TWI234067B - Universal serial bus controller with power-saving mode and operating method thereof - Google Patents

Description

1234067 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種通用串列匯流排，且特別是有關 於一種具有省電模式之通用串列匯流排控制器及其運作方 法。 【先前技術】 通用串列匯流排（u n i v e r s a 1 s e r i a 1 B u s ，以下簡稱 U S B )技術已經被廣泛地應用在各種週邊裝置上，隨著電 子科技的發展，USB的規格也已經由USB1.丨進步到 USB2.0 ’其貧料傳輸速率也由原先的12Mbps提升到 480Mbps ° 问速率（High Speed)USB2.0提供了比USB1.1大上40倍

=傳，速率，使得⑽“刈可應用之產品也更多了。在過 *饨二Ϊ如鍵盤、滑鼠等傳輸速率低之設備能應用USB 1 . 1 來，輸―貝料，但由於USB2· 〇傳輸速率的增加，使得usb介 面就像火線介面（FireWire/IEEE 1 3 9 4，傳輸速率 4 0 0 Mbps ) —樣，可以大幅應用在一些需要 厂如數位相機、攝影機、儲存裝置、掃描員器寬.的裝等置 安P = ί UfH 〇尚有許多火線界面所沒有的優點。如USB 十即用（plu"nd-play)之技術特性，便 如個人數位助理（pda)、數位相機、Mp3 擴帶型裝置通常都是利用電池來供應電力，所 池供電模式下’減少利用USB介面通訊之電力消耗%竹二電r consumption)，將會是攜帶型裝置最重要之考量。

12163twf.ptd 第6頁 1234067 五、發明說明（2) 清參閱第1至3圖，其係分別顯示習知通用串列匯流排 裝置（USB Device )之系統連接示意圖。如第1圖所示， USB2.0主機110利用其連接埠直接連接於USb2.〇週邊12〇， 由於USB2.0主機110與USB2.0週邊120均可支援高速率 (High Speed )傳輸，故其連結之資料傳輸速率為 480Mbps 〇 如第2圖所示，USB2· 0主機210利用其連接埠先與一 USB2.0集線器215連接埠連接，再經由USB2.0集線器215之 另一端連接埠與USB2· 0週邊2 2 0的連接埠相連接，^於 USB2· 0主機210、USB2. 0集線器215與USB2· 〇週邊22〇均可 iiiH(High Speed)傳輸，故其連結之資料傳輸速 率亦為480Mbps 。 如第3圖所示，USB1. 1主機310利用其連接埠直接 於USB2.0週邊3 2 0，由於USB1.1主機310並不支援高速率 (High Speed )傳輸，因此，其連結之資料傳輸^率僅可 以在12Mbps，亦即全速率（Full Speed)傳輸戋是 1.5Mbps 之低速率（l〇w Speed)傳輸。 · 妒立j = K桌上型電腦而言，利用USB2.0來傳輸資料時’雖 然其48 0Mbps之高速率傳輸會大量增加功率 影響其操作性能。然而，對於如個人數位助理;、 數位相機、MP3播放器（MP3 player ) ...... # φ ^ 攜帶型裝置而言，當操作在高速率傳輸時，容/恤& 耗電池僅有之電力，而減少其可使用之時間。 、、〆 【發明内容】

1234067 五、發明說明（3) 有鑑於此，本發明之目的是提供一種具有省電模式之 通用串列匯流排控制器及其運作方法，除可運作於正常模 式以提供高效能之資料傳輸外，更可運作於省電模式以延 長攜帶型裝置之供電時間。 為達上述及其他目的，本發明提供一種具有省電模式 之通用串列匯流排控制器。此具有省電模式之通用串列匯 流排控制器包括：通用串列匯流排驅動傳收器、串列傳收 埠及通用串列匯流排核心邏輯。其中，通用串列匯流排驅 動傳收器具有第一差動資料訊號端與第二差動資料訊號 端。串列傳收埠具有串列時脈訊號端與串列資料訊號端， 且串列時脈訊號端與串列資料訊號端分別耦接於第一差動 資料訊號端與第二差動資料訊號端。而通用串列匯流排核 心邏輯則耦接通用串列匯流排驅動傳收器與_列傳收埠， 用以當運作於正常模式時，自第一差動資料訊號端與第二 差動資料訊號端驅動傳收差動之資料訊號，而當運作於省 電模式時，自串列時脈訊號端與串列資料訊號端驅動傳收 一串列時脈訊號與一争列資料訊號。 本發明之較佳實施例中，當此具有省電模式之通用串 列匯流排控制器為通用串列匯流排主機（USB Host )時， 其通用串列匯流排核心邏輯即為一通用串列匯流排主機核 心邏輯。而當通用串列匯流排主機核心邏輯在偵測到連接 至通用串列匯流排週邊（U S B P e r i p h e r a 1 )時，會傳送一 詢問要求，以查詢通用串列匯流排週邊可否支援省電模 式，且當通用串列匯流排週邊回應可支援省電模式時，便

12163twf.ptd 第8頁 1234067 五、發明說明（4) 可切換至省電模式。其中當通用串列匯流排主機核心邏輯 運作於省電模式時，會依據資料傳送之需求，來調整串列 時脈訊號之頻率，甚至當通用串列匯流排主機核心邏輯判 斷沒有資料傳送需求時，更可停止傳送串列時脈訊號，以 進一步節省其功率消耗。 本發明之較佳實施例中，當此具有省電模式之通用串 列匯流排控制器為通用串列匯流排週邊（USB Peripheral )時，其通用串列匯流排核心邏輯即為一通用串列匯流排 週邊核心邏輯。而通用串列匯流排週邊核心邏輯在接收到 通用串列匯流排主機傳送之詢問要求時，會回應可支援省 電模式，並離線後重新連線，以切換運作於省電模式。 本發明另提供一種通用串列匯流排運作方法，適用於 將具有省電模式之通用串列匯流排週邊與通用串列匯流排 主機連結於所述之省電模式。此通用串列匯流排運作方法 包括下列步驟：通用串列匯流排主機送出一詢問要求，以 查詢通用串列匯流排週邊可否支援省電模式；通用串列匯 流排週邊回應可支援省電模式，並離線後重新連線，以切 換運作於省電模式；以及通用串列匯流排主機切換運作於 省電模式。 其中，當通用串列匯流排主機與通用串列匯流排週邊 運作於省電模式時，係經由傳送一串列時脈訊號與一串列 資料訊號來通訊。而串列時脈訊號係由通用串列匯流排主 機所提供。 其中，通用串列匯流排主機可依據資料傳送之需求，

12163twf.ptd 第9頁 1234067 五、發明說明（5) 來調整串列時脈訊號之頻率。或當通用串列匯流排主機判 斷沒有資料傳送需求時，更可停止傳送串列時脈訊號，以 進一步節省其功率消耗。 由上述之說明中可知，應用本發明所提供之一種具有 省電模式之通用串列匯流排控制器及其運作方法，則可將 通用串列匯流排控制器操作於正常模式，以提供高效能之 資料傳輸，更可將通用串列匯流排控制器操作於省電模 式，以節省攜帶型裝置之電力消耗，進而延長攜帶型裝置 之供電時間。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特以較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細 說明如下： 【實施方式：】 請參考第4圖所示，其為根據本發明較佳實施例之一 種具有省電模式之通用串列匯流排控制器的系統連接示意 圖。圖中顯示，此系統可以將具有省電模式之通用串列匯 流排週邊（USB Peripheral) 420與具有省電模式之通用 串列匯流排主機（U S Β Η 〇 s t ) 4 1 0連結運作於一省電模 式，以當應用於如個人數位助理（P D A )、數位相機、Μ P 3 播放器（MP3 player )……等電池供電之攜帶型裝置時， 可節省其電力消耗，延長供電時間。另外，當此系統運作 於正常模式時，仍可維持其原有之傳輸速率與效能，其工 作原理將詳細說明如下。 在第4圖中，具有省電模式之通用串列匯流排主機4 1 0

12163twf.ptd 第10頁 1234067 五、發明說明（6) 包括：通用串列匯流排（U S B )驅動傳收器4 1 3、串列傳收 璋415及通用串列匯流排（USB )主機核心邏輯411。其 中，通用串列匯流排驅動傳收器4 1 3具有第一差動資料訊 號端D+與第二差動資料訊號端D-，用以傳收習知USB協定 之差動資料訊號。串列傳收埠4 1 5具有串列時脈訊號端SCK 與串列資料訊號端S I 0，且串列時脈訊號端S C K與串列資料 訊號端S I 0分別耦接於第一差動資料訊號端D +與第二差動 資料訊號端D -，用以傳收例如是串列協定之串列時脈訊號 與串列資料訊號。如熟習此藝者所知，此處雖然將串列時 脈訊號端S C K連接於第一差動資料訊號端D +，而將串列資 料訊號端S I 0連接於第二差動資料訊號端D -，然亦可選擇 將串列時脈訊號端S C K連接於第二差動資料訊號端D -，而 將串列資料訊號端S I 0連接於第一差動資料訊號端D +。此 外，通用串列匯流排主機核心邏輯4 1 1則耦接通用串列匯 流排驅動傳收器4 1 3與串列傳收埠4 1 5，用以當運作於正常 模式時，可自第一差動資料訊號端D +與第二差動資料訊號 端D -驅動傳收差動之資料訊號，而當運作於省電模式時， 可自串列時脈訊號端S C K與串列資料訊號端S I 0驅動傳收一 串列時脈訊號與一串列資料訊號。 另外，具有省電模式之通用串列匯流排週邊4 2 0包 括：通用串列匯流排（USB )驅動傳收器4 2 3、串列傳收埠 4 2 5及通用串列匯流排（USB )週邊核心邏輯42 1 。其中， 通用串列匯流排驅動傳收器4 2 3同樣地具有第一差動資料 訊號端D +與第二差動資料訊號端D -，以便配合通用串列匯

12163twf.ptd 第11頁 1234067 五、發明說明（7) 流排主機41 0在正常模式時傳收習知USB協定之差動資料訊 號。串列傳收埠4 2 5同樣地具有串列時脈訊號端SCK與串列 資料訊號端S I 0，且串列時脈訊號端S C K與串列資料訊號端 S I 0需配合通用串列匯流排主機4 1 0之連接情形，在此例中 係分別耦接於第一差動資料訊號端D +與第二差動資料訊號 端D -，以便在省電模式時，傳收例如是串列協定之串列時 脈訊號與串列資料訊號。此外，通用串列匯流排週邊核心 邏輯4 2 1則耦接通用串列匯流排驅動傳收器4 2 3與串列傳收 埠4 2 5 ，用以當運作於正常模式時，可自第一差動資料訊 號端D +與第二差動資料訊號端D -驅動傳收差動之資料訊 號，而當運作於省電模式時，可自串列時脈訊號端S C K與 串列資料訊號端S I 0驅動傳收一串列時脈訊號與一串列資 料訊號。 當具有省電模式之通用串列匯流排週邊4 2 0與具有省 電模式之通用串列匯流排主機4 1 0連接時，通用串列匯流 排主機核心邏輯4 1 1會經由通用串列匯流排驅動傳收器4 1 3 傳送一詢問要求，以查詢通用串列匯流排週邊可否支援省 電模式。通用串列匯流排週邊核心邏輯4 2 1在經由通用串 列匯流排驅動傳收器4 2 3接收到具有省電模式之通用串列 匯流排主機4 1 0傳送之詢問要求時，會經由通用串列匯流 排驅動傳收器4 2 3回應可以支援省電模式之認可訊號，然 後離線並重新連線，以切換運作於省電模式。此時，資料 訊號之傳收將改經由串列傳收埠4 2 5來執行，並可關閉省 電模式運作時無須使用之電路，以節省功率消耗。

12163twf.ptd 第12頁 1234067 五、發明說明（8) 同樣地，當具有省電模式之通用串列匯流排主機4 1 0 接收到認可之回應或偵測到離線時，也將資料訊號之傳收 改經由串列傳收埠4 1 5來執行，並關閉省電模式運作時無 須使用之電路。此時，具有省電模式之通用串列匯流排主 機4 1 0經由串列傳收璋4 1 5之串列時脈訊號端SCK傳送一串 列時脈訊號，並參考串列時脈訊號經由串列傳收埠4 1 5之 串列資料訊號端S I 0來傳收資料訊號。其中，通用串列匯 流排主機核心邏輯4 1 1並可依據資料傳送之需求，來調整 串列時脈訊號之頻率，或當判斷沒有資料傳送需求時，更 可將串列時脈訊號停止傳送，以進一步節省其功率消耗。 除第4圖之連接情形外，當具有省電模式之通用串列 匯流排主機4 1 0係連接至習知之通用串列匯流排週邊（未 繪示）時，其詢問要求將無法獲得回應或將接收到故障 (STALL)回應，此時，具有省電模式之通用串列匯流排 主機4 1 0將維持運作於正常模式，而不會影響其原有之功 能。 另外，當具有省電模式之通用串列匯流排週邊4 2 0並 非如第4圖地連接至具有省電模式之通用串列匯流排主機 410 ，而是與第3圖之USB1.1主機310連接時，通用串列匯 流排週邊核心邏輯421將可知其傳輸速率僅為全速率（Ful 1 S p e e d )傳輸，此時，通用串列匯流排週邊核心邏輯4 2 1可 以關閉高速率（High Speed)傳輸之相關電路，也可以降低 操作時脈之頻率，以達到節省功率消耗之目的。當然，此 種情況並不需使用到串列傳收埠4 25。

12163twf.ptd 第13頁 1234067 五、發明說明（9) 綜上所述，可歸納一種通用串列匯流排運作方法，適 用於將具有省電模式之通用串列匯流排週邊與通用串列匯 流排主機連結於所述之省電模式。此通用串列匯流排運作 方法包括下列步驟：通用串列匯流排主機送出一詢問要 求，以查詢通用串列匯流排週邊可否支援省電模式；通用 串列匯流排週邊回應可支援省電模式，並離線後重新連 線，以切換運作於省電模式；以及通用串列匯流排主機切 換運作於省電模式。 其中，當通用串列匯流排主機與通用串列匯流排週邊 運作於省電模式時，係經由傳送一串列時脈訊號與一串列 資料訊號來通訊。而串列時脈訊號係由通用串列匯流排主 機所提供。 其中，通用串列匯流排主機可依據資料傳送之需求， 來調整串列時脈訊號之頻率。或當通用串列匯流排主機判 斷沒有資料傳送需求時，更可停止傳送串列時脈訊號，以 進一步節省其功率消耗。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

12163twf.ptd 第14頁 1234067 圖式簡單說明 第1圖係顯示一種習知通用串列匯流排裝置之系統連 接示意圖。 第2圖係顯示另一種習知通用串列匯流排裝置之系統 連接示意圖。 第3圖係顯示又一種習知通用串列匯流排裝置之系統 連接示意圖。 第4圖係顯示根據本發明較佳實施例之一種具有省電 模式之通用串列匯流排控制器的系統連接示意圖。 【圖式標示說明：】 1 1 0、210 USB2. 0 主機 120、2 2 0、3 2 0 USB2. 0 週邊 21 5 USB2. 0集線器 310 USB1 · 1 主機 4 1 0 具有省電模式之通用串列匯流排主機 4 2 0 具有省電模式之通用串列匯流排週邊 4 1 1 U S B主機核心邏輯 4 1 3、4 2 3 U S B驅動傳收器 415 > 4 2 5 串列傳收璋 4 2 1 U S B週邊核心邏輯

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Claims (1)

1234067 六、申請專利範圍 1 . 一種具有省電模式之通用串列匯流排控制器，包 括： 一通用串列匯流排驅動傳收器，具有一第一差動資料 訊號端與一第二差動資料訊號端； 一串列傳收埠，具有一串列時脈訊號端與一串列資料 訊號端，分別耦接該第一差動資料訊號端與該第二差動資 料訊號端；以及 ’ 一通用串列匯流排核心邏輯，耦接該通用串列匯流排 驅動傳收器與該_列傳收埠，用以當運作於一正常模式 時，自該第一差動資料訊號端與該第二差動資料訊號端驅 動傳收差動之資料訊號，而當運作於一省電模式時，自該 串列時脈訊號端與該串列資料訊號端驅動傳收一串列時脈 訊號與一串列資料訊號。 2. 如申請專利範圍第1項所述之具有省電模式之通用 串列匯流排控制器，其中該通用串列匯流排核心邏輯為一 通用串列匯流排主機核心邏輯。 3. 如申請專利範圍第2項所述之具有省電模式之通用 串列匯流排控制器，其中該通用串列匯流排主機核心邏輯 在偵測到連接一通用串列匯流排週邊時，會傳送一詢問要 求，以查詢該通用串列匯流排週邊可否支援該省電模式， 且當該通用串列匯流排週邊回應可支援該省電模式時，切 換至該省電模式。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之具有省電模式之通用 串列匯流排控制器，其中當該通用串列匯流排主機核心邏

12163twf.ptd 第16頁 1234067 六、申請專利範圍 輯運作於該省電模式時，會依據資料傳送之需求，來調整 該串列時脈訊號之頻率。 5 .如申請專利範圍第4項所述之具有省電模式之通用 串列匯流排控制器，其中當該通用串列匯流排主機核心邏 輯判斷沒有資料傳送需求時，會停止傳送該串列時脈訊 號。 6 .如申請專利範圍第1項所述之具有省電模式之通用 串列匯流排控制器，其中該通用串列匯流排核心邏輯為一 通用串列匯流排週邊核心邏輯。 7.如申請專利範圍第6項所述之具有省電模式之通用 串列匯流排控制器，其中該通用串列匯流排週邊核心邏輯 在接收到一通用串列匯流排主機傳送之一詢問要求時，會 回應可支援該省電模式，並離線後重新連線，以切換運作 於該省電模式。 8 . —種通用_列匯流排運作方法，適用於將具有一省 電模式之一通用串列匯流排週邊與一通用串列匯流排主機 連結於該省電模式，包括下列步驟： 該通用串列匯流排主機送出一詢問要求，以查詢該通 用串列匯流排週邊可否支援該省電模式； 該通用串列匯流排週邊回應可支援該省電模式，並離 線後重新連線，以切換運作於該省電模式；以及 該通用串列匯流排主機切換運作於該省電模式。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之通用串列匯流排運作 方法，其中當該通用串列匯流排主機與該通用串列匯流排

12163twf.ptd 第17頁 1234067 六、申請專利範圍 週邊運作於該省電模式時，係經由傳送一串列時脈訊號與 一串列資料訊號來通訊。 1 0 .如申請專利範圍第9項所述之通用串列匯流排運作 方法，其中該串列時脈訊號係由該通用串列匯流排主機所 提供。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之通用串列匯流排運 作方法，其中該通用串列匯流排主機會依據資料傳送之需 求，來調整該串列時脈訊號之頻率。 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述之通用串列匯流排運 作方法，其中當該通用串列匯流排主機判斷沒有資料傳送 需求時，會停止傳送該串列時脈訊號。

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