專利名稱：超高速和非超高速usb裝置的同步網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提供基于版本3的通用串行總線(USB)架構(gòu)(或USB3.0)的、具有連通性的同步和時(shí)序系統(tǒng)的方法和設(shè)備，該系統(tǒng)具體地但決不是排它地用于提供在本地環(huán)境或分布式方案中以必要的任意程度同步的測(cè)試和測(cè)量設(shè)備、儀器接口和過程控制設(shè)備的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)采集以及自動(dòng)化和控制。
背景技術(shù)：
版本2. 0的USB規(guī)范和包括版本2. 0的USB規(guī)范旨在以開放的架構(gòu)促進(jìn)來自不同廠商的裝置的互操作。超高速USB數(shù)據(jù)利用采用兩條導(dǎo)線的信號(hào)電平之差的形式的差分信令(即其中這兩條導(dǎo)線傳送信息)來編碼。USB 2.0規(guī)范旨在作為對(duì)PC架構(gòu)、跨越便攜的環(huán)境、臺(tái)式和家用環(huán)境的增強(qiáng)。不過，USB是用戶集中的，因此USB 2. 0規(guī)范缺少用于使裝置同步達(dá)到任意高精度的機(jī)制。幾種提案曾嘗試去解決這種和其它的不足。例如，第6，343，364號(hào)美國專利 (Leydier等人)公開了一種對(duì)被引導(dǎo)到智能卡讀取器的USB通信流進(jìn)行頻率鎖定的實(shí)施例。該文件披露了與USB SYNC和包ID流比較的本地、自由運(yùn)行的時(shí)鐘；其周期被更新以匹配這個(gè)頻率，從而產(chǎn)生1. 5MHz的標(biāo)稱頻率的本地時(shí)鐘。這提供了足以將智能卡信息讀取到主機(jī)PC內(nèi)的同步程度，但這種方法面向智能卡讀取器，因而不能解決裝置間的同步。WO 2007/092997 Ouster等人)公開了允許在USB裝置上產(chǎn)生精確的時(shí)鐘頻率、而不考慮主機(jī)PC中時(shí)鐘的精確性的同步USB裝置。USB SOF包被USB裝置解碼，并被處理作為時(shí)鐘載波信號(hào)，而不是充當(dāng)時(shí)鐘基準(zhǔn)。載波信號(hào)，一旦從USB通信流被解碼，將與比例因子(scaling factor)結(jié)合以產(chǎn)生同步信息，從而合成時(shí)鐘頻率精確控制的本地時(shí)鐘信號(hào)。以這種方式，相比載波信號(hào)的有點(diǎn)不確定的頻率，本地時(shí)鐘信號(hào)的頻率可更加精確。據(jù)說這種布置能夠產(chǎn)生達(dá)到任意高頻的本地時(shí)鐘信號(hào)，例如幾十兆赫的時(shí)鐘頻率，因此能夠確保連接至給定USB的每個(gè)裝置的本地時(shí)鐘在頻率上同步。第10/620，769號(hào)美國申請(qǐng)也披露了一種方法和設(shè)備，從而通過測(cè)量信號(hào)從主機(jī)到每個(gè)裝置的傳播時(shí)間并在每個(gè)USB裝置上提供時(shí)鐘相位補(bǔ)償以進(jìn)一步使多個(gè)本地時(shí)鐘在相位上同步。美國專利申請(qǐng)12/279，328 Ouster等人)披露了多個(gè)USB裝置的本地時(shí)鐘與從另一個(gè)接口接收的時(shí)間基準(zhǔn)同步。在一個(gè)實(shí)施方式中，USB裝置包含本地時(shí)鐘，該本地時(shí)鐘與使用IEEE-1588協(xié)議經(jīng)過以太網(wǎng)而外部提供的時(shí)間標(biāo)記同步。在又一個(gè)實(shí)施方式中，USB裝置的時(shí)鐘與來自全球定位系統(tǒng)(GPS)同步化時(shí)鐘的時(shí)間基準(zhǔn)同步。所有上面的系統(tǒng)都適用于常規(guī)的USB 2. 0，并同樣地限于幾個(gè)領(lǐng)域中。由于設(shè)備響應(yīng)超時(shí)，USB 2.0在范圍上被限制。這是USB主機(jī)控制器響應(yīng)來自所述USB主機(jī)控制器的請(qǐng)求而分配從給定的USB裝置接收信號(hào)的時(shí)間窗。因此USB 2. 0的物理長度接近25m。2008年11月發(fā)布了 USB 3. 0規(guī)范，其也關(guān)注于消費(fèi)者應(yīng)用。USB 3. 0規(guī)范對(duì)USB 架構(gòu)做出了顯著的改變。具體來說，上述的背景技術(shù)同步配置將不適用于新的5(ib/S協(xié)議
8(稱作“超高速USB”)，因?yàn)樵搮f(xié)議廢除了用于SOF包的廣播機(jī)制。USB 3.0在同一連接電纜上限定了兩個(gè)并行且獨(dú)立的USB總線。首先，USB 2. 0總線(對(duì)于后面的兼容性)保持不變并提供低速(1.5Mb/s)、全速(12Mb/s)和高速080Mb/ s)協(xié)議。第二總線一對(duì)于5(ib/S通信流一提供超高速USB。除了總線到給定USB裝置的操作是互斥的之外，這些總線獨(dú)立地工作。也就是說，如果超高速連接是可能的，則USB 2.0 總線就與該裝置斷開。在圖1中以10來示意性描述USB 3.0的雙總線架構(gòu)。包括USB主機(jī)控制器14的個(gè)人計(jì)算機(jī)12通過第一 USB 3.0從屬電纜(compliant cable) 18被連接到USB 3. 0集線器16 ；USB 3. 0裝置20通過第二 USB 3. 0從屬電纜M被連接到USB 3. 0集線器16的下游端口 22。USB主機(jī)控制器14包括USB 2. 0主機(jī)沈和超高速主機(jī)28兩者。這兩個(gè)主機(jī)26、 觀彼此獨(dú)立，且每個(gè)主機(jī)沈、觀能夠連接多達(dá)127個(gè)裝置(包括集線器)。USB 3.0從屬電纜為復(fù)合電纜，包含USB 2.0從屬電纜和一串能夠傳送超高速信號(hào)的屏蔽導(dǎo)線。于是，USB 3. 0從屬電纜18包括USB 2. 0從屬電纜30和屏蔽導(dǎo)線32。USB 3.0集線器16包含USB 2. 0集線器功能元件；34和超高速集線器功能元件36， 每個(gè)功能元件通過復(fù)合電纜18都被直接地連接到其各自的主機(jī)沈、28。USB 3. 0裝置20 包含USB 2. 0裝置功能元件38和超高速裝置功能元件40，每個(gè)功能元件通過復(fù)合電纜M 都向后連接到其各自的USB 3. 0集線器16的集線器功能元件34、36。在列舉的USB 3. 0裝置20處，超高速主機(jī)28針對(duì)超高速裝置功能元件00)的存在進(jìn)行檢查。如果發(fā)現(xiàn)超高速裝置，則建立連接。如果未發(fā)現(xiàn)超高速裝置(如僅將USB 2.0 裝置連接到端口 22的情況)，則USB 2. 0主機(jī)沈針對(duì)USB 2. 0裝置功能元件(38)在裝置 20中的存在進(jìn)行檢查。一旦主機(jī)控制器14確定哪個(gè)裝置功能元件被連接，則其指示USB 3. 0集線器16對(duì)應(yīng)于是USB 2. 0裝置功能元件38還是超高速裝置功能元件40被附接而僅僅啟動(dòng)下游端口 22的通信。這意味著在任意一個(gè)時(shí)間兩個(gè)并行總線中僅僅一個(gè)與例如 USB 3. 0裝置20的終端裝置處于操作狀態(tài)。此外，超高速USB具有不同于USB 2.0總線的架構(gòu)。由于高比特率，相當(dāng)高速的通信系統(tǒng)消耗了大量的能量。超高速USB的設(shè)計(jì)要求是較低的功耗以延長用戶裝置的電池壽命。這已導(dǎo)致USB 2. 0的先前廣播設(shè)計(jì)發(fā)生改變超高速不是廣播總線，而是將通信包指向系統(tǒng)中特定的節(jié)點(diǎn)，并切斷空閑鏈路上的通信。這嚴(yán)重影響了例如第12/279，3 號(hào)美國專利申請(qǐng)的同步配置的任意擴(kuò)展，該美國專利申請(qǐng)的用于同步裝置的方法和設(shè)備是基于在總線上被傳遞至每個(gè)裝置的廣播時(shí)鐘載波信號(hào)，該信號(hào)不適于超高速USB。超高速集線器功能元件起著裝置到主機(jī)(或上游端口)和主機(jī)到裝置(或下游端口)的作用。這意味著超高速集線器功能元件起著緩沖和調(diào)度其下游端口上的交易的作用，而不僅僅起著中繼器的作用。同樣地，超高速集線器功能元件也起著調(diào)度上游端口上的交易的作用。因此，負(fù)荷重的集線器功能元件會(huì)在通過系統(tǒng)傳輸包時(shí)增加顯著的非確定性延遲。這也阻止了例如第12/279,3 號(hào)美國專利申請(qǐng)的USB 2. 0同步配置在超高速USB 上操作的使用。USB 2.0不成熟的等時(shí)同步在USB 3. 0規(guī)范中顯著得到了改善。打開主機(jī)控制器和USB裝置之間的等時(shí)通信管道保證在每個(gè)服務(wù)間隔中通信管道的固定帶寬分配。USB 3.0的等時(shí)協(xié)議包含所謂的等時(shí)時(shí)間戳包(ITP)，該時(shí)間戳包以稍微規(guī)則的間隔被發(fā)送到每個(gè)等時(shí)端點(diǎn)，并且包含在主機(jī)控制器的時(shí)域中由USB主機(jī)物理層(Wiy)進(jìn)行的ITP交易的開始的時(shí)間戳。該等時(shí)時(shí)間戳包精確到大約25ns。超高速USB切斷空閑鏈路以保存能量，但為了接收等時(shí)時(shí)間戳包，鏈路必須是有源的。因此，主機(jī)控制器必須保證在等時(shí)時(shí)間戳包的傳輸之前到裝置的所有鏈路處于完全有源模式(稱作電源狀態(tài)U0)。遺憾的是，等時(shí)時(shí)間戳包會(huì)在沿著USB網(wǎng)絡(luò)的傳播中被延遲。USB 3. 0也未提供確定包在超高速USB中的傳播時(shí)間的方法，因此沒有方法精確地知道在不同USB裝置上的時(shí)域之間的相位關(guān)系。期望幾百納秒的相位差為最佳情況，利用超高速USB使其對(duì)于儀器化或其他精度時(shí)序要求是不切合實(shí)際的。第5，566，180號(hào)美國專利(Eidson等人)公開了一種同步時(shí)鐘的方法，其中通信網(wǎng)絡(luò)上的一串裝置互相傳送它們的本地時(shí)間，且由消息群確定網(wǎng)絡(luò)傳播時(shí)間。Eidson的進(jìn)一步公開(第6，278，710,6, 665，316,6, 741，952和7，251，199號(hào)美國專利)擴(kuò)展了這種概念，但僅僅致力于其中同步消息的恒流經(jīng)由因特網(wǎng)在分布式儀器網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳遞的同步配置。這樣連續(xù)的發(fā)送消息消耗了帶寬，并且將可能的同步化的精確度限制到在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的布置中為幾百納米秒和在常規(guī)的交換式子網(wǎng)中為更低的精確度(通常微秒)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本公開中術(shù)語“時(shí)鐘信號(hào)”和“同步”用于指代時(shí)鐘信號(hào)、觸發(fā)信號(hào)、延遲補(bǔ)償信息以及傳播時(shí)間測(cè)量信息。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在本公開中“時(shí)間的概念”用于表示出現(xiàn)時(shí)間(epoch)或“實(shí)際時(shí)間”，也可用于指代時(shí)鐘信號(hào)和相關(guān)出現(xiàn)時(shí)間的結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目的是根據(jù)USB3規(guī)范實(shí)現(xiàn)多個(gè)USB裝置的精確性同步，達(dá)到預(yù)定義的最大值。具體地，在第一廣義方面，本方面提供一種使多個(gè)超高速USB裝置和多個(gè)非超高速USB裝置的運(yùn)行同步的方法，包括為所述多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)建立超高速同步信道；為所述多個(gè)非超高速USB裝置的每一個(gè)建立非超高速同步信道；使所述多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘同步；使所述多個(gè)非超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘同步；和使所述超高速同步信道和非超高速同步信道同步，從而所述超高速和非超高速裝置能同步地運(yùn)行。因此，本發(fā)明允許超高速連接的USB裝置和非超高速連接的USB裝置在公共USB 上的同步運(yùn)行。因此，該方法允許例如超高速等時(shí)時(shí)序與非超高速(或高速)SOF時(shí)序的同步。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括利用等時(shí)傳送方法使所述超高速USB裝置的每一個(gè)的所述本地時(shí)鐘諧振或鎖頻，所述等時(shí)傳送方法包括在所述主機(jī)控制器和所述各個(gè)超高速USB裝置之間打開至少一個(gè)等時(shí)通信管道；保證所述各個(gè)超高速USB裝置處于鏈路狀態(tài)U0，以準(zhǔn)備接收等時(shí)時(shí)間戳包 (ITP)；
所述主機(jī)控制器將多個(gè)多播傳送周期性等時(shí)時(shí)間戳包發(fā)送到所述等時(shí)端點(diǎn)的每一個(gè)；將所述各個(gè)超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定為來自所述周期性等時(shí)時(shí)間戳包(ITP)的信息；從而將所述周期性等時(shí)時(shí)間戳包內(nèi)包含的時(shí)間戳用作基準(zhǔn)時(shí)間，來使所述各個(gè)超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘與所述主機(jī)控制器的時(shí)域諧振，并且利用所述等時(shí)時(shí)間戳包從所述主機(jī)控制器到所述各個(gè)超高速USB裝置的傳播時(shí)間，來使所述各個(gè)本地時(shí)鐘同步或相位對(duì)準(zhǔn)。該方法可以進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘由于所述等時(shí)時(shí)間戳包從所述主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)超高速USB裝置的相對(duì)傳播時(shí)間所弓I起的相位誤差。在某些實(shí)施方式中，該方法包括另外利用不用的非超高速信號(hào)導(dǎo)線使所述超高速 USB裝置的每一個(gè)的所述各個(gè)本地時(shí)鐘諧振或鎖頻，包括在上游USB主機(jī)控制器或USB集線器處，將附加的同步信息多路復(fù)用到高速USB D+和D-數(shù)據(jù)信令線路上； 禾口
在所述超高速USB裝置的上游端口處，多路分離來自D+/D-信令線路的同步信息
將所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到所述同步信息。 所述同步信息可包括觸發(fā)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)鐘相位信息。 根據(jù)該實(shí)施方式，該方法可以進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘由于所述同步信息從所述主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)超高速 USB裝置的每一個(gè)的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。在另一個(gè)實(shí)施方式中，使所述非超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘同步包括監(jiān)控在所述各個(gè)非超高速USB裝置本地的USB數(shù)據(jù)通信流；對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的多個(gè)周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼；將所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到來自所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)的信息；從而將所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)用作基準(zhǔn)時(shí)間，來使所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘與所述主機(jī)控制器的時(shí)域諧振，并且利用所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)從所述主機(jī)控制器到所述各個(gè)非超高速USB裝置的各個(gè)傳播時(shí)間，來使所述本地時(shí)鐘同步或相位對(duì)準(zhǔn)。該方法還可以進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘由于所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)從所述主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)非超高速USB裝置的各個(gè)相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)可以包括USB幀起始包。在具體實(shí)施方式
中，使所述超高速同步信道和非超高速同步信道同步包括在所述非超高速同步信道的時(shí)域中，確定各個(gè)第一等時(shí)數(shù)據(jù)包和等時(shí)時(shí)間戳包從所述主機(jī)控制器到所述各個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的各自傳輸時(shí)間；向所述主機(jī)控制器報(bào)告所述各自傳輸時(shí)間；和所述主機(jī)控制器在所述超高速USB裝置的各個(gè)時(shí)域和所述非超高速USB裝置的時(shí)
11域之間創(chuàng)建映射；和使所述超高速USB裝置的各個(gè)USB裝置功能電路的多個(gè)運(yùn)行或事件的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)間與所述主機(jī)控制器的時(shí)域匹配；從而所述運(yùn)行或事件的每一個(gè)能被反向映射到所述非超高速USB裝置的時(shí)域?？梢?guī)定等時(shí)傳送以特定的USB幀(或微幀)開始。上述的這個(gè)方面的方法可包括在非超高速同步信道的時(shí)域中確定多個(gè)等時(shí)時(shí)間戳包到多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的傳輸時(shí)間(時(shí)間戳)，從而提供更多關(guān)于時(shí)域之間的映射的信息，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯然的。多個(gè)非超高速USB裝置可包含有線非超高速USB裝置或無線USB裝置，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯然的。在這種情況下，基于幀起始的同步方案(例如上述背景技術(shù)的那些)將可同樣地適用，并且無線USB可用作本發(fā)明中披露的任意非超高速同步信道的同步信道。超高速USB裝置的本地時(shí)鐘的同步或相位對(duì)準(zhǔn)可通過利用USB裝置特征設(shè)置等時(shí)延遲(Set Isochronous Delay)或通過調(diào)節(jié)所述本地時(shí)鐘的相位的任意其它方法而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)第二廣義方面，本發(fā)明提供一種使USB網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)超高速USB裝置和非超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘同步的方法，該USB網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)USB集線器、一個(gè)以上的超高速USB裝置和一個(gè)以上的非超高速USB裝置，該方法包括確定所述USB網(wǎng)絡(luò)的連接布局；在所述USB網(wǎng)絡(luò)的最上方USB集線器處建立非超高速同步信道；在所述USB網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路中識(shí)別在其各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中不包含任何非超高速 USB裝置的各個(gè)最高USB集線器端口，每個(gè)各個(gè)最高USB集線器端口被設(shè)置于每個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)支路的對(duì)應(yīng)的最高USB集線器中；建立從所述各個(gè)最高USB集線器端口到附接到其上的每個(gè)所述超高速USB裝置的各個(gè)超高速同步信道；使所述各個(gè)最高USB集線器的各個(gè)本地時(shí)鐘通過它們各自的上游非超高速同步信道同步；使所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘通過各自的非超高速同步信道同步；和使所述各個(gè)超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘通過所述各自的超高速同步信道同
止
少；從而使所述超高速同步信道與在其各個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路中對(duì)應(yīng)的各個(gè)所述最高USB集線器的時(shí)間概念同步，并且使所述最高USB集線器的各個(gè)本地時(shí)鐘與非超高速同步信道同
止
少ο在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括另外利用不用的非超高速信號(hào)導(dǎo)線使所述超高速 USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘的每一個(gè)諧振或鎖頻，包括在上游USB主機(jī)控制器或USB集線器處，將附加的同步信息多路復(fù)用到高速USB D+和D-數(shù)據(jù)信令線路上；在所述超高速USB裝置的上游端口處，多路分離來自D+和D-信令線路的同步信息；和將所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到所述同步信息。
該方法還可包括確定和補(bǔ)償所述本地時(shí)鐘由于所述同步信息從所述USB主機(jī)控制器或USB集線器到所述多個(gè)USB裝置的每一個(gè)的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。附加的同步信息通常包括計(jì)時(shí)、絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)和觸發(fā)信號(hào)。因此，該方法允許通過USB 2.0導(dǎo)線為超高速USB裝置提供同步信道(包括同步計(jì)時(shí)、絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)和觸發(fā)信號(hào))。同步信道提供了主要用于同步USB的范圍的機(jī)制。
背景技術(shù)：
系統(tǒng)依賴于幀起始(SOF)包在高速USB 2.0上的傳輸，但該系統(tǒng)的范圍有限。USB 2.0 標(biāo)準(zhǔn)定義了經(jīng)過USB集線器具有5層擴(kuò)展的分層星型拓?fù)洌颐繉幼畲蟮碾娎|長度為5m，因此總的分布范圍為25m。這是由于在USB 2.0協(xié)議下用于每個(gè)裝置的有限的通信窗口，在其中對(duì)于所有業(yè)務(wù)都具有通信超時(shí)時(shí)段，并且主機(jī)控制器必須在從主機(jī)請(qǐng)求傳輸起的特定時(shí)間段內(nèi)從USB裝置接收應(yīng)答。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，利用USB2S0F包實(shí)現(xiàn)不了同步。相反地，使到USB裝置的USB 2. 0通信失效，且將專用的同步信息多路復(fù)用到斷開的USB2導(dǎo)線上。關(guān)于USB3的超時(shí)限制是提供大約幾十公里的物理范圍的毫秒級(jí)。出于所有意圖和目的，這種同步信道的物理范圍僅由傳輸層的選擇來確定。USB電纜在通向多個(gè)USB裝置中每一個(gè)的下游通路中可包括多個(gè)電纜段和多個(gè) USB集線器。信令線路通常采用導(dǎo)電對(duì)的形式，并且可包括銅電纜(其符合USB 3.0規(guī)范)。可替代地，信令線路可包括具有銅導(dǎo)線和光纖導(dǎo)線的混合電纜或只是光纖導(dǎo)線。其它同步信息也可經(jīng)USB D+/D-數(shù)據(jù)信令線路而被傳輸，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯然的，且該實(shí)施方式不限制同步信息的范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，上游連接點(diǎn)是含有用于USB擴(kuò)展的多個(gè)連接點(diǎn)的USB集線器。 優(yōu)選地，USB集線器包含精確定時(shí)基準(zhǔn)或同步于外部精確定時(shí)基準(zhǔn)的本地時(shí)鐘。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括由在USB集線器處的電路產(chǎn)生同步信息。該同步信息可由在USB集線器處的電路從外部源接收，例如全球定位系統(tǒng)(GPS)參考時(shí)鐘源、原子鐘、以太網(wǎng)(例如采用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)或IEEE-1588精確時(shí)間協(xié)議(PTP)的形式)、 無線同步機(jī)制、小型PCI儀器系統(tǒng)、PXI儀器系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)或另一個(gè)儀器系統(tǒng)。以這種方式，同步信道能夠通過分布很廣的網(wǎng)絡(luò)提供精確到外部基準(zhǔn)時(shí)鐘的精確定時(shí)基準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，同步橋(在多個(gè)總線之間的橋接)包括在個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)使用的插入式電路板。在又一個(gè)實(shí)施方式中，所述同步橋包括用于諸如小型PCI、 PXI> PXI-express, VXI、VME之類的儀器系統(tǒng)或其它儀器系統(tǒng)的插入式電路板。在PXI和 PXI-express的情況中最為特別地是，所述同步橋優(yōu)選地被用于槽1時(shí)序控制器卡槽以通過所述PXI或PXI-express儀器機(jī)箱實(shí)現(xiàn)同步。此外，所述同步橋可包括使所述超高速USB 與無線USB網(wǎng)絡(luò)或利用各種協(xié)議的另一類型網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)同步的電路。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述同步橋包括家庭娛樂系統(tǒng)，從而音頻流和視頻流被同步，且通過最顯著利用精確時(shí)間協(xié)議(PTP)或IEEE-1588的多個(gè)總線，例如超高速USB和以太網(wǎng)被分布。在這種情況下，例如用于家庭影院或游戲應(yīng)用的視聽信息被所述橋解碼(或也可被另一個(gè)部件解碼且被傳送到所述橋)，以通過多個(gè)同步網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞。雖然對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其它實(shí)施方式是顯然的，但在優(yōu)選實(shí)施方式中，視頻流通過與傳輸所述音頻流的所述以太網(wǎng)同步的所述超高速USB被傳遞。同步信息可以時(shí)域多路復(fù)用的方式而被分布，其中同步信息的不同組成部分在同步信道的總通信帶寬內(nèi)占據(jù)它們自己各自的時(shí)隙。例如，周期性時(shí)鐘載波信號(hào)可占據(jù)第一時(shí)隙，絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)占據(jù)第二時(shí)隙以及觸發(fā)信號(hào)占據(jù)第三時(shí)隙。同步信息可以采用通過D+/D-數(shù)據(jù)信令線路的差分信令的形式?？商娲?，該方法可包括由D+和D-數(shù)據(jù)信令線路上的單端信令提供同步信息。在該實(shí)施方式中，該方法可包括通過數(shù)據(jù)信令線路分布同步信息。例如，該方法可包括經(jīng)第一數(shù)據(jù)信令線路傳輸時(shí)鐘載波信號(hào)，并且經(jīng)第二數(shù)據(jù)信令線路傳輸絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)。用于經(jīng)數(shù)據(jù)信令線路傳送同步信息的其它配置是可能的，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯然的。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括使所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘同步包括監(jiān)控在所述非超高速USB裝置的每一個(gè)本地的USB數(shù)據(jù)通信流；對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的多個(gè)周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼；將所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到來自所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)的信息；從而將所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)(優(yōu)選為USB幀起始包)用作基準(zhǔn)時(shí)間，來使所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘與所述主機(jī)控制器的時(shí)域諧振，并且利用所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)自所述主機(jī)控制器的相對(duì)傳播時(shí)間而使所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘同步或相位對(duì)準(zhǔn)。所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)可包括USB幀起始包。該方法可進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘由于所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)從所述USB主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)非超高速USB裝置的相對(duì)傳播時(shí)間所弓I起的相位誤差。在具體實(shí)施方式
中，該方法進(jìn)一步包括使所述USB集線器和所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到或同步于基本相同的頻率；測(cè)量非超高速信號(hào)從所述最上方USB集線器到所述最高USB集線器和非超高速 USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)往返傳播時(shí)間；確定非超高速信號(hào)到所述USB集線器和非超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)下游傳播時(shí)間或相對(duì)下游傳播時(shí)間；同步或調(diào)節(jié)所述USB集線器的所述本地時(shí)鐘的每一個(gè)的相位和包含在所述非超高速同步信道中的所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘的每一個(gè)的相位；和為所述USB裝置的每一個(gè)提供公共的時(shí)間概念。該方法可包括另外利用不用的非超高速信號(hào)導(dǎo)線使所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘諧振于或鎖頻到所述最高USB集線器，包括在上游USB主機(jī)控制器或USB集線器處，將附加的同步信息多路復(fù)用到高速USB D+和D-數(shù)據(jù)信令線路上；在所述各個(gè)超高速USB裝置的上游端口處，多路分離來自D+/D-信令線路的同步 fn息；將所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到所述同步信息，
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其中，所述附加的同步信息由所述最上方USB集線器的所述本地時(shí)鐘產(chǎn)生，從而使所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘與所述非超高速同步信道的時(shí)間概念同步。該方法可進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘由于所述附加的同步信息從所述各個(gè)最高USB集線器到所述各個(gè)超高速USB裝置的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。根據(jù)第三廣義方面，本發(fā)明提供一種用于在多個(gè)同步的超高速USB裝置中補(bǔ)償電纜傳播時(shí)間引起的相位偏移的方法，包括建立從USB主機(jī)到各個(gè)超高速USB裝置的各個(gè)超高速通信信道連接，每個(gè)連接包括各個(gè)USB電纜；在各個(gè)USB電纜的上游連接點(diǎn)處，使各個(gè)USB電纜的USB2D+/D-數(shù)據(jù)信令線路失效或斷開；在上游連接點(diǎn)處，將附加的同步信息(例如計(jì)時(shí)、絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)和觸發(fā)信號(hào))多路復(fù)用到D+/D-信令線路上；在USB裝置的每一個(gè)處，多路分離來自D+/D-數(shù)據(jù)信令線路的同步信息；將D+/D-數(shù)據(jù)信令線路上的傳播定時(shí)信號(hào)傳輸?shù)経SB裝置；從USB裝置接收作為傳播定時(shí)信號(hào)的響應(yīng)而產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)并對(duì)其解碼；測(cè)量在每個(gè)USB裝置的傳播定時(shí)信號(hào)的傳輸和響應(yīng)信號(hào)的接收之間的各個(gè)時(shí)間間隔；確定每個(gè)USB裝置的相對(duì)下游傳播時(shí)間；指定所述USB裝置的一個(gè)作為時(shí)態(tài)基準(zhǔn)裝置(temporal reference device)；確定在時(shí)態(tài)基準(zhǔn)裝置和除時(shí)態(tài)基準(zhǔn)裝置之外的每一個(gè)USB裝置的相對(duì)下游傳播時(shí)間之間的各個(gè)差；使在USB裝置本地的各個(gè)時(shí)鐘在頻率和相位上諧振于或鎖定到同步信息；確定本地時(shí)鐘相對(duì)于時(shí)態(tài)基準(zhǔn)USB裝置的本地時(shí)鐘的各個(gè)相位；確定為了大致同相地放置本地時(shí)鐘所需的本地時(shí)鐘的各個(gè)時(shí)態(tài)調(diào)整或相位偏移 (注意并非所有的USB裝置可被確定以要求時(shí)態(tài)調(diào)整或相位偏移)；將時(shí)態(tài)調(diào)整或相位偏移(例如自USB主機(jī))傳輸?shù)礁鱾€(gè)USB裝置(注意這可意味著如果根據(jù)前面步驟中的需要確定沒有時(shí)態(tài)調(diào)整或相位偏移，則一些USB裝置可不接收時(shí)態(tài)調(diào)整或相位偏移)；和根據(jù)傳輸?shù)狡渖系母鱾€(gè)時(shí)態(tài)調(diào)整或相位偏移而對(duì)各個(gè)本地時(shí)鐘進(jìn)行相位調(diào)節(jié)。因此，這方面在D+/D-數(shù)據(jù)信令線路上提供了時(shí)間-延遲-循環(huán)-返回信號(hào)。此外，該時(shí)態(tài)調(diào)整對(duì)于針對(duì)所有同步信息補(bǔ)償電纜傳播時(shí)間是有效的。因此為所有同步信息提供一般的相位調(diào)整允許每個(gè)USB裝置的計(jì)時(shí)信號(hào)、絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)、觸發(fā)信號(hào)和任意其它形式的同步信息的同步。每個(gè)連接可在通向各個(gè)USB裝置的下游通路中包括多個(gè)電纜段和多個(gè)USB集線
ο時(shí)間間隔包括三個(gè)分量下游傳播時(shí)間、上游傳播時(shí)間和在各個(gè)USB裝置中由于產(chǎn)生對(duì)傳播計(jì)時(shí)信號(hào)的響應(yīng)而引起的反應(yīng)時(shí)間。通過USB電纜的信號(hào)傳播時(shí)間通?？梢暈閷?duì)稱的，并且反應(yīng)時(shí)間對(duì)于相同特性的所有USB裝置應(yīng)該具有均勻的值。因此預(yù)期信號(hào)傳播時(shí)間正好為每個(gè)USB裝置的時(shí)間間隔的一半加上反應(yīng)時(shí)間所引起的某一恒定值。結(jié)果， 該恒定反應(yīng)時(shí)間在確定相對(duì)下游傳播時(shí)間時(shí)被抵消。根據(jù)第四廣義方面，本發(fā)明提供一種用于使USB網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)以上的超高速USB裝置和一個(gè)以上的非超高速USB裝置同步的設(shè)備，包括具有超高速USB上游端口的USB集線器；多個(gè)超高速USB下游端口 ；適于執(zhí)行USB 3. 0集線器功能的USB集線器功能電路，該功能提供到所述上游端口和到所述多個(gè)下游端口的連接；和至少一個(gè)USB裝置功能電路，所述USB裝置功能電路被連接至所述下游端口中的一個(gè)；解碼電路，用于在所述上游端口處對(duì)來自非超高速USB數(shù)據(jù)流的周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼；諧振器電路，適于使所述設(shè)備的本地時(shí)鐘與所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)諧振；適于使所述本地時(shí)鐘與外部的時(shí)間概念(即該設(shè)備之外)同步的同步器(例如采用同步電路的形式)；適于產(chǎn)生所述本地時(shí)鐘所參考的附加的同步信息(例如計(jì)時(shí)、絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)和觸發(fā)信號(hào))的電路；和能操作以選擇性地使所述設(shè)備的每個(gè)下游USB端口的下游非超高速D+/D-數(shù)據(jù)信令線路從它們各個(gè)USB集線器功能元件下游端口失效的電路；多路復(fù)用器(例如采用多路復(fù)用電路的形式)，用于在所述多個(gè)下游USB連接器的每一個(gè)處將來自所述本地時(shí)鐘的所述附加的同步信息多路復(fù)用到所述下游D+/D-信令線路上，能操作以將所述非超高速USB D+/D-信號(hào)引導(dǎo)向具有附接的非超高速裝置的任意下游USB連接器，并將所述附加的同步信息引導(dǎo)向具有附接的超高速USB裝置的任意所述下游USB連接器；和定時(shí)器(例如采用定時(shí)電路的形式)，適于確定信號(hào)從所述設(shè)備到一個(gè)以上附接的下游USB裝置的各個(gè)往返時(shí)間間隔；其中，所述USB裝置功能電路適于將由定時(shí)器確定的所述往返時(shí)間間隔傳輸?shù)剿鯱SB網(wǎng)絡(luò)的USB主機(jī)控制器。因此，提供了一種用于使混合的超高速/非超高速網(wǎng)絡(luò)同步的設(shè)備(例如采用USB 集線器的形式)，該設(shè)備容許同步計(jì)時(shí)并提供絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)和觸發(fā)信號(hào)。USB主機(jī)控制器通常位于該設(shè)備之外，但在某一實(shí)施方式中，該設(shè)備包括USB主機(jī)控制器。例如，該設(shè)備一包括USB主機(jī)控制器一可被制造在單芯片上。因此，本發(fā)明僅利用單個(gè)電纜即可使多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的本地時(shí)鐘同步。這涉及利用符合USB3的裝置支座以允許和其它常規(guī)的USB電纜和裝置一起無縫使用。 USB 3.0規(guī)范限定在進(jìn)行到USB 3.0裝置的超高速連接時(shí)，集線器使到該裝置的USB 2.0信號(hào)失效。在進(jìn)行超高速裝置連接時(shí)，該公開的儀器總線架構(gòu)利用了在USB 3.0電纜中不用的信號(hào)線。這同樣可應(yīng)用于任何要求同步信道和USB超高速連接的應(yīng)用中。該設(shè)備可包括用于控制多路復(fù)用器的狀態(tài)的電路。針對(duì)超高速和非超高速下游裝置，定時(shí)器可適于采用不同的測(cè)量技術(shù)。在一個(gè)實(shí)
16施方式中，定時(shí)器測(cè)量在每個(gè)所附接的非超高速USB裝置的上游端口之間的往返時(shí)間。根據(jù)該實(shí)施方式，該定時(shí)器測(cè)量從用于產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)的電路到每個(gè)所附接的超高速USB裝置以及返回的往返時(shí)間。該往返時(shí)間可根據(jù)任何合適的方法來測(cè)量，包括這里公開的任何一種往返測(cè)量方法。所述USB裝置功能電路可適于執(zhí)行非超高速裝置功能。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述USB裝置功能電路適于執(zhí)行超高速裝置功能。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述外部時(shí)間概念可由所述USB主機(jī)控制器提供。所述同步器還可適于使所述本地時(shí)鐘與外部接口諧振。在一個(gè)實(shí)施方式中，該設(shè)備適于從所述外部接口接收所述外部時(shí)間概念。所述外部接口可包括GPS時(shí)鐘、PXI機(jī)箱槽1時(shí)序控制器、以太網(wǎng)接口、 IEEE-1588精確時(shí)間協(xié)議以太網(wǎng)(Precision Time Protocol Ethernet)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議以太網(wǎng)(Network Time Protocol Ethernet)、原子鐘或靶場間儀器組Qnter-Range Instrumentation Group(IRIG))接口中的任意一個(gè)或多個(gè)。在具體實(shí)施方式
中，該設(shè)備進(jìn)一步包括USB主機(jī)控制器功能元件，其適于連接到所述USB集線器的所述上游端口。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述諧振器電路包括用于觀測(cè)在任意附接的USB裝置的各個(gè)連接點(diǎn)或下游端口本地的USB數(shù)據(jù)流的電路；用于對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼的電路；用于對(duì)應(yīng)對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的周期性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解碼而在所述設(shè)備本地產(chǎn)生事件信號(hào)的電路；用于相對(duì)于所述事件信號(hào)的頻率鎖定所述本地時(shí)鐘的頻率的電路。在具體實(shí)施方式
中，用于觀測(cè)USB數(shù)據(jù)流的電路位于上游端口處。此外，該設(shè)備可被布置為同步橋。在該配置中，本地時(shí)鐘電路可與外部基準(zhǔn)時(shí)鐘和自USB環(huán)境外部提供的時(shí)間概念同步。該設(shè)備還可包括具有時(shí)鐘的USB主機(jī)控制器和允許主機(jī)控制器的時(shí)鐘與外部基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的電路。在該實(shí)施方式中，外部基準(zhǔn)時(shí)鐘和相關(guān)聯(lián)的時(shí)間概念(即外部時(shí)間源)可包括全球定位系統(tǒng)(GPS)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；原子鐘信號(hào)；同步的USB ；以太網(wǎng)時(shí)間碼信號(hào)，例如但不限于IEEE-1588精確時(shí)間協(xié)議(PTP)基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP)時(shí)間信號(hào)或其它以太網(wǎng)時(shí)間基準(zhǔn)；靶場間儀器組(IRIG)基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)或任意其它基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。該外部時(shí)間源可經(jīng)電纜、光纖、無線機(jī)制或其它信號(hào)傳送或傳輸機(jī)制而被接收。因此，本發(fā)明使超高速連接的USB裝置同步于例如經(jīng)以太網(wǎng)(利用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議 (NTP)、IEEE-1588同步協(xié)議或任意其它時(shí)間源)連接的裝置、經(jīng)PCI總線或小型PCI總線連接的裝置、經(jīng)PXI (或PXI-express)總線連接的裝置、經(jīng)VXI或VME總線連接的裝置、經(jīng)包括但不限于Zigbee或無線USB的無線機(jī)制連接的裝置以及通過其它通信總線連接的裝置。非超高速USB裝置可為高速或全速裝置，并且優(yōu)選地適于使本地時(shí)鐘與USB SOF 包令牌同步。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)以上的OUT令牌、IN令牌、 ACK令牌、NAK令牌、STALL令牌、PRE令牌、SOF令牌、SETUP令牌、DATAO令牌、DATAl令牌、或USB數(shù)據(jù)包中可編程的序列比特模式。根據(jù)第五廣義方面，提供一種用于向一個(gè)以上超高速連接的USB裝置提供同步信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備包括包含超高速USB上游端口的USB集線器；和
多個(gè)超高速USB下游端口 ；時(shí)鐘或時(shí)鐘電路；適于產(chǎn)生所述本地時(shí)鐘所參考的同步信息的電路；能操作以將所述同步信息多路復(fù)用到選定的一個(gè)以上所述下游端口的D+/D-信令線路上，USB裝置以超高速USB模式被附接和連接到選定的一個(gè)以上所述下游端口。根據(jù)第六廣義方面，提供一種使以超高速模式連接的USB裝置的時(shí)鐘與附接到該 USB裝置的USB集線器的時(shí)鐘同步的方法，該方法包括從所述USB集線器的所述時(shí)鐘產(chǎn)生同步信息；將所述同步信息多路復(fù)用到所述USB裝置所附接到的所述USB集線器的下游端口的不用的D+/D-信令線路上；使所述USB裝置的所述時(shí)鐘與所述同步信息同步；從而所述USB裝置被連接到主機(jī)控制器并通過所述USB集線器利用超高速USB協(xié)議與主機(jī)控制器通信，并且同時(shí)與所述USB集線器的所述時(shí)鐘的時(shí)間概念同步。所述同步信息可包括所述USB集線器的所述時(shí)鐘可與其諧振的諧振信息。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述諧振信息包括周期性信號(hào)，而在特定實(shí)施方式中，所述同步信息包含所述USB集線器的所述時(shí)鐘的時(shí)間概念。在具體實(shí)施方式
中，所述同步信息包括一個(gè)以上的觸發(fā)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括確定從所述USB集線器到所述USB裝置的信號(hào)傳播時(shí)間。根據(jù)所述信號(hào)傳播時(shí)間的確定而對(duì)所述USB裝置的所述時(shí)鐘相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)第七廣義方面，提供一種使公共USB網(wǎng)絡(luò)的超高速USB裝置和非超高速USB 裝置的相位同步的方法，包括使所述非超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性幀起始包諧振；使所述超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性等時(shí)時(shí)間戳包諧振；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述非超高速USB裝置之間的非超高速傳播時(shí)間；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述超高速USB裝置之間往返的超高速傳播時(shí)間；確定所述超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的差；和根據(jù)所述超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的所述差調(diào)節(jié)所述本地時(shí)鐘的相位。所述非超高速傳播時(shí)間可被確定為例如單向或往返傳播時(shí)間。所述超高速傳播時(shí)間可被確定為例如單向或往返傳播時(shí)間(后者容易被測(cè)量，前者根據(jù)后者更容易確定)。應(yīng)當(dāng)理解的是，即使根據(jù)不同的定義確定了非超高速和超高速傳播時(shí)間，確定兩者之間的差也是簡單的問題，例如通過適當(dāng)?shù)貙?duì)兩個(gè)中的一個(gè)或另一個(gè)加倍或減半。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括使又一非超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性幀起始包諧振；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述又一非超高速USB裝置之間的又一非超高速傳播時(shí)間；確定所述超高速傳播時(shí)間和所述一個(gè)非超高速傳播時(shí)間之間的差；和根據(jù)所述超高速傳播時(shí)間和又一非超高速傳播時(shí)間之間的所述差調(diào)節(jié)所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘的相位。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括使又一超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性幀起始包諧振；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述又一超高速USB裝置之間的又一超高速傳播時(shí)間；確定所述又一超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的差；和根據(jù)所述又一超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的所述差調(diào)節(jié)所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘的相位。該最后描述的兩個(gè)實(shí)施方式，如果重復(fù)采用，則容許使公共USB網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)超高速USB裝置和/或多個(gè)非超高速USB裝置相位的同步。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以根據(jù)適應(yīng)性和期望來結(jié)合本發(fā)明的以上每個(gè)方面的所有各個(gè)特征。此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明還提供被布置為執(zhí)行上述發(fā)明的每個(gè)方法的設(shè)備和系統(tǒng)。另外，可以用各種方式來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。例如，這種裝置可采用位于印刷電路或印刷布線板上、陶瓷基板上或半導(dǎo)線級(jí)別即單個(gè)硅(或其它半導(dǎo)線材料)芯片處的多個(gè)部件的形式配置而成。


為了本發(fā)明可更加清楚地被確定，現(xiàn)在參照附圖，通過實(shí)施例描述實(shí)施方式，其中圖1為根據(jù)背景技術(shù)的USB3的雙總線架構(gòu)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包含超高速和非超高速USB裝置的同步USB的示意圖；圖3為用于圖3的同步USB的超高速和非超高速USB裝置的同步的周期性時(shí)序信號(hào)的相對(duì)時(shí)序的示意圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的USB定時(shí)集線器的示意圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的同步USB裝置的示意圖；圖5A為圖4A的USB定時(shí)集線器的簡化版本的具體狀態(tài)(在其中提供超高速同步信道)的示意圖；圖5B為圖4A的USB定時(shí)集線器的簡化版本的具體狀態(tài)(在其中提供非超高速同步信道)的示意19
圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的混合的超高速和非超高速同步USB網(wǎng)絡(luò)的示意圖； 以及圖7為圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的同步的超高速和非超高速USB裝置對(duì)的時(shí)序信號(hào)的示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖2中以70示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的設(shè)置于個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC) 72 中的同步USB。PC 72包括被連接至包含超高速USB定時(shí)集線器78、超高速USB裝置80和非超高速USB裝置82的網(wǎng)絡(luò)76的超高速USB主機(jī)控制器74。USB主機(jī)控制器74通過包括超高速導(dǎo)線86和非超高速導(dǎo)線88的復(fù)合USB電纜84而被連接至USB定時(shí)集線器78。USB定時(shí)集線器78支撐超高速USB裝置80和非超高速USB裝置82兩者的附接， 因此超高速導(dǎo)線86和非超高速導(dǎo)線88兩者都傳送超高速USB主機(jī)控制器74和USB定時(shí)集線器78之間的信號(hào)。超高速USB裝置80通過包括超高速導(dǎo)線92和非超高速導(dǎo)線94的符合超高速標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合USB電纜90而被連接至USB定時(shí)集線器78。由于裝置USB 80為超高速USB裝置， 因此USB定時(shí)集線器78關(guān)閉到導(dǎo)線94的非超高速數(shù)據(jù)通信流，因而超高速裝置80和USB 定時(shí)集線器78之間的連接僅由超高速導(dǎo)線92提供。非超高速USB裝置82通過包括超高速導(dǎo)線98和非超高速導(dǎo)線100的符合超高速標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合USB電纜96而被連接至USB定時(shí)集線器78。在由非超高速導(dǎo)線100執(zhí)行到非超高速USB裝置82的數(shù)據(jù)連接時(shí)，沒有信號(hào)通過超高速USB導(dǎo)線98。在該實(shí)施例中，在USB定時(shí)集線器78和超高速USB裝置80之間的超高速導(dǎo)線 92 (屬于復(fù)合USB電纜90的)適于提供超高速同步信道，而在USB定時(shí)集線器78和非超高速USB裝置82之間的非超高速電纜段100 (屬于復(fù)合USB電纜96的)可以說提供了非超高速同步信道。根據(jù)該實(shí)施方式，超高速USB裝置80與非超高速USB裝置82同步。非超高速USB 通信流中的幀與等時(shí)超高速時(shí)間戳包具有基本恒定的相位關(guān)系。圖3為經(jīng)由圖2的USB定時(shí)集線器78的時(shí)序信號(hào)通信流的以110表示的示例性時(shí)序圖的示意圖，表示超高速同步信道和非超高速同步信道的時(shí)序信號(hào)之間的關(guān)系。參照?qǐng)D3，總線間隔112-限定為125 μ s周期一對(duì)于超高速和非超高速總線兩者是共同的。為非超高速同步信道的同步所選擇的典型周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)為幀起始(SOF)包，其在總線間隔邊界處的每個(gè)總線間隔出現(xiàn)一次。在幀起始包(參見圖3的上部寄存器)的傳輸中具有非常嚴(yán)格的容差114 幀起始包必須在總線間隔邊界的納秒內(nèi)被傳輸。通過對(duì)比，在等時(shí)時(shí)間戳包(ITP)窗口(圖3的中間寄存器)上超高速同步信道具有非常寬松的容差116。ITP窗口允許ITP在離總線間隔邊界8μ s的區(qū)域內(nèi)的任何地方都可傳輸。該導(dǎo)致在等時(shí)時(shí)間戳包(自各個(gè)總線間隔邊界120所經(jīng)歷的時(shí)間)的傳輸中產(chǎn)生明顯的時(shí)序抖動(dòng)。等時(shí)時(shí)間戳包(參見圖3的下部寄存器)也包含從總線間隔邊界到等時(shí)時(shí)間戳包的傳輸所經(jīng)歷時(shí)間的時(shí)間戳。該機(jī)制允許所附接的USB裝置跟蹤主機(jī)控制器時(shí)間。然而，在該實(shí)施方式中主要使用的兩個(gè)時(shí)間標(biāo)記具有已知的相位關(guān)系，這允許超高速和非超高速同步信道的精確同步。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種用于同步多個(gè)超高速和非超高速信道的系統(tǒng)。圖4A為根據(jù)該實(shí)施方式的超高速USB定時(shí)集線器130的示意圖。USB定時(shí)集線器 130具有用于和USB主機(jī)控制器通信的上游端口 132、多個(gè)用于與USB裝置通信的下游端口 134。為了簡化的目的，僅示出四個(gè)下游端口 134，但應(yīng)當(dāng)理解的是，USB定時(shí)集線器130可具有更多或更少的下游端口。USB定時(shí)集線器130還具有用于在USB定時(shí)集線器130和外部時(shí)序裝置之間傳遞時(shí)序信息的外部時(shí)序端口。這種外部時(shí)序裝置可為同步的儀器系統(tǒng)， 例如PXI、PXI-eXpreSS、以太網(wǎng)、LXI或VXI系統(tǒng)或能夠提供或使用時(shí)序信息的任意其它系統(tǒng)。USB定時(shí)集線器130具有超高速集線器功能元件138、非超高速集線器功能元件 140、USB裝置142、同步器144以及多個(gè)多路復(fù)用器146?？蛇x擇地，超高速集線器功能元件138和非超高速集線器功能元件140可被結(jié)合于復(fù)合裝置中。USB裝置142可為超高速或非超高速裝置，且被連接至超高速數(shù)據(jù)總線148和非超高速數(shù)據(jù)總線150。超高速集線器功能元件138和非超高速集線器功能元件140的每個(gè)下游連接分別(包括USB裝置142所連接的)為并行連接，且為清楚起見，在圖4A中僅被表示為總線。USB裝置142可用于通過通信信道152控制同步器144的某些參數(shù)，依次在上游 USB主機(jī)控制器和前述連接至外部時(shí)序端口 136的外部時(shí)序裝置之間經(jīng)由將同步器144和外部時(shí)序端口 136耦合的外部時(shí)序信道IM傳遞時(shí)序信息。各個(gè)多路復(fù)用器146被分配給每個(gè)外部下游USB端口 134，由USB裝置142經(jīng)控制總線156來控制，以將非超高速通信 150從非超高速USB集線器140傳遞至每個(gè)下游端口 134，或者相反地(經(jīng)通路時(shí)序信息和信號(hào)總線158)將時(shí)序信息和信號(hào)從同步器144傳遞到每個(gè)下游端口 134。時(shí)序信息和信號(hào)總線158為每個(gè)多路復(fù)用器146提供專用的并行連接，并在其它時(shí)序信息中包含時(shí)鐘、觸發(fā)、循環(huán)時(shí)間測(cè)量信號(hào)和時(shí)間概念(notion of time)。超高速集線器功能元件138和非超高速集線器功能元件140分別通過具有各自第一和第二檢測(cè)點(diǎn)164、166的第一和第二上游信道160、162而被耦合到上游端口 132。同步器144經(jīng)第一和第二信道168、170分別在檢測(cè)點(diǎn)164、166處觀測(cè)超高速USB數(shù)據(jù)通信流和非超高速USB數(shù)據(jù)通信流，從而同步器144可使同步器144的本地時(shí)鐘(未示出)與USB 主機(jī)控制器的時(shí)間概念同步。可選擇地，同步器144可僅(經(jīng)第二信道170)觀測(cè)非超高速 USB數(shù)據(jù)通信流，如果USB裝置142為非超高速裝置，則這種情況一定存在。此外，同步器144能夠基于級(jí)聯(lián)同步方式通過對(duì)其本地時(shí)鐘和絕對(duì)時(shí)間寄存器的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)其時(shí)間概念，該絕對(duì)時(shí)間寄存器位于USB網(wǎng)絡(luò)樹中又一超高速或非超高速USB定時(shí)集線器的下方。在該實(shí)施方式的變化中，同步器144被配置為在第二檢測(cè)點(diǎn)166處檢測(cè)非超高速數(shù)據(jù)流，并經(jīng)適當(dāng)配置的多路復(fù)用器146(如圖5B所示被配置)而將直接的副本下游 (direct copy downstream)傳遞至下游USB裝置。這允許USB裝置通過超高速通信信道進(jìn)行通信，然而仍接收位于非超高速同步信道上的周期性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此外，來自這種附接的 USB裝置的上游信號(hào)將需要通過同步器144按規(guī)定路線傳送，并通過第二檢測(cè)點(diǎn)166 (可能通過可選擇的多路復(fù)用器-未示出-位于第二檢測(cè)點(diǎn)166處)被傳送回上游信號(hào)通路中。
圖4B為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的同步USB裝置190的示意圖。同步USB裝置190具有超高速USB功能元件192、非超高速USB功能元件194、同步器196以及多路復(fù)用器198。同步USB裝置190經(jīng)連接器200被連接到USB (未示出)。超高速USB功能元件 192經(jīng)第一信道202從連接器200接收超高速數(shù)據(jù)信號(hào)，并且沿第二信道204 (包括USB D+/ D-信令線路)、經(jīng)多路復(fù)用器198到非超高速USB功能元件194的路線從連接器200接收非超高速數(shù)據(jù)信號(hào)。多路復(fù)用器198也可截取第二信道202上的非超高速USB信號(hào)，并將它們經(jīng)第三信道206傳送至同步器196，從而使USB裝置190成為同步USB裝置。可替代地，多路復(fù)用器198可將第二信道204上的非超高速USB數(shù)據(jù)信號(hào)復(fù)制到第三信道206上， 從而允許第二信道204上的非超高速USB數(shù)據(jù)信號(hào)被非超高速USB功能元件194和同步器 196同時(shí)接收。為了更加清楚地描述圖4A的USB定時(shí)集線器130的操作，在圖5A中以210以及在圖5B中以210'示出USB定時(shí)集線器130的簡化實(shí)施例。為簡化起見，這些附圖僅圖示出一個(gè)代表性的下游端口 134(雖然在實(shí)踐中通常會(huì)提供多個(gè)下游端口)，并且相同的附圖標(biāo)記已經(jīng)用于圖4A中。在這些實(shí)施例中，將USB裝置142圖示為非超高速USB裝置，因此被內(nèi)部連接到非超高速USB集線器功能元件140的下游端口 135。如果需要，USB裝置142 可替換地連接至超高速集線器功能元件138。然而，期望將USB裝置142連接至非超高速 USB集線器功能元件140，從而使非超高速通信信道(和因此同步信道)保持到USB集線器 130。參照?qǐng)D5A，在下游端口 134的正常運(yùn)行中，USB裝置142控制多路復(fù)用器146的狀態(tài)，如該圖所圖示，多路復(fù)用器146被配置為將非超高速USB數(shù)據(jù)信號(hào)從非超高速USB集線器功能元件140傳遞至下游端口 134。在正常條件下，超高速和非超高速信號(hào)被提供到下游端口 134，以允許超高速或非超高速裝置到下游的連接。圖5B為被配置成通過非超高速USB D+/D-USB的數(shù)據(jù)信令線路而提供超高速同步信道的USB定時(shí)集線器130的配置的示意圖。通過被連接到并處于下游端口 134的下游的超高速USB裝置(未示出)請(qǐng)求提供主機(jī)控制器的這種同步信道，其依次請(qǐng)求USB裝置142 建立這種用于下游端口 134的配置，從而建立了這種方案。然后，同步器144完全控制下游 D+/D-數(shù)據(jù)信令線路到附接的上述超高速USB裝置。然后，同步器144能夠經(jīng)多路復(fù)用器 146傳送和從下游端口 143接收周期性時(shí)鐘載波信號(hào)、專用時(shí)鐘信號(hào)、電纜循環(huán)時(shí)間測(cè)量信號(hào)、觸發(fā)信號(hào)、絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)、含有任意給定的絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)或需要使本地時(shí)鐘或下游超高速USB裝置的運(yùn)行與來自主機(jī)控制器的時(shí)間概念或來自外部時(shí)序端口 136(參見圖4A)的外部時(shí)間概念同步的任意其它信號(hào)的絕對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)的任意組合。圖6為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的混合的超高速和非超高速同步USB網(wǎng)絡(luò)260的示意圖。USB網(wǎng)絡(luò)260包括主機(jī)控制器沈2、第一、第二、第三和第四USB定時(shí)集線器沈乜、 ^4b、264cJ64d、非超高速USB裝置266以及多個(gè)超高速USB裝置168。USB網(wǎng)絡(luò)沈0的混合裝置的特性意味著非超高速USB裝置266通過非超高速同步信道270被同步，而超高速USB裝置268通過超高速同步信道272被同步。由(USB定時(shí)集線器沈如的)下游集線器端口 274跨越的網(wǎng)絡(luò)支路僅包含超高速USB裝置沈8，因此在該支路中的所有同步信道都為超高速同步信道272。通過對(duì)比，由(USB定時(shí)集線器^Ha的)下游集線器端口 276跨越的網(wǎng)絡(luò)支路包含超高速和非超高速USB裝置兩者。因此下游集線器端口 276提供非超高速同步信道，其在到所附接的超高速USB裝置的(USB定時(shí)集線器 264d的)端口 278的又一下游處變?yōu)槌咚偻叫诺?。?USB定時(shí)集線器^Ha的)集線器端口 274跨越的網(wǎng)絡(luò)支路可包含非超高速同步信道，但在該支路中僅存在超高速USB裝置允許超高速同步信道被使用。應(yīng)當(dāng)注意的是，在USB網(wǎng)絡(luò)沈0中術(shù)語“最上方USB集線器”(如此處所使用的) 是位于樹形網(wǎng)絡(luò)的頂部的USB集線器，即在主機(jī)控制器沈2中的USB集線器(未示出)。圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的圖示同步的超高速和非超高速USB裝置對(duì)的時(shí)序信號(hào)的示意性時(shí)序圖300。非超高速幀起始包302被用作具有非超高速USB裝置的標(biāo)稱時(shí)鐘相位304的非超高速(或“HS”)裝置的同步基準(zhǔn)。需要注意的是，時(shí)鐘脈沖304的上升邊與幀起始包302 同相。同樣地，在ITP窗口 308內(nèi)的任何地方可被傳遞到超高速USB裝置的超高速等時(shí)時(shí)間戳包(ITP)306，提供用于同步基準(zhǔn)的時(shí)間戳；該時(shí)間戳與幀起始包302同步。超高速 (或“SS”)USB裝置具有標(biāo)稱時(shí)鐘相位310。然而，由于在SOF和ITP包之間的傳播時(shí)間差，在時(shí)鐘信號(hào)的相位中存在不確定性。在標(biāo)稱的意義上，它們兩者的相位將與他們各自基準(zhǔn)信號(hào)的接收時(shí)間對(duì)準(zhǔn)。非超高速USB裝置信號(hào)傳播時(shí)間通過主機(jī)控制器將HS ping 312消息發(fā)送到非超高速USB裝置并測(cè)量HS ping 312的傳輸和(HS)響應(yīng)信號(hào)314的接收之間的總時(shí)間延遲而確定。以316示出單向的傳播時(shí)間；以318示出非超高速諧振時(shí)鐘相對(duì)于SOF包的真實(shí)相位。用于超高速USB裝置，同樣地，SS ping 320和各自的響應(yīng)322指示以3 示出的單向傳播時(shí)間。然后，超高速諧振時(shí)鐘的真實(shí)相位以3 示出，其中以3 示出在超高速和非超高速USB裝置之間的相位差。知道了這兩個(gè)時(shí)域和相對(duì)相位，允許超高速和非超高速 USB裝置的精確相位同步。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于進(jìn)行在本發(fā)明的范圍內(nèi)的修改。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于通過上文實(shí)施例所描述的具體實(shí)施方式
，并且本文描述的各種實(shí)施方式的結(jié)合對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。在前述對(duì)本發(fā)明的描述以及所附權(quán)利要求中，除了由于表達(dá)語言或必要的暗示而上下文另有要求之外，詞語“主機(jī)控制器”包含所有形式的USB主機(jī)控制器，包括標(biāo)準(zhǔn)的USB 主機(jī)控制器、移動(dòng)USB(USB-0n-the-g0)主機(jī)控制器以及無線USB主機(jī)控制器。在前述對(duì)本發(fā)明的描述以及所附權(quán)利要求中，除了由于表達(dá)語言或必要的暗示而上下文另有要求之外，詞“包括”或諸如“包含”或“含有”之類的變化形式以包括在內(nèi)的意義被使用，也就是說，用于詳列所述特征的存在，但不排除在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中其他特征的存在或增加。而且，此處對(duì)背景技術(shù)的任何引用并不旨在表示暗示這種背景技術(shù)形成或已形成任何國家的公知常識(shí)的一部分。
權(quán)利要求
1.一種使多個(gè)超高速USB裝置和多個(gè)非超高速USB裝置的運(yùn)行同步的方法，包括 為所述多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)建立超高速同步信道；為所述多個(gè)非超高速USB裝置的每一個(gè)建立非超高速同步信道； 使所述多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘同步； 使所述多個(gè)非超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘同步；和使所述超高速同步信道和非超高速同步信道同步，從而所述超高速裝置和非超高速裝置能同步地運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括利用等時(shí)傳送方法使所述超高速USB裝置的每一個(gè)的所述本地時(shí)鐘諧振或鎖頻，所述等時(shí)傳送方法包括在所述主機(jī)控制器和所述各個(gè)超高速USB裝置之間打開至少一個(gè)等時(shí)通信管道； 保證所述各個(gè)超高速USB裝置處于鏈路狀態(tài)U0，以準(zhǔn)備接收等時(shí)時(shí)間戳包(ITP)； 所述主機(jī)控制器將多個(gè)多播傳送周期性等時(shí)時(shí)間戳包發(fā)送到所述等時(shí)端點(diǎn)的每一個(gè)；將所述各個(gè)超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定為來自所述周期性等時(shí)時(shí)間戳包 (ITP)的信息；從而將所述周期性等時(shí)時(shí)間戳包內(nèi)包含的時(shí)間戳用作基準(zhǔn)時(shí)間，來使所述各個(gè)超高速 USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘與所述主機(jī)控制器的時(shí)域諧振，并且利用所述等時(shí)時(shí)間戳包從所述主機(jī)控制器到所述各個(gè)超高速USB裝置的傳播時(shí)間，來使所述各個(gè)本地時(shí)鐘同步或相位對(duì)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘由于所述等時(shí)時(shí)間戳包從所述主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)超高速USB裝置的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括另外利用不用的非超高速信號(hào)導(dǎo)線使所述超高速 USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘諧振或鎖頻，包括在上游USB主機(jī)控制器或USB集線器處，將附加的同步信息多路復(fù)用到高速USB D+和 D-數(shù)據(jù)信令線路上；在所述超高速USB裝置的上游端口處，多路分離來自D+/D-信令線路的同步信息；和將所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到所述同步信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述同步信息包括觸發(fā)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)鐘相位信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述各個(gè)超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘由于所述同步信息從所述主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述非超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘同步包括監(jiān)控在所述各個(gè)非超高速USB裝置本地的USB數(shù)據(jù)通信流； 對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的多個(gè)周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼；將所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到來自所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)的信息；從而將所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)用作基準(zhǔn)時(shí)間，來使所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘與所述主機(jī)控制器的時(shí)域諧振，并且利用所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)從所述主機(jī)控制器到所述各個(gè)非超高速USB裝置的各個(gè)傳播時(shí)間，來使所述本地時(shí)鐘同步或相位對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘由于所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)從所述主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)非超高速USB裝置的各個(gè)相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)包括USB幀起始包。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使所述超高速同步信道和非超高速同步信道同步包括在所述非超高速同步信道的時(shí)域中，確定各個(gè)第一等時(shí)數(shù)據(jù)包和等時(shí)時(shí)間戳包從所述主機(jī)控制器到所述各個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的各自傳輸時(shí)間； 向所述主機(jī)控制器報(bào)告所述各自傳輸時(shí)間；和所述主機(jī)控制器在所述超高速USB裝置的各個(gè)時(shí)域和所述非超高速USB裝置的時(shí)域之間創(chuàng)建映射；和使所述超高速USB裝置的各個(gè)USB裝置功能電路的多個(gè)運(yùn)行或事件的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)間與所述主機(jī)控制器的時(shí)域匹配；從而所述運(yùn)行或事件的每一個(gè)能被反向映射到所述非超高速USB裝置的時(shí)域。
11.一種使USB網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)超高速USB裝置和非超高速USB裝置的各個(gè)本地時(shí)鐘同步的方法，該USB網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)USB集線器、一個(gè)以上的超高速USB裝置和一個(gè)以上的非超高速USB裝置，該方法包括確定所述USB網(wǎng)絡(luò)的連接布局；在所述USB網(wǎng)絡(luò)的最上方USB集線器處建立非超高速同步信道； 在所述USB網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路中識(shí)別在其各個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中不包含任何非超高速USB裝置的各個(gè)最高USB集線器端口，每個(gè)各個(gè)最高USB集線器端口被設(shè)置于每個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)支路的對(duì)應(yīng)的最高USB集線器中；建立從所述各個(gè)最高USB集線器端口到每個(gè)所述超高速USB裝置的各個(gè)超高速同步信道，每個(gè)所述超高速USB裝置附接到所述各個(gè)最高USB集線器端口 ；使所述各個(gè)最高USB集線器的各個(gè)本地時(shí)鐘通過它們各自的上游非超高速同步信道同步；使所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘通過各自的非超高速同步信道同步；和使所述各個(gè)超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘通過所述各自的超高速同步信道同步； 從而使所述超高速同步信道與在其各個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路中對(duì)應(yīng)的各個(gè)所述最高USB集線器的時(shí)間概念同步，并且使所述最高USB集線器的各個(gè)本地時(shí)鐘與非超高速同步信道同步。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括另外利用不用的非超高速信號(hào)導(dǎo)線使所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘的每一個(gè)諧振或鎖頻，包括在上游USB主機(jī)控制器或USB集線器處，將附加的同步信息多路復(fù)用到高速USB D+和D-數(shù)據(jù)信令線路上；在所述超高速USB裝置的上游端口處，多路分離來自D+和D-信令線路的同步信息；和將所述各個(gè)超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到所述同步信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述本地時(shí)鐘由于所述同步信息從所述USB主機(jī)控制器或USB集線器到所述多個(gè)USB裝置的每一個(gè)的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括使所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘同步包括監(jiān)控在所述非超高速USB裝置的每一個(gè)本地的USB數(shù)據(jù)通信流； 對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的多個(gè)周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼；將所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到來自所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)的信息；從而將所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)(優(yōu)選為USB幀起始包)用作基準(zhǔn)時(shí)間，來使所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘與所述主機(jī)控制器的時(shí)域諧振，并且利用所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)自所述主機(jī)控制器的相對(duì)傳播時(shí)間而使所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘同步或相位對(duì)準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)包括USB幀起始包。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘由于所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)從所述 USB主機(jī)控制器或USB集線器到所述各個(gè)非超高速USB裝置的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括使所述USB集線器和所述非超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到或同步于基本相同的頻率；測(cè)量非超高速信號(hào)從所述最上方USB集線器到所述最高USB集線器和非超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)往返傳播時(shí)間；確定非超高速信號(hào)到所述USB集線器和非超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)下游傳播時(shí)間或相對(duì)下游傳播時(shí)間；同步或調(diào)節(jié)所述USB集線器的所述本地時(shí)鐘的每一個(gè)的相位和包含在所述非超高速同步信道中的所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘的每一個(gè)的相位；和為所述USB裝置的每一個(gè)提供公共的時(shí)間概念。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括另外利用不用的非超高速信號(hào)導(dǎo)線使所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘諧振于或鎖頻到所述最高USB集線器，包括在上游USB主機(jī)控制器或USB集線器處，將附加的同步信息多路復(fù)用到高速USB D+和 D-數(shù)據(jù)信令線路上；在所述各個(gè)超高速USB裝置的上游端口處，多路分離來自D+/D-信令線路的同步信息；將所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘鎖定到所述同步信息，其中，所述附加的同步信息由所述最上方USB集線器的所述本地時(shí)鐘產(chǎn)生，從而使所述超高速USB裝置的所述各個(gè)本地時(shí)鐘與所述非超高速同步信道的時(shí)間概念同步。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括確定和補(bǔ)償所述超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘由于所述附加的同步信息從所述各個(gè)最高USB集線器到所述各個(gè)超高速USB裝置的相對(duì)傳播時(shí)間所引起的相位誤差。
20.一種用于使USB網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)以上的超高速USB裝置和一個(gè)以上的非超高速USB裝置同步的設(shè)備，包括具有超高速USB上游端口的USB集線器； 多個(gè)超高速USB下游端口 ；適于執(zhí)行USB 3. 0集線器功能的USB集線器功能電路，該功能提供到所述上游端口和到所述多個(gè)下游端口的連接；和至少一個(gè)USB裝置功能電路，所述USB裝置功能電路被連接至所述下游端口中的一個(gè)；解碼電路，用于在所述上游端口處對(duì)來自非超高速USB數(shù)據(jù)流的周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼；諧振器電路，適于使所述設(shè)備的本地時(shí)鐘與所述周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)諧振； 適于使所述本地時(shí)鐘與外部的時(shí)間概念同步的同步器； 適于產(chǎn)生所述本地時(shí)鐘所參考的附加的同步信息的電路；和能操作以選擇性地使所述設(shè)備的每個(gè)下游USB端口的下游非超高速D+/D-數(shù)據(jù)信令線路從它們各個(gè)USB集線器功能元件下游端口失效的電路；多路復(fù)用器，用于在所述多個(gè)下游USB連接器的每一個(gè)處將來自所述本地時(shí)鐘的所述附加的同步信息多路復(fù)用到所述下游D+/D-信令線路上，能操作以將所述非超高速USB D+/D-信號(hào)引導(dǎo)向具有附接的非超高速裝置的任意下游USB連接器，并將所述附加的同步信息引導(dǎo)向具有附接的超高速USB裝置的任意所述下游USB連接器；和定時(shí)器，適于確定信號(hào)從所述設(shè)備到一個(gè)以上附接的下游USB裝置的各個(gè)往返時(shí)間間隔；其中，所述USB裝置功能電路適于將由定時(shí)器確定的所述往返時(shí)間間隔傳輸?shù)剿?USB網(wǎng)絡(luò)的USB主機(jī)控制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述USB裝置功能電路適于執(zhí)行非超高速裝置功能。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述USB裝置功能電路適于執(zhí)行超高速裝置功能。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述外部時(shí)間概念由所述USB 主機(jī)控制器提供。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述同步器還適于使所述本地時(shí)鐘與外部接口諧振。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，適于從所述外部接口接收所述外部時(shí)間概念。
26.根據(jù)權(quán)利要求M或25所述的設(shè)備，其中，所述外部接口包括GPS時(shí)鐘、PXI機(jī)箱槽 1時(shí)序控制器、以太網(wǎng)接口、IEEE-1588精確時(shí)間協(xié)議以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議以太網(wǎng)、原子鐘或靶場間儀器組(IRIG)接口中的任意一個(gè)或多個(gè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至沈中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括USB主機(jī)控制器功能元件，適于連接到所述USB集線器的所述上游端口。
28.根據(jù)權(quán)利要求20至27中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述諧振器電路包括用于觀測(cè)在任意附接的USB裝置的各個(gè)連接點(diǎn)或下游端口本地的USB數(shù)據(jù)流的電路； 用于對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的周期性信號(hào)結(jié)構(gòu)解碼的電路；用于對(duì)應(yīng)對(duì)來自所述USB數(shù)據(jù)流的周期性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解碼而在所述設(shè)備本地產(chǎn)生事件信號(hào)的電路；用于相對(duì)于所述事件信號(hào)的頻率鎖定所述本地時(shí)鐘的頻率的電路。
29.一種用于向一個(gè)以上超高速連接的USB裝置提供同步信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備包括 包含超高速USB上游端口的USB集線器；和多個(gè)超高速USB下游端口 ； 時(shí)鐘或時(shí)鐘電路；適于產(chǎn)生所述本地時(shí)鐘所參考的同步信息的電路；能操作以將所述同步信息多路復(fù)用到選定的一個(gè)以上所述下游端口的D+/D-信令線路上，USB裝置以超高速USB模式被附接和連接到選定的一個(gè)以上所述下游端口。
30.一種使以超高速模式連接的USB裝置的時(shí)鐘與附接到該USB裝置的USB集線器的時(shí)鐘同步的方法，該方法包括從所述USB集線器的所述時(shí)鐘產(chǎn)生同步信息；將所述同步信息多路復(fù)用到所述USB裝置所附接到的所述USB集線器的下游端口的不用的D+/D-信令線路上；使所述USB裝置的所述時(shí)鐘與所述同步信息同步；從而使所述USB裝置連接到主機(jī)控制器并通過所述USB集線器利用超高速USB協(xié)議與主機(jī)控制器通信，并且同時(shí)與所述USB集線器的所述時(shí)鐘的時(shí)間概念同步。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述同步信息包括所述USB集線器的所述時(shí)鐘能與其諧振的諧振信息。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的方法，其中，所述諧振信息包括周期性信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述同步信息包含所述USB集線器的所述時(shí)鐘的時(shí)間概念。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述同步信息包括一個(gè)以上的觸發(fā)信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求30至34中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括確定從所述USB集線器到所述USB裝置的信號(hào)傳播時(shí)間。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，根據(jù)所述信號(hào)傳播時(shí)間的確定而對(duì)所述USB裝置的所述時(shí)鐘的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
37.一種使公共USB網(wǎng)絡(luò)的超高速USB裝置和非超高速USB裝置的相位同步的方法，包括使所述非超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性幀起始包諧振；使所述超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性等時(shí)時(shí)間戳包諧振；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述非超高速USB裝置之間的非超高速傳播時(shí)間；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述超高速USB裝置之間以及返回的超高速傳播時(shí)間；確定所述超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的差；和根據(jù)所述超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的所述差調(diào)節(jié)所述本地時(shí)鐘的相位。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述非超高速傳播時(shí)間被確定為單向或往返傳播時(shí)間。
39.根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的方法，其中，所述超高速傳播時(shí)間被確定為單向或往返傳播時(shí)間。
40.根據(jù)權(quán)利要求37至39中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括使又一非超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性幀起始包諧振；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述又一非超高速USB裝置之間的又一非超高速傳播時(shí)間；確定所述超高速傳播時(shí)間和所述又一非超高速傳播時(shí)間之間的差；和根據(jù)所述超高速傳播時(shí)間和又一非超高速傳播時(shí)間之間的所述差調(diào)節(jié)所述非超高速 USB裝置的所述本地時(shí)鐘的相位。
41.根據(jù)權(quán)利要求37至40中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括使又一超高速USB裝置的本地時(shí)鐘相對(duì)于周期性幀起始包諧振；確定在基本接近所述USB網(wǎng)絡(luò)的頂部的點(diǎn)和所述又一超高速USB裝置之間的又一超高速傳播時(shí)間；確定所述又一超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的差；和根據(jù)所述又一超高速傳播時(shí)間和所述非超高速傳播時(shí)間之間的所述差調(diào)節(jié)所述非超高速USB裝置的所述本地時(shí)鐘的相位。
全文摘要
一種使多個(gè)超高速USB裝置和多個(gè)非超高速USB裝置的運(yùn)行同步的方法，該方法包括為所述多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)建立超高速同步信道；為所述多個(gè)非超高速USB裝置的每一個(gè)建立非超高速同步信道；使所述多個(gè)超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘同步；使所述多個(gè)非超高速USB裝置的每一個(gè)的各個(gè)本地時(shí)鐘同步；和使所述超高速同步信道和非超高速同步信道同步，從而使得所述超高速和非超高速裝置能同步地運(yùn)行。
文檔編號(hào)G06F1/12GK102439532SQ201080021972
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者彼得·格雷厄姆·福斯特 申請(qǐng)人:克羅諾洛吉克有限公司