[发明专利]USB和以太网控制器组合装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及计算机网络，并且更具体地，涉及组合USB(通用串行总线)/以太网控制器装置的设计。

背景技术

用于连接计算机和外部的外围设备的各种接口标准在今天被广泛使用，每种接口标准目标在于以高速提供简单连接。这种标准的示例包括IEEE(电气和电子工程师协会)1394标准，其也被称为火线(FireWire)，并且包括通用串行总线(USB)，两者均为高速串行总线协议。得到最广泛使用的用于在局域网(LAN)和广域网(WAN)中连接计算机的网络标准是以太网协议。更具体地，以太网是IEEE802.3串行标准，最初基于提供用于两个或更多个计算机站共享公共布线系统的手段的带有冲突检测的载波监听多路存取(CSMA/CD)方法。CSMA/CD形成了传输速度达到兆位范围(即兆位/秒范围)的以太网系统的基础。目前基于切换和/或基于路由器的以太网系统能够支持千兆位/秒范围内的传输速率。以太网一般对共享资源进行有效使用并且通常易于重构和维持，且在保持低成本的同时提供对许多制造商和系统的兼容。

通过在媒体存取控制(MAC)/数据链路层处的网络访问装置并且通过公共寻址格式，以太网定义了用于物理层(PHY)的多种布线和信号发送标准。在PHY之上，以太网使能的装置通常通过传送数据包通信，所述数据包包括被独立发送和传输的数据块。对于其他IEEE 802LAN，每个以太网站被赋予一个用于指定每个数据包的目的地和源的48位MAC地址。MAC数据通信协议子层是七层OSI(开放式系统互联)模型(层2)中指定的数据链路层的子层，并且作为逻辑链路控制(LLC)子层和网络的物理层之间的接口。MAC数据通信协议子层仿效多点网络中的全双工逻辑通信信道以提供使多个终端或网络节点可以在多点网络(通常为LAN或WAN)内通信的寻址和信道访问控制机构。

通用串行总线(USB)被开发以向PC用户提供增强的并易于使用的接口，从而将相当大范围的外围设备连接到其计算机。USB的开发最初由考虑膝上型计算机而驱动，并且极大地受益于小型外围设备连接器。USB的多种益处之一是降低了电缆激增(proliferation ofcables)，其甚至能够影响最小的计算机安装。通常，USB成为PC的接口选择，因为USB为用户提供简单的连接。USB避免了具有用于打印机、键盘、鼠标和其他外围设备等不同连接器的需要，并且支持从慢鼠标输入到数字化音频和压缩视频等极多种数据类型。此外，USB装置是热插拔的，即其可以在不要求PC断电的情况下连接到PC或从PC断开。

可以看到多种修订版本的USB规范，其中USB 2.0标准挑战IEEE 1394接口(“火线”)而作为用于高速数字视频等的接口选择。随着激增的越来越灵巧、快速和小型的外围设备的设计，开发了对USB2.0规范的活动式(OTG)补充以应对便携式电子装置市场的日渐普及。USB和OTG的一些优点包括具有运输到世界各地的多于14亿USB使能的PC和外围设备的形式的内置支持，用户通过兼容性和由USB-IF操作的标志程序的平稳和无故障经历，例如知识产权(IP)块、系统芯片(SOC)部件、分立芯片、由大量工业卖家提供的软件驱动器和系统等极多种USB方案以及基于系统需求的设计灵活性。

OTG装置通常不需要PC主机，并且能够直接相互通信。例如，PDA可以作为具有直接打印到USB打印机的能力的USB主机，同时还作为USB外围设备与PC通信。通常，设计者面对以更少的时间和更低的成本设计出更小型和更快速的产品的日益增大的压力。与此同时，更小型的深亚微米工艺的引入提出了新的挑战，例如由例如USB和OTG的技术要求的集成物理层(PHY-收发器)模拟电路导致增大的工时、财政开支和时间投资以及硅版本。增大上市时间同时保持低成本的一种方式是在分离的芯片中提供PHY。在这种情况下，设计者通常能够在少量时间中将绝大多数USB数字逻辑部件集成到专用集成电路(ASIC)中，并且将所述专用集成电路连接到在市场中可获得的已被证实的外部PHY。

随着USB 2.0规范的公布，英特尔(Intel)公司公布了USB 2.0收发器宏单元接口(UTMI)规范。UTMI定义了两个IP块之间的接口，即USB收发器宏单元(IP)和USB链路层(SIE)之间的接口。例如，UTMI能够用于在USB链路和USB PHY之间接合。用于UTMI的信号与8位双向数据总线接合。通常，在用于装置的所述链路和所述PHY之间最少需要22个信号。