DE102017122011A1 - Method and apparatus for blocking high speed bus operation at high common mode voltages - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung, beinhaltend einen Handshake-Fenster-Freischalter mit einem Paar differenzieller Eingänge und einem Ausgang zum Freischalten des Fensters, einen Gleichtaktspannungs-Detektor, der mit einem Stromversorgungs-Eingang und einem Masse-Eingang gekoppelt ist und einen Handshake-Sperr-Ausgang aufweist, und einen Handshake-Blockierer, der mit dem Handshake-Fenster-Freischalter, dem Gleichtaktspannungs-Detektor und dem Paar differenzieller Eingänge gekoppelt ist. Wenn eine Gleichtaktspannung außerhalb des Bereichs (”zu groß”) erkannt wird, sind High-Speed-Handshake-Protokolle so, dass der Bus mit einer geringeren Datenrate arbeitet.A device including a handshake window circuit breaker having a pair of differential inputs and an output for enabling the window, a common mode voltage detector coupled to a power input and a ground input and having a handshake inhibit output, and a handshake blocker coupled to the handshake window breaker, the common mode voltage detector, and the pair of differential inputs. If a common mode voltage is detected out of range ("too large"), high-speed handshake protocols are such that the bus operates at a slower data rate.
Description
Querverweis auf verwandte AnmeldungenCross-reference to related applications
Diese Anmeldung beansprucht Anmeldungs-Vorrang der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/402,843, eingereicht am 30.09.2016, die hier durch Bezug aufgenommen ist.This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 62 / 402,843, filed Sep. 30, 2016, which is incorporated herein by reference.
Hintergrundbackground
Der Universal Serial Bus (USB) ist ein Protokoll mit Industriestandard, das in der Mitte der 1990er Jahre entwickelt wurde und in dem Kabel, Steckverbinder und Kommunikationsprotokolle definiert werden, die in einem Bus zur Verbindung, Kommunikation und Stromversorgung zwischen einem Computer (Host) und einem elektronischen Gerät (Client) verwendet werden. Anders als bei anderen Datenbussen (z. B. Ethernet, HDMI) sind USB-Verbindungen gerichtet, wobei sowohl Upstream- als auch Downstream-Schnittstellen von einem einzelnen Host ausgehen. Er wird derzeitig vom USB Implementers Forum (USB IF) entwickelt.The Universal Serial Bus (USB) is an industry-standard protocol developed in the mid-1990s that defines cables, connectors, and communication protocols used in a bus to connect, communicate, and power between a computer (host) and computer an electronic device (client) can be used. Unlike other data buses (eg, Ethernet, HDMI), USB connections are directed, with both upstream and downstream interfaces coming from a single host. It is currently being developed by the USB Implementers Forum (USB IF).
Die ursprüngliche Spezifikation USB 1.0, die im Januar 1996 eingeführt wurde, definierte Datenraten von 1,5 MBit/s als ”Low Speed” und 12 MBit/s als ”Full Speed.” Die Spezifikation USB 2.0 wurde im April 2000 eingeführt und vom USB-IF Ende 2001 ratifiziert und definierte eine zusätzliche Datenrate von 480 MBit/s als ”High Speed”. USB 2.0 benutzt vier abgeschirmte Leitungen: zwei zur Stromversorgung (VBUS und GND) und zwei für differenzielle Datensignale (D+ und D–), mit denen Halbduplex-Datenübertragungen vorgesehen werden. Der Standardwert der Datenrate für einen USB 2.0 Bus ist Full Speed nach jedem Bus-Reset, kann aber auf High Speed erhöht werden, wie durch ein ”Handshake”-Protokoll festgelegt, das Außerbandsignale verwendet, um zu verifizieren, dass sowohl Host als auch Client zum High-Speed-Betrieb in der Lage sind.The original specification USB 1.0, which was introduced in January 1996, defined data rates of 1.5 Mbps as "low speed" and 12 Mbps as "full speed." The specification USB 2.0 was introduced in April 2000 and from USB -IF End of 2001 ratified and defined an additional data rate of 480 MBit / s as "High Speed". USB 2.0 uses four shielded lines: two for power (VBUS and GND) and two for differential data signals (D + and D-), which provide half-duplex data transfers. The default data rate for a USB 2.0 bus is Full Speed after each bus reset, but can be increased to High Speed as determined by a "handshake" protocol that uses outband signals to verify that both host and client are capable of high-speed operation.
Obwohl bei USB 2.0 die Signale D+ und D– auf einem differenziellen Leitungspaar übertragen werden, können sie dennoch durch große Gleichtakt-Differenzsignale zwischen Host und Client beeinflusst werden, wenn zum Beispiel die Massen von Host und/oder Client nicht mit der Erdleitung verbunden sind. Dies kann in industriellen Umgebungen, in Flugzeugen, bei Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen-(HVAC)-Systemen vorkommen, um nur einige zu nennen.Although the USB 2.0 signals D + and D- are transmitted on a differential pair of wires, they can still be affected by large common-mode differential signals between the host and client, for example if the masses of the host and / or client are not connected to the ground line. This can occur in industrial environments, in aircraft, in heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems, to name but a few.
Gleichtaktstörungen werden problematischer bei höheren Datenraten, z. B. im High-Speed-Betrieb eines USB-2.0-Busses. Es gibt daher Situationen, in denen es wünschenswert ist, einen USB-2.0-Bus mit der kleineren Full-Speed-Datenrate zu betreiben, obwohl die Geräte High-Speed-fähig sind. Das nach einem Bus-Reset benutzte Automatik-Handshake-Protokoll macht den Full-Speed-Betrieb jedoch problematisch, wenn sowohl Host als auch Client High-Speed-fähig sind.Common mode noise becomes more problematic at higher data rates, e.g. In high-speed operation of a USB 2.0 bus. There are situations, therefore, where it is desirable to run a USB 2.0 bus at the lower full-speed data rate, although the devices are high-speed capable. The automatic handshake protocol used after a bus reset, however, makes full-speed operation problematic if both host and client are high-speed capable.
Diese und andere Beschränkungen des Stands der Technik werden für Fachleute nach einer Lektüre der nachstehenden Beschreibungen und einer Analyse der verschiedenen Figuren der Zeichnungen offensichtlich sein.These and other limitations of the prior art will become apparent to those skilled in the art after a reading of the following descriptions and an analysis of the various figures of the drawings.
ZusammenfassungSummary
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Blockieren des High-Speed-Bus-Betriebs in einem USB-2.0-Bus vorgesehen.A method and apparatus for blocking high speed bus operation in a USB 2.0 bus is provided.
Ein Beispiel für ein Verfahren zum Blockieren des High-Speed-Betriebs umfasst das Überwachen eines Universal Serial Bus (USB) auf ein Bus-Reset-Signal und das Blockieren eines High-Speed-Handshake-Protokolls auf dem USB während der Zeit eines Handshake-Fensters nach einer Erkennung eines Resets, wenn ein High-Speed-Blockierungs-Signal vorhanden ist. Das High-Speed-Blockierungs-Signal kann das Ergebnis der Erkennung einer hohen Gleichtaktspannung auf dem Bus sein oder kann aus anderen Gründen vorliegen, aus denen kleinere Datenraten gewünscht werden.An example of a method for blocking high-speed operation includes monitoring a Universal Serial Bus (USB) for a bus reset signal and blocking a high-speed handshake protocol on the USB during the time of a handshake. Window after detection of a reset if a high-speed blocking signal is present. The high-speed stall signal may be the result of detecting a high common-mode voltage on the bus, or may be for other reasons that may require smaller data rates.
Eine erste beispielhafte Vorrichtung umfasst einen Handshake-Fenster-Freischalter mit einem Paar differenzieller Eingänge und einem Ausgang zum Freischalten des Fensters, einem Gleichtaktspannungs-Detektor, der mit einem Stromversorgungs-Eingang und einem Masse-Eingang gekoppelt ist und einen Handshake-Sperr-Ausgang aufweist, und einem Handshake-Blockierer, der mit dem Handshake-Fenster-Freischalter, dem Gleichtaktspannungs-Detektor und dem Paar differenzieller Eingänge gekoppelt ist. Wenn eine Gleichtaktspannung außerhalb des Bereichs (”zu groß”) erkannt wird, werden High-Speed-Handshake-Protokolle blockiert.A first exemplary device includes a handshake window breaker having a pair of differential inputs and an output for enabling the window, a common mode voltage detector coupled to a power input and a ground input and having a handshake inhibit output , and a handshake blocker coupled to the handshake window breaker, the common mode voltage detector, and the pair of differential inputs. If a common mode voltage is detected out of range ("too large"), high-speed handshake protocols will be blocked.
Eine zweite beispielhafte Vorrichtung umfasst: einen Handshake-Fenster-Freischalter mit einem Paar differenzieller Eingänge und einem Ausgang zum Freischalten des Fensters, wobei der Handshake-Fenster-Freischalter einen USB-Reset-Detektor und ein mit dem USB-Reset-Detektor gekoppeltes Monoflop umfasst; einen Gleichtaktspannungs-Detektor, der mit einem Stromversorgungs-Eingang und einem Masse-Eingang gekoppelt ist und einen Handshake-Sperr-Ausgang aufweist, wobei der Gleichtaktspannungs-Detektor einen Masseleitungs-Widerstand umfasst, der zwischen dem Masse-Eingang und einem Masse-Ausgang vorgesehen ist, einen Masse-Komparator, der mit dem Masse-Eingang gekoppelt ist, einen Stromversorgungs-Komparator, der mit dem Stromversorgungs-Eingang gekoppelt ist, und ein Latch, das einen mit dem Masse-Komparator gekoppelten Setz-Eingang und einen mit dem Stromversorgungs-Komparator gekoppelten Rücksetz-Eingang aufweist; einen Handshake-Blockierer, der mit dem Paar differenzieller Eingänge gekoppelt ist; und ein UND-Gatter, das Eingänge aufweist, die mit dem Fenster-Freischaltungs-Ausgang und dem Handshake-Blockierungs-Ausgang gekoppelt sind und einen Ausgang aufweist, der mit einem Steuerungs-Eingang des Handshake-Blockierers gekoppelt ist.A second exemplary device includes: a handshake window breaker having a pair of differential inputs and an output for enabling the window, the handshake window breaker comprising a USB reset detector and a monoflop coupled to the USB reset detector ; a common mode voltage detector coupled to a power input and a ground input and having a handshake inhibit output, wherein the common mode voltage detector comprises a ground line resistor provided between the ground input and a ground output is a ground comparator coupled to the ground input, a power supply A comparator coupled to the power supply input and a latch having a set input coupled to the ground comparator and a reset input coupled to the power supply comparator; a handshake blocker coupled to the pair of differential inputs; and an AND gate having inputs coupled to the window enable output and the handshake blocking output and having an output coupled to a control input of the handshake blocker.
Diese und andere Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile werden für Fachleute nach einer Lektüre der nachstehenden Beschreibungen und einer Analyse der verschiedenen Figuren der Zeichnungen offensichtlich sein.These and other embodiments, features, and advantages will become apparent to those skilled in the art after a reading of the following descriptions and an analysis of the various figures of the drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Mehrere beispielhafte Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei an gleichen Komponenten gleiche Bezugsziffern vorgesehen sind. Die beispielhaften Ausführungsformen haben die Absicht, die Erfindung zu erläutern, jedoch nicht einzuschränken. Die Zeichnungen umfassen die folgenden Figuren:Several exemplary embodiments will now be described with reference to the drawing, wherein like reference numerals are provided on like components. The exemplary embodiments are intended to illustrate, but not limit, the invention. The drawings include the following figures:
Genaue Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
In
Der Handshake-Fenster-Freischalter
Der Gleichtaktspannungs-Detektor
Der Handshake-Blockierer
In Betrieb, wenn der Ausgang HD des UND-Gatters
In
Die
Obwohl verschiedene Ausführungsformen behandelt wurden, in denen der High-Speed-Betrieb blockiert wird, wenn hohe Gleichtaktspannungen auf dem Bus vorhanden sind, gibt es auch andere Gründe, in denen das Blockieren des High-Speed-Betriebs wünschenswert sein kann. Wenn Host und Client keine Kommunikation mit hoher Datenrate benötigen, kann es zum Beispiel wünschenswert sein, den High-Speed-Betrieb zu blockieren, um den Stromverbrauch zu verringern, die Abstrahlung zu verringern, die Bus-Länge zu erhöhen, usw. Das Signal HS_Inhibit kann daher auf viele Arten erzeugt werden, einschließlich des einfachen Verbindens der Leitung HS_Inhibit mit dem Stromversorgungs-Bus.Although various embodiments have been discussed in which high-speed operation is blocked when high common-mode voltages are present on the bus, there are other reasons in which blocking of high-speed operation may be desirable. For example, if the host and client do not require high data rate communication, it may be desirable to block high speed operation to reduce power consumption, reduce radiation, increase bus length, etc. The HS_Inhibit signal Therefore, it can be generated in many ways, including simply connecting the HS_Inhibit line to the power bus.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen unter Verwendung konkreter Begriffe und Vorrichtungen beschrieben wurden, dient eine solche Beschreibung ausschließlich Veranschaulichungszwecken. Die verwendeten Worte sind Worte der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Es versteht sich, dass Änderungen und Abwandlungen durch gewöhnliche Fachleute vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgeist oder Umfang von der Beschreibung und der Zeichnung unterstützter Erfindungen abzuweichen. Außerdem versteht sich, dass Aspekte verschiedener anderer Ausführungsformen entweder im Ganzen oder teilweise untereinander ausgetauscht werden können. Es ist daher beabsichtigt, dass die Ansprüche gemäß ihrem wahren Erfindungsgeist und Umfang der Erfindung und ohne Einschränkung oder hemmenden Einwand ausgelegt werden.Although various embodiments have been described using specific terms and devices, such description is for illustrative purposes only. The words used are words of description rather than limitation. It should be understood that changes and modifications may be made by ordinary skill in the art without departing from the spirit or scope of the invention as claimed. It should also be understood that aspects of various other embodiments may be substituted in whole or in part with each other. It is therefore intended that the claims be interpreted in accordance with their true spirit and scope of the invention and without limitation or limitation.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| US201662402843P | 2016-09-30 | 2016-09-30 | |
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| US15/709,177 US10908671B2 (en) | 2016-09-30 | 2017-09-19 | Method and apparatus for disabling high speed bus operation under high common mode voltage conditions |
Publications (1)
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Family
ID=61623701
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
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2017
- 2017-09-22 DE DE102017122011.9A patent/DE102017122011A1/en active Pending
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