具有全雙工差分對(duì)的usb接口上的以太網(wǎng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例一般涉及計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，并且尤其涉及在USB接口上提供以太網(wǎng)通信。
[0002]相關(guān)技術(shù)背景
[0003]用于連接計(jì)算機(jī)、外部外圍設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)的各種接口標(biāo)準(zhǔn)被采用來提供簡(jiǎn)單的高速連通性。例如，通用串行總線(USB)是通常用于將計(jì)算機(jī)(諸如PC和膝上型計(jì)算機(jī))連接到各種各樣的外圍設(shè)備(諸如，鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、閃存驅(qū)動(dòng)器以及類似物等)的高速串行總線協(xié)議，而以太網(wǎng)協(xié)議是用于在局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN) 二者中連接計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]更具體地，USB協(xié)議已被開發(fā)以為PC用戶提供用來將極廣范圍的多樣化外圍設(shè)備連接到他們的電腦的增強(qiáng)且易用的接口。USB的開發(fā)最初是為膝上型計(jì)算機(jī)考慮所驅(qū)使的，其極大地受益于小外形的外圍設(shè)備連接器。此外，USB設(shè)備是熱插拔的，這意味著它們可以被連接到PC或者從PC斷開連接而不要求PC關(guān)閉電源。
[0005]以太網(wǎng)協(xié)議(被包含在IEEE 802.3系列標(biāo)準(zhǔn)中)允許若干種不同介質(zhì)(包括，例如，同軸電纜、雙絞電纜(例如，CAT-5和CTA-6電纜)，以及光纖纜線)上的以太網(wǎng)通信。以太網(wǎng)經(jīng)由介質(zhì)接入控制(MAC)層處的網(wǎng)絡(luò)接入并通過共有尋址格式定義了用于物理層(PHY)的數(shù)種布線和信令標(biāo)準(zhǔn)。MAC層是七層開放系統(tǒng)互連(OSI)模型中規(guī)定的數(shù)據(jù)鏈路層的子層，并且擔(dān)當(dāng)邏輯鏈路控制(LLC)子層與網(wǎng)絡(luò)的物理(PHY)層之間的接口。
[0006]對(duì)于許多主機(jī)設(shè)備(諸如PC)而言，以太網(wǎng)技術(shù)被嵌入在該設(shè)備的主板內(nèi)，從而使得該主機(jī)設(shè)備可以很容易地經(jīng)由附連到該設(shè)備中所提供的以太網(wǎng)端口的以太網(wǎng)電纜來連接到以太網(wǎng)。例如，許多現(xiàn)代以太網(wǎng)端口包括與以太網(wǎng)雙絞電纜(例如，CAT-5和CAT-6電纜)配對(duì)的RJ 45連接器。然而，由于相對(duì)于較小的計(jì)算設(shè)備(諸如，超薄筆記本計(jì)算機(jī)、智能電話和平板計(jì)算機(jī))而言以太網(wǎng)端口的形狀因子相對(duì)較大，因此這些較小的計(jì)算設(shè)備中有許多都不包括與以太網(wǎng)電纜配對(duì)的以太網(wǎng)端口。
[0007]對(duì)于不包括以太網(wǎng)端口的主機(jī)設(shè)備來說，可以使用該設(shè)備的USB端口(其比RJ 45端口小得多)來提供以太網(wǎng)功能性。對(duì)于此類設(shè)備，用戶可以將USB到以太網(wǎng)適配器附連到該設(shè)備的可用USB端口之一來為該設(shè)備提供以太網(wǎng)功能性。在操作中，這些USB到以太網(wǎng)適配器提供了主機(jī)設(shè)備的USB端口與該適配器的以太網(wǎng)端口之間的接口，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以使用以太網(wǎng)電纜(諸如CAT-5電纜)來被連接到該以太網(wǎng)端口。
[0008]雖然在允許主機(jī)設(shè)備使用其USB端口(例如，而非以太網(wǎng)端口 )連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方面是有效的，但是常規(guī)的USB到以太網(wǎng)適配器可能是昂貴的，可能消耗大量功率，并且可能包括復(fù)雜的電路組件陣列。例如，常規(guī)的USB到以太網(wǎng)適配器一般包括用以與主機(jī)設(shè)備的USB端口通信的USB控制器、用以經(jīng)由該適配器的以太網(wǎng)端口來與以太網(wǎng)電纜通信的以太網(wǎng)PHY、以及用以促成該適配器的USB控制器與以太網(wǎng)PHY之間的通信的以太網(wǎng)MAC。對(duì)于此類系統(tǒng)，該主機(jī)設(shè)備一般包括經(jīng)由USB控制器耦合到其USB端口的以太網(wǎng)MAC。
[0009]由此，需要消耗更少功率、采用更少電路系統(tǒng)并且允許更大吞吐量的具有更小形狀因子的USB到以太網(wǎng)適配器和相關(guān)的主機(jī)設(shè)備架構(gòu)。
[0010]SM
[0011]公開了允許主機(jī)設(shè)備使用經(jīng)由USB端口和USB連接(例如，USB電纜)提供的以太網(wǎng)通信或USB通信來與外部設(shè)備通信的系統(tǒng)和方法。對(duì)于一些實(shí)施例，該主機(jī)設(shè)備包括用于生成要傳送到外部設(shè)備的數(shù)據(jù)的處理器、耦合到該處理器的以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制(MAC)電路、耦合到該處理器的USB控制器、經(jīng)由該USB連接耦合到該外部設(shè)備的USB端口，以及包括耦合到該USB端口的第一端子以及響應(yīng)于模式選擇信號(hào)耦合到該以太網(wǎng)MAC電路或該USB控制器的第二端子的收發(fā)機(jī)。該主機(jī)設(shè)備還可以包括響應(yīng)于確定該外部設(shè)備是USB設(shè)備還是以太網(wǎng)設(shè)備而生成該模式選擇信號(hào)的檢測(cè)電路。
[0012]對(duì)于至少一些實(shí)施例而言，該收發(fā)機(jī)形成了 USB 3.0兼容接口的一部分，并且包括至少兩個(gè)差分晶體管對(duì)以經(jīng)由USB連接提供該主機(jī)設(shè)備和該外部設(shè)備之間的全雙工信令。對(duì)于至少一個(gè)實(shí)施例而言，該收發(fā)機(jī)包括提供與根據(jù)USB 2.0協(xié)議通信的舊式設(shè)備的后向兼容性的第三差分對(duì)。
[0013]對(duì)于一些實(shí)施例，若外部設(shè)備被確定為是USB設(shè)備，那么模式選擇信號(hào)被驅(qū)動(dòng)到可以使得該主機(jī)設(shè)備進(jìn)入U(xiǎn)SB操作模式的第一狀態(tài)。在USB操作模式中，該選擇電路將把該收發(fā)機(jī)耦合到USB控制器并且將該收發(fā)機(jī)從以太網(wǎng)MAC電路解耦。此后，該收發(fā)機(jī)將作為USB兼容收發(fā)機(jī)來操作以經(jīng)由USB端口在該主機(jī)設(shè)備的USB控制器與該外部設(shè)備之間交換USB信號(hào)。
[0014]相反，若外部設(shè)備被確定為是以太網(wǎng)設(shè)備，那么模式選擇信號(hào)被驅(qū)動(dòng)到可以使得該主機(jī)設(shè)備進(jìn)入以太網(wǎng)操作模式的第二狀態(tài)。在以太網(wǎng)操作模式中，該選擇電路將該收發(fā)機(jī)耦合到以太網(wǎng)MAC電路并且將該收發(fā)機(jī)從USB控制器解耦。此后，該收發(fā)機(jī)將作為MAC側(cè)介質(zhì)無關(guān)接口來操作以經(jīng)由USB端口在該主機(jī)設(shè)備的以太網(wǎng)MAC電路與該外部設(shè)備之間交換以太網(wǎng)信號(hào)。以此方式，在該外部以太網(wǎng)設(shè)備上提供的PHY側(cè)介質(zhì)無關(guān)接口可以與該主機(jī)設(shè)備上提供的收發(fā)機(jī)一起操作以提供促成該主機(jī)設(shè)備上提供的以太網(wǎng)MAC電路與該外部以太網(wǎng)設(shè)備上提供的以太網(wǎng)PHY電路之間的信號(hào)交換的串行千兆位介質(zhì)無關(guān)接口。結(jié)果，該外部以太網(wǎng)設(shè)備可以不包括任何USB控制器或者以太網(wǎng)MAC電路，藉此減小了該外部以太網(wǎng)設(shè)備的面積和功耗。
[0015]進(jìn)一步，該主機(jī)設(shè)備可以不包括任何以太網(wǎng)PHY電路系統(tǒng)，并且該主機(jī)設(shè)備可以為以太網(wǎng)通信執(zhí)行8B/10B編碼功能(例如，與在外部以太網(wǎng)設(shè)備上執(zhí)行8B/10B編碼功能正相反)。此外，使用該主機(jī)設(shè)備的USB 3.0兼容接口的部分作為用于以太網(wǎng)通信的介質(zhì)無關(guān)接口也可以增加吞吐量，因?yàn)橐蕴W(wǎng)信號(hào)是經(jīng)由USB連接從主機(jī)設(shè)備直接傳送到外部設(shè)備的(例如，與將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB信號(hào)以供傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備并接著在該外部設(shè)備中將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)正相反)。
[0016]對(duì)于至少一個(gè)另外的實(shí)施例而言，該收發(fā)機(jī)形成了另一類型的接口(例如，PCI類型接口)的一部分，并且包括至少兩個(gè)差分晶體管對(duì)以經(jīng)由該USB連接來提供該主機(jī)設(shè)備與該外部設(shè)備之間的全雙工信令。
[0017]附圖簡(jiǎn)沐
[0018]本發(fā)明各實(shí)施例是作為示例來解說的，且不旨在受附圖中各圖的限定，其中:
[0019]圖1是以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的框圖。
[0020]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖；
[0021]圖3A是作為圖2的外部設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的解說性USB設(shè)備的框圖；
[0022]圖3B是作為圖2的外部設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的解說性USB到以太網(wǎng)適配器的框圖；
[0023]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的描繪圖2的系統(tǒng)的示例性操作的流程圖；
[0024]圖5A是圖2的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在被配置成在USB模式中操作時(shí)的簡(jiǎn)化功能框圖；以及
[0025]圖5B是圖2的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在被配置成在以太網(wǎng)模式中操作時(shí)的簡(jiǎn)化功能框圖。
[0026]相同的附圖標(biāo)記貫穿全部附圖指示對(duì)應(yīng)的部件。
[0027]詳細(xì)描沐
[0028]在以下詳細(xì)描述中，將闡述眾多具體細(xì)節(jié)來提供對(duì)本公開的透徹理解。同樣，在以下描述中并且出于解釋目的，闡述了具體的命名以提供對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，可以不需要這些具體細(xì)節(jié)就能實(shí)踐本發(fā)明各實(shí)施例。在其他實(shí)例中，以框圖形式示出公知的電路和設(shè)備以避免混淆本公開。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“耦合”意指直接連接到、或通過一個(gè)或多個(gè)居間組件或電路來連接。進(jìn)一步，術(shù)語(yǔ)“協(xié)議”和“標(biāo)準(zhǔn)”是指由適用的協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)支配的通信，并且由此出于本公開的目的是可交換的。本文所描述的各種總線上所提供的任何信號(hào)可以與其他信號(hào)進(jìn)行時(shí)間復(fù)用并且在一條或多條共用總線上提供。另外，各電路元件或軟件塊之間的互連可被示為總線或單信號(hào)線。每條總線可替換地是單信號(hào)線，而每條單信號(hào)線可替換地是總線，并且單線或總線可表示用于各組件之間的通信的大量物理