TWI493352B

TWI493352B - 採用閃電介面之連接系統、連接裝置及其連接方法

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Publication number: TWI493352B
Application number: TW101145185A
Authority: TW
Inventors: Chin Shiang Ma
Original assignee: Acer Inc
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2015-07-21
Also published as: TW201421252A

Description

採用閃電介面之連接系統、連接裝置及其連接方法

本發明是有關於一種周邊設備連接技術，且特別是有關於一種採用閃電介面之連接系統、連接裝置及其連接方法。

為使電腦系統上的諸多周邊設備的連接介面能夠統一化以及規格化，許多廠商提出了能適用於多樣周邊設備的資料傳輸介面。英特爾公司所提出的雷霆(Thunderbolt)介面率先提出並與蘋果公司進行產品應用，但是雷霆介面需要採用昂貴的控制晶片及線材。

超微半導體(Advanced Micro Devices,Inc；AMD)公司則提出閃電(lightning bolt)介面。由於採用顯示埠介面的裝置在大部分情形下只會使用到顯示埠介面上四個線道(lane)其中的兩個線道，便可傳輸高畫質(Full DH)解析度規格的顯示信號，因此，閃電介面技術便將顯示埠介面上未使用的另外兩個線道提供做為通用序列匯流排(USB)的信號傳輸之用。雖然這雷霆介面與閃電介面同樣使用小型顯示埠(mini DisplayPort；mDP)插槽，但是閃電介面的控制晶片較便宜、現今USB匯流排的適用範圍較廣，且閃電介面僅需沿用原本的顯示埠傳輸線材即可，不需特別另外採購昂貴的線材。因此，閃電介面在建置時所需的成本將優於雷霆介面。閃電介面也可用於取代以往電腦系統上的視訊圖形陣列(Video Graphics Array；VGA)介面以及用於乙太網路的雙絞線(也稱為RJ45)介面。

然而，現今許多的周邊設備(例如，投影機、網路插槽)仍然使用VGA、RJ45介面，因此電腦裝置便需藉由轉接設備以將採用閃電介面的mDP插槽轉換成VGA和/或RJ45介面，以與周邊設備互連。在閃電介面的相關規格中，電腦裝置以及轉接設備兩者應具備閃電介面之控制晶片。電腦裝置會提供偵測信號，並接收從轉接設備的控制晶片所回應的相關信息。若轉接設備有回應，電腦裝置會判斷轉接設備採用的是閃電介面，相對地，若轉接設備沒有回應，電腦裝置則會判斷轉接設備採用的是被動式顯示埠介面。因此，當此種轉接設備在沒有配置符合閃電介面之控制晶片的情況下，電腦裝置無法讓轉接設備利用另外兩個線道來進行USB的資料傳輸。

本發明提供一種採用閃電介面之連接系統、連接裝置及其連接方法，其連接裝置不需設置符合閃電介面的控制器便可透過閃電介面來同時存取顯示埠協定信號以及資料協定(如，通用序列匯流排)信號，因此可降低此種連接裝置的建置成本，並且可簡化連接裝置的設計時效。

本發明提供一種採用閃電介面之連接系統，其包括一電腦裝置以及一連接裝置。電腦裝置包括閃電介面控制單元。連接裝置包括特定信號產生單元以及閃電介面插槽。其中，閃電介面插槽具備一第一組線道(lane)及一第二組線道。當連結裝置透過所述閃電介面插槽***所述電腦裝置時，所述特定信號產生單元產生一特定信號至所述閃電介面控制單元。所述閃電介面控制單元依據所述特定信號以使其運作於一特定模式，讓所述電腦裝置透過所述閃電介面插槽提供所述連接裝置的電源，透過所述第一組線道以傳輸顯示埠(Display)協定信號，並透過所述第二組線道以傳輸資料協定信號。

於本發明之一實施例中，上述之電腦裝置與連接裝置的閃電介面插槽透過熱插拔(hot plug)接腳以相連。所述特定信號產生單元是連接至所述熱插拔接腳的熱插拔偵測信號產生器。當所述連結裝置透過所述閃電介面插槽而***所述電腦裝置時，所述熱插拔偵測信號產生器產生一特定熱插拔信號以作為所述特定信號，其中所述特定熱插拔信號符合原有的熱插拔信號格式且額外增加判斷信號。閃電介面控制單元透過所述熱插拔接腳以接收特定熱插拔信號。

於本發明之一實施例中，上述之電腦裝置更包括主要處理單元。所述電腦裝置與所述連接裝置的閃電介面插槽透過輔助通道(AUX channel)相連，且特定信號產生單元是連接至所述輔助通道的延伸顯示識別資料(extended display identification data；EDID)產生器。當所述連結裝置透過所述閃電介面插槽***所述電腦裝置時，所述延伸顯示識別資料產生器產生特定延伸顯示識別資料以作為所述特定信號。所述主要處理單元透過所述輔助通道以接收並分析所述特定延伸顯示識別資料，以控制所述閃電介面控制器運作於所述特定模式。

另一觀點而言，本發明提供一種採用閃電介面之連接裝置，其耦接至電腦裝置。所述連接裝置包括閃電介面插槽以及特定信號產生單元。閃電介面插槽具備第一組線道及第二組線道。特定信號產生單元耦接所述閃電介面插槽。當所述連結裝置透過所述閃電介面插槽***所述電腦裝置時，特定信號產生單元產生一特定信號至所述電腦裝置，以使所述電腦裝置依據特定信號而運作於一特定模式，讓所述電腦裝置透過所述閃電介面插槽提供所述連接裝置的電源，透過所述第一組線道以傳輸一顯示埠協定信號，並透過所述第二組線道以傳輸一資料協定信號。

再者，本發明提供一種採用閃電介面之連接方法，適用於具有電腦裝置以及連接裝置的連接系統，所述連接裝置包括一閃電介面插槽。所述連接方法包括下列步驟。判斷所述連結裝置是否透過所述閃電介面插槽***所述電腦裝置。當所述連結裝置透過所述閃電介面插槽***所述電腦裝置時，所述連接裝置產生一特定信號至所述電腦裝置，其中所述連接裝置沒有設置一閃電介面控制器。以及，所述電腦裝置依據所述特定信號以使其運作於一特定模式，所述特定模式使所述電腦裝置透過所述閃電介面插槽提供所述連接裝置的電源，透過所述第一組線道以傳輸一顯示埠協定信號，並透過所述第二組線道以傳輸一資料協定信號。

基於上述，本發明實施例所述之連接裝置不必裝設符合閃電介面的控制器，而是裝設一個特定信號產生單元，其可以在連接裝置***電腦裝置時產生特定信號。電腦裝置中的閃電介面控制單元會依據此特定信號而運作在特定模式下，使得電腦裝置將會提供連接裝置的電源並進行相應的運作。藉此，連接裝置不需設置符合閃電介面的控制器，便可透過閃電介面來同時存取顯示埠協定信號以及通用序列匯流排信號，因此可降低此種連接裝置的建置成本，並且可簡化連接裝置的設計時效。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1，圖1是符合閃電介面技術之電腦裝置100以及連接裝置110的示意圖。如圖1所示，符合閃電介面技術之電腦裝置100通常具備提供顯示埠(DisplayPort)協定信號103的顯示埠來源單元102、提供資料協定信號105(例如，通用序列匯流排(USB)3.0或USB 2.0)的資料處理單元104、閃電介面控制器106以及閃電介面插槽108。閃電介面插槽108一般是以小型顯示埠(mini DisplayPort；mDP)插槽作為舉例，其具有四個線道，分別表示為lane0、lanel、lane2以及lane3。本案實施例將線道lane0、lane1 稱為第一組線道，並將線道lane2、lane3稱為第二組線道。傳輸線段109可使用一般的顯示埠電纜即可實現。

連接裝置110主要包括閃電介面插槽112、閃電介面控制器114、顯示埠串流單元116以及USB處理單元118。於本實施例中，由於此處所指的連接裝置110可以是用於連接其他周邊設備(例如，顯示埠裝置170、網路設備(網路集線器)180、儲存裝置(快閃記憶體裝置190)...等)的底座(docking)裝置，例如，連接裝置110包括一至多個顯示埠連接器120、USB埠130、乙太網路埠140以及音訊插座埠150。於其他實施例中，連接裝置110也可以設置在顯示埠裝置170、網路設備網路集線器180、或是快閃記憶體裝置1902當中。

由於閃電介面技術結合了顯示埠協定以及USB協定，因此閃電介面技術除了可以與符合閃電介面的裝置進行資料處理以外，也可以單純地連接顯示埠裝置(例如顯示螢幕)以顯示影像。也就是，電腦裝置100的閃電介面控制器106可依照透過閃電介面插槽108的裝置類型來相應地調整所需提供的信號種類。圖2是一般符合閃電介面技術之連接方法的流程圖。請同時參照圖1及圖2，於步驟S210，閃電介面控制器106會藉由閃電介面插槽108來判斷是否透過傳輸線段109連接到相應裝置，例如是顯示埠裝置170(如，顯示螢幕)或是連接裝置110。

當連接到相應裝置時，進入步驟S220，閃電介面控制器106對連接之相應裝置發出偵測信號，並判斷是否接收到相應的回應信號，藉以判斷連接裝置110是否是符合閃電介面的連接裝置110還是顯示埠裝置170。若***的閃電介面插槽108是顯示埠裝置170的話，由於符合顯示埠協定的顯示埠裝置170不會主動回應閃電介面控制器106，只會被動地接收並撥放顯示埠協定信號103，因此閃電介面控制器106在沒有接收到回應信號時，則進入步驟S230，判斷所連接的相應裝置為顯示埠裝置170。於步驟S240中，閃電介面控制器106便將閃電介面插槽108中的所有線道(lane0~lane3)皆用來傳輸顯示埠協定信號103。

另一方面，於步驟S220中，若***的閃電介面插槽108是符合閃電介面的裝置(例如，連接裝置110)的話，則進入步驟S250，由於連接裝置110內部設置有符合閃電介面的閃電介面控制器114，且閃電介面控制器114在接收到偵測信號後會回應符合閃電介面的回應信號，使得電腦裝置100的閃電介面控制器106便會依據此回應信號來選擇閃電介面中的兩種模式：全顯示埠模式或是閃電介面模式，以調整第二組線道的連接情形。全顯示埠模式便跟上述連接至顯示埠裝置170相同，閃電介面控制器106、114會將所有線道(lane0~lane3)提供給顯示埠協定信號使用，此時閃電介面控制器114中的切換控制器115利用多工器(MUX)117以將第二組線道(lane2、lane3)連接至顯示埠串流單元116。

閃電介面模式則是閃電介面控制器106將閃電介面插槽108中的第一組線道(lane0、lane1)用來傳輸顯示埠協定信號103至顯示埠串流單元116，並且，依據連接裝置110的需求，將閃電介面插槽108中的第二組線道(lane2、lane3)連接到顯示埠串流單元116、或是將第二組線道(lane2、lane3)連接到USB處理單元118。此時，閃電介面控制器114中的切換控制器115便會依照所述偵測信號並利用多工器(MUX)117將第二組線道(lane2、lane3)連接至USB處理單元118。

然而，由於上述閃電介面控制器106的判斷流程，使得連接裝置110必需設置閃電介面控制器114才能讓電腦裝置100運作在USB傳輸模式。而且，連接裝置110必需自行透過電源供應器160來提供閃電介面控制器114的電源，其無法透過電腦裝置100的連線而從電腦裝置100獲得電源供應，因而造成不方便。

因此，本案實施例的精神在於，希望使本實施例的連接裝置能夠不需要配置閃電介面控制器便可通知電腦裝置100以使其進入一種特殊的USB傳輸模式(也稱為，特定模式)，此種特殊USB傳輸模式除了可以同時傳輸顯示埠協定信號跟資料協定信號以外，電腦裝置100還會透過傳輸線段109提供連接裝置的電源，免除連接裝置的供電問題。此外，由於本案所述的連接裝置並不需要配置閃電介面控制器，因此能降低建置成本，並可簡化連接裝置的設計時效。

圖3為符合本案實施例採用閃電介面之連接系統300的示意圖。連接系統300包括電腦裝置310以及連接裝置320。電腦裝置310包括閃電介面控制單元330以及主要處理單元340。於部分實施例中，電腦裝置310不需必備主要處理單元340。閃電介面控制單元330例如是符合閃電介面的控制器，例如型號為HD3SS2521的控制晶片。連接裝置320包括特定信號產生單元360以及閃電介面插槽350。閃電介面插槽350具備第一組線道(lann0、lane1)及第二組線道(lane2、lane3)。特別提出的是，連接裝置320沒有設置特別適用於閃電介面的閃電介面控制器。

基於圖3的方塊結構，當連結裝置320透過閃電介面插槽350***電腦裝置310時，連結裝置320的特定信號產生單元360便會透過閃電介面插槽350取得些許電源，並產生特定信號至電腦裝置310的閃電介面控制單元330。此處所指的特定信號產生單元360並非圖1的閃電介面控制器114或是相關的主動式處理單元，而是只能被動地在連結裝置320透過閃電介面插槽350***電腦裝置310的時候，產生預設於特定信號產生單元360當中的特定信號。也就是說，特定信號產生單元360不會接收偵測信號並且回傳回應信號，而只是單純地將特定信號透過特殊傳送方式提供給電腦裝置310的閃電介面控制單元330。此時，閃電介面控制單元330便會依據特定信號以使閃電介面控制單元330運作於特定的USB傳輸模式之下。

此種特定的USB傳輸模式會讓電腦裝置310透過閃電介面插槽350提供連接裝置320的電源、透過上述第一組線道以傳輸顯示埠協定信號、並且會透過上述第二組線道以傳輸資料協定信號。由於本案實施例所提出之特定的USB傳輸模式為閃電介面基本規格中所無，因此本案實施例會透過下述至少兩種舉例以使閃電介面控制單元330以及連接裝置320能夠在符合閃電介面基本規格外還能額外新增本案實施例所描述的功能。也就是說，本案圖3所述的閃電介面控制單元330並不等同於圖1的閃電介面控制器106，而是有額外新增功能。

本案實施例所述之閃電介面控制器330的三種操作模式列舉如下表(一)所示。

下述提供兩種舉例以作為圖3方塊圖的實現方式，但並不受限於此。第一舉例是，特定信號產生單元360利用閃電介面插槽350中的熱插槽偵測接腳所傳輸的熱插拔偵測(hot plug detection)信號HPD，以作為特定信號。第二舉例則是特定信號產生單元360利用顯示埠資訊中的輔助通道AUXCH(例如，兩個接腳AUX_N、AUX_P)，來傳輸具備特定內容的延伸顯示能力識別資料(Extended display identification data；EDID)，以作為上述之特定信號。

圖4為符合本案實施例之第一舉例說明採用閃電介面之連接系統300的示意圖。第一舉例中的顯示埠串流單元116、USB處理單元118皆與上述實施例相同。電腦裝置410的閃電介面控制單元330與連接裝置320的閃電介面插槽350透過熱插拔接腳以相互連接。也就是，閃電介面插槽350除了四個線道lane0~lane3以外還包括熱插拔接腳。一般而言，此熱插拔接腳是在連接裝置320***電腦裝置310時，連接裝置320會透過熱插拔接腳以立即產生普通的熱插拔偵測信號(例如，信號串流”邏輯1”、”邏輯0”、”邏輯1”)，並將其傳輸到閃電介面控制單元330。

藉此，本實施例的連接裝置320之特定信號產生單元360是連接至熱插拔接腳的熱插拔偵測(hot plug detection；HPD)信號產生器460。熱插拔偵測信號產生器460在連接裝置320***電腦裝置310時，得以產生一組特殊的熱插拔偵測信號HPD(例如，信號串流”邏輯1”、”邏輯0”、”邏輯1”、”邏輯0”、”邏輯1”)以作為上述之特定信號。此特定的熱插拔偵測信號HPD符合原有的熱插拔信號格式(也就是，符合”邏輯1”、”邏輯0”、”邏輯1”的信號串流)且額外增加判斷信號(也就是，信號串流最末端額外增加的”邏輯0”、”邏輯1”)。閃電介面控制單元330便可透過熱插拔接腳以接收特定的熱插拔偵測信號HPD_1，使閃電介面控制單元330可判斷此特定的熱插拔偵測信號HPD之產生而進入上述的特定模式。

圖4之電腦裝置310的主要處理單元340可以是中央處理單元(CPU)342和/或平台控制集線器(platform controller hub；PCH)344。於部分實施例中，特定的熱插拔偵測信號可以由CPU 342透過閃電介面控制單元330所傳送的熱插拔偵測信號HPD_2來偵測，從而控制閃電介面控制單元330進入特定模式。此外，CPU 342跟PCH 344可分別提供顯示埠協定信號103以及資料協定信號105到閃電介面控制單元330。

圖4的連接裝置320更包括顯示埠串流單元116以及通用序列匯流排(USB)處理單元118。顯示埠串流單元116透過第一組線道(lane0~lane1)以接收並處理顯示埠協定信號103。USB處理單元118透過第二組線道(lane2~lane3)以接收並處理符合USB協定的資料協定信號105。USB處理單元118可符合USB 3.0或是USB 2.0規格。

圖5為符合本案實施例之第二舉例說明採用閃電介面之連接系統300的示意圖。第二舉例與上述實施例相似，其不同處在於，特定信號產生單元360利用顯示埠資訊中的輔助通道AUXCH(例如，兩個接腳AUX_N、AUX_P)，來傳輸具備特定內容的延伸顯示能力識別資料(Extended display identification data；EDID)。由於主要處理單元340通常會對顯示螢幕提取EDID以作為顯示影像的校正依據，因此本案實施例的特定信號產生單元360是連接至輔助通道AUXCH的延伸顯示識別資料(EDID)產生器560，其會產生特定格式的EDID以作為上述特定信號。電腦裝置310的主要處理單元340與連接裝置320的閃電介面插槽350透過輔助通道AUXCH相連。換句話說，閃電介面插槽350還包括輔助通道接腳，此輔助通道接腳用以傳輸EDID。因此，當連結裝置320透過閃電介面插槽350***電腦裝置310時，延伸顯示識別資料產生器560產生特定的EDID以作為特定信號。主要處理單元340透過輔助通道AUXCH以接收並分析此特定的EDID，以控制閃電介面控制器330運作於特定模式。

圖5的連接裝置更包括顯示埠串流單元116、顯示埠連接器120、USB連接單元118以及周邊連接器(如，USB埠130、乙太網路埠140)。顯示埠串流單元116透過第一組線道及顯示埠連接器120以將顯示埠協定信號103傳送至符合顯示埠協定的顯示埠裝置170。USB處理單元118透過第二組線道及周邊連接器以將資料協定信號105傳送至對應的周邊裝置(如，快閃記憶體裝置190)。

本案實施例可統整為一種採用閃電介面之連接方法，圖6為符合本案實施例採用閃電介面之連接方法的流程圖。此連接方法適用於具有例如圖3之電腦裝置310以及連接裝置320的連接系統300，且連接裝置320包括閃電介面插槽350。於步驟S610中，電腦裝置310中的閃電介面控制單元330判斷連結裝置320是否透過閃電介面插槽350***電腦裝置310。當步驟S610為是時，連接裝置320中的特定信號產生單元360產生特定信號至電腦裝置310，其中，連接裝置320並沒有設置符合閃電介面的控制器。於步驟S630中，閃電介面控制單元330對連接之相應裝置發出偵測信號，並判斷是否接收回應信號、特定信號或是沒有回應。若沒有回應，則從步驟S630進入步驟S640，閃電介面控制單元330判斷所連接的裝置是顯示埠裝置，並操作於全顯示埠模式，以將所有線道(lane0~lane3)皆用來傳輸顯示埠協定信號。

若於步驟S630接收回應信號，則進入步驟S650，閃電介面控制單元330則操作於閃電介面模式，依據連接裝置的需求以調整第二組線道(lane2~lane3)的連接情形。若於步驟S630接收上述之特定信號(例如，特定的熱插拔偵測信號HPD或是特定的EDID)，則進入步驟S660，電腦裝置310的閃電介面控制單元330依據特定信號以使其運作於特定模式。此特定模式使電腦裝置310透過閃電介面插槽350提供連接裝置320的電源，透過第一組線道以傳輸顯示埠協定信號，並透過第二組線道以傳輸資料協定信號。

綜上所述，本發明實施例所述之連接裝置不必裝設符合閃電介面的控制器，而是裝設一個特定信號產生單元，其可以在連接裝置***電腦裝置時產生特定信號。電腦裝置中的閃電介面控制單元會依據此特定信號而運作在特定模式下，使得電腦裝置將會提供連接裝置的電源並進行相應的運作。藉此，連接裝置不需設置符合閃電介面的控制器，便可透過閃電介面來同時存取顯示埠協定信號以及通用序列匯流排信號，因此可降低此種連接裝置的建置成本，並且可簡化連接裝置的設計時效。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電腦裝置

102‧‧‧顯示埠來源單元

103‧‧‧顯示埠協定信號

104‧‧‧資料處理單元

105‧‧‧資料協定信號

106‧‧‧閃電介面控制器

108、112、114‧‧‧閃電介面插槽

109‧‧‧傳輸線段

110‧‧‧連接裝置

115‧‧‧切換控制器

116‧‧‧顯示埠串流單元

117‧‧‧多工器

118‧‧‧USB處理單元

120‧‧‧顯示埠連接器

130‧‧‧USB埠

140‧‧‧乙太網路埠

150‧‧‧音訊埠

160‧‧‧電源供應器

170‧‧‧顯示埠裝置

180‧‧‧網路設備/網路集線器

190‧‧‧儲存裝置/快閃記憶體裝置

300‧‧‧連接系統

310‧‧‧電腦裝置

320‧‧‧連接裝置

330‧‧‧閃電介面控制單元

340‧‧‧主要處理單元

342‧‧‧中央處理單元(CPU)

344‧‧‧平台控制集線器(PCH)

350‧‧‧閃電介面插槽

360‧‧‧特定信號產生單元

460‧‧‧HPD信號產生器

560‧‧‧EDID產生器

lane0~lane4‧‧‧線道

AUXCH‧‧‧輔助通道

HPD、HPD_1、HPD_2‧‧‧熱插拔偵測信號

S210~S660‧‧‧步驟

圖1是符合閃電介面技術之電腦裝置以及連接裝置的示意圖。

圖2是一般符合閃電介面技術之連接方法的流程圖。

圖3為符合本案實施例採用閃電介面之連接系統的示意圖。

圖4為符合本案實施例之第一舉例說明採用閃電介面之連接系統的示意圖。

圖5為符合本案實施例之第二舉例說明採用閃電介面之連接系統的示意圖。

圖6為符合本案實施例採用閃電介面之連接方法的流程圖。