CN104850421A - 计算机***及其通用序列总线装置的检测方法 - Google Patents

计算机***及其通用序列总线装置的检测方法 Download PDF

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Abstract

一种计算机***及其通用序列总线装置的检测方法。上述计算机***包括一通用序列总线连接器、一电压产生器与一检测模块。上述电压产生器提供一第一电压至上述通用序列总线连接器的一电源接脚。上述检测模块耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器之间，用以产生一检测信号。上述检测模块包括一阻抗元件以及一判断单元。上述阻抗元件耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器的上述电源接脚之间。上述判断单元根据上述阻抗元件的一跨压而判断是否有一通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，并提供上述检测信号。

Description

计算机***及其通用序列总线装置的检测方法
技术领域
本发明是有关于一种计算机***，特别是有关于能检测通用序列总线(Universal Serial Bus，USB)装置的计算机***。
背景技术
目前，大部分计算机***用来执行开机程序的基本输入输出***(basicinput/output system，BIOS)程序码是储存在计算机***的只读存储器(read onlymemory，ROM)中，例如串行***接口(serial peripheral interface，SPI)闪存等。当计算机***被启动时，中央处理器会先根据基本输入输出***程序码来执行开机自我测试(Power on self test，POST)，以检查每个基础设备(主机板、显示卡)是否正常，然后再进行后续程序。基本输入输出***程序码是用来管理***日期、显示模式、软盘驱动装置、硬盘类型、接口设备(例如通讯端口、打印端口等)、以及随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)和高速缓存(Cache Memory)等的配置。因此，基本输入输出***程序码为计算机***开机时重要的启动程序。
通用序列总线(USB)装置因为符合即插即用(Plug and Play)与装置的通用性与便利性，长久来被广泛地运用于计算机周边装置上。常见的计算机周边装置，例如鼠标、键盘、储存装置等，皆具有USB接口。在窗口(Windows)操作***的***认证中更规定至少需配备一个USB接口，且可通过此USB接口来对操作***进行开机与侦错(Debug)程序。因此，在计算机***中，通过USB接口作为开机磁盘系具有重要性。
对可携式的计算机产品而言，***开机时间常为***效能的一项重要指标。在Windows8/Windows8.1的***认证中，对***开机时间有着明确的规范。举例来说，当储存装置为固态硬盘(Solid State Drive，SSD)或者混合式固态硬盘(Hybrid SSD)时，计算机***需要在2秒内完成开机程序。当储存装置为传统的马达驱动旋转式硬盘，则计算机***需要在4秒内完成开机程序。
由于USB装置的制造商众多,且每一个USB装置的初始化时间皆不相同，因此当计算机***准备判断是否有USB装置***时,若此时USB装置尚未完成初始化，则会造成计算机***误判为无USB装置***。因此，需要能检测通用序列总线装置的计算机***。
发明内容
本发明提供一种计算机***。上述计算机***包括：一通用序列总线连接器，包括一电源接脚；一电压产生器，用以提供一第一电压至上述通用序列总线连接器的上述电源接脚；以及一检测模块，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器之间，用以产生一检测信号。上述检测模块包括：一阻抗元件，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器的上述电源接脚之间；以及一判断单元，用以根据上述阻抗元件的一跨压而判断是否有一通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，并提供上述检测信号。
再者，本发明提供另一种计算机***。上述计算机***包括：一通用序列总线连接器，包括一电源接脚；一电压产生器，用以提供一第一电压至上述通用序列总线连接器的上述电源接脚；以及一检测模块，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器之间，用以产生一检测信号。上述检测模块包括：一阻抗元件，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器的上述电源接脚之间；以及一判断单元，用以根据流经上述阻抗元件的一负载电流而判断是否有一通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，并提供上述检测信号。
再者，本发明提供一种通用序列总线装置的检测方法，适用于一计算机***。根据基本输入输出***码，执行一开机自我测试程序。在执行上述开机自我测试程序时，检测是否有一通用序列总线装置的一负载电流存在。当上述通用序列总线装置的上述负载电流存在时，延后对上述通用序列总线装置进行列举。
附图说明
图1是显示根据本发明一实施例所述的计算机***。
图2是显示根据本发明一实施例所述的检测模块。
图3是显示在计算机***的开机自我测试程序中执行USB装置的识别的时间点的示意图。
图4是显示根据本发明一实施例所述的计算机***的检测方法，用以检测是否有USB装置***至计算机***，其中计算机***具有检测模块。
[标号说明]
10～通用序列总线装置；           20、110～连接器；
22、24、26、28、112、114、116、118～接脚；
100～计算机***；                110～连接器；
120～电压产生器；                130、200～检测模块；
140～处理单元；                  150～存储器；
155～基本输入输出***码；        210～阻抗元件；
220～放大电路；                  230～判断单元；
DET～检测信号；                  GND～接地端；
I1、I2～电流；                   IL～负载电流；
N1-N3～节点；                    NM～晶体管；
PWR～电源端；                    R1-R5～电阻；
RT～等效阻抗；                   S410-S450～步骤；
USB_D+、USB_D-～差动对信号；     USB_GND～接地信号；
USB_VBUS～电源信号；             VAMP～放大信号；
VDD1、VDD2～电压；以及           Vdet～跨压。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
图1是显示根据本发明一实施例所述的计算机***100。计算机***100包括连接器110、电压产生器120、检测模块130、处理单元140以及存储器150。连接器110是兼容于通用序列总线(Universal Serial Bus，USB)规格的一插座(receptacle)，其中连接器110包括接脚112、114、116与118。接脚112为电源接脚VBUS，用以传送符合USB规格的电源信号USB_VBUS。接脚114与116为数据接脚D+与D-，用以传送符合通用序列总线规格的差动对信号USB_D+与USB_D-。接脚118为接地接脚GND，用以提供接地信号USB_GND。电压产生器120用以提供电压VDD1，其中电压VDD1的电压电平为5V。在图1中，当USB装置10的连接器20***至计算机***100的连接器110时，电压产生器120会产生5V电压来作为USB装置10的电源信号USB_VBUS。在USB装置10中，连接器20亦包括接脚22、24、26与28，其中接脚22为电源接脚VBUS、接脚24与26为数据接脚D+与D-而接脚28为接地接脚GND。检测模块130耦接于电压产生器120以及连接器110之间，其中检测模块130包括阻抗元件132、放大电路134与判断单元136。阻抗元件132耦接于电压产生器120以及连接器110的接脚112之间。放大电路134会根据阻抗元件132的两端点的电压VDD1以及电压VDD2而提供放大信号VAMP至判断单元136。接着，判断单元136会根据放大信号VAMP来判断是否有USB装置10***计算机***100，并提供检测信号DET至处理单元140。一般而言，处理单元140会将储存在存储器150中的基本输入输出***(Basic Input/Output System，BIOS)码155提供给中央处理器，以便执行开机自我测试程序(Power-on self-test，POST)。在执行开机自我测试程序时，若检测模块130检测到有USB装置10***计算机***100，则检测模块130会提供检测信号DET来通知处理单元140。于是，处理单元140会延后对USB装置10进行存取，以确保USB装置10已完成自我初始化之后，再对USB装置10进行识别与列举(Enumerate)。因此，可避免对于USB装置是否***的误判情况。在一实施例中，处理单元140可以是南桥电路，以及电压产生器120可以是电源管理模块。
图2是显示根据本发明一实施例所述的检测模块200。检测模块200包括阻抗元件210、放大电路220与判断单元230。同时参考图1与图2，阻抗元件210耦接于节点N1与节点N2之间，其中节点N1是耦接于电压产生器120而节点N2是耦接于连接器110的接脚112。当USB装置20被***至计算机***100的连接器110时，USB装置20会开始动作，于是会有负载电流IL流过阻抗元件210，其中阻抗元件210具有等效阻抗RT。因此，阻抗元件210的两端会有跨压Vdet存在，即Vdet=VDD1-VDD2，其中电压VDD1是大于电压VDD2)。在此实施例中，阻抗元件210可以是负载开关(load switch)，其中负载开关导通时的阻抗为RT。一般而言，负载开关导通时的阻抗通常为几十至几百毫欧姆之间，因此跨压Vdet为一微弱压降。接着，放大电路220会将跨压Vdet进行放大，以产生放大信号VAMP。放大电路220包括电阻R1-R4以及运算放大器225。电阻R1是耦接于节点N2以及运算放大器225的反相输入端之间。电阻R2是耦接于运算放大器225的反相输入端与输出端之间。电阻R3是耦接于节点N1以及运算放大器225的非反相输入端之间。电阻R4是耦接于运算放大器225的非反相输入端与接地端GND之间。当负载电流IL流过阻抗元件210时，运算放大器225的非反相输入端上的电压V1为VDD1[R4/(R3+R4)]。由于运算放大器225具有输入阻抗无限大的特性，所以可将运算放大器225的非反相输入端上的电压V1以及反相输入端上的电压V2视为等电位，因此可得到流经电阻R1的电流I1，即I1=[VDD2-V1]/R1。此外，由于运算放大器225具有输入阻抗无限大的特性，流经电阻R1的电流I1与流经电阻R2的电流I2可视为相等。因此，当电阻R2与R1以及电阻R4与R3的比例相同时，即(R2/R1)=(R4/R3)，则可根据电压V2以及电流I2而得到放大信号VAMP，其中VAMP=[1+(R2/R1)]xVdet。此外，判断单元230包括晶体管NM以及电阻R5。晶体管NM耦接于接地端GND以及节点N3之间，其中晶体管NM为NMOS晶体管。电阻R5耦接于电源端PWR，其中电源端PWR的电压电平相同于处理单元的工作电压(例如3V)。在一实施例中，电源端PWR的电压是由电压产生器120所提供。在此实施例中，判断单元230亦为电平转换电路，用以将放大信号VAMP转换为处理单元140的操作电压电平。在图2中，当没有负载电流IL流过阻抗元件210时(即USB装置10未***至计算机***100)，则跨压Vdet不存在，因此放大信号VAMP为0。于是，晶体管NM为不导通，而判断单元230会提供具有第一电压电平(例如3V)的检测信号DET至处理单元140。反之，当有负载电流IL流过阻抗元件210时(即USB装置10已***至计算机***100)，则放大电路200会放大跨压Vdet，以产生放大信号VAMP。接着，晶体管NM会被为放大信号VAMP导通，而判断单元230会提供具有第二电压电平(例如0V)的检测信号DET至处理单元140。因此，处理单元140便可根据检测信号DET的电压电平来判断是否有USB装置被***。举例来说，在一实施例中，当检测信号DET的电压电平超过特定电压Vt时，判断单元230判断有USB装置***至计算机***100。反之，当检测信号DET的电压电平未超过特定电压Vt时，判断单元230会判断没有任何USB装置被***至计算机***100。
图3是显示在计算机***的开机自我测试程序中执行USB装置的识别的时间点的示意图。在开机自我测试程序中，传统的计算机***会在时间点T1确认USB装置的存在，以便对USB装置进行识别与列举(enumerate)。然而，当USB装置是在时间点T2(T2>T1)才执行完自我初始化程序，则传统的计算机***会误判为没有USB装置被***。
图4是显示根据本发明一实施例所述的计算机***的检测方法，用以检测是否有USB装置***至计算机***，其中计算机***具有检测模块(例如图1的检测模块130或是图2的检测模块200)。首先，在步骤S410，计算机***会读取BIOS码，以执行开机自我测试程序。接着，在执行开机自我测试程序的期间，计算机***会检测是否有USB装置的负载电流存在(步骤S420)。如先前所描述，计算机***的检测模块会检测是否有负载电流IL或是跨压Vdet存在于阻抗元件上。若没有负载电流存在，则计算机***会判定无USB装置耦接于计算机***(步骤S430)。反之，若有负载电流存在，则计算机***会判定有USB装置耦接于计算机***(步骤S440)。接着，计算机***会延后对USB装置进行识别与列举(S450)，以确保USB装置已完成自我初始化。举例来说，参考回图3，在此实施例中，计算机***会在时间点T1执行步骤S420，以得到检测信号DET。于是，计算机***便可根据检测信号DET来判断是否有USB装置耦接于计算机***。若检测信号DET系指示有USB装置***至计算机***，则计算机***会将延后时间Tdelay，直到时间点T3才执行USB装置的识别与列举。因此，计算机***可以正确地完成USB装置的***确认。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种计算机***，包括：
一通用序列总线连接器，包括一电源接脚；
一电压产生器，用以提供一第一电压至上述通用序列总线连接器的上述电源接脚；以及
一检测模块，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器之间，用以产生一检测信号，包括：
一阻抗元件，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器的上述电源接脚之间；以及
一判断单元，用以根据上述阻抗元件的一跨压而判断是否有一通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，并提供上述检测信号。
2.根据权利要求1所述的计算机***，其中上述连接器的上述电源接脚为兼容于通用序列总线规格的一VBUS接脚。
3.根据权利要求1所述的计算机***，其中上述检测模块还包括：
一放大电路，耦接于上述阻抗元件以及上述判断单元之间，用以放大上述阻抗元件的上述跨压，以得到一放大信号，
其中当上述放大信号超过一特定电压时，上述判断单元判定上述通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，以及当上述放大信号未超过上述特定电压时，上述判断单元判定上述通用序列总线装置未耦接于上述通用序列总线连接器。
4.根据权利要求3所述的计算机***，其中上述放大电路包括：
一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及用以提供上述放大信号的一输出端；
一第一电阻，耦接于上述通用序列总线连接器的上述电源接脚以及上述运算放大器的上述反相输入端之间；
一第二电阻，耦接于上述运算放大器的上述反相输入端以及上述输出端之间；
一第三电阻，耦接于上述电压产生器以及上述运算放大器的上述非反相输入端之间；以及
一第四电阻，耦接于上述运算放大器的上述非反相输入端以及一接地端之间。
5.根据权利要求4所述的计算机***，其中上述判断单元包括：
一第五电阻，耦接于一电源端，其中上述电源端的一第二电压是小于上述第一电压；以及
一N型晶体管，耦接于上述第五电阻以及上述接地端之间，具有一栅极用以接收上述放大信号，
其中当上述N型晶体管导通时，上述判断单元提供具有一第一电压电平的上述检测信号，以指示上述通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，以及当上述N型晶体管不导通时，上述判断单元提供具有一第二电压电平的上述检测信号，以指示上述通用序列总线装置未耦接于上述通用序列总线连接器。
6.根据权利要求1所述的计算机***，还包括：
一处理单元，
其中在执行对应于一基本输入输出***码的一开机自我测试程序的期间，上述处理单元会根据上述检测信号判断是否延后对上述通用序列总线装置进行存取。
7.根据权利要求6所述的计算机***，其中当上述检测信号指示上述通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器时，上述处理单元在上述开机自我测试程序的期间延后对上述通用序列总线装置进行存取。
8.一种计算机***，包括：
一通用序列总线连接器，包括一电源接脚；
一电压产生器，用以提供一第一电压至上述通用序列总线连接器的上述电源接脚；以及
一检测模块，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器之间，用以产生一检测信号，包括：
一阻抗元件，耦接于上述电压产生器以及上述通用序列总线连接器的上述电源接脚之间；以及
一判断单元，用以根据流经上述阻抗元件的一负载电流而判断是否有一通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，并提供上述检测信号。
9.根据权利要求8所述的计算机***，其中上述连接器的上述电源接脚为兼容于通用序列总线规格的一VBUS接脚。
10.根据权利要求8所述的计算机***，其中上述检测模块还包括：
一放大电路，耦接于上述阻抗元件以及上述判断单元之间，用以根据上述阻抗元件的上述负载电流，得到一放大信号，
其中当上述放大信号超过一特定电压时，上述判断单元判定上述通用序列总线装置是耦接于上述通用序列总线连接器，以及当上述放大信号小于或等于上述特定电压时，上述判断单元判定上述通用序列总线装置未耦接于上述通用序列总线连接器。
11.根据权利要求10所述的计算机***，其中上述放大电路包括：
一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及用以提供上述放大信号的一输出端；
一第一电阻，耦接于上述通用序列总线连接器的上述电源接脚以及上述运算放大器的上述反相输入端之间；
一第二电阻，耦接于上述运算放大器的上述反相输入端以及上述输出端之间；
一第三电阻，耦接于上述电压产生器以及上述运算放大器的上述非反相输入端之间；以及
一第四电阻，耦接于上述运算放大器的上述非反相输入端以及一接地端之间，
其中上述运算放大器经由上述第一电阻与上述第三电阻得到对应于上述负载电流的上述阻抗元件的一跨压，并放大上述阻抗元件的上述跨压以提供上述放大信号。
12.根据权利要求11所述的计算机***，其中上述判断单元包括：
一第五电阻，耦接于一电源端，其中上述电源端的一第二电压是小于上述第一电压；以及
一N型晶体管，耦接于上述第五电阻以及上述接地端之间，具有一栅极用以接收上述放大信号，
其中当上述N型晶体管导通时，上述判断单元提供具有一第一电压电平的上述检测信号，以指示上述通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器，以及当上述N型晶体管不导通时，上述判断单元提供具有一第二电压电平的上述检测信号，以指示上述通用序列总线装置未耦接于上述通用序列总线连接器。
13.根据权利要求8所述的计算机***，还包括：
一处理单元，
其中在执行对应于一基本输入输出***码的一开机自我测试程序的期间，上述处理单元会根据上述检测信号判断是否延后对上述通用序列总线装置进行存取。
14.根据权利要求13所述的计算机***，其中当上述检测信号指示上述通用序列总线装置耦接于上述通用序列总线连接器时，上述处理单元在上述开机自我测试程序的期间延后对上述通用序列总线装置进行存取。
15.一种通用序列总线装置的检测方法，用于一计算机***，包括：
根据基本输入输出***码，执行一开机自我测试程序；
在执行上述开机自我测试程序时，检测是否有一通用序列总线装置的一负载电流存在；以及
当上述通用序列总线装置的上述负载电流存在时，延后对上述通用序列总线装置进行列举。
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