Ss集线器、usb3.0集线器和信息处理仪器的制造方法
【专利说明】SS集线器、USB 3.0集线器和信息处理仪器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]2014年I月24日提交的日本专利申请2014-011379号的公开的包括说明书、附图和摘要的全文以引用的方式全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及USB (通用串行总线)3.0集线器，以及更加具体地涉及一种SS (超速)集线器。
【背景技术】
[0004]具有与USB 2.0的向后兼容性的USB 3.0 (参考非专利文献I)具有超速(SS，Super Speed)模式的传送速率，这使得USB 3.0除了执行USB 2.0具有的低速(LS)模式、全速(FS)模式和高速(HS)模式的传送速率之外，还能够执行超高速传送。
[0005]图14是在非专利文献I中示出的图10-3，并且示出了 USB 3.0的拓扑结构。如图14所示，用于SS (超速)部的块分别被添加至USB 3.0设备(主机、集线器和装置)的电路块，同时USB 2.0(非超速部)的块也分别被安装在USB 3.0设备的电路块中。例如，USB 3.0集线器包括两个集线器，即，SS (超速)集线器和USB 2.0集线器。
[0006]USB 3.0具有与USB 2.0的物理层不同的物理层，USB 3.0的SS部从USB 2.0继承了更高级别协议层的许多部分以便最大化地利用USB 2.0的资源，并且使用现有的类驱动，使用方式如同这些类驱动在应用层中一样。为了弥合在与USB 2.0的物理层不同的物理层和与USB的协议层2.0无太大不同的协议层之间的差距，将负责分组成帧(packetframing)、链路建立、功率管理等的新链路层添加至USB 3.0。
[0007]图15是USB 3.0设备的层次模型图。如图15所示，USB 3.0设备10包括依据USB3.0添加的SS部30、USB 2.0部40、以及由SS部30和USB 2.0部40共享的公共部20。USB 2.0部40包括，USB 2.0控制器(HS/FS/LS端点控制器)42、UTMI (USB 2.0收发器宏单元接口)44、以及HS/FS/LS物理层46 ;而SS部30包括，SS控制器(SS端点控制器)32、链路层(SS链路)34、以及SS物理层36。
[0008]在图15中的链路层34是为了在USB 3.0中实现SS模式而添加的链路层。在SS链路层中定义了一些状态并且规定了状态的转变条件。将参考图16对与本发明有关的部分进行阐释。
[0009]图16是在非专利文献I中的图7-13，并且描绘了在USB 3.0中的LTSSM(链路训练与状况状态机)。
[0010]在功率状态中，UO状态(正常运行状态)是可以发送或者接收数据的状态，并且在该状态下可以执行分组(packet)的发送/接收。Ul状态和U2状态是低功耗状态，并且不可以执行分组的发送/接收。经由恢复(Recovery)状态执行从Ul状态或者从U2状态返回到UO状态。
[0011]将参考图17和图18来阐释，在装置处于低功耗状态下时、主机将数据传送请求分组(data transfer request packet)发送向连接至SS集线器的下游端口(下文称为DS端口)的USB 3.0装置的情况下，主机、SS集线器和装置的操作。在这种情况下，不言自明的是，装置所连接的DS端口也处于低功耗状态下。
[0012]数据传送请求分组意指请求传送数据分组或者部分数据分组的分组。在IN传送的情况下，数据传送请求分组是ACK TP(确认处理分组(Acknowledge Transact1nPacket)，而在OUT传送的情况下，数据传送请求分组是DPH(数据分组报头(Data PacketHeader))。IN传送是将数据分组发送向主机的传送，而OUT传送是从主机发送数据分组的传送。
[0013]在以下说明和附图中，“主机”、“集线器”和“装置”分别指“USB 3.0主机”、“USB3.0集线器”和“USB 3.0装置”，除非另有规定。
[0014]图17示出了 IN传送的情况。如图17所示，当主机向装置发出传送请求分组时(在步骤SI中)，集线器使DS端口发送返回信号LFPS(低频周期信号(Low Frequency Per1dSignal))用于使DS端口和装置返回到UO状态(在步骤S2中)，并且同时，集线器将传送延期分组(transfer deferment packet)(在图17中的第一传送延期分组)发送向主机(在步骤S3中)，该传延期分组将对数据传送的延期通知给主机。随后，在DS端口和装置返回到UO状态之后，集线器将传送延期分组(在图17中的第二传送延期分组)发送向装置(在步骤S4中)，该传送延期分组示出了数据传送的延期。此处，示出了 LFPS的虚线箭头从集线器行进至装置，并且这意味着通过低频信号(即，LFPS)的发送/接收装置最终返回到UO状态。
[0015]响应于第二传送延期分组，装置将传送可行分组(transfer enable packet)发送向集线器(在步骤S5中)，指示装置准备好应对(correspond)所请求的数据传送。
[0016]通过集线器将传送可行分组传送向主机(在步骤S6中)；以及如步骤SI的情况一样地，主机响应于传送可行分组而再次发出传送请求分组(在步骤S7中)。通过集线器将传送请求分组传送向装置(在步骤S8中)，以及随后将数据分组从装置发送向主机(在步骤S9和步骤SlO中)。
[0017]在下文中，在步骤S2至步骤S4中通过集线器执行的处理将统称为“传送延期处理”。此处，由于图17示出的是IN传送的示例，所以除了数据分组之外的所有分组都是处理分组(Transact1n Packet) (TP)。在USB 3.0中，TP仅仅具有一个报头，并且不具有有效负载。稍后将对TP的细节进行描述。
[0018]图18示出了 OUT传送的情况。如图18所示，在步骤SI’中，由主机发送包括传送请求分组和自身需要被发送的数据的分组。分组的报头对应于传送请求分组，而分组的有效负载对应于传送数据自身。
[0019]步骤S2与在图17中示出的步骤S2相同。集线器丢弃集线器在步骤SI’中接收到的分组的DDP，并且将分组的DPH的延期位(Deferred bit)设置为“ 1”，然后集线器将修改的分组作为传送延期分组发送向主机和装置(在步骤S3’和步骤S4’中)。如在图17中的步骤S5和步骤S6的情况一样，装置将传送可行分组发送向集线器(在步骤S5中)，以及通过集线器将传送可行分组传送向主机(在步骤S6中)。在步骤S7’中，主机将与在步骤SI’中发送的分组相似的分组发送向集线器，并且由集线器将分组传送向装置。
[0020]在图18中示出的情况中，除了作为在步骤S3’和S4’中的DPH的分组和在步骤SI’、步骤S7’和步骤S8’中的分组之外，所有分组均是TP。
[0021]图19是在非专利文献I中示出的图8-2，并且示出了 TP的格式。将参考图19来描述，在图17和图18中示出的传送请求分组、第一传送延期分组、第二传送延期分组和传送可行分组的内容。
[0022]在传送请求分组的情况下，“Device Address (装置地址)”是目标装置的地址，而“Route String(路径字符串)”是指示TP的传送路径的信息。
[0023]发送向主机的第一传送延期分组和发送向装置的第二传送延期分组彼此相等，并且它们从传送请求分组(从TP或者DPH)生成。在OUT传送的情况下，丢弃DPP。具体而言，集线器通过修改传送请求分组的“Link Control Word(链路控制字)”来生成传送延期分组。将参考图20对其进行阐释。
[0024]图20是在非专利文献I中示出的图8-3，并且示出了 TP的“Link Control Word”的格式。在图20中示出的“DFQeferred)”位可以仅由集线器来设置。换言之，在从主机发送来的传送请求分组中未设置DF位。在DPH的情况下，未按照相似的方式设置DF位。
[0025]集线器通过设置传送请求分组的“Link Control Word”的DF位来生成第一传送延期分组和第二传送延期分组。
[0026]在USB 3.0中，传送可行分组称为Endpoint Ready (端点就绪)(ERDY) TP。图21示出了 Endpoint Ready (ERDY)TP的格式。此处，图21是在非专利文献I中示出的图8_13。
[0027]在传送可行分组中，将“Device Address”设置为源装置自身的地址，而将“SubType”设置为“ERDY”。另外，将“NumP”设置为装置可以发送的缓冲器的数量。
[0028]专利文献1:2011年6月6日的通用串行总线3.0规范(包括2011年5月I日通过的勘误表和ECN)修订本1.0o
【发明内容】
[0029]如上所描述的，如果集线器的DS端口和连接至DS端口的装置均处于低功耗状态下(在Ul状态或者U2状态下)，那么DS端口和装置都必须返回到UO状态，以及同时，必须在主机、集线器和装置之间交换TP和DPH直到可以在DS端口与装置之间交换数据分组为止。
[0030]在系统中的主机、集线器和装置由不同的制造商单独制成不足为奇。在这种情况下，除非每个制造商的开发商遵照USB 3.0规范开发他们的产品，否则系统会发生故障。另一方面，单独的开发商基于自己的技能对USB 3.0规范的细节做出不同的解释有时会发生。
[0031]例如，存在一些USB 3.0装置，在这些装置中，不执行在图17中示出的步骤S5。在这种情况下，在集线器与装置之间会出现互连的问题，诸如USB通信由于死锁而停止。
[0032]虽然已经采取了某些措施以防止USB 3.0的DS端口转变为低功耗状态的方式来避免这个问题，但是已经发现，如果USB 3.0的DS端口转变为低功耗状态，那么可以将USB3.0集线器的功耗减少大约20%至30%，结果，防止DS端口