一种能够对功耗和状态进行管理的USB插头及有源光缆制造技术

一种能够对功耗和状态进行管理的USB插头及有源光缆，该USB插头包括发送单元、接收单元、控制单元以及至少一个定时器；发送单元包括：电输入端口、发送单元高速传输电路、和输出电路，接收单元包括：电输出端口、接收单元高速传输电路和输入电路；控制单元，用于判断发送单元和接收单元当前的工作模式，进行相应的控制操作。本发明专利技术基于发送单元和接收单元的单独控制，区分不同工作模式，针对每一种模式都提出了必要的工作要求和模式跳转条件，并且在省电模式下还能够进行插拔状态的检查和传输，从而便于进行有源光缆的功耗管理；对于初始化模式和省电模式，提出了检查和传递端口的匹配端接状态的方法，让上行端口、有源线缆以及下行端口所组成的USB系统，能够保持状态的统一，并且考虑区分了彻底断开和非常规插拔的情况。且考虑区分了彻底断开和非常规插拔的情况。且考虑区分了彻底断开和非常规插拔的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种能够对功耗和状态进行管理的USB插头及有源光缆


[0001]本专利技术涉及一种USB数据传输领域，特别的适用于能够对功耗和状态进行管理的USB插头及有源光缆。

技术介绍

[0002]随着USB协议的更新，传输速率在增加，纯铜线因本身具有的衰减特性，导致无法支持高速率的长距离传输，有源线缆成为越来越重要的一种传输方式。
[0003]当前有源线缆传输方法，提出了许多方案，包括：re
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driver方案、re
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timer以及纯光传输方案。其中，以光为传输介质的传输方案，因为可以线缆做到更轻，传输距离更远，而受到越来越多的关注。
[0004]无论是哪种传输方案，系统状态的检查和传递，以及功耗管理都是需要解决的问题。
[0005]在USB协议里，不具备单独传递一些状态信息的信号通道，所有的状态和数据都是通过一个通道进行传递的。也就是说，USB的数据通道即传输系统状态，又传输低速信号，还传输高速信号。这样一来，USB的有源传输装置如何传递系统状态，以及怎么实现功耗管理并保持传输装置两端插头的状态一致，进而保持整个USB系统的状态一致，就是一个很重要的问题。
[0006]功耗管理，主要需要满足USB协议中要求的省电状态，尤其是U3状态下，USB传输装置的耗电不能超过协议要求。默认的，在满足性能的基础上，应遵循功耗越小越好的原则。对于具有link层的hub或者re
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timer传输方案来说，功耗管理不难实现，但是对于纯粹进行传输而不进行link层命令识别/管理的其他USB有源传输装置来说，如何实现功耗管理，是需要特别考虑的事情。尤其是对于有源光缆来说，不但要调节有源光缆本身的状态支持低功耗，在低功耗的状态下，还要能够检查两端插头连接的下行端口和上行端口的状态，并将下行端口的状态告知上行端口，将上行端口的状态告知下行端口，保持下行端口和上行端口状态的一致性。同时还要能够在系统进行唤醒操作时，及时唤醒有源光缆本身的电路，传输唤醒信号。
[0007]系统状态的检查和传递中，最关键要解决的就是下行端口和上行端口的插拔状态的检查和传输，也就是下行端口和上行端口的匹配端接(Rx termination)状态的检查和传输。在USB协议规定的状态机中，Rx.Detect就是端口检查是否有USB3.X链接伙伴存在的一个状态，如果端口检查到低阻状态的匹配端接(RRX
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DC)存在，那么就认为有与之匹配的上行端口/下行端口被插入处于连接状态，端口就会进入到polling阶段。对于铜线传输介质来说，Rx termination状态的检查和传输不难实现。因为铜线是导体，本身具有传递电气特性的能力，Rx termination状态通过铜线就能被传递。但是光介质不是导体，常规的电压、电阻和电流等电信号无法通过光纤传输，而对于纯光AOC来说，两端的供电都是完全独立，中间完全没有铜线连接，所以如何将Rx termination状态进行实时传输就特别重要。
[0008]因此，对于USB有源光缆和USB插头，如何能够检查和传递不同的系统状态，并对功
耗进行管理，解决USB有源光缆的插拔检测和功耗管理等难题，实现USB信号在光传输介质上的有效传输，成为现有技术亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提出一种能够对功耗和状态进行管理的USB插头及有源光缆,将有源光缆插头的发送单元和接收单元工作状态区分为初始化模式、省电模式和传输模式，针对每一种模式都提出了必要的工作要求和模式跳转条件，并且在省电模式下还能够进行插拔状态的检查和传输，从而便于进行有源光缆的功耗管理和系统状态的传递。本专利技术不但同时适用于各种供电方式的纯光线缆和混合线缆，并且还考虑到了非常规插拔等应用场景。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种能够对功耗和状态进行管理的USB插头，所述USB插头，适用于光传输介质的有源光缆，其特征在于，包括：
[0012]发送单元、接收单元、控制单元以及至少一个计时器；
[0013]其中发送单元包括：电输入端口、发送单元高速传输电路、和输出电路，
[0014]其中，所述电输入端口，连接到上行端口或下行端口，用于接收输入的需要传输的USB电信号，并且能够判断当前是否有AC信号输入；
[0015]所述电输入端口上，还具有端接阻抗匹配电路，所述端接阻抗匹配电路提供符合USB协议要求的低阻状态匹配端接，或者提供符合USB协议要求的高阻状态匹配端接；
[0016]所述发送单元高速传输电路，将所述电输入端口输入的USB电信号经过处理后发送给输出电路；
[0017]所述输出电路，与光传输介质相连，发送光信号；
[0018]所述接收单元包括：电输出端口、接收单元高速传输电路和输入电路；
[0019]所述输入电路，与光传输介质连接，用于接收上行端口或者下行端口中的另外一个传输过来的USB电信号转化的光信号，并且能够判断当前是否有光信号输入；
[0020]所述接收单元高速传输电路，将所述输入电路输出的信号经过处理后发送给电输出端口；
[0021]所述电输出端口，向所述上行端口或下行端口中的一个输出所接收到的信号经过处理后的USB电信号，并且能够检测端口的匹配端接状态；
[0022]控制单元，用于从发送单元和接收单元接收相关的信息，判断发送单元和接收单元当前的工作模式，进行相应的控制操作，并使得发送单元和接收单元能够分别在不同的工作模式间跳转；
[0023]计时器，用于进行时间计数，包括计数电输入端口电气闲置状态的持续时间，以及其他用于工作模式跳转条件需要的时间计数操作,
[0024]所述发送单元和接收单元的工作模式包括初始化模式、传输模式和省电模式。
[0025]可选的，对于所述初始化模式，在USB插头上电后发送单元和接收单元进入所述初始化模式；
[0026]发送单元在此状态下，电输入端口的端接阻抗匹配电路配置成符合USB协议要求的高阻状态匹配端接，输出电路默认状态为不发光；
[0027]接收单元在此状态下，电输出端口以一定的时间间隔t0进行匹配端接检测，即Rx Detect操作，输入电路进行光信号检测。
[0028]可选的，在初始化模式下，
[0029]1)如果接收单元的电输出端口探测到符合USB协议要求的低阻状态匹配端接，那么判断发现本USB插头被接入了上行端口或者下行端口，控制单元控制输出电路开光，发送第一信号光；
[0030]相应的，如果接收单元的电输出端口探测到符合USB协议要求的高阻状态匹配端接，那么判断发现本USB插头没有被接入上行端口或者下行端口，控制单元控制输出电路不发光/关光，
[0031]即，从检测匹配端接来判断本端USB插头的连接状态；
[0032]2)如果接收单元的输入电路发现对端插头发送第一信号光，那么控制单元将本USB插头的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够对功耗和状态进行管理的USB插头，所述USB插头，适用于光传输介质的有源光缆，其特征在于，包括：发送单元、接收单元、控制单元以及至少一个计时器；其中发送单元包括：电输入端口、发送单元高速传输电路、和输出电路，其中，所述电输入端口，连接到上行端口或下行端口，用于接收输入的需要传输的USB电信号，并且能够判断当前是否有AC信号输入；所述电输入端口上，还具有端接阻抗匹配电路，所述端接阻抗匹配电路提供符合USB协议要求的低阻状态匹配端接，或者提供符合USB协议要求的高阻状态匹配端接；所述发送单元高速传输电路，将所述电输入端口输入的USB电信号经过处理后发送给输出电路；所述输出电路，与光传输介质相连，发送光信号；所述接收单元包括：电输出端口、接收单元高速传输电路和输入电路；所述输入电路，与光传输介质连接，用于接收上行端口或者下行端口中的另外一个传输过来的USB电信号转化的光信号，并且能够判断当前是否有光信号输入；所述接收单元高速传输电路，将所述输入电路输出的信号经过处理后发送给电输出端口；所述电输出端口，向所述上行端口或下行端口中的一个输出所接收到的信号经过处理后的USB电信号，并且能够检测端口的匹配端接状态；控制单元，用于从发送单元和接收单元接收相关的信息，判断发送单元和接收单元当前的工作模式，进行相应的控制操作，并使得发送单元和接收单元能够分别在不同的工作模式间跳转；计时器，用于进行时间计数，包括计数电输入端口电气闲置状态的持续时间，以及其他用于工作模式跳转条件需要的时间计数操作,所述发送单元和接收单元的工作模式包括初始化模式、传输模式和省电模式。2.根据权利要求1所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，对于所述初始化模式，在USB插头上电后发送单元和接收单元进入所述初始化模式；发送单元在此状态下，电输入端口的端接阻抗匹配电路配置成符合USB协议要求的高阻状态匹配端接，输出电路默认状态为不发光；接收单元在此状态下，电输出端口以一定的时间间隔t0进行匹配端接检测，即Rx Detect操作，输入电路进行光信号检测。3.根据权利要求2所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，在初始化模式下，1)如果接收单元的电输出端口探测到符合USB协议要求的低阻状态匹配端接，那么判断发现本USB插头被接入了上行端口或者下行端口，控制单元控制输出电路开光，发送第一信号光；相应的，如果接收单元的电输出端口探测到符合USB协议要求的高阻状态匹配端接，那么判断发现本USB插头没有被接入上行端口或者下行端口，控制单元控制输出电路不发光/关光；即，从检测匹配端接来判断本端USB插头的连接状态；
2)如果接收单元的输入电路发现对端插头发送第一信号光，那么控制单元将本USB插头的发送单元的电输入端口的端接阻抗匹配电路设置成符合USB协议要求的低阻状态匹配端接如果接收单元的输入电路发现对端插头没有发送第一信号光，那么控制单元将本USB插头的发送单元的电输入端口的端接阻抗匹配电路设置成符合USB协议要求的高阻状态匹配端接，即，从检测是否收到光信号来判断对端USB插头的连接状态。4.根据权利要求3所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，发送单元和接收单元能够分别进入传输模式：当接收单元的电输出端口探测到符合USB协议要求的低阻状态匹配端接，判断本USB插头被接入了上行端口或者下行端口时，控制单元在发送第一信号光的同时控制发送单元进入传输模式；当接收单元的输入电路发现对端插头发送第一信号光时，控制单元控制接收单元进入传输模式。5.根据权利要求3所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，发送单元和接收单元能够同时进入传输模式：条件1：接收单元的电输出端口探测到符合USB协议要求的低阻状态匹配端接，并且条件2：接收单元的输入电路发现对端插头发送第一信号光，同时满足条件1和条件2的时候，控制单元才让发送单元和接收单元都进入传输模式，并且此时接收单元电输出端口的匹配端接检测操作才停止。6.根据权利要求5所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，USB插头的初始化模式比传输模式功耗低，USB插头上电后在初始化模式下各个部件的工作状态为，除了发送单元电输入端口的端接阻抗匹配电路需要配置成符合USB协议要求的高阻状态匹配端接，以及接收单元电输出端口的匹配端接检测电路和输入电路的光信号检测电路需要处于工作状态，或者以一定时间间隔处于工作状态外，其他电路都处于不工作状态。7.根据权利要求1或4或5所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，对于所述发送单元和接收单元的传输模式，在该模式下：发送单元和接收单元的高速信号传输电路处于工作状态，能够进行信号的传输，发送单元和接收单元能够从传输模式跳转到省电模式。8.根据权利要求7所述的能够对功耗和状态进行管理的USB插头，其特征在于，发送单元从传输模式跳转到省电模式，具体方法如下：USB插头的发送单元的电输入端口持续进行AC信号检测，如果没有AC信号输入，则此时传输路径处于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，江辉，周新亮，李德振，李彦，程煜峰，
申请(专利权)人：长芯盛武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：