[发明专利]具有多模调制的增强虚拟GPIO

说明书

提供了一种多调制方案，其组合了脉宽调制调制和相位调制以将多个GPIO信号作为虚拟GPIO信号来传送。

L·米什拉、R·韦斯特费尔特、M·普拉萨德和J·帕尼安

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月12日提交的美国申请No.15/097,237的权益，该申请要求2015年4月14日提交的临时申请No.62/147,238的权益并进一步要求2015年9月25日提交的美国临时申请No.62/233,278的权益。

技术领域

本申请涉及信令，尤其涉及组合了脉宽调制和相位调制的多调制数字信令方案。

背景

通用输入/输出(GPIO)使得集成电路设计者能够提供可以为特定应用定制的普适引脚。例如，取决于用户需要，GPIO引脚可以被编程为输出引脚或者输入引脚。GPIO主机或外围设备通常将控制可基于接口要求而变动的引脚群。由于GPIO引脚的可编程性，它们经常被包括在微处理器和微控制器应用中。例如，移动设备中的应用处理器可使用数个GPIO引脚来进行握手信令，诸如与调制解调器处理器的处理器间通信(IPC)。

对于此类握手信令，若边带信号必须既被处理器传送又被其接收，那么该边带信号被视为是“对称”的。若有n个对称的边带信号需要被交换，那么每个处理器要求n*2个GPIO(一个GPIO传送给定信号并且一个GPIO接收该信号)。例如，调制解调器处理器与应用处理器之间的对称IPC接口可以包括五个信号，这转化成结果所得的IPC信令需要10个GPIO引脚。IPC通信需要如此之多的GPIO引脚增加了制造成本。此外，为IPC投入过多的GPIO限制了 GPIO对其他系统级外围接口的可用性。该问题不能够通过将IPC通信移到处理器之间的主数据总线上来得到解决，因为如此就违反了特定角点条件。

此外，已经开发了数种数字信令协议以支持在诸如移动设备之类的系统中的各集成电路之间的通信。这些信令协议在本文中被视作“数字”的，其中发射电路将其发射引脚驱动高至电源电压电平或将引脚接地以传送一位。此类数字信令协议的示例包括通用I/O(GPIO)和通用异步接收机发射机(UART)。例如，UART发射机在发射引脚上驱动数字信号，该数字信号是在UART接收机处的接收引脚上接收的。UART接收机使用过采样时钟来采样收到的信号，以确定收到的信号是二进制高还是二进制低。

为了在这些数字信令协议中减小功耗，利用了各种无损数据压缩技术，诸如游程长度编码(RLE)。但是游程长度编码不能保证固定和可预测的吞吐量增强，因为压缩的程度取决于数据的随机性。若数据传送是完全随机的，则游程长度编码不提供益处。其他更为复杂的方案提供改进的吞吐量，但不与数字信令兼容。例如，使用正交相移键控(QPSK)方案具有两倍于常规数字信令的吞吐量，但要求使用两个独立的正弦副载波。相反，数字信号协议则简单得多，因为发射机仅需要在码元传输期间将其发射引脚驱动至电源电压和/或接地。类似地，数字信令接收机仅需要确定在过采样时钟的每次采样处接收的是高压信号还是低压信号。

相应地，在本领域中存在对于能够容适众多输入/输出信号而不要求过多数目的引脚并且使用具有增加的吞吐量和减小的功耗的改进的数字信令协议的GPIO架构的需要。

概述