[發明專利]全速通用串行總線USB設備

無效

• 申請號: 201010162297.3
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN102236363A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 葉國平
• 申請（專利權）人: 上海華虹集成電路有限責任公司
• 主分類號: G06F1/12
• 分類號: G06F1/12
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

技術領域

本發明涉及一種在個人電腦(PC)、手持移動通訊設備、攝影器材、數字電視和游戲機等多個領域被廣泛應用的全速通用串行總線USB(Universal?Serial?BUS)設備。

背景技術

通用串行總線USB是1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的一個外部總線標準，用于規范電腦與外部設備的連接和通訊，是應用在PC領域的接口技術。

從1994年發表了USB初始版本以后，USB已經成為目前電腦中的標準擴展接口。USB具有傳輸速度快[全速設備12Mbps(12兆位每秒)，低速設備1.5Mbps]，支持設備的即插即用，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨立供電等優點；可以連接鼠標、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機、手機、數碼相機、移動硬盤、外置光軟驅、USB網卡、ADSL?Modem、Cable?Modem等幾乎所有的外部設備。

全速USB設備采用四線的接口，除了兩根電源線和地線以外，只有兩根線用于差分數據的傳輸。因此整個USB系統采用的是異步的傳輸方式，沒有時鐘信號的傳輸。這就要求在USB設備端必須有相應的時鐘源，用于USB主機發送到設備端數據的采樣以及USB設備端本身數據的發送；而且還要求USB設備端所提供的時鐘源的頻率必須和USB的總線頻率一致，這樣才能保證數據采樣的正確性以及數據發送的有效性。

全速USB設備是由一個控制器芯片加上一些外圍電路組合而成，而且目前在大多數全速USB設備中，對時鐘源所采用的處理方式是在控制器芯片的基礎上，再加上一個芯片外部的晶體振蕩器?？刂破餍酒峁﹥蓚€端口用于與外部的晶體振蕩器的連接，并使用外掛的晶體振蕩器的輸入作為時鐘源，用于處理USB數據。

這種處理方式的優點在于簡單易行，控制器芯片只用于處理USB的數據，而時鐘由外掛的晶體振蕩器提供。但這種處理方式也帶來一些問題，首先是產品的成本問題，產品需要增加一個晶體振蕩器的成本，而且控制器芯片需要提供兩個專門的端口用于和晶體振蕩器的連接。其次，對晶體振蕩器的精度要求很高，USB協議對USB總線頻率的定義是，全速設備12Mbps±0.25％，低速設備1.5Mbps±1.5％，這就要求外掛晶體振蕩器的精度也是±0.25％。最后，產品在兼容性上有一定的風險，由于USB總線頻率存在誤差，晶體振蕩器也存在誤差，當這兩個誤差都比較大而且反向時，存在USB設備錯誤采樣和發送數據不同步的風險。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種全速通用串行總線USB設備，既能節約產品的成本，又能保證產品的正確性和兼容性。

為解決上述技術問題，本發明的全速通用串行總線USB設備包括：

一RC振蕩器，設置在控制器芯片內部，其輸出的時鐘作為全速USB設備中控制器芯片的USB數據處理模塊的基準時鐘，用于USB數據的采樣和發送；

一計數器，設置在控制器芯片內部，用RC振蕩器輸出的時鐘為基準時鐘，對USB任意兩個連續的幀頭包之間的間隔進行計數，用于調整RC振蕩器的輸出時鐘頻率；在USB主機復位設備后，且在USB主機發送正常數據之前，完成對RC振蕩器的調整。

由于采用上述技術方案，本發明是一種無晶振的全速通用串行總線USB設備；使用控制器芯片內部可調節的RC振蕩器作為芯片時鐘源，利用全速通用串行總線USB的幀頭包(SOF包，對于低速設備為keep-alivestrobe包)每一毫秒發送一次的特性對RC振蕩器進行調節，使用校正后的RC振蕩器的時鐘為基準時鐘來采樣和發送USB數據。這種控制器芯片內的RC振蕩器與控制器芯片外的晶體振蕩器相比，不需要加入外掛的晶體振蕩器，這樣可以降低全速USB設備的成本，同時自調整的芯片時鐘源可以保證芯片與任意USB主機的時序相配合，從而保證產品的正確性，并使產品具有很好的兼容性。

具體實施方式

USB協議中定義，USB主機在復位USB設備后，為了保證USB總線的運行狀態，開始向USB設備發送幀頭包，而且每隔一個毫秒USB主機發送一個幀頭包到USB設備。幀頭包并不包含有用信息，只是用于保證USB總線不處于空閑狀態。