TWI672585B - 自動調整連線速度及功耗能力的ｕｓｂ介面及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法，適用於從屬裝置，其包括以從屬電源偵測模組與主動裝置進行第一交握程序，並以第一連線規格與主要裝置進行供電通訊，從屬電源偵測模組偵測第一斷電事件，當第一斷電事件發生，以記憶單元記錄第一斷電資訊，若主要裝置再次與從屬裝置連接，則以從屬電源偵測模組與主要裝置進行第二交握程序，並依據第一斷電資訊配置不同於第一連線規格的第二連線規格。

Description

自動調整連線速度及功耗能力的USB介面及其方法
本發明涉及一種自動調整連線速度及功耗能力的USB介面及其方法，特別是涉及一種能依據所記錄的斷電資訊而自動調整連線速度及功耗能力的USB介面及其方法。
一般USB裝置會支援數個的USB連線速度以達到USB Host平台的向下相容性，例如支援Super speed plus(USB 3.1 Gen2)，Super speed(USB 3.1 Gen1)以及High Speed(USB 2.0)。一般的USB裝置連接到USB Host時，會優先以最高速度開始來與USB host進行USB速度調配，USB連線速度越高，資料傳輸量越快，裝置所需的耗電能力也越大。
一般新型的USB主控端(例如：筆電，平板、手機...等)能支援多種USB速度，因此當USB裝置連上時，可以透過傳輸協定的訓練，來決定最終的連線速度。當USB host以及USB裝置同時支援USB Super Speed Plus為最高速度時，彼此就會溝通連線在此速度進行連線，並進行傳收。
然而現行的許多USB主控端平台(例如：平板、手機...等)的供電能力並不相同，通常會限制接著的USB裝置的抽電能力，也因此不一定能夠讓當下連接的USB裝置在連線高速的情況下進 行抽電，當USB裝置的抽電能力大於USB Host port支援的能力時，USB裝置很可能被斷電，重新上電後，依然連線在最高速度使用下，又會再度被斷電，形成一個死結，導致此USB主控端永遠無法使用此裝置。
故，如何通過供電機制的改良，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種能依據所記錄的斷電資訊而自動調整連線速度及功耗能力的USB介面及其方法。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法，適用於一從屬裝置，且該從屬裝置連接於一主要裝置的一USB連接埠，該方法包括：以從屬裝置的從屬電源偵測模組進行第一交握程序，並以多個連線規格中的第一連線規格與主要裝置進行通訊；以從屬電源偵測模組偵測被動斷電事件；當被動斷電事件發生，以從屬裝置的記憶單元依據被動斷電事件記錄第一斷電資訊，其中在被動斷電事件發生後，若從屬裝置再次與主動裝置連接，則從屬電源偵測模組經配置以與主要裝置進行第二交握程序，並依據第一斷電資訊決定以多個連線規格中的第二連線規格與主要裝置重新進行通訊，其中第一連線規格及第二連線規格分別具有彼此不同的第一預定連線速度及第二預定連線速度。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種自動調整連線速度及功耗能力的USB介面，適用於從屬裝置，其包括從屬電源偵測模組及記憶單元。從屬電源偵測模組用於在從屬裝置連接於主要裝置的USB連接埠後，與主要裝置進行第一交握程序，並以多個連線規格中的第一連線規格與主 要裝置進行通訊。其中，從屬電源偵測模組經配置以偵測一被動斷電事件，其中記憶單元經配置以依據被動斷電事件記錄第一斷電資訊，在被動斷電事件發生後，若從屬裝置再次與主動裝置連接，則從屬電源偵測模組經配置以與主要裝置進行第二交握程序，並依據第一斷電資訊決定以多個連線規格中的第二連線規格與主要裝置重新進行通訊，其中第一連線規格及第二連線規格分別具有彼此不同的第一預定連線速度及第二預定連線速度。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的自動調整USB連線速度及功耗能力的USB介面及其方法，既可滿足USB主控端的最高耗電限制，且能在耗電限制下，盡力滿足USB傳輸速度能力。即使在從屬裝置沒有電源傳輸(Power delivery)能力，無法明確得知USB主控端的供電能力數值的情形下，仍能使USB從屬端有能力去自動偵測其連線速度及功耗能力，來決定要連接在哪種USB連線速度，解決裝置與平台的相容性問題。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
1‧‧‧USB通訊架構
10‧‧‧主要裝置
100‧‧‧USB介面
102‧‧‧主要電源控制模組
104‧‧‧供電能力偵測模組
106‧‧‧第一USB連接埠
108‧‧‧使用者介面
110‧‧‧裝置控制模組
12‧‧‧從屬裝置
122‧‧‧從屬電源控制模組
124‧‧‧記憶單元
126‧‧‧第二USB連接埠
圖1為本發明一實施例的自動調整連線速度及功耗能力的USB介面的方塊圖。
圖2為本發明一實施例的用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法的流程圖。
圖3為本發明一實施例的用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法的另一流程圖。
圖4為本發明另一實施例的用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法的流程圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“自動調整連線速度及功耗能力的USB介面及其方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
圖1為本發明一實施例的自動調整連線速度及功耗能力的USB介面的方塊圖，圖2為本發明一實施例的用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法的流程圖。參閱圖1及圖2所示，本發明第一實施例提供一種自動調整連線速度及功耗能力的USB介面100，主要適用於包括主要裝置10及從屬裝置12的USB通訊架構1之中。主要裝置10可例如為筆電，平板、手機等，可包括主要電源控制模組102、供電能力偵測模組104及第一USB連接埠106。
主要電源控制模組102可包括電源供應器，用於連接市電以提供主要裝置10運作的電力，並用於使主要裝置10具備向週邊設備供電的能力，可具有整流電路、升降壓電路及穩壓電路。主要電源控制模組102亦可包括USB介面驅動晶片，以用於與外部 相容USB介面的裝置進行通訊、資料及電力的傳輸。
另一方面，從屬裝置12可為無自供電能力的裝置，例如隨身碟、隨身固態硬碟(SSD)等裝置，可內建有自動調整連線速度及功耗能力的USB介面100，其包括從屬電源偵測模組122及記憶單元124，並可連接於第二USB連接埠126。
第一USB連接埠106及第二USB連接埠用於連接主要裝置10及從屬裝置12，可包括USB Type-A、USB Type-B及USB Type-C介面。
從屬電源偵測模組122可用於在從屬裝置12連接於主要裝置12的USB連接埠106後，與主要電源控制模組102進行第一交握程序，並以多個連線規格中的第一連線規格與主要裝置10進行通訊並由其進行供電。其中，交握(Handshake)程序主要用於使主要裝置10及從屬裝置12能依據彼此相容的連線規格進行資料及電力傳輸。在本發明的實施例中，主要裝置10及從屬裝置12均可相容多個連線規格，可例如包括USB Supper Speed Plus(USB 3.1 Gen 2)、USB Super Speed(USB 3.1 Gen 1)及USB High Speed(USB 2.0)，其中，USB Supper Speed Plus的頻寬約為10GT/s，USB Super Speed的頻寬約為5GT/s，USB High Speed的頻寬約為480Mbps，而傳輸速度越高，所需的時脈頻率也越高，而從屬裝置12所需的功耗也就更高。
對於現有的USB主控端而言，即使連線速度可支援到Super Speed Plus，然而，其供電能力未必能對應到主要裝置10最高速度的最大功率規範。而為了滿足USB主控端的最高耗電限制，並且能在此耗電限制下滿足USB傳輸速度能力，本發明提供了新的連線速度與功耗切換機制。
以下將依據圖2，對本發明的供電機制及相關模組進行說明。在本實施例中，用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法可適用於前述系統架構，但不限於此，在所屬領域具有通常 知識者能設想的方式或各種可能性下，本實施例提供的方法亦可適用於上文中所描述的任何實施方式。如圖所示，自動調整連線速度及功耗能力的方法可包括下列步驟：
步驟S102：以從屬裝置12的從屬電源偵測模組122與主要裝置10的主要電源控制模組102進行第一交握程序。
步驟S104：經過第一交握程序後，主要電源控制模組102及從屬電源控制模組122判定彼此可以第一連線規格進行連線，則從屬電源控制模組122以多個連線規格中的第一連線規格與主要裝置10進行通訊。以最高速度開始調配為例，第一連線規格可為USB Super Speed Plus。
在從屬裝置12與主要裝置10開始以第一連線規格進行通訊之後，供電能力偵測模組104會開始偵測從屬裝置12的當前抽電電流。供電能力偵測模組104會判斷當前抽電電流是否大於主要裝置10的供電能力。其中，供電能力可設定為預定電流值，若判斷當前抽電電流大於預定電流值，則主要裝置10會配置電源控制模組102切斷對從屬裝置12的供電，使從屬裝置12經歷被動斷電事件。
於此同時，於從屬裝置12端進行步驟S106，以從屬電源偵測模組122偵測是否有被動斷電事件發生。若被動斷電事件未發生，則進行步驟S108，維持以第一連線規格與主要裝置10進行通訊。換言之，可以持續連線在最高速進行運作，達到最高效能。另一方面，若如上所述，當判斷當前抽電電流大於預定電流值時，被動斷電事件發生，則進入步驟S110。
步驟S110：以從屬裝置12的記憶單元124依據被動斷電事件，記錄第一斷電資訊。詳細而言，記憶單元124可為非揮發性記憶體(non-volatile memory,NVM)，例如快閃記憶體(Flash memory)，即便處在未供電狀態，所儲存的資料不會因此消失。
步驟S112：將從屬裝置12再次與主要裝置10連接。
步驟S114：配置從屬電源偵測模組122與主要裝置10進行第二交握程序。
步驟S116：從屬電源偵測模組122依據第一斷電資訊，決定以多個連線規格中的第二連線規格與主要裝置10進行通訊。其中，第一連線規格及該第二連線規格分別具有彼此不同的第一預定連線速度及第二預定連線速度，在斷電當下，記憶單元124會記錄斷電時的資訊，可包括第一連線規格及第一預定連線速度，以本實施例而言，分別為USB Super Speed Plus及10GT/s。在重新連線時，將從屬裝置12會依據此斷電資訊，將連線速度能力往下調整一個速度，也就是第二連線規格，例如為USB Super speed，並且具備約5GT/s的第二預定連線速度，通過往下調整一個速度，從屬裝置所需的功耗就會低於上一個連線速度。
以下將依據圖3，提供本發明的另一供電機制。接續前述實施例的步驟S116，當以第二連線規格與主要裝置10重新進行通訊後，進入步驟S118，以從屬電源偵測模組122偵測是否有另一被動斷電事件發生，若被動斷電事件未發生，則進行步驟S120，維持以第二連線規格與主要裝置10進行通訊，並回到步驟S118持續偵測是否有另一被動斷電事件發生。換言之，可以滿足USB主控端的最高耗電限制，並且能在此耗電限制下滿足USB傳輸速度能力，以持續連線在次高速進行運作。
另一方面，若主要裝置10判斷當前抽電電流大於預定電流值時，則中斷供電，另一被動斷電事件發生，進入步驟S124。則進入步驟S122：以從屬裝置12的記憶單元124依據另一被動斷電事件及第一斷電資訊，記錄第二斷電資訊。
步驟S124：將從屬裝置12再次與主要裝置10連接。
步驟S126：配置從屬電源偵測模組122與主要裝置10進行第三交握程序。
步驟S128：依據第二斷電資訊，決定以多個連線規格中的第 三連線規格與主要裝置10重新進行通訊。其中，第三連線規格可具有第三預定連線速度，且可低於第一預定連線速度及第二預定連線速度，在斷電當下，記憶單元124會記錄斷電時的資訊，可包括第二連線規格及第二預定連線速度，以本實施例而言，分別為USB Super Speed及5GT/s。在重新連線時，將從屬裝置12會依據此斷電資訊，將連線速度能力往下調整一個速度，也就是第三連線規格，例如為USB High Speed，並且具備約480Mbps的第三預定連線速度。
如圖1所示，主要裝置10還包括使用者介面108，用於供使用者執行一裝置移除程序。請一併參閱圖4所示，圖4為本發明另一實施例的用於USB介面的自動調整連線及功耗能力的方法的流程圖。包括：
步驟S200：以主要裝置10的使用者介面108執行裝置移除程序程序。其中，裝置移除程序程序可包括以主要裝置10的裝置控制模組110進行從屬裝置的正常移除程序。
步驟S202：以裝置控制模組110對從屬裝置12進行移除，使從屬裝置12經歷主動移除事件。
步驟S204：當從屬電源偵測模組122偵測到主動移除事件發生，則據此重置記憶單元124。如此，當下次從屬裝置12連接於主要裝置10時，由於記憶單元124中不存在斷電資訊，因此會回到以最高速度的第一連線規格進行上述流程。
綜上所述，本發明所提供的自動調整連線速度及功耗能力的USB介面及其方法，既可滿足USB主控端的最高耗電限制，且能在耗電限制下，盡力滿足USB傳輸速度能力。即使裝置沒有電源傳輸(Power delivery)能力，無法明確得知USB主控端的供電能力下，能使USB從屬端依然有能力去自動偵測USB主控端的供電能力，來決定要連接在哪種USB連線速度，解決裝置與平台的相容性問題。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (10)

  1. 一種用於USB介面的自動調整連線速度及功耗能力的方法，適用於一從屬裝置，且該從屬裝置連接於一主要裝置的一USB連接埠，該方法包括：以該從屬裝置的一從屬電源偵測模組進行一第一交握程序，並以多個連線規格中的一第一連線規格與該主要裝置進行通訊；以該從屬電源偵測模組偵測一被動斷電事件；當該被動斷電事件發生，以該從屬裝置的一記憶單元依據該被動斷電事件記錄一第一斷電資訊，其中在該被動斷電事件發生後，若該從屬裝置再次與該主動裝置連接，則該從屬電源偵測模組經配置以與該主要裝置進行一第二交握程序，並依據該第一斷電資訊決定以多個該連線規格中的一第二連線規格與該主要裝置重新進行通訊，其中該第一連線規格及該第二連線規格分別具有彼此不同的一第一預定連線速度及一第二預定連線速度。
  2. 如請求項1所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，其中該第一預定連線速度高於該第二預定連線速度。
  3. 如請求項1所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，其中該第一斷電資訊紀錄有該第一連線規格及該第一預定連線速度。
  4. 如請求項1所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，其中在該第二交握程序中，該從屬電源偵測模組依據該第一斷電資訊，決定以該第二連線規格與該主要裝置進行通訊。
  5. 如請求項1所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，更包括：以該從屬電源偵測模組偵測另一被動斷電事件；當該另一被動斷電事件發生，以該記憶單元依據該第一斷電資訊及該另一被動斷電事件記錄一第二斷電資訊；以及其中在該另一被動斷電事件發生後，若該從屬裝置再次與該主動裝置連接，則該從屬電源偵測模組經配置以與該主要裝置進行一第三交握程序，並依據該第二斷電資訊決定以多個該連線規格中的一第三連線規格與該主要裝置重新進行通訊，其中該第三連線規格具有與該第一預定連線速度及該第二預定連線速度不同的一第三預定連線速度。
  6. 如請求項5所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，其中該第二斷電資訊紀錄有該第二連線規格及該第二預定連線速度。
  7. 如請求項5所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，其中該第三預定連線速度小於該第一預定連線速度及該第二預定連線速度。
  8. 如請求項1所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，其中在該第三交握程序中，該從屬電源控制模組依據該第二斷電資訊，決定以該第三連線規格與該主要裝置進行通訊。
  9. 如請求項1所述的自動調整連線速度及功耗能力的方法，更包括：以該從屬電源偵測模組偵測一主動斷電事件，其中該主動斷電事件係經由該主要裝置的一使用者介面執行一裝置移除程序所產生；以及以該從屬電源偵測模組依據該主動斷電事件重置該記憶單元。
  10. 一種自動調整連線速度及功耗能力的USB介面，適用於一從屬裝置，其包括：一從屬電源偵測模組，用於在該從屬裝置連接於一主要裝置的該USB連接埠後，與該主要裝置進行一第一交握程序，並以多個連線規格中的一第一連線規格與該主要裝置進行通訊；及一記憶單元，其中，該從屬電源偵測模組經配置以偵測一被動斷電事件，其中該記憶單元經配置以依據該被動斷電事件記錄一第一斷電資訊，在該被動斷電事件發生後，若該從屬裝置再次與該主動裝置連接，則該從屬電源偵測模組經配置以與該主要裝置進行一第二交握程序，並依據該第一斷電資訊決定以多個該連線規格中的一第二連線規格與該主要裝置重新進行通訊，其中該第一連線規格及該第二連線規格分別具有彼此不同的一第一預定連線速度及一第二預定連線速度。
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