slave role)。因此,內建於控制單元104的通用序列匯流排裝置驅動程式可要求內建於控制單元104的擴展主控制器介面驅動程式驅動擴展主控制器介面106發出第一請求FR至通用序列匯流排周邊裝置220。在通用序列匯流排周邊裝置220回應第一請求FR後,主機200可利用通用序列匯流排模式和通用序列匯流排周邊裝置220溝通。
在步驟712中,如第5圖所示,在時間點TP1時,擴展主控制器100的控制單元104先去能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D-的15K下拉電阻一段時間T1以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為該高電位。在時間T1中,控制單元104會致能偵測該數據傳輸線路D-的電位的信號DS,如果擴展主控制器250尚未連接至主機200時,則該數據傳輸線路D-的電位會為該高電位(如第5圖所示的圓圈A),所以控制單元104會再次於如第5圖所示的時間點TP2時去能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D-的15K下拉電阻以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為該高電位。
在時間點TP2後,因為控制單元104會致能偵測該數據傳輸線路D-的電位的信號DS,所以如果擴展主控制器250是通用序列匯流排2.0的擴展主控制器且連接至主機200時,該數據傳輸線路D-的電位會為該低電位(如第5圖所示的圓圈B),此時主機200會作為該目標端以及第二主機260會作為該主機端。當主機200被決定為該目標端以及第二主機260被決定為該主機端後,第二主機260即可通過擴展主控制器250發出第三請求TR至擴展主控制器100。因為擴展主控制器100具有除錯功能單元(也就是預定單元1024),所以當第二主機260發出第三請求TR至擴展主控制器100時,內建於控制單元104的預定驅動程式可驅動預定單元1024回應第三請求TR。另外,因為在預定單元1024回應第三請求TR後,主機200、第二主機260和控制單元104的其餘操作原理都和如第3圖所示的主機200、第一主機240和控制單元104的操作原理相同,在此不再贅述。
另外,如第6圖所示,如果主機200和第二主機260之間沒有任何資料傳輸超過一預定時間PT後,控制單元104將會使主機200進入該暫停模式,亦即控制單元104致能耦接於擴展主控制器100的數據傳輸線路D+的1.5K上拉電阻(如第6圖所示的圓圈D)。在1.5K上拉電阻被致能後,控制單元104會致能偵測該數據傳輸線路D-的電位的信號DS。如果擴展主控制器250和主機200斷開,則該數據傳輸線路D-的電位會為該高電位(如第6圖所示的圓圈E);如果擴展主控制器250仍和主機200連接,則該數據傳輸線路D-的電位會為該低電位,亦即主機200繼續在暫停模式。
在步驟712中,然而如果擴展主控制器250是通用序列匯流排3.0相容的擴展主控制器且連接至主機200,則控制單元104會在擴展主控制器100與擴展主控制器250之間的連接在活躍時期時,偵測在擴展主控制器100與擴展主控制器250的交握過程中伴隨擴展主控制器100所發出的埠能力連接管理協定PCLMP的決勝值TB與伴隨擴展主控制器250所發出的埠能力連接管理協定PCLMP1的第一決勝值FTB,其中決勝值TB和第一決勝值FTB是隨機的且會隨著時間增加而增加。當決勝值TB大於第一決勝值FTB時(例如,如第7圖所示,決勝值TB為12以及第一決勝值FTB為9),控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排周邊裝置,以及主機200利用該預定模式和預定單元1024和擴展主控制器250溝通;當第一決勝值FTB大於決勝值TB時(例如,如第8圖所示,決勝值TB為9以及第一決勝值FTB為12),控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排主機,以及主機200利用該通用序列匯流排模式和通用序列匯流排單元1022和擴展主控制器250溝通;以及當第一決勝值FTB等於決勝值TB時,擴展主控制器100和擴展主控制器250會再次執行交握直到決勝值TB大於第一決勝值FTB或決勝值TB小於第一決勝值FTB。但在本發明的另一實施例中,當決勝值TB大於第一決勝值FTB時,控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排主機,以及主機200利用該通用序列匯流排模式和通用序列匯流排單元1022和擴展主控制器250溝通;當第一決勝值FTB大於決勝值TB時,控制單元104決定擴展主控制器100為一通用序列匯流排周邊裝置,以及主機200利用該預定模式和預定單元1024和擴展主控制器250溝通。
綜上所述,因為本發明所提供的擴展主控制器和其操作方法可在其他通用序列匯流排主機連接至擴展主控制器時,利用除錯功能單元回應產生自其他通用序列匯流排主機的請求,所以擴展主控制器和其操作方法可直接利用傳統通用序列匯流排傳輸線在擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸。因此,相較於現有技術,本發明可直接利用傳統通用序列匯流排傳輸線在擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸,所以本發明並不需要一個昂貴的中介裝置以在擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸。另外,本發明由於是直接在擴展主控制器和其他通用序列匯流排主機之間執行資料傳輸,所以本發明的資料傳輸效能較現有技術佳。 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。
100、250、500‧‧‧擴展主控制器
101‧‧‧通用序列匯流排實體層
102‧‧‧通用序列匯流排模組
104‧‧‧控制單元
106‧‧‧擴展主控制器介面
108‧‧‧高速週邊裝置互連介面匯流排
1022‧‧‧通用序列匯流排單元
1024、5024‧‧‧預定單元
200‧‧‧主機
202、402‧‧‧記憶體
220‧‧‧通用序列匯流排周邊裝置
230‧‧‧通用序列匯流排傳輸線
240‧‧‧第一主機
260‧‧‧第二主機
300‧‧‧第三主機
A、B、C、D、E‧‧‧圓圈
D+、D-‧‧‧數據傳輸線路
DS‧‧‧信號
FR‧‧‧第一請求
FTB‧‧‧第一決勝值
PT‧‧‧預定時間
PCLMP、PCLMP1‧‧‧埠能力連接管理協定
SR‧‧‧第二請求
TP1、TP2、TP3‧‧‧時間點
T1‧‧‧時間
TR‧‧‧第三請求
TB‧‧‧決勝值
700-712‧‧‧步驟
第1圖是本發明的一第一實施例說明一擴展主控制器的示意圖。 第2圖是說明通用序列匯流排周邊裝置通過擴展主控制器和傳統通用序列匯流排傳輸線連接至主機的示意圖。 第3圖是說明第一主機通過擴展主控制器和傳統通用序列匯流排傳輸線連接至主機的示意圖。 第4圖是說明擴展主控制器通過擴展主控制器和傳統通用序列匯流排傳輸線連接至主機的示意圖。 第5、6圖是說明擴展主控制器偵測擴展主控制器的時序示意圖。 第7圖是說明決勝值大於第一決勝值的示意圖。 第8圖是說明決勝值小於第一決勝值的示意圖。 第9圖是說明內建於控制單元內有關於應用在擴展主控制器的通用序列匯流排裝置驅動程式、擴展主控制器介面驅動程式、預定驅動程式和虛擬網路驅動程式的資料結構的示意圖。 第10圖是本發明的一第二實施例說明一擴展主控制器的示意圖。 第11圖是說明內建於控制單元內有關於應用在擴展主控制器的通用序列匯流排裝置驅動程式、擴展主控制器介面驅動程式、預定驅動程式和虛擬網路驅動程式的資料結構的示意圖。 第12圖是為本發明的一第三實施例說明一種擴展主控制器的操作方法的流程圖。

Claims (29)

  1. 一種擴展主控制器(extensible host controller,xHC)，其中該擴展主控制器是應用於一主機，該擴展主控制器包含：一通用序列匯流排(universal serial bus,USB)模組，其中該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定功能單元；一控制單元；及一高速週邊裝置互連介面(peripheral component interconnect express,PCIE)匯流排耦接於該控制單元，其中該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定傳輸模式；其中當具有一第一擴展主控制器的第一主機連接至該通用序列匯流排模組時，該控制單元讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元，或該預定傳輸模式和該預定功能單元與該第一主機溝通。
  2. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中當一通用序列匯流排周邊裝置連接至該通用序列匯流排模組時，該主機另用以利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元與該通用序列匯流排周邊裝置溝通；當一通用序列匯流排主機連接至該通用序列匯流排模組時，該主機另用以利用該預定傳輸模式和該預定功能單元與該通用序列匯流排主機溝通。
  3. 如請求項1所述的擴展主控制器，另包含：一擴展主控制器介面，耦接於該通用序列匯流排單元和該高速週邊裝置互連介面匯流排之間。
  4. 如請求項3所述的擴展主控制器，其中該預定功能單元耦接於該擴展 主控制器介面。
  5. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中該預定功能單元直接耦接於該高速週邊裝置互連介面匯流排。
  6. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中該預定傳輸模式是一區域網路(Local Area Network,LAN)模式。
  7. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中該通用序列匯流排模組支援通用序列匯流排1.0、通用序列匯流排1.1、通用序列匯流排2.0、通用序列匯流排3.0與其他可相容於通用序列匯流排3.1的標準規範。
  8. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中該預定功能單元是一除錯功能(debug capability)單元。
  9. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中當該第一擴展主控制器是對應一通用序列匯流排2.0的標準規範時，該控制單元去能耦接於該擴展主控制器的數據傳輸線路D-的下拉電阻以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為一高電位，以及當該數據傳輸線路D-的電位為一低電位時，該控制單元決定該第一主機為一通用序列匯流排主機，且該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元與該第一主機溝通。
  10. 如請求項9所述的擴展主控制器，其中當該數據傳輸線路D-的電位為 該高電位時，該控制單元再次去能耦接於該數據傳輸線路D-的下拉電阻以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為該高電位。
  11. 如請求項1所述的擴展主控制器，其中當該第一擴展主控制器是對應一通用序列匯流排3.0相容的標準規範時，該控制單元在該擴展主控制器與該第一擴展主控制器之間的連接在活躍(active(U0))時期時，偵測在該擴展主控制器與該第一擴展主控制器的交握(handshaking)過程中伴隨該擴展主控制器所發出的埠能力連接管理協定(port capability Link Management Protocol)的決勝(tiebreaker)值與伴隨該第一擴展主控制器所發出的埠能力連接管理協定的第一決勝值；其中當該決勝值大於該第一決勝值時，該控制單元決定該主機為一通用序列匯流排周邊裝置，以及該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元和該第一主機溝通；當該第一決勝值大於該決勝值時，該控制單元決定該主機為一通用序列匯流排主機，以及該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元和該第一主機溝通；以及當該第一決勝值等於該決勝值時，該擴展主控制器和該第一擴展主控制器再次執行交握。
  12. 一種擴展主控制器的操作方法，其中該擴展主控制器是應用於一主機包含一通用序列匯流排模組、一控制單元以及一高速週邊裝置互連介面匯流排，其中該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定功能單元，以及該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定傳輸模式，該操作方法包含： 當一通用序列匯流排設備連接至該通用序列匯流排模組時，該擴展主控制器判斷是否收到來自該通用序列匯流排設備發出的一第一請求；當該擴展主控制器收到該第一請求時，該擴展主控制器判斷該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排主機，且該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元與該通用序列匯流排設備溝通；當該擴展主控制器未收到該第一請求時，該擴展主控制器發出一第二請求至該通用序列匯流排設備；當該通用序列匯流排設備回應該第二請求時，該擴展主控制器判斷該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排周邊裝置，且該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元與該通用序列匯流排設備溝通；及當該通用序列匯流排設備未回應該第二請求時，該控制單元讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元，或該預定傳輸模式和該預定功能單元與該通用序列匯流排設備溝通。
  13. 如請求項12所述的操作方法，其中該預定傳輸模式是一區域網路模式。
  14. 如請求項12所述的操作方法，其中該通用序列匯流排模組支援通用序列匯流排1.0、通用序列匯流排1.1、通用序列匯流排2.0、通用序列匯流排3.0與其他可相容於通用序列匯流排3.1的標準規範。
  15. 如請求項12所述的操作方法，其中該預定功能單元是一除錯功能單元。
  16. 如請求項12所述的操作方法，其中當該通用序列匯流排設備具有對應一通用序列匯流排2.0的標準規範的第一擴展主控制器時，該控制單元去能耦接於該擴展主控制器的數據傳輸線路D-的下拉電阻以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為一高電位；及當該數據傳輸線路D-的電位為一低電位時，該控制單元決定該通用序列匯流排設備為一通用序列匯流排主機，且該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元與該通用序列匯流排設備溝通。
  17. 如請求項16所述的操作方法，其中該判斷方法另包含：當該數據傳輸線路D-的電位為該高電位時，該控制單元再次去能耦接於該數據傳輸線路D-的下拉電阻以偵測該數據傳輸線路D-的電位是否為該高電位。
  18. 如請求項12所述的操作方法，其中當該通用序列匯流排設備具有對應一通用序列匯流排3.0相容的標準規範的第一擴展主控制器時，該控制單元在該擴展主控制器與該第一擴展主控制器之間的連接在活躍時期時，偵測在該擴展主控制器與該第一擴展主控制器的交握過程中伴隨該擴展主控制器所發出的埠能力連接管理協定的決勝值與伴隨該第一擴展主控制器所發出的埠能力連接管理協定的第一決勝值；當該決勝值大於該第一決勝值時，該控制單元決定該主機為一通用序列匯流排周邊裝置，以及該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元和該通用序列匯流排設備溝通；當該第一決勝值大於該決勝值時，該控制單元決定該主機為一通用序列匯流 排主機，以及該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元和該通用序列匯流排設備溝通；及當該第一決勝值等於該決勝值時，該擴展主控制器和該第一擴展主控制器再次執行交握。
  19. 一種擴展主控制器，其中該擴展主控制器是應用於一主機，該擴展主控制器包含：一通用序列匯流排模組，其中該通用序列匯流排模組包含一通用序列匯流排單元和一預定功能單元；一控制單元；及一高速週邊裝置互連介面匯流排耦接於該控制單元，其中該高速週邊裝置互連介面匯流排支援一通用序列匯流排模式和一預定傳輸模式；其中當具有一第一擴展主控制器的第一主機、一通用序列匯流排周邊裝置或一通用序列匯流排主機其中的一者連接至該通用序列匯流排模組時，該控制單元根據對應通用序列匯流排2.0的標準規範或通用序列匯流排3.0相容的標準規範選擇性地讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元，或該預定傳輸模式和該預定功能單元與該者溝通。
  20. 如請求項19所述的擴展主控制器，其中當該通用序列匯流排周邊裝置連接至該通用序列匯流排模組時，該控制單元讓該主機利用該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元與該通用序列匯流排周邊裝置溝通。
  21. 如請求項19所述的擴展主控制器，其中當該通用序列匯流排主機連接 至該通用序列匯流排模組時，該控制單元讓該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元與該通用序列匯流排主機溝通。
  22. 如請求項19所述的擴展主控制器，其中當該第一擴展主控制器是對應該通用序列匯流排2.0的標準規範時，該控制單元讓該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元與該第一主機溝通。
  23. 如請求項19所述的擴展主控制器，其中當該第一擴展主控制器是對應該通用序列匯流排3.0相容的標準規範時，該控制單元根據在一活躍時期時伴隨該擴展主控制器所發出的埠能力連接管理協定的決勝值與伴隨該第一擴展主控制器所發出的埠能力連接管理協定的第一決勝值，決定讓該主機利用該預定傳輸模式和該預定功能單元或該通用序列匯流排模式和該通用序列匯流排單元和該第一主機溝通。
  24. 如請求項19所述的擴展主控制器，其中該預定功能單元是一除錯功能單元。
  25. 一種應用於一主機的擴展主控制器，其中當具有一第一擴展主控制器的第一主機、一通用序列匯流排周邊裝置或一通用序列匯流排主機其中的一者連接至該主機時，該擴展主控制器依據對應通用序列匯流排2.0的標準規範或通用序列匯流排3.0相容的標準規範選擇性地控制該主機變成一目標端(target side)或一主機端(host side)與該者溝通；其中當該主機變成該目標端與該者溝通時，該主機利用一預定模式和該主機所包含的預定單元與該者溝通，以及當該主機變成該主機端與該者 溝通時，該主機利用一通用序列匯流排模式和該主機所包含的通用序列匯流排單元與該者溝通。
  26. 如請求項25所述的擴展主控制器，其中當該通用序列匯流排周邊裝置連接至該主機時，該擴展主控制器控制該主機變成該主機端與該通用序列匯流排周邊裝置溝通。
  27. 如請求項25所述的擴展主控制器，其中當該通用序列匯流排主機連接至該主機時，該擴展主控制器控制該主機變成該目標端與該通用序列匯流排主機溝通。
  28. 如請求項25所述的擴展主控制器，其中當該第一擴展主控制器是對應該通用序列匯流排2.0的標準規範時，該擴展主控制器控制該主機變成該目標端與該第一主機溝通。
  29. 如請求項25所述的擴展主控制器，其中當該第一擴展主控制器是對應該通用序列匯流排3.0相容的標準規範時，該擴展主控制器控制該主機變成該目標端或該主機端與該第一主機溝通。
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