CN113934658B - 一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置及其方法。该装置包括：至少一个检测模块，其与所述有源模块的输入端连接，用于检测所述有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果；以及至少一个控制模块，其与所述有源模块和所述检测模块连接，用于根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。利用本公开的方案，可以提高包括有源通用串行总线铜线缆和光缆的兼容性，提升了用户使用体验。

Description

一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置及其方法

技术领域

本公开一般地涉及线缆技术领域。更具体地，本公开涉及一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置、方法以及有源通用串行总线线缆装置和计算机可读存储介质。

背景技术

通用串行总线（Universal Serial Bus，“USB”）是连接外部设备的一个串口总线标准，其是许多数码产品的必备硬件。随着数据传输技术的不断进步，USB接口也在不断地迭代更新，例如USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0以及USB 3.1。通常，USB协议规定了Host（主机）和Device（设备）之间通过连接USB线缆来传输数据，该数据在由两路差分信号构成的主链路中进行双向传输。在实际应用中，当Host与Device通过USB线缆连接后，该Host与Device之间首先会在数据链路上进行一系列的信号握手协商，最终确定链路的工作模式。例如最终确定链路工作在USB 3.0模式还是USB 3.1模式。

然而，在实际应用中，由于许多传输USB信号的线缆（链路）的有源模块中IC个体高速性能存在差异，使得工作在USB3.1模式下（速率为10Gbps）的链路上信号的眼图较差、传输数据存在误码。此时，链路的连接会处于一种不稳定的状态，从而导致高速信号无法被Device正确识别，给用户在使用过程中带来一些兼容性问题。因此，如何提高有源USB线缆的兼容性成为需要解决的技术问题。

发明内容

为了至少部分地解决背景技术中提到的技术问题，本公开的方案提供了一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方案。利用本公开的方案，可以兼容所有有源USB铜线缆和有源USB光缆。为此，本公开在如下的多个方面提供解决方案。

在一个方面中，本公开提供一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置，其中所述有源通用串行总线线缆至少包括有源模块，并且所述装置包括：至少一个检测模块，其与所述有源模块的输入端连接，用于检测所述有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果；以及至少一个控制模块，其与所述有源模块和所述检测模块连接，用于根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。

在一个实施例中，其中所述有源模块包括寄存器，在根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭中，所述控制模块进一步用于：根据所述检测结果来对所述寄存器进行配置，以控制所述有源模块是否关闭。

在另一个实施例中，其中在根据所述检测结果来对所述寄存器进行配置，以控制所述有源模块是否关闭中，所述控制模块进一步用于：响应于所述检测模块检测到所述有源模块的输入端有预设信号，对所述寄存器进行配置来控制所述有源模块关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。

在又一个实施例中，其中所述预设信号为LBPM信号。

在又一个实施例中，其中所述控制模块包括控制接口，所述控制接口用于与所述有源模块连接，并且用于被所述控制模块控制对所述寄存器进行配置。

在又一个实施例中，其中所述控制接口至少包括集成电路总线接口、串行外设接口、通用异步收发传输器接口或者控制器局域网络接口。

在另一方面，本公开还提供一种有源通用串行总线线缆装置，包括：有源通用串行总线线缆；以及根据前述多个实施例所述的装置，并且所述装置用于提高有源通用串行总线线缆的兼容性。

在一个实施例中，其中所述有源通用串行总线线缆包括有源通用串行总线铜线缆或者有源通用串行总线光缆。

在又一个方面，本公开还提供一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法，其中所述有源通用串行总线线缆至少包括有源模块，并且所述方法包括：检测所述有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果；以及根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。

在又一个方面，本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有用于提高有源通用串行总线线缆的兼容性的程序指令的计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现如前述的多个实施例。

USB主机、线缆、设备可以是USB3.1标准或者USB3.0标准，但是必须能向下兼容，只有USB3.1主机、USB3.1线缆、USB3.1设备这三者的组合，整条链路才会工作在USB3.1的工作模式，当其中之一不满足USB3.1的速率要求时，则链路则不会工作在USB3.1模式，而会向下兼容（降mode）；但是信号传输链路由于有源模块中IC个体高速性能的差异，链路在10Gbps高速信号眼图不好，传输数据有误码，但是由于用于连接USB3.1的主机和设备因为链路之间能正常的传输低速LBPM低速握手信号，主机和设备不会降mode（降为USB3.0）传输，从而导致高速带宽不够，设备无法被稳定的被识别。

通过本公开的方案，通过检测模块检测有源模块的输入端是否存在预设信号，并通过控制模块根据检测模块的检测结果来控制有源模块是否关闭，在检索到有预设信号（例如LBPM信号）时通过关闭有源模块，使得主机和设备之间通过预设信号的握手失败而降mode，如此可以提高有源USB线缆的兼容性。进一步地，本公开实施例的控制模块通过控制接口配置有源模块的寄存器，使得有源模块不传输LBPM信号，从而导致Host和Device之间握手失败而兼容其他USB协议，提高了所有有源USB线缆（包括有源铜线缆和有源光缆）的兼容性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：

图1是示出现有的有源USB线缆的示例性示意图；

图2是示出LFPS信号和LBPM信号的示例性示意图；

图3是示出现有Host与Device之间握手的流程示意图；

图4是示出根据本公开实施例的提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置的示例性结构框图；

图5是示出根据本公开实施例的含有一个检测模块的装置的示例性示意图；

图6是示出根据本公开实施例的含有两个检测模块的装置的示例性示意图；

图7是示出根据本公开实施例的有源通用串行总线线缆装置的示例性结构框图；

图8是示出根据本公开实施例的提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法的示例性流程框图；以及

图9是示出根据本公开实施例的提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法的整体的示例性流程框图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本公开的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1是示出现有的有源USB线缆100的示例性示意图。如图1中所示，该有源USB线缆100两端均包括有源模块101，两个有源模块101之间通过铜线（或者光缆）102连接。进一步地，该有源USB线缆100的两端分别连接至Host 103和Device 104。如上述背景技术所描述的内容，USB协议规定了Host和Device之间通过连接USB线缆来传输数据，该数据在由两路差分信号构成的主链路中进行双向传输。该传输链路除了是标准USB 铜线缆或者USB光缆外，可以是其他接口的线或者仅仅是内部的PCB走线，其通常由于有源模块个体的差异，会导致链路在速率为10Gbps时产生误码。例如在USB 3.0协议中规定，Host与Device连接后会通过LFPS握手，而在USB 3.1协议中规定，Host与Device连接后会通过LBPM握手。

图2是示出LFPS信号和LBPM信号的示例性示意图。如图2中上方的图所示为低频周期信号（Low frequency periodic signaling，“LFPS”），图2中下方的图所示为基于LFPS的脉冲宽度调制信息（LFPS Based PWM Message，“LBPM”）。以Host与Device均为USB 3.1为例，当它们通过有源USB线缆连接，在Device被识别之前会进行一系列的握手协议。然而，由于LBPM为低速信号，有源模块会将该LBPM信号转换并经过链路传出去。当Host和Device握手成功后，会通过链路传输速率为10Gbps的高速信号，从而使得个别有源线缆的有源模块由于带宽方面的瓶颈而导致眼图较差，误码率较大。下面将结合图3详细描述Host与Device之间的握手协议。

图3是示出现有Host与Device之间握手的流程示意图。如图3中所示，在步骤S302处，对Host与Device进行上电。接着，在步骤S304处，Host和Device通过线缆传输LBPM信号握手。当Host和Device之间LBPM信号握手成功后，进一步地，在步骤S306处，通过链路传输速率为10Gbps的高速信号，当高速信号传输正常时，在步骤S308处，可以被USB 3.1正常识别。当高速信号传输故障时，也即个别有源线缆的有源模块的眼图较差，误码率较大，从而导致正常数据的传输链路的断开，使得Host和Device又会重新的进行低速LBPM信号握手，并且一直重复前述步骤S304- S306。Host和Device均不会跳转至步骤S310，无法通过降mode（即兼容）去尝试USB 3.0的握手。

有鉴于此，为了克服上述一个或多个方面的缺陷，在本公开实施例中，提供了一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方案，通过检测模块在检测到LBPM信号时，控制关闭有源模块，使得Host和Device通过降mode兼容。

下面将结合附图对本公开实施例中的技术方案进行清楚和完整地描述。应当理解的是本说明书所描述的实施例仅是本公开为了便于对方案的清晰理解和符合法律的要求而提供的部分实施例，而并非可以实现本公开的所有实施例。基于本说明书公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

图4是示出根据本公开实施例的提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置400的示例性结构框图。如图4中所示，该装置400可以包括至少一个检测模块401和至少一个控制模块402。下面将对前述检测模块401和控制模块402进行详细描述。

在一个实施例中，上述有源USB线缆可以包括有源USB铜线缆和有源USB光缆，并且每个有源USB线缆的两端可以包括有源模块。在实现场景中，通常在有源模块内布置有电子器件。对于有源USB铜线缆而言，其有源模块内布置有电子器件，而对于有源USB光缆而言，其有源模块内布置有光电子器件，以将电信号转换成光信号或者将光信号转换成电信号。

在一个实施例中，上述检测模块401可以与USB线缆中的有源模块的输入端连接，用于检测有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果。在一个实现场景中，该预设信号可以是LBPM信号。在一些实施例中，当检测模块数量为一个时，可以将该检测模块与USB线缆任意一端的有源模块的输入端连接，以通过一个检测模块来检测USB线缆任意一端的有源模块的输入端是否有LBPM信号。当检测模块数量为多个时，可以将多个检测模块分别与USB线缆两端的有源模块的输入端连接，以通过多个检测模块来检测USB线缆两端的有源模块的输入端是否有LBPM信号。稍后将结合图5-图6详细描述。

在一个实施例中，上述控制模块402可以与有源模块和检测模块连接，用于根据检测结果来控制有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。在一些实施例中，该控制模块的数量可以与检测模块的数量一致。即，每个控制模块对应连接一个检测模块，以根据检测模块的检测结果来控制有源模块是否关闭。在一个实施场景中，前述有源模块中可以包括寄存器，通过配置寄存器可以有源模块进行控制。具体来说，该控制模块可以根据检测模块的检测结果来对寄存器进行配置，从而控制有源模块是否关闭。本公开实例的控制模块可以包括控制接口，该控制接口可以与有源模块连接，用于被控制模块控制对寄存器进行配置。更为具体地，前述控制模块可以根据检测模块的检测结果通过控制接口来对寄存器进行配置，从而控制有源模块是否关闭。

例如在一个示例性场景中，当检测模块检测到有源模块的输入端有预设信号，控制模块通过控制接口对寄存器进行配置来控制有源模块关闭，使得Host和Device之间握手失败而降mode兼容，提高了有源USB线缆的兼容性。可以理解，在包括多个检测模块和多个控制模块的场景下，当多个检测模块中的至少一个检测模块检测到有源模块的输入端有预设信号时，通过对应的控制模块控制关闭有源模块。

在一些实施例中，上述控制接口包括但不仅限于集成电路总线（Inter-Integrated Circuit，“IIC”）接口、串行外设接口（Serial Peripheral Interface，“SPI”）、通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，“UART”）或者控制器局域网络（Controller Area Network，“CAN”）接口。

结合上述描述可知，本公开实施例通过检测模块检测有源模块的输入端是否存在LBPM信号，并通过控制模块在检测模块检测到LBPM信号时通过控制接口配置有源模块的寄存器，以控制关闭有源模块而不传输LBPM信号。这使得Host和Device通过降mode兼容，解决了Host和Device不能降mode而导致Device无法被正确识别的问题，提升了用户体验。

图5是示出根据本公开实施例的含有一个检测模块的装置的示例性示意图。需要理解的是，图5中的装置是上述图4中的装置400的一个具体实施例，因此关于上述图4所作的描述同样适用于图5。

如图5中所示，Host 501和Device 502（相当于上述图1中的Host 103和Device104）之间通过有源USB线缆连接，该有源USB线缆两端均包括有源模块503（相当于上述图1中的有源模块101），并且每个有源模块503均有输入端和输出端，以传输信号。进一步地，在一端的有源模块503的输入端上连接有一个检测模块401（例如图中左侧所示的有源模块）。在有源模块503和前述检测模块401之间还连接一个控制模块402，并且控制模块402通过控制接口504与有源模块503连接。

在一个示例性场景中，Host 501和Device 502可以均为USB 3.1接口，当检测模块401检测到有源模块503的输入端有LBPM信号时，经由控制模块402通过控制接口（例如IIC）504配置有源模块503的寄存器来控制有源模块503。例如通过控制关闭有源模块503，使得有源模块503不传输该LBPM信号。在该场景下，Host 501和Device 502之间无法通过LBPM信号握手，即Host 501和Device 502之间LBPM握手失败。接着，Host 501或者Device 502将会降mode（即兼容），并且以USB 3.0协议继续尝试握手，使得Device 502可以被USB 3.0识别到，实现了有源USB线缆的兼容性。

图6是示出根据本公开实施例的含有两个检测模块的装置的示例性示意图。需要理解的是，图6中的装置是上述图4中的装置400的另一个具体实施例，因此关于上述图4所作的描述同样适用于图6。

如图6中所示，Host 501和Device 502之间通过有源USB线缆连接，该有源USB线缆两端均包括有源模块503，并且每个有源模块503均有输入端和输出端，以传输信号。进一步地，在两端的有源模块503的输入端上分别连接有一个检测模块401，例如图中左右两侧的有源模块均连接一个检测模块401。在每个有源模块503和每个检测模块401之间还连接一个控制模块402，并且每个控制模块402通过控制接口504与有源模块503连接。

在一个示例性场景中，再次以Host 501和Device 502均为USB 3.1接口为例，当上述两个检测模块401中的任意一个检测到有源模块503的输入端有LBPM信号时（也即至少有一个LBPM信号），经由控制模块402通过控制接口（例如IIC）配置有源模块503的寄存器来控制有源模块503。类似地，通过控制关闭有源模块503，使得有源模块503不传输该LBPM信号。在该场景下，Host 501和Device 502之间无法通过LBPM信号握手，即Host 501和Device502之间LBPM握手失败。接着，Host 501或者Device 502将会降mode（即兼容），并且以USB3.0协议继续尝试握手，使得Device 302可以被USB 3.0识别到，实现了有源USB线缆的兼容性。

在一个实施例中，本公开还提供一种有源通用串行总线线缆装置，下面将结合图7进行详细描述。

图7是示出根据本公开实施例的有源通用串行总线线缆装置700的示例性结构框图。如图7中所示，该有源通用串行总线线缆装置700可以包括有源USB线缆701以及本公开实施例的上述装置400。在一个实施例中，该有源USB线缆可以包括有源USB铜线缆或者有源USB光缆。根据前文知，装置400可以包括至少一个检测模块401和至少一个控制模块402。其中，检测模块401可以与有源USB线缆中有源模块的输入端连接。进一步地，控制模块402可以与检测模块401和有源模块连接。前述检测模块401用于检测有源模块的输入端是否有预设信号LBPM，前述控制模块402用于在检测模块401检测到有源模块的输入端有预设信号LBPM时，通过控制接口配置有源模块中的寄存器，以控制关闭有源模块不传输LBPM信号。基于此，实现了提高所有有源USB线缆的兼容性。关于前述检测模块和控制模块可以参考上述图4-图6，本公开实施例在此不再赘述。

图8是示出根据本公开实施例的提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法800的示例性流程框图。如图8中所示，在步骤S802处，检测有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果。在一个实施例中，可以通过至少一个检测模块与有源模块的输入端连接，以检测有源模块的输入端是否有预设信号。在一些实施例中，该预设信号是LBPM信号。基于获得的检测结果，在步骤S804处，根据检测结果来控制有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。在一个实施场景中，可以通过至少一个控制模块与检测模块和有源模块连接，以根据控制模块的检测结果来控制有源模块是否关闭。具体地，在检测模块检测到有源模块的输入端有LBPM信号时，经由控制模块通过控制接口配置有源模块的寄存器来关闭有源模块。由于关闭后的有源模块无法传输LBPM信号，使得Host和Device 之间握手失败，进而通过降mode（即兼容）。关于前述检测模块和控制模块可以参考上述图4-图6，本公开实施例在此不再赘述。

图9是示出根据本公开实施例的提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法的整体的示例性流程框图。如图9中所示，在步骤S902处，对Host和Device进行上电，使得Host和Device之间通过有源USB线缆传输信号。接着，步骤S904处，通过检测模块检测有源USB线缆中有源模块的输入端是否有LBPM信号。当检测模块未检测到有源模块的输入端有LBPM信号时，步骤S906处，经由Host或者Device降mode兼容。

进一步地，当检测模块检测到有源模块的输入端有LBPM信号时，步骤S908处，经由控制模块通过控制接口配置有源模块的寄存器，以控制关闭有源模块。在S910处，使得Host和Device之间LBPM握手失败。在Host和Device之间LBPM握手失败后，该流程跳转至步骤S906处，经由Host或者Device降mode兼容。以Host和Device均为USB 3.1为例，经降mode可以使得Host和Device以USB 3.0协议进行传输。

在应用场景中，在Host或者Device降mode后， Host和Device之间会尝试LFPS信号握手，在LFPS信号握手成功并且高速传输正常时，通过以USB 3.0协议进行传输，例如步骤S912-步骤S916。在LFPS信号握手失败，无法以USB 3.0协议进行传输，例如步骤S918。此外，当高速传输存在故障时，则会重复前述步骤S912-步骤S914，以使得被 USB 3.0正常识别。需要理解的是，本公开实施例在Host和Device之间LBPM握手失败后，经由Host或者Device降mode即可，以兼容所有有源USB线缆，提高了有源USB线缆的兼容性。

根据上述结合附图的描述，本领域技术人员也可以理解本公开的实施例还可以通过软件程序来实现。由此本公开还提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品可以用于实现本公开结合附图8-图9所描述的用于提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

应当理解，当本公开的权利要求、当说明书及附图中使用到术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等时，其仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

虽然本公开的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本公开而采用的实施例，并非用以限定本公开的范围和应用场景。任何本公开所述技术领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的装置，其中所述有源通用串行总线线缆至少包括有源模块，并且所述装置包括：

至少一个检测模块，其与所述有源模块的输入端连接，用于检测所述有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果；以及

至少一个控制模块，其与所述有源模块和所述检测模块连接，用于根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性，

其中，所述预设信号为LBPM信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述有源模块包括寄存器，在根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭中，所述控制模块进一步用于：

根据所述检测结果来对所述寄存器进行配置，以控制所述有源模块是否关闭。

3.根据权利要求2所述的装置，其中在根据所述检测结果来对所述寄存器进行配置，以控制所述有源模块是否关闭中，所述控制模块进一步用于：

响应于所述检测模块检测到所述有源模块的输入端有预设信号，对所述寄存器进行配置来控制所述有源模块关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制模块包括控制接口，所述控制接口用于与所述有源模块连接，并且用于被所述控制模块控制对所述寄存器进行配置。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制接口至少包括集成电路总线接口、串行外设接口、通用异步收发传输器接口或者控制器局域网络接口。

6.一种有源通用串行总线线缆装置，包括：

有源通用串行总线线缆；以及

根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，并且所述装置用于提高有源通用串行总线线缆的兼容性。

7.根据权利要求6所述的有源通用串行总线线缆装置，其中所述有源通用串行总线线缆包括有源通用串行总线铜线缆或者有源通用串行总线光缆。

8.一种提高有源通用串行总线线缆的兼容性的方法，其中所述有源通用串行总线线缆至少包括有源模块，并且所述方法包括：

检测所述有源模块的输入端是否有预设信号，并且获得检测结果；以及

根据所述检测结果来控制所述有源模块是否关闭，以提高有源通用串行总线线缆的兼容性，

其中，所述预设信号为LBPM信号。

9.一种计算机可读存储介质，其包括用于提高有源通用串行总线线缆的兼容性的程序指令，当所述程序指令由一个或多个处理器执行时，使得实现根据权利要求8所述的方法。

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