專利名稱：用于usb連接的接口集成電路設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將USB連接接口到其他電路的接口集成電路設(shè)備。
背景技術(shù)：
USB是一種用于將外圍裝置接口到PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))的常用總線。USB術(shù)語(yǔ)限定了作為“主機(jī)”或者作為“裝置”的裝置。在USB總線系統(tǒng)中，一個(gè)裝置(通常為PC)作為“主機(jī)”，其它裝置作為“設(shè)備”。通信在作為主機(jī)的裝置和同時(shí)作為設(shè)備的其中一種裝置之間進(jìn)行路由。作為主機(jī)的裝置控制哪些裝置進(jìn)行通信和何時(shí)通信。
在以集成電路實(shí)現(xiàn)的USB裝置中，一些慣用的方法如下。在一種方法中，裝置的功能性電路(其執(zhí)行一些經(jīng)由總線可用的功能，例如數(shù)碼照相機(jī)功能)和USB接口完全地集成在同一集成電路中。
在第二種實(shí)現(xiàn)方法中，功能性電路增加了用作USB控制器的分離集成電路。在這種方法中，USB控制器處理整個(gè)USB協(xié)議，功能性電路經(jīng)由一些標(biāo)準(zhǔn)的裝置內(nèi)接口，例如使用并行地址和數(shù)據(jù)線的存儲(chǔ)器映像接口，接口到USB控制器集成電路。第二種方法具有控制器能夠有效地大規(guī)模制造以與不同功能性電路一起使用的優(yōu)點(diǎn)。
在第三種實(shí)現(xiàn)方法中，使用了分離的收發(fā)器集成電路。在這種方法中，大多數(shù)USB控制器功能與功能性電路集成在一起，并且僅USB通信需要的模擬信號(hào)處理由收發(fā)器集成電路來(lái)處理(這里用到的“模擬”一詞指的是，不能通過(guò)假定信號(hào)表示數(shù)字1或者數(shù)字0來(lái)充分描述的信號(hào)方式)。在第三種方法中，USB通信的大多數(shù)信號(hào)臨界方式由收發(fā)器處理。這減小了必須施加在包括功能性電路和控制器的集成電路上的信號(hào)處理需求的嚴(yán)重程度。因此，能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路用于該集成電路。
近期已經(jīng)發(fā)展了既能作為USB主機(jī)又能作為USB設(shè)備的裝置。例如，具有這種功能的數(shù)碼照相機(jī)既可以用作PC外圍的設(shè)備、又能用作將打印機(jī)與USB設(shè)備接口進(jìn)行接口連接的主機(jī)。
已知的用于上面提到的傳統(tǒng)USB裝置的實(shí)現(xiàn)方法也已被應(yīng)用于這種主機(jī)/設(shè)備裝置。特別地，在第三種方法中，收發(fā)器集成電路已經(jīng)被擴(kuò)展成為一種具有USB接口、主機(jī)控制器接口和用于分別連接到主機(jī)和設(shè)備控制器的從屬控制器接口的所謂的OTG(On The Go)。采用這種收發(fā)器，USB連接能夠接口到傳統(tǒng)的主機(jī)和設(shè)備控制器，以控制USB通信的順序。
在第二種方法中，主機(jī)和設(shè)備控制器與收發(fā)器電路集成在一起，集成電路提供用于連接到功能性電路的裝置內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)接口。因此在主機(jī)和設(shè)備工作期間，集成電路都能控制USB通信的順序?，F(xiàn)有的非專用于USB的功能性電路能夠經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)接口(例如存儲(chǔ)器映像)輕易地接口到USB系統(tǒng)，從而使裝置功能可選擇地作為主機(jī)或者作為設(shè)備。在第一種方法中，最后，集成電路可以特別設(shè)計(jì)為包括收發(fā)器、主機(jī)控制器、設(shè)備控制器、和在既能用作主機(jī)又能用作設(shè)備的裝置中的功能性電路。
所有這些方法具有以下缺點(diǎn)，它們不能充分利用提供了USB設(shè)備控制器，而非USB主機(jī)控制器的現(xiàn)有集成電路的可利用性。

發(fā)明內(nèi)容
其中，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣的USB裝置，其能夠既能用作主機(jī)又能用作設(shè)備，并更充分地利用提供了USB設(shè)備控制器的現(xiàn)有電路。
其中，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種接口集成電路，其能使具有USB設(shè)備作用的現(xiàn)有電路既能用作USB設(shè)備又能用作USB主機(jī)。
本發(fā)明提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路。這種集成電路包括收發(fā)器電路和具有用于裝置內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)接口和具有用于外部USB設(shè)備控制器的連接的USB主機(jī)控制器。即，對(duì)于主機(jī)功能來(lái)說(shuō)，集成電路作為完全的USB接口，然而對(duì)于設(shè)備功能來(lái)說(shuō)，它僅僅提供了用于其外部端子之間的收發(fā)器功能。因此，具有內(nèi)置設(shè)備控制器和標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)總線的功能性電路能夠經(jīng)由作為主機(jī)和設(shè)備的集成電路接口到USB總線。該集成電路支持全新的結(jié)構(gòu)理念，其中存在從功能性電路到USB連接的兩個(gè)存取路徑，即，僅通過(guò)USB設(shè)備可兼容信號(hào)的第一路徑，和與第一路徑平行的提供用于產(chǎn)生USB主機(jī)可兼容信號(hào)的非USB標(biāo)準(zhǔn)接口的第二路徑。
在一個(gè)實(shí)施例中，連接到集成電路的外部端子的設(shè)備接口由至少兩個(gè)接口組成，包括外部模擬接口(就某種意義來(lái)說(shuō)，USB收發(fā)器需要位于這個(gè)接口和設(shè)備控制器之間)和數(shù)字接口(就某種意義來(lái)說(shuō)，收發(fā)器不必位于這個(gè)接口和設(shè)備控制器之間)。因此，該集成電路支持具有和不具有到設(shè)備控制器的內(nèi)置收發(fā)器的現(xiàn)有電路。
利用下面的附圖將更詳細(xì)的描述根據(jù)本發(fā)明的集成電路的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。


圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)集成電路；圖2示出一個(gè)USB系統(tǒng)；圖3示出另外一個(gè)USB系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出接口集成電路10，其具有USB連接D+、D-、Vbus、存儲(chǔ)器映像接口160和耦合到接口集成電路10的外部端子的USB設(shè)備控制器接口140、142和144。而且，雖然未示出，接口集成電路10優(yōu)選具有電源連接、復(fù)位連接和用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的輸入。
接口集成電路10包括USB主機(jī)控制器12、OTG USB收發(fā)器14、CPU總線接口單元16和OTG(“On The Go”)控制電路18。USB連接的數(shù)據(jù)線D+、D-耦合到收發(fā)器14。OTG控制電路18耦合在USB主機(jī)控制器12和收發(fā)器14之間。OTG控制電路18包括耦合到USB線路Vbus的電荷泵電路(未示出)，和耦合到OTG-USB線路ID的輸入。另外，OTG控制電路18包括用于存儲(chǔ)狀態(tài)信息的寄存器和用于執(zhí)行OTG-USB主機(jī)談判協(xié)議和USB會(huì)話請(qǐng)求協(xié)議的控制位。USB主機(jī)控制器12經(jīng)由CPU總線接口單元16耦合到存儲(chǔ)器映像接口160。收發(fā)器14耦合到USB設(shè)備控制器接口140、142、144。
接口集成電路10包括耦合到USB主機(jī)控制器12的時(shí)鐘電路120和緩沖存儲(chǔ)器電路。存儲(chǔ)器映像總線接口160包括并行雙向數(shù)據(jù)線163、地址線164、讀/寫控制線165、166和耦合到接口集成電路10的外部端子和CPU總線接口單元16的中斷線路168。
接口集成電路10提供一種到USB連接的接口，其可以選擇性地用于在USB連接D+、D-、Vbus處提供USB主機(jī)功能和USB設(shè)備功能。ID線路用于向接口集成電路10發(fā)送是否需要作為USB主機(jī)的操作或者需要作為USB設(shè)備的操作的信號(hào)。當(dāng)需要作為USB主機(jī)的操作時(shí)，接口集成電路10使用內(nèi)部USB主機(jī)控制器12來(lái)控制USB通信。當(dāng)需要作為USB設(shè)備的操作時(shí)，接口集成電路10優(yōu)選在某些信號(hào)處理之后，將USB通信路由至USB設(shè)備控制器接口140、142和144，而將USB控制留給接口集成電路10外部的電路(未示出)。
圖2示出了一個(gè)其中提供設(shè)備功能性的USB系統(tǒng)。USB系統(tǒng)包括用作USB設(shè)備的第一裝置22(例如數(shù)碼相機(jī))，和用作USB主機(jī)設(shè)備的第二裝置24(例如PC)。第一裝置22包括圖1中示出的接口集成電路10和功能性集成電路20。第二裝置24具有多個(gè)USB端口26a-c(為清晰起見僅示出一個(gè)信號(hào)線，以表示到每個(gè)端口26a-c的連接)，其中之一，這里為26a，經(jīng)由接口集成電路10的USB連接耦合到第一裝置22。其它端口26b-c可以耦合到其它裝置(未示出)。
功能性集成電路20包括CPU 200、USB設(shè)備控制器202和用于執(zhí)行某些功能(例如采樣和/或存儲(chǔ)照相機(jī)圖像的像素值)的功能性電路204。USB設(shè)備控制器202耦合于CPU 200和接口集成電路10的USB設(shè)備接口之間。功能性電路204也耦合到CPU 200。CPU 200耦合到存儲(chǔ)器映像接口160。在功能性集成電路內(nèi)部，存儲(chǔ)器映像接口160可以耦合到其它單元，例如指令存儲(chǔ)器(未示出)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(未示出)、功能性電路204和設(shè)備控制器202等。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于，功能性集成電路20可以是被設(shè)計(jì)為用作傳統(tǒng)的USB設(shè)備，即，不作為既可以是USB主機(jī)又可以是USB設(shè)備的OTG裝置的集成電路。通過(guò)將這個(gè)功能性集成電路20經(jīng)由接口集成電路10連接到USB連接，這種傳統(tǒng)的功能性集成電路能夠用于裝置22中，其支持OTG，即，其可以既作為USB主機(jī)又作為USB設(shè)備。在圖2中描述了用作USB設(shè)備。
在操作中，第二裝置24用作USB主機(jī)，選擇USB通信將經(jīng)由端口26a-c中的哪一個(gè)發(fā)生，以及控制第一裝置22是否和以哪個(gè)方向接收或者傳送數(shù)據(jù)。收發(fā)器14是傳統(tǒng)的USB-OTG收發(fā)器(USB On TheGo)，其本身是公知的，并在設(shè)備控制器202和第二裝置24之間接收和傳送USB信號(hào)。接口集成電路10中的收發(fā)器14處理USB信號(hào)的“模擬”信號(hào)處理，例如主機(jī)(第二裝置24)存在的模擬探測(cè)、數(shù)據(jù)線D+、D-上的差分信號(hào)之間的采樣轉(zhuǎn)換為單端數(shù)字信號(hào)等，以及在傳輸至主機(jī)裝置24時(shí)將來(lái)自設(shè)備控制器202的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為USB信號(hào)?？捎糜谑瞻l(fā)器14和USB設(shè)備控制器202之間通信的信號(hào)線的組合例子是OE_Tp_Int_NVMVPRCVSE0_VMDAT_VPVM和VP線路(其是接口集成電路的輸出線路)反映了USB連接的D-和D+線路的單端值。在接口集成電路10中的模式選擇寄存器(未示出)的內(nèi)容的控制下，可以控制這些信號(hào)線以多種模式中選擇出的一種模式進(jìn)行操作。這些模式包括差分USB信令模式(VP_VM)和單端信令模式(DAT_SE)，和單向雙向模式。在第一模式(DAT_SE0)中，如下使用DAT_VP、SE0_VM線路。
-DAT_VP線路用于向收發(fā)器發(fā)送單端數(shù)據(jù)，(當(dāng)OE_TP_INT_N＝低時(shí))，或者從收發(fā)器接收單端數(shù)據(jù)(當(dāng)OE_TP_INT_N＝高時(shí))。
-SE0_VM管腳用作將收發(fā)器的D+/-輸出強(qiáng)制置于單端零(SE0)狀態(tài)，(當(dāng)OE_TP_INT_N＝低時(shí))，或者表示D+/-線路都為邏輯低(當(dāng)OE_TP_INT_N＝高時(shí))。
在第二模式(VP_VM)中，如下使用DAT_VP、SE0_VM和RCV管腳。
-DAT_VP管腳用于驅(qū)動(dòng)D+管腳的電平，(當(dāng)OE_TP_INT_N＝低時(shí))，或者表示D+管腳上的邏輯電平(OE_TP_INT_N＝高)。
-SE0_VM管腳用于驅(qū)動(dòng)D-管腳的電平，(當(dāng)OE_TP_INT/＝低時(shí))，或者表示D-管腳上的邏輯電平，(當(dāng)OE_TP_INT/＝高時(shí))。
-RCV管腳始終作為輸出，并來(lái)自于收發(fā)器電路中的不同接收器(未示出)。
在單向模式中，DAT_VP和SE0_VM始終是接口集成電路10的輸入。在雙向模式中，這些信號(hào)的方向(輸入或輸出)取決于OE_TP_INT_N的值(正如對(duì)第一和第二模式的描述)。另外可以使用UART(通用異步接收器/發(fā)送器)接口模式，其中DAT_VP和SE0_VP分別用作接收(RXD)線路和發(fā)送(TXD)線路。
在功能性集成電路20中，作為傳統(tǒng)USB設(shè)備控制器的驅(qū)動(dòng)控制器202處理這些信號(hào)，并與CPU 200通信，以便從主機(jī)裝置24通信數(shù)據(jù)和/或命令，或獲取已被發(fā)送到主機(jī)裝置24的數(shù)據(jù)。在作為設(shè)備裝置操作期間，無(wú)需使用在功能性集成電路20和接口集成電路10之間經(jīng)由存儲(chǔ)器映像接口160的連接。這種情況下，所有用于USB連接的通信經(jīng)由設(shè)備控制器202通過(guò)設(shè)備控制器接口140傳遞。
圖3示出第一裝置22如何可被用作USB主機(jī)。這種情況下，接口集成電路10的USB連接耦合到用作USB設(shè)備的第三裝置30的USB接口32。在這種情況下，當(dāng)CPU 200執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序指示數(shù)據(jù)或命令需要被寫入或讀取時(shí)，功能性集成電路20中的CPU 200經(jīng)由存儲(chǔ)器映像接口160將信息寫入到主機(jī)控制器12或從主機(jī)控制器12中讀取信息。主機(jī)控制器12、OTG USB收發(fā)器14和OTG(“On The Go”)控制電路18經(jīng)由作為USB主機(jī)的接口集成電路10的USB連接來(lái)通信數(shù)據(jù)和命令。這可以以公知的方式實(shí)現(xiàn)。主機(jī)控制器12控制調(diào)度。OTG控制電路18激活電荷泵，并向接口集成電路的USB連接的Vbus線路提供電源(當(dāng)作為USB設(shè)備操作時(shí)實(shí)質(zhì)上不提供這種電源)。當(dāng)作為USB主機(jī)操作時(shí)，無(wú)需使用設(shè)備控制器接口140。所有經(jīng)由USB連接用于通信的信息，經(jīng)由存儲(chǔ)器映像接口160在功能性集成電路20和接口集成電路10之間傳遞。
現(xiàn)在將意識(shí)到，接口集成電路實(shí)現(xiàn)了混合接口，其具有用于部分的可能通信的控制器功能和僅僅用于另一部分的可能通信的收發(fā)器功能(分別作為USB主機(jī)和USB設(shè)備)。而且，對(duì)于來(lái)自一個(gè)USB連接的USB通信來(lái)說(shuō)，在接口集成電路10和功能性集成電路20之間至少提供兩個(gè)接口，即，一個(gè)專用于功能性集成電路20中的USB設(shè)備控制器202的接口，和一個(gè)通用接口160。因此，雖然功能性集成電路最初被設(shè)計(jì)為僅僅用作USB設(shè)備而不用作USB主機(jī)，然而將功能性集成電路20選擇性地用作USB主機(jī)和USB設(shè)備已經(jīng)成為可能。在接口集成電路10中不需要附加的設(shè)備控制器，這減小了接口集成電路10中所需硅面積的量。
如圖1中所示，接口集成電路10優(yōu)選還提供有包括模擬USB信號(hào)線路142、144的第三接口142、144(如D+和D-，其實(shí)現(xiàn)與具有集成了USB收發(fā)器的設(shè)備控制器的功能性集成電路的接口)。在作為設(shè)備操作的情況下，接口集成電路10的USB收發(fā)器14將模擬信號(hào)從USB連接D+和D-傳遞到接口142、144。因此，接口集成電路10提供用于不同類型的功能性集成電路、具有和不具有用于其設(shè)備控制器的內(nèi)置收發(fā)器。
雖然如示出的，所有的功能性電路優(yōu)選集成于功能性集成電路20中，然而應(yīng)當(dāng)這樣理解，在不脫離本發(fā)明的情況下，接口集成電路10可以與分布在大量集成電路上的功能性電路結(jié)合使用，且功能性電路實(shí)際上可以包括分立的組件。而且，設(shè)備控制器202的功能可以部分地或全部由CPU 200實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，取決于操作模式(主機(jī)或設(shè)備)，CPU 200經(jīng)由并行接口160或經(jīng)由專用USB接口140、或142、144，來(lái)通信USB信息。
應(yīng)當(dāng)注意，接口集成電路10允許具有不同速度的模式的混合使用。USB通信由其能夠以所謂的全速模式和所謂的高速模式(后者更快)發(fā)生。給定模式的操作需要支持以相關(guān)模式的速度進(jìn)行操作的主機(jī)裝置和設(shè)備裝置。在功能性電路的控制下，接口集成電路10可以被設(shè)計(jì)為作為以不同速度模式中可選擇的一種的主機(jī)進(jìn)行操作，和作為以由設(shè)備控制器202選擇的模式中的設(shè)備進(jìn)行操作。因此，能夠彼此獨(dú)立地選擇分別作為設(shè)備和主機(jī)操作期間的速度。
權(quán)利要求
1.一種用于將USB連接接口到其它電路的接口集成電路設(shè)備，該接口集成電路包括-用于連接到USB總線的第一外部端子；-能夠用于USB主機(jī)和USB設(shè)備收發(fā)的收發(fā)器，該收發(fā)器具有USB接口、主機(jī)接口和設(shè)備接口，USB接口耦合到第一外部端子；-耦合到設(shè)備接口用于連接到外部USB設(shè)備控制器的的第二外部端子；-耦合到主機(jī)接口的主機(jī)控制器，主機(jī)控制器具有并行數(shù)據(jù)/地址總線；-耦合到并行數(shù)據(jù)/地址總線的第三外部端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的集成電路設(shè)備，其中設(shè)備接口包括模擬USB設(shè)備接口和收發(fā)數(shù)字USB設(shè)備接口，其分別用于連接到不具有和具有外部收發(fā)器的外部USB設(shè)備控制器。
3.一種具有USB連接的電子裝置，該電子裝置包括具有處理器的功能性電路、耦合到處理器的并行地址數(shù)據(jù)總線、和具有與所述地址/數(shù)據(jù)總線平行的USB接口的USB設(shè)備控制器電路，該裝置包括電學(xué)上位于一方面是USB連接與并行地址/數(shù)據(jù)接口以及另一方面是USB接口之間的接口集成電路，該接口集成電路包括-用于連接到USB連接的第一外部端子；-能夠用于USB主機(jī)和USB設(shè)備的收發(fā)的收發(fā)器，收發(fā)器具有USB接口、主機(jī)接口和設(shè)備接口，USB接口耦合到第一外部端子；-連接到所述功能性電路中的USB設(shè)備控制器電路的設(shè)備接口；-耦合到主機(jī)接口的主機(jī)控制器，該主機(jī)控制器經(jīng)由并行數(shù)據(jù)/地址總線耦合到處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電子裝置，其中，當(dāng)作為USB主機(jī)操作時(shí)，該裝置被配置成在第一速度模式下經(jīng)由USB連接、使用來(lái)自所述主機(jī)控制器的USB通信，當(dāng)作為USB設(shè)備操作時(shí)，在由設(shè)備控制器決定的不同于所述第一速度模式的第二速度模式下，經(jīng)由USB連接使用USB通信。
5.一種電子系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)USB總線連接、主機(jī)裝置和設(shè)備裝置，主機(jī)和設(shè)備裝置中的至少其中之一包括具有處理器的功能性電路、耦合到處理器的并行地址數(shù)據(jù)總線、具有與所述地址/數(shù)據(jù)總線平行的USB接口的USB設(shè)備控制電路，該裝置包括電學(xué)上位于一方面是USB連接與并行地址/數(shù)據(jù)接口以及另一方面是USB接口之間的接口集成電路，該接口集成電路包括-用于連接到USB總線連接的第一外部端子；-能夠用于USB主機(jī)和USB設(shè)備的收發(fā)的收發(fā)器，該收發(fā)器具有USB接口、主機(jī)接口和設(shè)備接口，USB接口耦合到第一外部端子；-連接到外部USB設(shè)備控制器電路的設(shè)備接口；-耦合到主機(jī)接口的主機(jī)控制器，主機(jī)控制器經(jīng)由并行數(shù)據(jù)/地址總線耦合到處理器。
6.一種集成于USB系統(tǒng)中的接口的操作方法，該方法包括-接收包含接口集成電路的裝置將作為USB主機(jī)還是作為USB設(shè)備進(jìn)行操作的選擇；-以接口集成電路中的收發(fā)器來(lái)收發(fā)USB信號(hào)；-當(dāng)選擇USB主機(jī)操作時(shí)，以接口集成電路中的主機(jī)控制器，經(jīng)由收發(fā)器對(duì)USB通信排列順序，并經(jīng)由并行地址數(shù)據(jù)接口將USB收發(fā)數(shù)據(jù)通信到集成電路外部的功能性電路、或從集成電路外部的功能性電路中通信USB收發(fā)數(shù)據(jù)，以及-當(dāng)需要進(jìn)行USB設(shè)備控制器操作時(shí)，將USB信號(hào)從收發(fā)器傳遞到集成電路外部的功能性電路中的設(shè)備控制器。
全文摘要
一種具有USB連接的電子裝置，含有具有處理器的功能性電路、耦合到處理器的并行地址/數(shù)據(jù)總線、和具有與所述地址/數(shù)據(jù)總線平行的USB接口的USB設(shè)備控制器電路。該裝置包括電學(xué)上位于一方面是USB連接與并行地址/數(shù)據(jù)接口以及另一方面是USB接口之間的接口集成電路。該接口集成電路具有連接到USB總線的外部端子、能夠用于USB主機(jī)和USB設(shè)備的收發(fā)的收發(fā)器，收發(fā)器具有USB接口、主機(jī)接口和設(shè)備接口。USB接口耦合到USB連接。設(shè)備接口連接到外部USB設(shè)備控制器電路。主機(jī)控制器耦合到主機(jī)接口，主機(jī)控制器經(jīng)由并行數(shù)據(jù)/地址總線耦合到功能性電路。
文檔編號(hào)G06F13/40GK1685325SQ03822659
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者C·Y·狄, R·梅赫塔尼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司