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轉(zhuǎn)接驅(qū)動器功率管理的制作方法

文檔序號:8476654閱讀:420來源:國知局
轉(zhuǎn)接驅(qū)動器功率管理的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及輸入輸出(I/O)信令協(xié)議。更具體地,本公開涉及用于轉(zhuǎn)接驅(qū)動器 (re-driver)的功率管理的信令協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高速I/O的數(shù)據(jù)速率持續(xù)提高,由于信號降級(degradation),可以被支持的 電纜的相對長度傾向于減少。為了增加可以被支持的電纜的長度,經(jīng)常采用轉(zhuǎn)接驅(qū)動器來 減小信號降級。特別地,轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可以放大信號,并且在差分信令的情況下,轉(zhuǎn)接驅(qū)動器 可以將信號重新定時(re-time)以將信號重新同步。
【附圖說明】
[0003] 在以下具體描述中并且參考附圖描述了某些示例性實施例,在所述附圖中:
[0004] 圖1為高速互連鏈路拓撲的框圖;
[0005] 圖2為計算系統(tǒng)的框圖;
[0006] 圖3為基于脈沖狀態(tài)和電空閑EI狀態(tài)的PWM信號的示意圖;
[0007] 圖4為固定寬度PWM消息的示例的示意圖;
[0008] 圖5為示出了鏈路狀態(tài)和它們相應(yīng)的觸發(fā)器的表;
[0009] 圖6為PWM消息生成器的框圖;
[0010] 圖7為PWM消息檢測器的框圖;并且
[0011] 圖8為示出了用于檢測鏈路功率狀態(tài)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012] 本公開提供了用于提高轉(zhuǎn)接驅(qū)動器的功率效率的技術(shù)。特別地,本文中描述的一 些實施例為轉(zhuǎn)接驅(qū)動器提供用于區(qū)分功率電平(包括各種低功率電平)的技術(shù)。
[0013] 隨著高速IO的數(shù)據(jù)速率持續(xù)提高,可以被支持的相對電纜長度相應(yīng)地開始減少。 這是因為電互連(galvanicinterconnect)的信道將它們自身呈現(xiàn)為低通濾波器,從而不 但導(dǎo)致由于信道損耗所引起的在電壓域中的信號質(zhì)量降級,而且導(dǎo)致由于碼間干擾(ISI) 所引起的在時域中的抖動(jitter)。信道越長,當(dāng)信號穿過信道時就會受到更多的衰減和 失真。為了克服隨著數(shù)據(jù)速率的提高而增長的信號質(zhì)量降級,而同時仍然實現(xiàn)在相同信道 上的相同水平,轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可以用于修復(fù)(recondition)信號。這可以通過采用以下機制 而完成:通過組合發(fā)射器預(yù)均衡和接收器后均衡的信號均衡來補償信道衰減并最小化信道 失真。
[0014] 盡管轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可以改進信道水平,但是當(dāng)高速I/O進入較低功率狀態(tài)時,轉(zhuǎn)接 驅(qū)動器在設(shè)備功率管理方面遭受嚴重的缺陷,這主要由于對I/O活動的有限的認知。在用 于PCIe或USB3應(yīng)用的轉(zhuǎn)接驅(qū)動器的情況下,轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可能僅知道到少量的鏈路狀態(tài),例 如連接、活動、以及電空閑(EI)。轉(zhuǎn)接驅(qū)動器不能夠辨別鏈路是否進入不同的功率狀態(tài),例 如在PCIe應(yīng)用的事例中,LO、LU和L2/L3,在USB3應(yīng)用的示例中,Ul、U2和U3。如果轉(zhuǎn)接 驅(qū)動器架構(gòu)采用反映鏈路處于EI的單個低功率狀態(tài),則該轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可以以數(shù)十mW的規(guī) 模消耗空閑功率。通過使得轉(zhuǎn)接驅(qū)動器能夠識別更廣范圍的功率狀態(tài),可以使轉(zhuǎn)接驅(qū)動器 更加能量高效,從而使得能夠在高能效系統(tǒng)中使用轉(zhuǎn)接驅(qū)動器。
[0015] 圖1為高速互連鏈路拓撲的框圖??梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)接驅(qū)動器106將主機102連接到設(shè) 備104。主機102可以是計算設(shè)備,例如移動電話、膝上型計算機、臺式計算機、或平板計算 機等。設(shè)備104可以是高速輸入/輸出(IO)設(shè)備,例如包括高速雙單工(dual-simplex) 鏈路的設(shè)備。例如,設(shè)備104可以是USB設(shè)備,例如USBl設(shè)備、USB2設(shè)備、或USB3設(shè)備。如 在本文中使用的,數(shù)據(jù)USB用于指代任何USB協(xié)議,包括USBl、USB2、USB3、或任何其它USB 協(xié)議,包括可在未來開發(fā)出來的USB協(xié)議。在另一示例中,設(shè)備104可以包括組合的鏈路, 例如Thunderbolt接口。在又一示例中,設(shè)備104可以是PCIe設(shè)備。在示例中,可以通過 系統(tǒng)總線和/或接口而連接主機102、轉(zhuǎn)接驅(qū)動器106、和設(shè)備104。轉(zhuǎn)接驅(qū)動器106可以適 應(yīng)于接收消息(例如,PWM消息),以指示轉(zhuǎn)接驅(qū)動器106進入特定的功率狀態(tài)。轉(zhuǎn)接驅(qū)動 器106可以根據(jù)包括在該消息中的該指示而進入該功率狀態(tài)。在下文中關(guān)于圖5和圖7進 一步描述了轉(zhuǎn)接驅(qū)動器106。
[0016] 圖2為根據(jù)實施例的計算系統(tǒng)的框圖。計算系統(tǒng)200可以是例如移動電話、膝上 型計算機、臺式計算機、或平板計算機等。計算系統(tǒng)200可以包括適應(yīng)于執(zhí)行所存儲的指令 的處理器202,以及存儲可由處理器202執(zhí)行的指令的存儲器設(shè)備204。處理器202可以是 單核處理器、多核處理器、計算集群、或任意數(shù)量的其它配置。存儲器設(shè)備204可以包括隨 機存取存儲器(例如,SRAM、DRAM、零電容RAM、SONOS、eDRAM、EDORAM、DDRRAM、RRAM、PRAM 等)、只讀存儲器(例如,掩模型ROM、PROM、EPROM、EEPROM等)、閃速存儲器、或任何其它合 適的存儲器系統(tǒng)。
[0017] 處理器202可以通過系統(tǒng)總線206 (例如,PCI、ISA、高速PCI、超傳輸?、網(wǎng)絡(luò)用 戶總線等)而連接到輸入/輸出(I/O)設(shè)備接口 208,I/O設(shè)備接口 208適應(yīng)于將計算系統(tǒng) 200連接到一個或多個I/O設(shè)備210。I/O設(shè)備210可以包括例如鍵盤和指向設(shè)備,其中指 向設(shè)備可以包括觸控板或觸摸屏等。I/O設(shè)備210可以為計算系統(tǒng)200的內(nèi)置組件,或可以 是在外部連接到計算系統(tǒng)200的設(shè)備。
[0018] 處理器202還可以通過系統(tǒng)總線206連接到顯示接口 212,顯示接口 212適應(yīng)于將 計算系統(tǒng)200連接到顯示設(shè)備214。顯示設(shè)備214可以包括顯示屏,顯示屏為計算系統(tǒng)200 的內(nèi)置組件。顯示設(shè)備214還可以包括在外部鏈接到計算系統(tǒng)200的計算機監(jiān)視器、電視、 或投影儀等。
[0019] 網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)216可以適應(yīng)于通過系統(tǒng)總線206而將計算系統(tǒng)200連接到網(wǎng) 絡(luò)(未示出)。該網(wǎng)絡(luò)(未示出)可以為廣域網(wǎng)(WAN)、局域網(wǎng)(LAN)、或互聯(lián)網(wǎng)等。
[0020] USB接口 218可以適應(yīng)于通過系統(tǒng)總線206而連接到計算系統(tǒng)200。USB接口 218 可以通過轉(zhuǎn)接驅(qū)動器222向USB設(shè)備220發(fā)送數(shù)據(jù)并且從USB設(shè)備220接收數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)接驅(qū) 動器222可以提高信號的幅度,以便克服信號質(zhì)量降級。當(dāng)采用差分信令時,轉(zhuǎn)接驅(qū)動器 222還可以將信號重新定時以便將信號同步并且減少干擾。轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可以適應(yīng)于接收功 率狀態(tài)消息,以指示轉(zhuǎn)接驅(qū)動器進入不同的功率狀態(tài)。例如,轉(zhuǎn)接驅(qū)動器可以包括用于(例 如從主機或設(shè)備中的消息生成器)接收功率狀態(tài)消息的接收器。功率狀態(tài)消息可以包括狀 態(tài)之間的循環(huán),例如在電空閑狀態(tài)與脈沖狀態(tài)之間。例如,功率狀態(tài)消息可以是PWM調(diào)制的 信號,如關(guān)于圖3和圖4進一步討論的。
[0021] 應(yīng)當(dāng)理解的是,圖2的框圖并不旨在表明計算系統(tǒng)200要包括圖2中所示的所有 組件。相反,計算系統(tǒng)200可以包括更少或圖2中未示出的額外組件(例如,額外的USB端 口、額外的USB接口、額外的網(wǎng)絡(luò)接口等)。
[0022] 圖3為根據(jù)實施例的基于脈沖狀態(tài)和電空閑(EI)狀態(tài)的PWM信號的示意圖。特 別地,圖3示出了二進制脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號300?;诘皖l周期信號(LFPS)的PWM 信號的格式是由兩個不同信令狀態(tài)(脈沖狀態(tài)和電空閑(EI)狀態(tài))形成的。脈沖狀態(tài)是 當(dāng)信號被發(fā)送或檢測時的狀態(tài)。EI狀態(tài)是在其中鏈路為電空閑并且僅維持共模電壓的狀 態(tài)。在周期(T)內(nèi)可以由在先的三分之一(1/3)T的脈沖狀態(tài)以及隨后的剩余(2/3)周期 T的EI狀態(tài)來表示邏輯"0" 302。可以由在先的三分之二(2/3)周期T的脈沖狀態(tài)以及隨
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