[发明专利]一种适用于USB信号的发送单元、接收单元、有源传输装置及有源传输系统

说明书

一种适用于USB信号的发送单元、接收单元、有源传输装置及有源传输系统，针对p i ng.LFPS信号容易丢失的问题，设定检测阈值，将LFPS信号中的p i ng.LFPS信号和其他LFPS信号进行区分，以便于不会漏检/漏传p i ng.LFPS信号；利用代理模块针对USB3.X信号进行优化，分别针对p i ng.LFPS信号和其他LFPS信号生成代理信号；支持Li nk trai n i ng，且能够对其进行管理，通过修改电路配置以及re‑trai n i ng的方式，提高高速信号传输的成功率。

技术领域

本发明涉及一种USB数据传输方法，特别的适用于USB3.0及以上信号传输协议的发送、接收装置及有源传输系统。

背景技术

随着USB协议的更新，传输速率在增加，纯铜线因本身具有的衰减特性，导致无法支持高速率的长距离传输，有源线缆成为越来越重要的一种传输方式。

当前有源线缆传输方法，提出了许多方案，包括：re-driver方案、re-timer以及纯光传输方案等。

上述方案，都要解决高速信号质量问题。此外，USB与其他协议不同的是，没有单独的通道来进行系统状态检查和传输LFPS信号。即，在高速通道上，不仅要传输高速信号，还要传输低速信号(20Mbps-100Mbps)、eidle信号(空闲状态)，以及进行三者之间的切换。USB3.1之后，LFPS信号上还会承载信息，所以传输的时候还要尽量保持低速信号和eidle信号持续的时间不变化。此外，LFPS信号中有一种信号叫ping.LFPS信号，这种信号的特点是eidle时间特别长，有AC信号的时间却特别短(40ns-200ns)。这对于有源线缆传输方案，特别是以光为介质的有源光缆传输方案来说，也是一个挑战。

针对USB中LFPS信号的传输，现有技术主要分成2类。一类是直接传输，按照以光为介质的有源光缆为例，是将接收到的电信号直接转化为光信号，光信号再直接转化为电信号传输。这种传输方式不改变信号的频率，但要求光驱动和接收器件要支持低速信号。另一类是代理传输，也就是检测到LFPS信号后，不直接传输接收到的信号，而是电路自己再产生一种LFPS信号，替代原来的LFPS信号进行传输。

直接传输的好处是电路结构比较简单，并且能保持原信号的频率。但是，参见图1，采用直接传输的方式，从无信号到有信号，以及从有信号到无信号需要检测和电路转变时间，这段时间会导致电路在开始的时候漏传一部分信号，传输LFPS信号的时候可能会导致开始信号不是一个完整的信号周期，结束的时候还会传出不正常的信号，这种不正常的信号通常称为噪声、毛刺、拖尾等。这种开始和结束都有异常的LFPS信号是不符合USB协议的，可能会影响接收单元的信号检测，使系统产生兼容性问题。

代理传输的实现方法有很多种，共同的好处是，可以保证输出的LFPS信号是符合USB协议要求的，坏处是检测和处理信号的时间会变长，导致ping.LFPS信号会被漏传。并且有的代理方案还会导致LFPS信号中，低速信号和eidle信号的持续时间或者占比发生变化，导致LFPS信号上承载的信号不能被很好识别。

此外，高速信号传输最重要的就是要保证信号质量，USB协议规定了Linktraining阶段来实现链路调整。但是USB协议的Link training是单向的，不存在反馈机制，对于传统的有源线缆来说，如果不存在re-timer电路，那么常常会放弃链路训练(Linktraining)阶段的管理，只是以固定的设置来进行传输。这种方式存在2个方面的不利：1是性能不会随着系统变化，不是当前的最优状态，2是不同设置功耗是会有区别的，这样的做法会导致线缆在传输5Gbps信号的时候，也采用了和传输10Gbps信号一样的高性能配置，这不利于节能的目的。此外，如果链路训练(Link training)失败，USB协议中也没有规定重训练(re-training)机制。