超高速芯片互連通信的制作方法
【專利摘要】本文提供了用于設備中的單元之間的低功率、高帶寬通信的接口。該接口包括USB3.0系統(tǒng)接口和被配置為促進USB3.0系統(tǒng)接口和M-PHY接口之間的通信的超高速芯片互連（SSIC）協(xié)議適配器。
【專利說明】超高速芯片互連通信

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及使用超高速芯片互連(SSIC, SuperSpeed inter-chip)的設備中的芯片互連通信的使用。

【背景技術】
[0002]諸如智能電話和平板機之類的移動計算和通信平臺往往由應用處理器片上系統(tǒng)(SoC)和諸如蜂窩調制解調器、無線聯(lián)網(wǎng)(WiFi)設備和NAND儲存器設備之類的其他硬件設備組成。這些硬件組件之間的通信要求定義接口、用于實施該接口的諸如控制器之類的硬件組件和用于控制通信的關聯(lián)的軟件棧。所要求的硬件和軟件組件的開發(fā)和用于確保實施方式為最優(yōu)的后續(xù)調諧是能夠影響解決方案的銷售時間的資源密集型運用。當前通過在平臺內部使用的高速芯片互連接口來處理芯片互連通信，以與設備進行通信。然而，該接口被限制在480 Mbps且不提供帶寬可伸縮性。如本文所使用的，芯片互連指示設備內部的通信，其可以在芯片或內部電路板之間。
[0003]通用串行總線(USB)是用于大量計算和消費者應用的選擇的普遍存在的外圍設備互連。許多系統(tǒng)提供軟件驅動器的全面集合來支持通常可用的USB外圍設備。此外，存在現(xiàn)存的USB生態(tài)系統(tǒng)，其包括USB硅供應者、設計公司以及將USB主機和外圍設備的產品制造商的實施成本降低的驗證和測試出售者。USB 3.0規(guī)范添加對于5Gbps的傳輸速度的支持，以解決對更高帶寬的需要。然而，USB 3.0規(guī)范不滿足嵌入式芯片互連接口關于功率和EMI健壯性的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是可根據(jù)實施例使用的計算系統(tǒng)的框圖；
圖2是可根據(jù)實施例使用的SSIC (超高速芯片互連)實施方式的示意圖；
圖3是根據(jù)實施例的SSIC實施方式的框圖；
圖4是根據(jù)實施例的用于通過SSIC鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)的方法的流程圖；
圖5是根據(jù)實施例的用于設備中的SSIC通信的方法的流程圖；以及圖6是根據(jù)實施例的保存用于實施SSIC通信的程序的非瞬變機器可讀介質。
[0005]貫穿本公開和附圖使用相同的附圖標記來指代相似的組件和特征。100系列中的附圖標記指的是最初見于圖1中的特征；200系列中的附圖標記指的是最初見于圖2中的特征；等等。

【具體實施方式】
[0006]當前USB 3.0規(guī)范提供了與外部設備的例如高達大約5GB或更高的高速對接。然而，由于超高速物理層(PHY)的高功率消耗，對于始終連接的設備不能在移動式平臺內部使用標準USB 3.0超高速接口。例如，由于超高速PHY被設計為驅動大約三米長度的電纜，所以與設備內的芯片互連通信所需的相比，功率需求要高得多。此外，被用于與外部設備對接的驅動器未調諧通信頻率來避免針對諸如與移動提供商一起用于無線廣域網(wǎng)(WWAN)通信的內部無線電調制解調器之類的其他設備的EMI問題。為了解決該需要，本文描述的實施例實施超高速芯片互連(SSIC)接口作為USB 3.0的優(yōu)化的芯片互連版本。
[0007]SSIC接口將針對超高速協(xié)議的健壯軟件支持與低功率移動產業(yè)處理器接口(MIPI)物理層(M-PHY)進行組合，以提供能夠以最小的資源投資在移動式平臺中使用的接口。與往往固定在5Gbps的標準超高速不同，SSIC提供了以低到1.25Gbps開始的可伸縮的帶寬，以減少接口的功率消耗。SSIC使用MIPI M-PHY規(guī)范作為互連的物理層以滿足嵌入式芯片互連接口的需求。MIPI M-PHY規(guī)范描述了具有高帶寬能力的串行物理層技術，其具體地針對移動式應用而被開發(fā)以便獲取與非常好的功率系數(shù)組合的低引腳計數(shù)。
[0008]然而，M-PHY規(guī)范是在假定將開發(fā)新的操作和訪問軟件來替換當前軟件接口的情況下開發(fā)的。在本文的實施例中描述的SSIC協(xié)議適配器起到標準USB 3.0超高速媒體訪問控制器(MAC)和M-PHY單元之間的中間單元的作用，在所連接的單元中的每一個之間轉換響應，并且在允許重用當前技術的同時提供高速通信。
[0009]在以下描述和權利要求中，可以使用術語“耦合”和“連接”以及它們的派生詞。應當理解，這些術語不旨在作為彼此的同義詞。更確切些，在特定實施例中，可以使用“連接”來指示兩個或更多元件與彼此直接物理或電接觸?！榜詈稀笨梢砸庵竷蓚€或更多元件直接物理或電接觸。然而，“耦合”也可以意指兩個或更多元件與彼此不直接接觸，但還仍然與彼此協(xié)作或交互。
[0010]可以以硬件、固件和軟件中的一個或組合來實施某些實施例。也可以將某些實施例實施為存儲在機器可讀介質上的可由計算平臺讀取和執(zhí)行以執(zhí)行本文描述的操作的指令。機器可讀介質可以包括用于以機器(例如計算機)可讀的形式存儲或傳送信息的任何機制。例如，除了其他以外，機器可讀介質可以包括:只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁盤儲存器介質；光學儲存介質；閃存設備；或者電、光、聲或其他形式的所傳播的信號，例如載波、紅外信號、數(shù)字信號或發(fā)射和/或接收信號的接口。
[0011]實施例是實施方式或示例。在說明書中對“一實施例”、“一個實施例”、“一些實施例”、“各個實施例”或“其他實施例”的引用意指與實施例結合描述的特定特征、結構或特性被包括在至少一些實施例中，而不必被包括在本發(fā)明的所有實施例中。各種出現(xiàn)的“一實施例”、“一個實施例”或“一些實施例”不必都指代相同的實施例。
[0012]不是所有本文描述和圖示的組件、特征、結構、特性等都需要被包括在特定的一個或多個實施例中。如果說明書聲明了組件、特征、結構或特性例如“可以”、“可能”、“能夠”或“會”被包括，則不要求特定組件、特征、結構或特性被包括。如果說明書或權利要求引用“一”要素，這不意指僅僅存在要素之一。如果說明書或權利要求引用“附加的”要素，這不排除存在多于一個附加的要素。
[0013]應當注意，盡管已經(jīng)參考特定實施方式描述了某些實施例，但根據(jù)某些實施例，其他實施方式是可能的。另外，不必以所圖示和所描述的特定方式布置在附圖中圖示和/或本文描述的電路元件或其他特征的布置和/或次序。根據(jù)某些實施例，許多其他布置是可能的。
[0014]在圖中示出的每個系統(tǒng)中，在一些情況下的要素可能每一個都具有相同的附圖標記或不同的附圖標記來暗示所表示的要素可能是不同的和/或類似的。然而，要素可以足夠靈活以具有不同的實施方式且與本文示出或描述的一些或所有系統(tǒng)一起工作。在圖中示出的各個要素可以相同或不同。哪一個被稱為第一要素以及哪一個被稱作第二要素是任意的。
[0015]圖1是可根據(jù)實施例使用的計算系統(tǒng)100的框圖。計算系統(tǒng)100可以包括智能電話、平板機、膝上型計算機、臺式計算機、服務器節(jié)點等等。在圖1中圖示的示例性實施例中，計算設備100包括被構建到能夠用于實施智能電話或平板機功能的設備中的許多單元或芯片。
[0016]例如，計算設備100能夠包括用于實施計算設備100的基本操作的片上系統(tǒng)(SoC)102。顯示設備104可以被包括以提供從SoC 102向用戶的輸出。觸摸屏傳感器106和運動傳感器108能夠用于向計算設備100提供用戶輸入?；鶐д{制解調器110能夠用于將計算設備100連接到諸如移動式電話網(wǎng)絡之類的無線廣域網(wǎng)(WWAN)。計算設備100也可以包括能夠例如用于存儲諸如視頻和音頻文件之類的需要以高帶寬傳遞的大量數(shù)據(jù)的高速儲存系統(tǒng)112。如本文所使用的，視頻文件包括視頻和音頻數(shù)據(jù)兩者，并可以包括諸如1920x1080的非隔行分辯率(在1080p規(guī)范之下)的那些圖像之類的高分辨率視頻圖像?？梢园ǜ咔逦纫曨l接口 114來通過連接到端口 116的電纜向外部設備傳送視頻文件。能夠理解，并非所有這些單元都存在于所有實施例中。此外，可以包括任何數(shù)目的其他單元來添加其他功能，尤其是諸如播放音頻文件的音頻系統(tǒng)以及用于連接到無線局域網(wǎng)(WLAN)的無線網(wǎng)絡適配器(WIFI)。
[0017]SoC 102可以進一步包括處理器118和通過SoC結構120或總線耦合到處理器118的許多其他系統(tǒng)。例如，SoC 102可以通過SoC結構120而耦合到儲存系統(tǒng)122。儲存系統(tǒng)122可以包括動態(tài)ram (DRAM)、靜態(tài)ram (SRAM)、只讀存儲器(ROM)和與處理器118相關聯(lián)的寄存器的任何組合。儲存系統(tǒng)122能夠用于保存當由處理器118執(zhí)行時提供SoC 102且因此計算設備100的基本功能的操作數(shù)據(jù)和程序。例如，程序可以包括電話功能，其用于例如經(jīng)由使用脈沖編碼調制(PCM)對語音信號進行編碼的I2S接口 124、通過基帶調制解調器110來向WffAN撥打語音呼叫。PCM接口 126能夠用于與基帶調制解調器110交換PCM信號。
[0018]SoC 102使用顯示器驅動器(例如耦合到SoC結構120的MIPI DSI 128 (移動產業(yè)處理器接口——顯示器串行接口))來驅動設備顯示器104。MIPI DSI 128通過包括高速時鐘通道和一個或多個數(shù)據(jù)通道的高速點到點串行總線130而耦合到設備顯示器104。I2C接口 132能夠被包括在SoC結構120中以驅動I2C總線134，I2C總線134能夠用于將觸摸屏傳感器106和運動傳感器108耦合到SoC 102。
[0019]SoC 102可以包括USB 3.0接口來針對外部USB 3.0總線上的設備提供高速接口，例如，高達5GB/s。USB 3.0接口可以包括耦合到SoC結構120的USB 3.0設備控制器136以及被配置為通過設備上的端口 140驅動USB電纜的高功率驅動器138。
[0020]在本文描述的實施例中，SoC 102可以包括耦合到SoC結構120的超高速芯片互連(SSIC)主機控制器142。SSIC主機控制器142被配置為允許SoC 102與位于計算設備100內的高速設備之間的通信。例如，除了其他以外，這些設備可以包括基帶調制解調器110、高速儲存系統(tǒng)112和高清晰度視頻接口 114。
[0021]SSIC主機控制器142可以鏈接到用于與特定設備對接的多個Μ-PHY。例如，第一M-PHY 144能夠將超高速串行接口 146驅動至位于基帶調制解調器110內的M-PHY 148。基帶調制解調器I1中的M-PHY 148耦合到SSIC設備控制器150，該SSIC設備控制器150耦合到基帶調制解調器110的結構或總線。基帶調制解調器110的結構也可以包含I2S接口152，該I2S接口 152能夠被耦合到PCM接口 126來接受來自SoC 102的PCM信號?；鶐д{制解調器110的結構中的RF和天線前端154能夠用于將計算設備100耦合到WWAN，以用于語音和數(shù)據(jù)通信兩者。諸如第四代(4G)移動服務之類的高速數(shù)據(jù)通信可以以大量的帶寬進行，通過針對SoC 102的SSIC接口而受益于高速通信。
[0022]耦合到SoC 102中的SSIC主機控制器142的第二 M-PHY 156能夠將超高速串行接口 158驅動到位于高速儲存系統(tǒng)112內的M-PHY 160。M-PHY 160耦合到SSIC設備控制器162，SSIC設備控制器162耦合到高速儲存系統(tǒng)112的結構或總線。高速儲存系統(tǒng)112的結構也可以包括諸如SRAM 164或DRAM 166之類的存儲器或儲存器設備的任何組合。如所描述的那樣，高速儲存系統(tǒng)112可以用于保存要求用于足夠重放的高帶寬的大文件，諸如高清晰度視頻文件。相應地，高速儲存系統(tǒng)112可以受益于面向SoC 102的SSIC接口。此外，面向高速儲存系統(tǒng)112的串行接口 158可以由多個通道形成，其中，每個通道包括成對的發(fā)射和接收線路。每個通道可以例如由設備和主機處的M-PHY的單個集合來支持，并且因此，多通道方法可以包括將多個M-PHY成組以便增加帶寬。
[0023]耦合到SoC 102中的主機控制器142的另一個M-PHY 168能夠將串行接口 170驅動到位于高清晰度視頻接口 114內的M-PHY 172。M-PHY 172耦合到SSIC設備控制器174，SSIC設備控制器174耦合到高清晰度視頻接口 114的結構或總線。高清晰度視頻接口 114的結構能夠包括例如用于通過連接到端口 116的電纜驅動電視或其他設備的高清晰度多媒體接口(HDMI) 176。至于高速儲存系統(tǒng)112，視頻文件的帶寬需求可以受益于SSIC。此夕卜，組合多個M-PHY的多通道方法也可以用于增加至高清晰度視頻接口 114的通信的帶寬。
[0024]上述每一個SSIC控制器可以使用類似的結構，允許硬件和軟件模塊的重用。此夕卜，在本文描述的實施例中，當前高速控制器和M-PHY單元之間的新型中間接口或橋允許當前技術中所使用的很多模塊的重用。如本文所描述的，橋被稱作SSIC協(xié)議適配器，且關于圖2進一步討論。
[0025]圖2是可根據(jù)實施例使用的SSIC (超高速芯片互連)實施方式200的示意圖。SSIC實施方式200由與包括硬件和軟件組件兩者的SSIC控制器堆棧204對接的一個或多個M-PHY 202組成。SSIC控制器堆棧204類似于協(xié)議層206和USB 3.0系統(tǒng)軟件接口 208中的當前USB 3.0超高速控制器，以允許重用現(xiàn)存的超高速軟件。
[0026]鏈路層210提供流量控制、訓練和證實信號以及用于通信鏈路的分組成幀，如進一步關于圖3所描述的。也可以從當前可用的模塊構造鏈路層210，以允許重用所開發(fā)的技術。鏈路層210提供被稱作PIPE3 212的遵從USB 3.0的接口，其往往用于與高功率驅動電路對接，以與外部設備進行通信。鏈路層210還提供用于鏈路訓練狀況狀態(tài)機(LTSSM)214的接口，該接口提供針對SSIC的控制。
[0027]在本文描述的實施例中，單獨的M-PHY橋框或SSIC協(xié)議適配器216提供鏈路層210和M-PHY 202之間的橋接邏輯。該邏輯執(zhí)行與SSIC有關的特定功能，包括在鏈路層210的PIPE3接口與每一個M-PHY 202的基準M-PHY模塊接口(RMMI)218之間傳遞信號。SSIC協(xié)議適配器216實施一種機制，其允許SSIC實施方式200使上層(例如SSIC控制器堆棧204)如同其被連接到正常USB 3.0超高速鏈路那樣進行操作。能夠通過跟蹤鏈路訓練狀況狀態(tài)機(LTSSM) 214并向鏈路層210提供預期的響應來執(zhí)行該功能。
[0028]SSIC實施方式200將對于SSIC控制器堆棧204的USB 3.0超高速協(xié)議的當前軟件支持與低功率MIPI M-PHY 202進行組合，以實現(xiàn)能夠由移動式平臺以最小的資源投資利用的SSIC實施方式200。與往往固定在5Gbps的標準超高速不同，SSIC實施方式200提供了以低到1.25 Gbps開始的可伸縮的帶寬，以減少接口的功率消耗。關于圖3更加詳細地對這一點進行討論。
[0029]圖3是根據(jù)實施例的SSIC實施方式300的框圖。也參考圖1，SSIC實施方式300能夠用于提供SoC 102與諸如基帶調制解調器110、高速儲存器112或高清晰度視頻114之類的其他設備之間的SSIC通信鏈路。在主機或設備單元中，SSIC實施方式300包括控制堆棧302，該控制堆棧302包括USB軟件棧304和USB 3.0超高速媒體訪問控制(MAC)306。如本文所描述的，被稱作SSIC協(xié)議適配器308的橋接層被包括在SSIC實施方式300中，以提供控制堆棧302與MIPI M-PHY 310之間的接口。USB軟件棧304、USB 3.0超高速MAC306和SSIC協(xié)議適配器308形成關于圖1描述的SSIC主機控制器142。
[0030]USB 3.0超高速MAC 306能夠以如SSIC規(guī)范(例如由高速傳動器和速率)所定義的不同鏈路速度進行操作。USB軟件棧304不從用于SSIC實施方式300的標準USB 3.0超高速發(fā)生改變。在USB 3.0超高速MAC 306中，協(xié)議層312在SSIC實施方式300中也沒有發(fā)生改變。然而，USB 3.0超高速MAC 306中的鏈路層314可以具有對于SSIC實施方式300的一些改變，其在SSIC規(guī)范中被定義。例如，LTSSM狀態(tài)機316可以被重新配置為具有諸如握手線路317之類的雙向通信，以與SSIC協(xié)議適配器308保持同步。為了跟蹤鏈路狀態(tài)并且控制通信，USB 3.0超高速MAC 306通過PIPE3接口 318來與SSIC協(xié)議適配器308傳遞LTSSM狀態(tài)信息316和數(shù)據(jù)分組。
[0031]SSIC協(xié)議適配器308實施USB 3.0超高速MAC 306的PIPE3接口 308與M-PHY310的基準M-PHY模塊接口(RMMI) 320之間的通信。SSIC協(xié)議適配器308實施一種機制，其例如通過跟蹤LTSSM 316并在鏈路上提供預期的響應來允許USB 3.0超高速MAC 306和USB軟件棧304如同它們被連接到USB 3.0超高速鏈路那樣進行操作。
[0032]為了執(zhí)行這些功能，SSIC協(xié)議適配器308通過RMMI 320從PIPE3接口 318向M-PHY 310傳遞USB 3.0分組，并映射針對SSIC的超高速功率狀態(tài)。單個PIPE3接口 318能夠與多個RMMI 320對接以提供多通道通信，如圖1中所示。例如，可以將多個M-PHY 144、156和168與單個SSIC主機控制器142 —起使用。此外，SSIC協(xié)議適配器308如在SSIC規(guī)范中描述的那樣處理發(fā)射加擾器和接收解擾器。
[0033]此外，SSIC協(xié)議適配器308可以調整鏈路速度來最小化設備中的單元之間的EMI干擾，例如，如果基帶調制解調器移位到類似的頻率，則改變數(shù)據(jù)傳送速率。通過SSIC協(xié)議適配器308內的個體塊來實施這些功能，如以下更加詳細地描述。
[0034]PA LINK SM (物理適配器鏈路狀態(tài)機)322表示用于SSIC協(xié)議適配器308的主狀態(tài)機。PA LINK SM 322匯聚MIPI M-TX和M-RX數(shù)據(jù)和功率狀態(tài)來創(chuàng)建針對PIPE3接口 318的數(shù)據(jù)和功率狀態(tài)。PA LINK SM 322還處理針對各種操作模式和速度的高級控制。如在PIPE3接口 318的規(guī)范中所定義的，對接收機檢測和LFPS接收(低頻周期性信號)進行支持。熱重置、鏈路連接和鏈路斷開都在PA LINK SM 322中被實施。跟蹤USB 3.0超高速LTSSM狀態(tài)以將PIPE3功率和數(shù)據(jù)狀態(tài)轉換到RMMI功率和數(shù)據(jù)狀態(tài)，允許USB 3.0超高速MAC如同連接到正常USB 3.0超高速鏈路那樣起作用。
[0035]由 PA LINK SM 322 來控制 TX RMMI CTRL 324(發(fā)射 RMMI 控制塊)。TX RMMI CTRL324在高速(HS)數(shù)據(jù)路徑和發(fā)射數(shù)據(jù)復用中包括加擾器。TX RMMI CTRL 324與RMMI接口320的M-TX線路對接，以用于突發(fā)業(yè)務。TX RMMI CTRL 324還負責多通道配置中的通道管理。在多通道配置中，跨RMMI數(shù)據(jù)通道上的不同通道對來自PIPE3接口的發(fā)射數(shù)據(jù)進行條紋化。
[0036]例如當在USB 3.0超高速MAC 306進行發(fā)射的同時M-PHY 310處于STALL模式中時，可以包括TX DLY BUF 326以用于U0.STALL SUPPORT。如進一步關于表I所描述的，連續(xù)的邏輯空閑(LI)狀態(tài)被檢測到，以在M-TX中進入MIPI M-PHY STALL狀態(tài)。U0.STALLSUPPORT被實施在SSIC協(xié)議適配器308中且對USB超高速MAC 306來說是透明的。
[0037]PWM / RRAP 328實施脈寬調制(PWM)低速(LS)突發(fā)和遠程寄存器存取協(xié)議(RRAP)支持。RRAP可以用于對遠程設備M-PHY中的寄存器進行編程。在RXDETECT.LS-MODE期間，當鏈路被配置用于自動簡檔編程時，PWM / RRAP 328接受來自PA LNK SM 322的訪問命令。當被配置用于非自動模式時，軟件被涉及并且該塊接受來自軟件或固件的訪問命令。
[0038]CFG INTF (配置接口)330處理用于M-TX和M-RX兩者的本地MIPI M-PHY簡檔寄存器的編程。主要功能是進入和退出HIBERN8狀態(tài)、將高速(HS)模式改變?yōu)橹T如HS-BURST模式、以及使傳動器和速率升級或降級。CFG INTF 330接收來自PA LINK SM 332或者來自軟件或固件的訪問命令。
[0039]RX CTRL 332與RMMI接口 320的M-RX線路對接。該塊的功能包括對M-RX的MIPI功率狀態(tài)解碼、用于校正受制于不同延遲時間的多通道數(shù)據(jù)的抗偏斜334、以及用于HS數(shù)據(jù)的解擾器。例如當多個M-PHY實施方式中的彈性緩沖器被禁用時，RX CTRL 332還可以包括彈性緩沖器336。
[0040]可以在接收數(shù)據(jù)路徑中啟用彈性緩沖器336，以管理主機和設備中的操作頻率之間的失配。如果實施了多通道實施方式，則能夠與彈性緩沖器334中的功能協(xié)調地處理通道至通道抗偏斜管理。偏斜指的是由從源到目的地的不同傳輸延遲或者由具有例如在M-PHY 310中實施的彈性緩沖器的獨立通道引起的通道至通道延遲失配。相應地，為了簡化抗偏斜，可以禁用多通道配置中所使用的M-PHY中的彈性緩沖器。
[0041]對于多通道配置，RX CTRL 332的主要功能是抗偏斜的管理?？蛊本彌_器334的實施方式涉及使用MKO符號和SKP插入或刪除功能來尋找突發(fā)標記。該標記用于將不同通道上的數(shù)據(jù)流對齊。因此，跨通道維持傳入的數(shù)據(jù)的完整性。針對多通道配置來實施每通道的解擾器。在解擾之后，從多個通道接收的數(shù)據(jù)被連結且被發(fā)送到PIPE3接口 318中的接收數(shù)據(jù)線路。RX CTRL 332還將個體M-PHY通道功率狀態(tài)轉換到PA LINK SM 322來指示PIPE3接口 318的功率狀態(tài)。在低速脈寬調制(PWM)模式期間，未對所接收的數(shù)據(jù)進行解擾，但向PWM/RRAP 328發(fā)送所接收的數(shù)據(jù)。
[0042]MIPI M-PHY 310是用于SSIC鏈路的物理層，且遵從MIPI M-PHY規(guī)范。MIPI M-PHY310以不同的高速(HS)傳動器和速率實施高帶寬串行物理層。其還支持處于傳動器1(低速)的比特或PWM方案，用于對遠程M-PHY簡檔進行編程。M-PHY 310經(jīng)由RMMI接口 320來與SSIC協(xié)議適配器308對接。在大多數(shù)實施方式中，存在邊帶(SB)總線338來對M-PHY 310中的寄存器進行編程。邊帶總線338通過端口而耦合到SoC的結構，允許直接訪問M-PHY寄存器。MIPI M-PHY 310還能夠例如從鎖相環(huán)(PLL) 342提供用于SSIC實施方式300的公共時鐘信號340。
[0043]SSIC主機/設備鏈路344能夠是USB主機或設備控制器。該鏈路遵從SSIC [SSIC]規(guī)范。對于主機鏈路，該控制器具有主機功能以及USB系統(tǒng)軟件和應用。對于設備鏈路，該控制器具有設備驅動器和功能。鏈路的物理層遵從MIPI M-PHY [MPHY]。
[0044]建立通信
SSIC協(xié)議適配器例如通過映射如表I中所示的MAC和M-PHY之間的預期狀態(tài)和轉移來建立和維持USB超高速MAC和M-PHY層之間的通信。因此，在握手線路外，M-PHY的功能通常對MAC來說是不可見的，并且MAC如同連接到標準高速USB 3.0 PHY (物理層)那樣來執(zhí)行。對于處于操作系統(tǒng)級和更高的軟件，鏈路通常顯現(xiàn)為標準USB 3.0。
[0045]建立通信的過程開始于狀態(tài)1，其中MAC中的鏈路訓練和狀況狀態(tài)機處于超高速禁用狀態(tài)(SS.DISABLED)中。在這一點上，M-PHY也被斷電(不加電/禁用)。當鏈路沒有被供電時，或如果已經(jīng)斷言本地重置，則鏈路處于該狀態(tài)中。當LTSSM例如通過對本地重置取消斷言來轉移到更活動的狀態(tài)時，如狀態(tài)2中所示，MAC從SS.DISABLED轉移到RX.DETECT。SSIC協(xié)議適配器然后能夠將M-PHY從禁用轉移到HIBERN8。
[0046]SSIC協(xié)議適配器不采取由MAC的LTSSM發(fā)出的RX.DETECT命令(狀態(tài)3)上的動作，但返回“沒有檢測到設備”響應來保持適用于鏈路的MAC。同時，SSIC協(xié)議適配器使用M-PHY檢測機制來確定是否有任何其他設備耦合到該鏈路。具體地，M-PHY發(fā)射機(Tx)發(fā)送被稱作DIFF N (或DIF N)的零信號來觸發(fā)所耦合的設備的激活(Tactivate)，同時M-PHY接收機尋找DIFF N來觸發(fā)接收(Tactivat1n)。
[0047]一旦M-PHY檢測到例如由所耦合的設備進行的激活，鏈路系統(tǒng)就可以進入狀態(tài)4。當MPHY Tx已經(jīng)完成發(fā)送對于Tactivate的DIFF-N并且MPHY Rx已經(jīng)接收到對應的DIFF-N信號時，這會發(fā)生。SSIC協(xié)議適配器然后使M-PHY進入高速(HS)狀態(tài)，其中其準備好發(fā)送訓練符號。訓練符號是由接收機使用以與發(fā)射機建立高速鏈路的數(shù)據(jù)模式的集合。在訓練完成之后，SSIC協(xié)議適配器向MAC發(fā)送設備耦合到鏈路的信號，將狀態(tài)從RX.DETECT改變?yōu)镻OLLING。M-PHY的狀態(tài)從HIBERN8改變?yōu)镾TALL，以等待來自MAC的數(shù)據(jù)分組。
[0048]表1:由SSIC協(xié)議適配器進行的MAC LTSSM到M-PHY的映射
>犬態(tài)(轉移) |SSLTSSM|M-PHYTx&Rx—
1~ SS.DISABLED￥1]電 / 禁用
2一 SS.DISABLED->RX.DETECT-禁用->HIBERN8一
3—RX.DETECT.*'HIBERN8—
4—RX.DETECT->P0LLING' HIBERN8->STALL—
5—POLLING.X'STALL—
6—POLLING.X->U0' STALL->HS-BURST—
7—UO'HS-BURST(<->STALL)—
8—U0->U3'HS-BURST->(STALL)->HIBERN8 —
9—U3'HIBERN8—
10|U3->U0|HIBERN8->(STALL)->HS-BURST —
[0049]在這一點上，在設備之間建立通信，并且傳遞高速數(shù)據(jù)分組。對于系統(tǒng)，已經(jīng)在主機和設備之間建立了正常USB 3.0高速通信鏈路。SSIC協(xié)議適配器在MAC和M-PHY之間傳遞要通過鏈路繼續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)。軟件棧中的系統(tǒng)軟件然后能夠確定設備類型，并例如從系統(tǒng)存儲器或從設備本身加載適當?shù)尿寗悠?。通信通過SSIC協(xié)議適配器在HS BURST模式中進行。
[0050]如果期望數(shù)據(jù)暫停，例如存在不發(fā)送數(shù)據(jù)的時段，則SSIC協(xié)議適配器能夠將M-PHY驅動到STALL模式中，如狀態(tài)5中所示。STALL是在M-PHY通信期間節(jié)約功率的伺機狀態(tài)，且對更高級來說是不可見的。例如，在M-PHY的STALL期間，MAC通過保持處于輪詢模式中來繼續(xù)尋找數(shù)據(jù)傳遞。鏈路的任一端能夠進入STALL模式，例如，SSIC協(xié)議適配器驅動M-PHY Tx來將DIFF N驅動到鏈路上，以使Tx進入STALL中，或者從另一個設備的M-PHY接收將M-PHY RX帶到STALL的DIFF N。
[0051]—旦如由在狀態(tài)6中M-PHY之間交換的一系列信號指不的那樣,數(shù)據(jù)可用于發(fā)送或接收，SSIC協(xié)議適配器就將M-PHY狀況從STALL改變回到HS-BURST，并向MAC發(fā)信號通知能夠將狀況從POLLING改變到UO(正常通信)。在該實施方式中，再一次，M-PHY和MAC兩者都不知道另一個，這是因為每一個都接收由SSIC協(xié)議適配器提供的預期信號。該狀態(tài)繼續(xù)下去到狀態(tài)7，其中MAC假定正常通信正在進行(U0)，并且由于在鏈路上數(shù)據(jù)是可用的，M-PHY正在HS BURST和STALL之間來回移動。能夠通過SSIC協(xié)議適配器使MPHY-TX插入填充符號或者邏輯空閑(LI)符號來在通信期間進行數(shù)據(jù)傳輸中的較短暫停，同時相應地，MPHY-Rx去除這些符號。這些狀態(tài)中的轉移對MAC來說是透明的。
[0052]在POLLING狀態(tài)期間，所發(fā)送的數(shù)據(jù)可以僅僅用于訓練USB 3.0中所使用的M-PHY之間的鏈路并配置設備。相比之下，UO狀態(tài)是實際的通信狀態(tài)。在UO期間，實際數(shù)據(jù)通信發(fā)生，包括設備配置、驅動器的加載和大量數(shù)據(jù)的交換。
[0053]如果數(shù)據(jù)量應當下降，諸如如果通信暫時地在設備和主機之間結束，則SSIC協(xié)議適配器可以接受指示MAC從UO切換到U3 (通信暫停)狀態(tài)(如狀態(tài)8中所示)的信號。當系統(tǒng)軟件不具有另外的數(shù)據(jù)要通過MAC發(fā)送時，UO到U3的轉移發(fā)生。SSIC協(xié)議適配器然后能夠將M-PHY從HS-BURST切換到STALL，且然后切換到HIBERN8。如狀態(tài)9中所示，只要不存在要在設備之間發(fā)送的另外的數(shù)據(jù)，MAC就能夠保持處于U3中，并且M-PHY處于HIBERN8中。
[0054]一旦需要重新開始通信，如狀態(tài)10中所示，MAC就能夠切換指示狀態(tài)正在準備從U3去到UO，并且SSIC協(xié)議適配器能夠重新建立通信。在該情況下，MAC發(fā)送基本上被SSIC協(xié)議適配器忽略的用于重新訓練鏈路的分組。SSIC協(xié)議適配器使用M-PHY來重新訓練鏈路，然后將M-PHY從HIBERN8切換到STALL，且最后切換到HS-BURST。在該點上，SSIC協(xié)議適配器能夠向MAC通知已經(jīng)建立通信，并且狀態(tài)能夠從U3改變到UO0 一旦建立了通信，就能夠如關于圖4所描述的那樣在設備之間傳遞分組流。
[0055]圖4是根據(jù)實施例的用于通過SSIC鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)的方法400的流程圖。為了簡化描述，過程被定義為通過鏈路從USB軟件棧向設備傳遞分組流。方法400開始于框402，其中諸如關于圖1討論的SoC 102之類的在系統(tǒng)的存儲器中運行的程序具體地通過在存儲器中的鄰接的區(qū)域中保存數(shù)據(jù)來設立用于傳遞的數(shù)據(jù)塊。在框404，主機程序向例如MAC中的主機控制器發(fā)送對于存儲器位置(和許多字節(jié))的指針——塊是準備好的且應當通過USB
3.0接口而被傳遞到另一個設備。在框406，MAC訪問數(shù)據(jù)塊并檢查用于操作的鏈路。在框408，MAC確定鏈路是否準備好以供使用。能夠理解，MAC如同鏈路是USB 3.0超高速鏈路那樣起作用，且在用于維持與SA鏈路SM 322 (圖3)的同步的握手外通常不知道SSIC鏈路。如果鏈路沒有準備好，則在框410，正在監(jiān)視來自MAC的LTSSM命令的SSIC協(xié)議適配器建立通信鏈路?？梢酝ㄟ^關于表I討論的技術來執(zhí)行這一點。如果如在框412所確定，在鏈路的建立期間出現(xiàn)錯誤，則在框414，SSIC協(xié)議適配器向MAC報告USB 3.0格式化的錯誤，并且在框416，處理結束。
[0056]如果在沒有錯誤的情況下建立了通信，則流程繼續(xù)到框418。在框418，MAC將來自存儲器塊的比特流格式化到USB 3.0分組中。在框420，MAC通過PIPE3接口向SSIC協(xié)議適配器發(fā)送分組。
[0057]在多通道實施方式中，在框422，SSIC協(xié)議適配器跨多個通道對數(shù)據(jù)進行條紋化，以提供用于鏈路的更高明顯的帶寬。在框424，SSIC協(xié)議適配器然后對用于每個通道的數(shù)據(jù)進行加擾。加擾使用算法來對線路上的比特圖案進行隨機化，以管理鏈路的線上的能量和頻率。這防止了能量要求大于能夠由驅動器提供的能量需求，并降低了設備之間的EMI。該算法為鏈路的每一端處的SSIC協(xié)議適配器所知，以允許在設備處解擾數(shù)據(jù)。在框426，SSIC協(xié)議適配器向M-PHY發(fā)送數(shù)據(jù)以用于傳輸。在框428，M-PHY將8比特塊轉換為用于串行鏈路的10比特塊。編碼允許在不必須使用時鐘的專用線路的情況下在串行鏈路的另一端處再生時鐘信號。在框430，M-PHY向設備中的對應M-PHY發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0058]該處理然后在框432終止。一旦從對應設備M-PHY返回指示成功地接收到數(shù)據(jù)的符號，就可以進行這一點。此外，SSIC協(xié)議適配器可以接收指示MAC已經(jīng)進入U3模式的LTSSM命令。響應于此，SSIC協(xié)議適配器可以將M-PHY置于STALL模式中，并隨后置于HIBERN8模式中。如果MAC保持處于UO中，但沒有更多數(shù)據(jù)即將來臨，則SSIC協(xié)議適配器可以將M-PHY置于STALL模式中，并在隨后的時間延遲之后將M-PHY置于HIBERN8模式中。
[0059]圖5是根據(jù)實施例的用于設備中的SSIC通信的方法500的流程圖。方法500開始于框502，此時，M-PHY從另一個設備上的對應M-PHY接收到指示該另一個設備準備好發(fā)送數(shù)據(jù)分組的信令分組。在框504，SSIC協(xié)議適配器確定鏈路是否準備好。如果否，則在框506，SSIC協(xié)議適配器發(fā)出LTSSM命令來向MAC通知數(shù)據(jù)傳遞即將開始。如果如在框508確定的那樣，MAC發(fā)出錯誤，則SSIC協(xié)議適配器可以等待或可以重新發(fā)出命令。如果如在框508確定的那樣，MAC仍然報告錯誤，則在框510，可以向設備報告錯誤。處理然后在框512結束。如果在框508沒有識別出錯誤消息，或者框504 MAC已經(jīng)報告了準備好，則處理流程繼續(xù)到框514。
[0060]在框514，M-PHY通過鏈路從設備接收串行數(shù)據(jù)。在框516，M-PHY將10比特塊轉換為8比特塊，重新形成分組數(shù)據(jù)。在框518，通過RMMI接口向SSIC協(xié)議適配器發(fā)送分組數(shù)據(jù)。如果使用了多通道實施方式，則在框520，SSIC對通道進行抗偏斜以補償線路上的時間延遲的差異。
[0061]在框522，SSIC協(xié)議適配器然后對比特流進行解擾以重新形成分組流。在多通道實施方式中，在框524，從多個通道對數(shù)據(jù)進行去條紋化，以重新構成由設備發(fā)送的分組流。
[0062]在框526，SSIC協(xié)議適配器向MAC發(fā)送分組流。在框528，MAC例如通過將數(shù)據(jù)保存在存儲器塊中并提供具有存儲器位置和比特長度的中斷信號來將數(shù)據(jù)繼續(xù)發(fā)送到主機。
[0063]能夠理解，圖4和5的流程圖僅僅圖示出示例性實施例。可以在各個實施例中省略一些框，而可以在其他實施例中添加附加框。
[0064]圖6是根據(jù)實施例的保存用于實施SSIC通信的數(shù)據(jù)和程序的非瞬變機器可讀介質600。非瞬變機器可讀介質600可以是SSIC協(xié)議適配器308上的保存程序的RAM或ROM或者硬連線邏輯模塊。可以由邏輯602 (例如，如關于圖3討論的PA鏈路SM 322)訪問非瞬變機器可讀介質600。非瞬變機器可讀介質600可以提供諸如硬連線電路或程序之類的模塊，其在由邏輯602通過控制鏈路604執(zhí)行時執(zhí)行用于SSIC協(xié)議適配器的控制功能。能夠包括LTSSM控制器606來提供在正常USB 3.0通信會話期間由MAC預期的命令。能夠提供M-PHY控制器608來提供在通信會話期間由M-PHY預期的控制信號?？梢园蛊逼?10來對多通道數(shù)據(jù)進行抗偏斜，如上所述?？梢园訑_器/解擾器612以對分組流進行加擾和解擾，以平衡互連線上的能量。在一些實施例中，可以包括彈性緩沖器614以替換所連接的M-PHY單元中的彈性緩沖器。可以包括條紋化器/去條紋化器616來將傳出的數(shù)據(jù)拉除到多個通道上以用于傳輸，并從多個通道拉出所接收的數(shù)據(jù)且將數(shù)據(jù)連結成單個數(shù)據(jù)流。
[0065]示例 I
本文描述了用于設備中的單元之間的低功率、高帶寬通信的接口。該接口包括通用串行總線(USB) 3.0系統(tǒng)接口以及被配置為促進USB 3.0系統(tǒng)接口和M-PHY接口之間的通信的超高速芯片互連(SSIC)協(xié)議適配器。
[0066]SSIC協(xié)議適配器可以被配置為映射用于SSIC的超高速功率狀態(tài)。SSIC協(xié)議適配器可以被配置為將單個PIPE3接口映射到多個M-PHY。SSIC協(xié)議適配器能夠包括發(fā)射加擾器和接收解擾器。
[0067]USB 3.0系統(tǒng)接口包括USB軟件棧和USB超高速MAC。USB超高速MAC包括:包括USB 3.0協(xié)議生成器的協(xié)議層和包括鏈路訓練狀況狀態(tài)機(LTSSM)的鏈路層。
[0068]SSIC協(xié)議適配器能夠包括發(fā)射機基準M-PHY模塊接口控制塊(TX RMMI CTRL)，其被配置為從MAC的PIPE3接口接收數(shù)據(jù)，并在通往M-PHY的RMMI接口上將數(shù)據(jù)置于M-TX線路上。TX RMMI CTRL能夠被配置為管理多通道配置中的多個通道。此外，TX RMMI CTRL能夠被配置為跨RMMI數(shù)據(jù)線中的多個通道對數(shù)據(jù)進行條紋化。
[0069]SSIC協(xié)議適配器能夠包括接收機基準M-PHY模塊接口控制塊(RX RMMI CTRL)，其被配置為在來自M-PHY的RMMI接口上從M-RX線路接收數(shù)據(jù)、解擾數(shù)據(jù)、連結數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)置于PIPE3接收數(shù)據(jù)線路上。
[0070]SSIC協(xié)議適配器可以耦合到許多Μ-PHY。至少兩個M-PHY用于提供多通道配置。M-PHY可以在設備外部。
[0071]示例2
本文公開了用于實施設備中的單元之間的SSIC通信的方法。該方法包括:在SSIC協(xié)議適配器中從媒體訪問控制器(MAC)接收USB 3.0分組。在SSIC協(xié)議適配器中對USB 3.0分組進行加擾，并且向M-PHY發(fā)送經(jīng)加擾的分組以用于通過串行鏈路來傳輸。
[0072]該方法能夠包括:在SSIC協(xié)議適配器中從M-PHY接收經(jīng)加擾的分組、對經(jīng)加擾的分組進行解擾以形成USB 3.0分組、以及向MAC發(fā)送USB 3.0分組。
[0073]在該方法中，可以通過向MAC發(fā)出鏈路訓練狀況狀態(tài)機(LTSSM)信號以控制通信，來建立通信?？梢栽诓挥绊慚AC的狀態(tài)的情況下將M-PHY置于STALL模式中。進一步，可以在不影響MAC的狀態(tài)的情況下在STALL模式和HS-BURST模式之間移動M-PHY鏈路。可以在不使用由MAC發(fā)出的訓練命令的情況下從SSIC協(xié)議適配器訓練M-PHY鏈路。
[0074]示例3
本文公開了至少一種非瞬變機器可讀介質。所述至少一種非瞬變機器可讀介質包括存儲于其中的指令，該指令響應于在計算設備上被執(zhí)行，使所述計算設備向媒體訪問控制器發(fā)出鏈路訓練和狀況狀態(tài)機(LTSSM)命令并向M-PHY發(fā)出M-PHY命令。
[0075]根據(jù)權利要求15所述的至少一種非瞬變機器可讀介質還可以包括存儲于其中的指令，該指令響應于在計算設備上被執(zhí)行，使所述計算設備在向M-PHY發(fā)送分組之前對傳出的分組進行加擾并且對從來自M-PHY的傳入的分組進行解擾。
[0076]應當理解，在一個或多個實施例中，可以在任何地方使用前述示例中的細節(jié)。例如，也可以關于本文描述的方法或計算機可讀介質中的任一個來實施上述計算設備的所有可選特征。此外，盡管可能已經(jīng)在本文中使用了流程圖和/或狀態(tài)圖來描述實施例，但本發(fā)明不局限于本文的那些圖或者對應的描述。例如，流程不必通過每個圖示出的框或狀態(tài)或者按精確地與本文所圖示和描述的次序相同的次序移動。
[0077]本發(fā)明不局限于本文列出的特定細節(jié)。實際上，已經(jīng)受益于本公開的本領域技術人員將理解，可以在本發(fā)明的范圍內進行從以上描述和附圖的許多其他變化。相應地，由包括對其的任何修改的所附權利要求來限定本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種用于設備中的單元之間的低功率、高帶寬通信的接口，包括: 通用串行總線(USB) 3.0系統(tǒng)接口 ；和 超高速芯片互連(SSIC)協(xié)議適配器，被配置為促進USB 3.0系統(tǒng)接口和M-PHY接口之間的通信。
2.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，SSIC協(xié)議適配器被配置為映射針對SSIC的超高速功率狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，SSIC協(xié)議適配器被配置為將單個PIPE3接口映射到多個M-PHY。
4.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，SSIC協(xié)議適配器包括: 發(fā)射加擾器；和 接收解擾器。
5.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，USB3.0系統(tǒng)接口包括: USB軟件棧；和 USB超高速MAC，包括: 包括USB 3.0協(xié)議生成器的協(xié)議層；和 包括鏈路訓練狀況狀態(tài)機(LTSSM)的鏈路層。
6.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，SSIC協(xié)議適配器包括發(fā)射機基準M-PHY模塊接口控制塊(TX RMMI CTRL)，其被配置為: 從MAC的PIPE3接口接收數(shù)據(jù)；以及 在通往M-PHY的RMMI接口上將數(shù)據(jù)放置在M-TX線路上。
7.根據(jù)權利要求4所述的接口，其中，TXRMMI CTRL被配置為管理多通道配置中的多個通道。
8.根據(jù)權利要求4所述的接口，其中，TXRMMI CTRL能夠被配置為跨RMMI數(shù)據(jù)線中的多個通道上對數(shù)據(jù)進行條紋化。
9.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，SSIC協(xié)議適配器包括接收機基準M-PHY模塊接口控制塊(RX RMMI CTRL)，其被配置為: 在來自M-PHY的RMMI接口上從M-RX線路接收數(shù)據(jù)； 解擾數(shù)據(jù)； 連結數(shù)據(jù)；以及 將數(shù)據(jù)放置在PIPE3接收數(shù)據(jù)線路上。
10.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，SSIC協(xié)議適配器耦合到多個M-PHY。
11.根據(jù)權利要求10所述的接口，其中，所述多個M-PHY中的至少兩個用于提供多通道配置。
12.根據(jù)權利要求1所述的接口，其中，M-PHY在設備外部。
13.一種用于實施設備中的單元之間的SSIC通信的方法，包括: 在SSIC協(xié)議適配器中從媒體訪問控制器(MAC)接收USB 3.0分組； 在SSIC協(xié)議適配器中對USB 3.0分組進行加擾；以及 向M-PHY發(fā)送經(jīng)加擾的分組以通過串行鏈路來傳輸。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，包括: 在SSIC協(xié)議適配器中從M-PHY接收經(jīng)加擾的分組； 對經(jīng)加擾的分組進行解擾以形成USB 3.0分組；以及 向MAC發(fā)送USB 3.0分組。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，包括:通過從SSIC協(xié)議適配器向MAC發(fā)出鏈路訓練狀況狀態(tài)機(LTSSM)信號以控制通信，來建立通信。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，包括:在不使用由MAC發(fā)出的訓練命令的情況下從SSIC協(xié)議適配器訓練M-PHY鏈路。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，包括:在不影響MAC的狀態(tài)的情況下將M-PHY置于STALL模式中。
18.根據(jù)權利要求13所述的方法，包括:在不影響MAC的狀態(tài)的情況下在STALL模式和HS-BURST模式之間移動M-PHY鏈路。
19.至少一種包括存儲于其中的指令的非瞬變機器可讀介質，該指令響應于在計算設備上被執(zhí)行，使所述計算設備: 向媒體訪問控制器發(fā)出鏈路訓練和狀況狀態(tài)機(LTSSM)命令；以及 向M-PHY發(fā)出M-PHY命令。
20.根據(jù)權利要求19所述的包括存儲于其中的指令的至少一種非瞬變機器可讀介質，該指令響應于在計算設備上被執(zhí)行，使所述計算設備: 在向M-PHY發(fā)送分組之前對傳出的分組進行加擾；以及 對從來自M-PHY的傳入的分組進行解擾。
【文檔編號】H04L29/10GK104205781SQ201380018318
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權日:2012年3月30日
【發(fā)明者】S.朗加納坦, D.J.哈里曼, A.穆克爾, S.切拉龐, K.R.瓦迪韋盧, S.沙爾馬, Z.薩爾沃 申請人:英特爾公司