轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(hào)降級(jí)（degradation)，可以被支持的 電纜的相對(duì)長(zhǎng)度傾向于減少。為了增加可以被支持的電纜的長(zhǎng)度，經(jīng)常采用轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器來(lái) 減小信號(hào)降級(jí)。特別地，轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以放大信號(hào)，并且在差分信令的情況下，轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器 可以將信號(hào)重新定時(shí)（re-time)以將信號(hào)重新同步。
【附圖說(shuō)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(shí)施例，在所述附圖中：
[0004] 圖1為高速互連鏈路拓?fù)涞目驁D；
[0005] 圖2為計(jì)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(hào)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(cè)器的框圖；并且
[0011] 圖8為示出了用于檢測(cè)鏈路功率狀態(tài)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本公開提供了用于提高轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的功率效率的技術(shù)。特別地，本文中描述的一 些實(shí)施例為轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)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(duì)電纜長(zhǎng)度相應(yīng)地開始減少。 這是因?yàn)殡娀ミB（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(hào)質(zhì)量降級(jí)，而且導(dǎo)致由于碼間干擾（ISI) 所引起的在時(shí)域中的抖動(dòng)（jitter)。信道越長(zhǎng)，當(dāng)信號(hào)穿過(guò)信道時(shí)就會(huì)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(zhǎng)的信號(hào)質(zhì)量降級(jí)，而同時(shí)仍然實(shí)現(xiàn)在相同信道 上的相同水平，轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以用于修復(fù)（recondition)信號(hào)。這可以通過(guò)采用以下機(jī)制 而完成：通過(guò)組合發(fā)射器預(yù)均衡和接收器后均衡的信號(hào)均衡來(lái)補(bǔ)償信道衰減并最小化信道 失真。
[0014] 盡管轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以改進(jìn)信道水平，但是當(dāng)高速I/O進(jìn)入較低功率狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)接 驅(qū)動(dòng)器在設(shè)備功率管理方面遭受嚴(yán)重的缺陷，這主要由于對(duì)I/O活動(dòng)的有限的認(rèn)知。在用 于PCIe或USB3應(yīng)用的轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的情況下，轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可能僅知道到少量的鏈路狀態(tài)，例 如連接、活動(dòng)、以及電空閑（EI)。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器不能夠辨別鏈路是否進(jìn)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(dòng)器架構(gòu)采用反映鏈路處于EI的單個(gè)低功率狀態(tài)，則該轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以以數(shù)十mW的規(guī) 模消耗空閑功率。通過(guò)使得轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器能夠識(shí)別更廣范圍的功率狀態(tài)，可以使轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)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(dòng)器。
[0015] 圖1為高速互連鏈路拓?fù)涞目驁D?？梢酝ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器106將主機(jī)102連接到設(shè) 備104。主機(jī)102可以是計(jì)算設(shè)備，例如移動(dòng)電話、膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、或平板計(jì)算 機(jī)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(lái)開發(fā)出來(lái)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(guò) 系統(tǒng)總線和/或接口而連接主機(jī)102、轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器106、和設(shè)備104。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)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(dòng)器106進(jìn)入特定的功率狀態(tài)。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng) 器106可以根據(jù)包括在該消息中的該指示而進(jìn)入該功率狀態(tài)。在下文中關(guān)于圖5和圖7進(jìn) 一步描述了轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器106。
[0016] 圖2為根據(jù)實(shí)施例的計(jì)算系統(tǒng)的框圖。計(jì)算系統(tǒng)200可以是例如移動(dòng)電話、膝上 型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、或平板計(jì)算機(jī)等。計(jì)算系統(tǒng)200可以包括適應(yīng)于執(zhí)行所存儲(chǔ)的指令 的處理器202,以及存儲(chǔ)可由處理器202執(zhí)行的指令的存儲(chǔ)器設(shè)備204。處理器202可以是 單核處理器、多核處理器、計(jì)算集群、或任意數(shù)量的其它配置。存儲(chǔ)器設(shè)備204可以包括隨 機(jī)存取存儲(chǔ)器（例如，SRAM、DRAM、零電容RAM、SONOS、eDRAM、EDORAM、DDRRAM、RRAM、PRAM 等）、只讀存儲(chǔ)器（例如，掩模型ROM、PROM、EPROM、EEPROM等）、閃速存儲(chǔ)器、或任何其它合 適的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
[0017] 處理器202可以通過(guò)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(jì)算系統(tǒng) 200連接到一個(gè)或多個(gè)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(jì)算系統(tǒng)200的內(nèi)置組件，或可以 是在外部連接到計(jì)算系統(tǒng)200的設(shè)備。
[0018] 處理器202還可以通過(guò)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(jì)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(jì)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(jì)算系統(tǒng)200的計(jì)算機(jī)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(guò)系統(tǒng)總線206而將計(jì)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(guò)系統(tǒng)總線206而連接到計(jì)算系統(tǒng)200。USB接口 218 可以通過(guò)轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)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(dòng)器222可以提高信號(hào)的幅度，以便克服信號(hào)質(zhì)量降級(jí)。當(dāng)采用差分信令時(shí)，轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器 222還可以將信號(hào)重新定時(shí)以便將信號(hào)同步并且減少干擾。轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)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(dòng)器進(jìn)入不同的功率狀態(tài)。例如，轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器可以包括用于（例 如從主機(jī)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(hào)，如關(guān)于圖3和圖4進(jìn)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(jì)算系統(tǒng)200要包括圖2中所示的所有 組件。相反，計(jì)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(shí)施例的基于脈沖狀態(tài)和電空閑（EI)狀態(tài)的PWM信號(hào)的示意圖。特 別地，圖3示出了二進(jìn)制脈沖寬度調(diào)制（PWM)信號(hào)300?；诘皖l周期信號(hào)（LFPS)的PWM 信號(hào)的格式是由兩個(gè)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(hào)被發(fā)送或檢測(cè)時(shí)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(lái)表示邏輯"0" 302?？梢杂稍谙鹊娜种?/3)周期T的脈沖狀態(tài)以及隨