用于有源电缆的电路 【技术领域】
本发明涉及用于有源电缆 (active cable) 的电路。背景技术 电子设备通常包括连接器以提供端口， 在这些端口处， 可以与其它设备共享电源 和数据信号。这些连接器通常被设计为遵从一标准， 以使得电子设备可以以可靠的方式彼 此通信。 各种通用串行总线 (USB)、 外围组件快速互连 (PCIe) 以及显示端口 (DP) 标准就是 这样的标准， 但仅是一些示例。
不时地， 使用这些连接器的标准会被更新的标准替代。 结果， 提供类似功能的多个 连接器通常被包括在电子设备上。例如， 许多当前的电视机包括用于 HDMI、 S- 视频、 分量视 频以及 RCA 插孔的输入。
包括这些连接器增加了设备大小、 复杂度和成本。 此外， 当客户试图确定用于配置 特定系统的最好方式时， 包括数个选项可能使他们迷惑和受挫。
如果一个连接器能够提供多于一种标准的信号， 则这种迷惑在一定程度上可被减 少。 例如， 如果一个连接器可以提供用于旧标准和较新标准两者的信号， 则电子设备上的连 接器的数目可被减少， 从而使得设备可被制作得更小、 更简单并且更便宜。
但是， 虽然这将是有益的， 但很难实现。例如， 与一种标准相关联的电路可能干扰 与另一标准相关联的电路。这在数据速率较高时甚至变得更加困难， 因为由未使用的电路 引起的反射和端接失配会损害正被使用电路的性能。
例如， 较新的较快标准可能与旧的较慢标准共享连接器。旧标准所需的电路可能 对用于较新较快标准的电路引起反射和端接失配， 从而降低系统性能。
因此， 需要允许各种标准共享共同的连接器的电路、 方法和装置。
发明内容 因此， 本发明的实施例提供了允许遵循多个标准的信号共享电子设备上的共同连 接器的电路、 方法和装置。 本发明的一个示例性实施例提供了连接器， 该连接器在一种模式 中提供遵循旧标准的信号并且在另一模式中提供遵循较新标准的信号。 通常， 旧标准较慢， 而较新的标准较快， 尽管可能不总是这样的。
在本发明的一个示例性实施例中， 用于较新标准的引脚可被布置来实现至少两个 目标。第一， 它们可被布置来减少它们自身之间的串扰和干扰。这可以通过在高速差分信 号路径之间放置数个接地引脚来实现。第二， 可以添加电路以使得来自用于旧标准的电路 的干扰被最小化。这可以通过减少反射和阻抗失配来实现。
本发明的一个示例性实施例能够通过包括进多个特征来提供多个数据标准。 在本 发明的一个示例性实施例中， 遵循较新标准的设备能够判断它们正在与兼容旧标准的设备 还是与兼容较新标准的设备通信。 这可以通过由第一设备感测第二设备所提供的电压或阻 抗来实现。
在本发明的各个实施例中， 当进行通信的两个设备能够以较新标准通信时， 该标 准可被这两个设备使用。在一个设备仅能够利用旧标准操作的情况中， 该标准可以由这两 个设备使用。
本发明的实施例可以提供用于将用于一个标准的未使用电路与用于另一标准的 操作电路相隔离的电路。在具体示例中， 电阻器、 PiN 二极管、 多路复用器或其它组件或电 路可被用来将两个发送器电路彼此隔离开。 耦合电容器和电感器可被用作直流阻隔和交流 滤波器来隔离电路。
本发明的各个实施例可以包括这里描述的这些以及其它特征中的一个或多个。 可 以通过参考下面的详细描述和附图来获得对本发明的性质和优点的更好理解。 附图说明 图 1 图示出了可以通过结合本发明的实施例被改进的老式系统 ；
图 2 图示出了改进本发明一个实施例的计算机系统 ；
图 3 图示出了改进本发明一个实施例的连接器的引脚分配 ；
图 4 图示出了改进本发明一个实施例的用于确定彼此通信的设备的类型的电路 和方法 ；
图 5 图示出了依据本发明实施例的有源电缆 ；
图 6 图示出了依据本发明实施例的有源电缆 ；
图 7A-7C 图示出了可用来允许来自两个不同标准的信号路径共享连接器的共同 引脚的电路 ；
图 8A 和 8B 图示出了可用来允许来自两个不同标准的信号路径共享连接器的共同 引脚的替代电路 ；
图 9 图示出了由设备用来确定与它们相连接的设备的类型的电路和方法 ；
图 10 图示出了根据本发明实施例的用于绳缚电缆 (tethered cable) 的电路 ； 以 及
图 11 图示出了根据本发明实施例的用于校准电缆和有关电路的方法。
具体实施方式
图 1 图示出可以通过结合本发明的实施例来进行改进的老式系统。该附图示出通 过老式连接 115 与老式显示器 120 通信的计算机 110。在本发明的具体实施例中， 老式连 接 115 是显示端口 (DisplayPort， DP) 连接， 但是在本发明的其它实施例中， 可以使用其它 连接。
在该附图中， 连接 115 被示为老式连接。在本发明的其它实施例中， 连接 115 也可 以是新型连接。并且， 尽管计算机 110 被示出为与显示器 120 通信， 但是其它类型的连接也 可以通过结合本发明的实施例而被改进。 例如， 可以在便携式媒体播放器和显示器、 计算机 和便携式媒体播放器或其它类型的设备之间提供连接。在本发明的不同实施例中， 所示出 和所讨论的计算机 110、 显示器 120 和其它设备可以由加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司 制造。
此外， 希望计算机 110 能够驱动诸如显示器 120 之类的老式显示器， 或者任意的较新的计算机、 显示器或其它类型的设备。通常， 这需要在计算机 110 上添加另一连接器。这 可能是不希望的， 因为其增加了计算机 110 的复杂度、 成本和尺寸。另一连接器的添加还会 增加消费者的困惑。
因此， 本发明的实施例可以使用与老式连接 115 相同的连接器来提供较新的连 接。在下图中示出一示例。
图 2 图示出根据本发明一个实施例的计算机系统。该附图与其它所包括的附图一 样， 仅为了说明性目的而被示出并且不限制本发明的实施例或权利要求。
该附图图示出通过高速连接 225 与计算机或显示器 220 通信的计算机 110。计算 机或显示器 220 通过高速连接 235 与盘驱动器 230 通信。计算机 110 可以使用相同的连接 器来形成图 1 中老式连接 115 和图 2 中的高速连接 225。如图所示， 由计算机 110 提供的高 速连接可以菊链到多个设备。在此配置中， 每个高速连接 225 和 235 共享在计算机 110 的 连接器处可用的带宽。
通过在计算机 110 上提供可以支持图 1 中的老式连接 115 和图 2 中的高速连接 225 的连接器， 减少了计算机上的连接器的数目。这减小了设备尺寸、 省钱并且减轻了消费 者的困惑。在此示例中， 计算机 110 与计算机或显示器 220 和盘驱动器 230 通信。在本发 明的其它实施例中， 可以采用其他类型的设备。例如， 计算机 110 可以驱动一体式计算机的 显示器、 第二计算机、 单独的监视器、 扩展设备、 raid 驱动器 (raid drive) 或其它类型的设 备。 本发明的实施例可以考虑到当使用现有的老式连接器来布置用于高速连接的引 脚时的至少两点考虑。第一， 高速连接的不同信道中的信号可以被布置为使得它们相互不 干扰。即， 高速信号之间的串扰可被减少并且信号可以被隔离。第二， 用于驱动和接收新的 高速信号的电路和与旧标准相关联的电路可以被隔离以限制它们之间的干扰。 在下图中示 出一示例。
图 3 图示出了根据本发明实施例的连接器的引脚分配 (pinout)。在此示例中， 显 示端口是旧标准， 其与用于新标准的引脚重叠。该新标准可被称为 T29， 但是在本文档的其 它地方通常被标识为 HSIO。 在本发明的其它实施例中， 可以使用其它标准。 此外， 这些标准 中的一者或两者可以是旧标准， 或者这些标准中的一者或两者可以是较新的标准。 此外， 虽 然这里两个标准被示为共享连接器， 然而在本发明的其它实施例中， 其它数目的标准可以 共享连接器。
在本发明的各个实施例中， 这两个标准可以是分离的且不相关的。在本发明的其 它实施例中， 它们可以是相关的。例如， HSIO 可以是载运显示端口信息的高速信令技术。 即， 显示端口信息可以利用 HSIO 信号进行隧道传输。 HSIO 还可以同时载运其它类型的信号 信息， 例如 PCIe 信息。以这种方式， 图 3 中的连接器可以直接载运显示端口信号， 或者其可 以载运作为 HSIO 信号来传送的显示端口信息。应注意， 在下面描述的本发明的各个实施例 中， HSIO 也被称为 T29。
在该布置中， 可以使高速输入和输出引脚彼此相隔离。 具体地， 高速接收信号可被 置于引脚 4 和 6， 以及 16 和 18 上。这些信号对中的每对可以通过作为交流 (AC) 地的信号 被隔离。例如， 高速接收引脚 4 和 6 可以通过热插拔检测引脚 2 和接地引脚 8 来隔离。类 似地， 高速接收引脚 16 和 18 可以通过接地引脚 14 和电源引脚 20 来隔离。高速发送引脚
3 和 5、 以及 15 和 17 可以通过接地引脚 1、 7、 13 和 19 来隔离。
与对地的直接直流 (DC) 连接相对， 诸如引脚 1 和 7 之类的一些或所有的接地引脚 可以是交流地。即， 这些引脚可以通过电容器被耦合到地。这在高频时提供接地连接， 而在 低频时提供开路。这种布置允许在这些引脚处接收电源， 同时在高频时维持接地。
在本发明的具体实施例中， 电缆的第一端处的引脚 20 连接到该电缆的第二端处 的引脚 1。这允许由主机设备提供在引脚 20 上的电力被供应给设备连接处的引脚 1。由于 引脚 1 通过电容器被耦合到地， 因此虽然引脚 1 提供交流地， 但是直流电源可被接收。
此外， 在此实施例中， 高速 HSIO 标准中的高速信号可以与旧显示端口标准的适当 信号共享引脚。具体地， 引脚 4 和 6 上的高速接收信号可以与显示端口标准中的配置信号 共享引脚。引脚 16 和 18 上的高速接收信号可以与显示端口标准中的辅助信号共享引脚。 引脚 3 和 5 上的高速发送信号可以与显示端口输出信号共享引脚， 引脚 15 和 17 上的高速 发送信号也一样。
由于这些连接器可以支持使用显示端口标准或 HSIO 标准的设备， 因此当两个设 备彼此通信时， 至少存在四种可能配置。例如， 显示端口主机设备可以与显示端口设备或 HSIO 设备通信。此外， HSIO 主机设备可以与显示端口设备或另一 HSIO 设备通信。因此， 兼 容较新的 HSIO 标准的设备可以确定它们与之通信的设备的类型。一旦知道了配置， 设备就 可以适当地被配置。在下面的附图中示出了一个示例。 图 4 图示出了根据本发明实施例的用于确定彼此通信的设备的类型的电路和方 法。在行 410 中， 显示端口源 (source) 或主机正与显示端口阱 (sink) 或端点通信。显示 端口源或主机在配置引脚 CFG1 和 CFG2 上提供下拉电阻器。在此示例中， 下拉电阻器被示 为 1Meg(1 兆欧 ) 大小， 然而这可以依据本发明的实施例而变化。显示端口源或主机通过无 源电缆被连接到显示端口阱或端点。显示端口阱或端点可以作为 DP 设备来操作。
在行 420 中， 显示端口源或主机与 HSIO 阱或端点通信。在本发明的该具体实施例 中， HSIO 阱或端点将不会在这些条件下操作， 然而在本发明的其它实施例中， 当 HSIO 阱或 端点是显示器时， HSIO 阱或端点可以充当显示端口阱或端点。
在行 430 中， 电缆适配器被连接到显示端口源或主机。该电缆适配器在配置引脚 CFG2 上具有上拉电阻器， 其比源或主机中的下拉电阻器小得多。因此， 配置引脚 CFG2 上的 电压被拉高。电缆适配器可以向 HDMI 或 DVI 类型的阱或端点提供信号。
在行 440 中， HSIO 源或主机经由无源电缆与显示端口阱或端点通信。HSIO 源或主 机在配置引脚 CFG1 和 CFG2 上具有下拉电阻器。在此示例中， 下拉电阻器具有 1Meg 的值， 然而还可以依据本发明的实施例使用其它大小的电阻器。在此情况中， HSIO 源或主机未检 测到配置引脚 CFG2 上的上拉， 并且因此 HSIO 源或主机作为显示端口设备来操作。
在行 450 中， HSIO 源或主机与 HSIO 阱或端点通信。在此配置中， 在 HSIO 源或主 机与 HSIO 阱或端点之间需要有源电缆。该有源电缆在配置引脚 CFG2 上具有 100K 的上拉 电阻器， 其在引脚 CFG2 上提供高电压。HSIO 源或主机和 HSIO 阱或端点两者都检测到该电 平， 并且可以作为 HSIO 设备操作。
在行 460 中， 电缆适配器被连接到 HSIO 源或主机。 该电缆适配器在配置引脚 CFG2 上具有上拉电阻器， 其比源或主机中的下拉电阻器小得多。因此， 配置引脚 CFG2 上的电压 被拉高。电缆适配器可以向 HDMI 或 DVI 类型的阱或端点提供信号。
在本发明的各个实施例中， 希望增大由源或主机以及阱或端点提供的功率水平。 在本发明的一个具体实施例中， 这是利用 LSx 总线来实现的， 如将在下面进一步描述的。在 本发明的另一具体实施例中， 这是通过在电缆中的配置引脚 CFG1 上提供 1K 的下拉电阻器 来实现的。这由 HSIO 源或主机以及 HSIO 阱或端点例如通过向配置引脚提供小电流来检 测。如果电压保持为低， 则下拉电阻器小， 并且高电压模式被使能。如果下拉电阻器的电阻 较高， 则得到的电压将为高， 并且高电压模式不被使能。
在本发明的各个实施例中， 希望在一些境况下退出这种高功率模式， 以保护相连 接的设备。 因此， 如果电缆被牵拉， 电力从设备撤出， 或者其它这样的状况出现， 则可以退出 高功率状态。在本发明的具体实施例中， 低功率状态可以包括提供 3.3V 的电源电压， 而高 功率状态可以包括提供 12V 的电源电压。在本发明的各个实施例中， 这些电压可以不同， 并 且它们还可以取决于诸如线路损耗量之类的各种状况而变化。为了进一步节省电力， 一旦 检测到非活动时段， 则电缆可以进入睡眠模式。
再次地， 为了支持高速标准， 可能需要有源电缆。 这种电缆可以具有在其每端处对 数据进行重新定时的能力， 以提供 HSIO 源或主机以及 HSIO 阱或端点可容易地恢复的数据。 这样的电缆的一个示例在下面的附图中示出。 图 5 图示出了依据本发明实施例的有源电缆。为了简化， 仅示出了与高速操作相 关联的电路。该电缆包括两个有源插头 500 和 505， 一个插头在电缆 507 的一端上。每个有 源插头包括用于对数据进行重新定时的双时钟和数据恢复电路。具体地， 有源插头 500 在 引脚 3 和 5 上提供高速发送信号， 并且在引脚 4 和 6 上接收高速信号。电缆微控制器 520 可被用来配置有源插头 500 中的时钟和数据恢复电路 510 和 530。
类似地， 有源插头 505 在引脚 3 和 5 上提供高速发送信号， 并且在引脚 4 和 6 上接 收高速信号。电缆微控制器 550 可被用来配置时钟和数据恢复电路 540 和 560。
时钟和数据恢复电路可以提供和接收多种格式的信号。例如， 这些电路可以包括 光接收器和发送器， 以使得电缆 507 成为光纤和电线的混合体。
在本发明的各个实施例中， 时钟和数据恢复电路可以适当地采用均衡器电路、 缓 冲器、 加强电路 (emphasis circuit) 和去加强电路 (de-emphasis circuit)。 此外， 回环路 径 (loopback path) 可被包括用于诊断目的。例如， CDR 510 的输出可被连接作为 CDR 530 的输入， 而 CDR 540 的输出可被连接作为 CDR 560 的输入。该回环路径允许 HSIO 设备在传 输错误产生时确定传输错误的位置。该回环路径还可以用在训练或校准例程中， 如下面将 描述的。在其它实施例中， 电缆可以端到端地进行自我通信以用于诊断的目的。可被包括 用于诊断的其它特征包括眼图大小测量 (eye size measurement)。
在本发明的各个实施例中， 电缆可以被配置。 在本发明的该具体实施例中， 电缆插 头 500 中的电路可以利用电缆微控制器 520 来配置， 而电缆插头 505 中的电路可以利用电 缆微控制器 550 来配置。 在本发明的其它实施例中， 其它电路可被用来配置插头 500 和 505 中的任一者或两者。
在本发明的该具体实施例中， 插头电路的操作参数、 模式， 以及其它方面和特性可 以被配置。用于该配置的信息可以包括用于控制、 诊断、 测试、 配置、 电路监视的参数， 以及 其它参数。 以这种方式配置电缆的能力使得在电缆被用在各种系统应用中时电缆能够适应 新的主机和设备。
与电缆类型、 厂商的标识有关的信息以及其它标识信息可以从主机或设备和电缆 获得。该信息的交换可被用来合适地配置并驱动主机或设备以及电缆中的电路。
在本发明的该具体实施例中， 配置和标识信息可以利用引脚 9 和 11 上的 LSx 信号 从电缆被读取并被写入电缆， 然而在本发明的其它实施例中， 还可以使用其它信号引脚。
在本发明的各个实施例中， 电缆微控制器 520 和 550 中的代码可以被改变、 重配 置、 升级或更新。出于安全的原因， 该代码可以被加密。此外， 在代码改变、 重配置或更新期 间提供的数据同样可以被加密。
此外， 在本发明的各个实施例中， 电缆微控制器可以与通过电缆进行通信的设备 ( 未示出 ) 中的端口微控制器通信。 在本发明的一个具体实施例中， 第一设备中的端口微控 制器可以直接与插入在第一设备中的插头中的电缆微控制器以及附接到远程插头的远程 设备中的端口微控制器通信。可以通过远程设备中的端口微控制器的 “弹回” 消息来与远 程或远端插头进行进一步的通信。
端口与电缆微控制器之间的这些通信可以采取各种形式。传统上， 每端处的互连 是固定的， 很少有机会发现经提高的能力或灵活的实施方式。 因此， 本发明的实施例提供了 这种通信能力， 以使得例如电缆可以将关于其特征的信息共享给主机或设备， 并且主机或 设备可以利用这样的特征。
在其它示例中， 各种端口与电缆微控制器之间的这些通信实质上可以是诊断性 的。这些诊断通信可以辅助端用户或其它人对错误进行隔离， 这可以允许快速地修复问题 并且可以关注引起错误的设备。这些通信在测试和制造中同样可以是有用的。它们还可以 用来优化配置以节省电力， 例如， 未被使用的信道可以被关断电源， 低功率远程设备可以由 主机供电以使得该设备不需要连接到墙壁插座。 此外， 远程设备消耗的电力可以被监视， 并 且使得能够按照需要增大 ( 或减小 ) 电力。 它们也可以允许设备继续工作而不管各种损害。 它们还可以使得能够使用电缆本身中的铜或其它导体或者光纤。
再次地， 在本发明的各个实施例中， 电缆可以在配置引脚 CFG1 和 CFG2 上提供上拉 电阻器， 而通过电缆附接的设备可以在其 LSR2P TX 引脚上提供上拉电阻器。( 由于如图所 示的电缆中的这些线的交叉， LSR2PTX 引脚上的上拉电阻器可以由远程设备在其 LSP2R RX 引脚上看到。) 即使在没有远程设备时， CFG2 上的上拉电阻器也可以允许设备确定电缆被 附接。 在本发明的一个具体实施例中， 当电缆在没有远程设备的情况下存在时， 附近的设备 可以与其插头中的电缆微控制器通信， 但是由于没有远程设备弹回消息， 因此可能不能够 与远程插头中的电缆微控制器通信。
在本发明的各个实施例中， 这些各个上拉电阻器可被用来提供其他特征。 例如， 在 本发明的一些实施例中， 其在检测主机设备从一个或多个设备断开连接时可以是有用的。 例如， 当主机设备被关断电源时， 可能希望主机设备向一个或多个设备提供电源关断信号。 但是， 主机可能在其能够发送这样的信号之前已被断开连接。在这样的情况中， LSR2PTX 引 脚上的上拉的不存在可以被设备检测到并且被设备用作其应当关断电源的指示。
具体地， 主机设备可以在其 LSR2PTX 上使能其上拉， 而设备将它们的 LSR2PTX 引脚 上的它们的上拉拉低。如果一设备在其 LSP2R RX 引脚上看到上拉， 则其得知其连接到了 主机设备。其随后可以使能其每个端口上的 LSR2PTX 引脚上的上拉， 从而向菊链起来的设 备通知在上游某个地方连接有主机。以这种方式， 当主机被移除时， LSR2PTX 上的上拉被移除， 并且该设备再次将其 LSR2PTX 上拉拉低， 从而向菊链起来的设备通知该主机已被断开 连接。
如该附图所示， 在一个连接器的引脚 20 上接收到的电力被提供到远端连接器的 引脚 1 处。这防止了连接到电缆每一端的设备的电源彼此陷入竞争。取而代之的是， 第一 连接器的引脚 20 上的电力在引脚 1 上被提供给第二连接器。
在图 5 的示例电缆中， 每个方向上的单个数据路径被示出。在本发明的其它实施 例中， 可以包括两条或更多条信号路径。在下面的附图中示出了一个示例。
图 6 图示出了依据本发明实施例的有源电缆。同样， 为了简化仅示出了与高速路 径相关联的电路。在此示例中， 另外的时钟和数据恢复电路 615 和 635 已被添加到有源插 头 600， 同时时钟和数据恢复电路 645 和 665 已被添加到有源插头 605。
在本发明的这些和其它实施例中， 插头中的电路可以由通过电缆连接的设备中的 一者或两者来供电。例如， 连接到插头 600 的主机设备可以为插头 600 和 605 以及连接到 插头 605 的主机提供电力。在其它示例中， 连接到插头 605 的设备可以从连接到插头 600 的主机接收高电压， 该设备可以向插头 600 和 605 提供电力。在另外的示例中， 连接到插 头 600 的主机可以向插头 600 提供电力并且连接到插头 605 的设备可以向插头 605 提供 电力。其具体示例可以在题为 “Power Distribution Inside Cable” 、 代理机构案卷号为 20750P-025000US 的共同待决美国专利申请 13/____,____ 中找到， 该申请通过引用被结 合。 再次地， 本发明的实施例允许信号在两个标准之间共享引脚， 而不会彼此干扰。 因 此， 本发明的实施例采用电路元件来帮助隔离信号路径。在下面的附图中示出了示例。
图 7A-7C 图示出了可用来允许来自两种不同标准的信号路径共享连接器的共同 引脚的电路。在本发明的各个实施例中， 这些电路可以位于连接器插座、 连接器插入物、 或 者它们两者中， 或者与它们相关联。在图 7A 中， HSIO 输出可以与显示端口输出共享引脚。 在此情况中， 两个输出可以通过电容器被交流耦合以提供彼此的直流隔离。电容器可以通 过如图所示的电阻器网络连接到连接器引脚。 该电阻器网络将信号电平降低 6dB， 但提供了 12dB 的隔离。
在图 7B 中， 高速输入和配置输入可以共享连接器引脚。在此情况中， 高速接收路 径可以被交流耦合以提供对配置引脚上的直流电压的隔离。 配置引脚可以通过电阻器被隔 离。如图所示， 可包括另外的电容器来提供进一步的滤波。在本发明的其它实施例中， 配置 引脚可以直接耦合到连接器引脚。
在图 7C 中， 高速输入可以与辅助输入共享引脚。再次地， 高速输入可以被交流耦 合以提供直流阻隔。辅助引脚可以通过电感器被隔离， 电感器可以在阻隔交流信号 ( 例如 70Mbps 到 10Gbps 的高速信号 ) 的同时允许直流或低频信号 ( 例如 1MHz 或更低的信号 ) 通 过。再次地， 可包括另外的电容器来提供进一步的滤波， 如图所示。此外， AUX 输入可以被 交流耦合， 如图所示。
图 8A 和 8B 图示出了可用来允许来自两种不同标准的信号路径共享连接器的共同 引脚的替代电路。在本发明的各个实施例中， 这些电路可以位于连接器插座、 连接器插入 物、 或者它们两者中， 或者与它们相关联。在图 8A 中， HSIO 输出可以与显示端口输出共享 引脚。在此示例中， 两个输出可以通过电容器 C1 和 C2 被交流耦合以提供彼此的直流隔离。
电容器 C1 和 C2 可以经由 PiN 二极管 D1 和 D2 耦合到连接器引脚。
具体而言， 当高速输出为活动的时， 高速偏置信号 HSBIAS 为活动的， 并将缓冲器 B3 的输出驱动为高。这偏置了 PiN 二极管 D1 使之导通， 并将电容器 C1 连接到连接器引脚。 驱动器 B1 通过电容器 C1 和二极管 D1 将输出信号驱动到连接器引脚。
当显示端口输出为活动的时， 显示端口偏置信号 DPBIAS 为活动的， 并将缓冲器 B4 的输出驱动为高。这对 PiN 二极管 D2 进行偏置， 以使得该二极管导通并且将电容器 C2 的 输出连接到连接器引脚。驱动器 B2 随后可以通过电容器 C2 和二极管 D2 将信号驱动到连 接器引脚。
当高速输出为活动的时， 应当注意避免经由显示端口路径的反射， 其可以干扰连 接器引脚处的输出信号。因此， 本发明的实施例可以在电容器 C2 与二极管 D2 之间包括另 外的衬垫 (pad)P1， 如图所示。该衬垫 P1 可以由电阻器 π 网络或 t 网络或者其它适当的衰 减器组成。
当高速输出为活动的时， 连接器引脚处的信号可以经过截止的二极管 D2， 然后通 过衬垫 P1 和电容器 C2， 从而出现在显示端口缓冲器 B2 的输出处， 该显示端口缓冲器 B2 截 止。尽管此时显示端口驱动器 B2 截止， 然而一些信号可能在其输出处反射， 并且再次向前 行进通过电容器 C2、 衬垫 P1 和二极管 D2， 出现在连接器引脚处并干扰所希望的信号。 在本发明的一个具体实施例中， 截止的二极管 D2 对返回信号提供了大约 6dB 的衰 减。衬垫 P1 可以提供另外的 4dB 衰减， 而显示端口缓冲器 B2 在反射信号并将其向前发送 时可以提供另外 10dB 的信号减弱。 当信号向前行进时， 其再次遇到衬垫 P1 和二极管 D2， 并 且再次被它们的衰减减弱。以这种方式， 反射信号经过衬垫 P1 两次， 并且从而被衰减两次。 当显示端口输出 B2 是活动的时， 衬垫 P1 的确会衰减信号， 但是仅一次。因此， 在本发明的 各个实施例中， 显示端口缓冲器 B2 具有增大的驱动强度， 以考虑到因衬垫 P1 引起的损耗。
在本发明的一个具体实施例中， 高速输出大约是显示端口输出的两倍快。在这样 的情形中， 在高速发送路径中不需要诸如衬垫 P1 之类的衬垫， 尽管其可以被包括。
在各个示例中， 例如图 8A， 为了清楚起见， 信号路径被示为单端的。在本发明的各 个实施例中， 信号路径可以是单端的或差分的。
在图 8B 中， 高速输入可以与辅助输入共享引脚。与之前一样， 高速输入可以通过 电容器 C1 被交流耦合以提供直流阻隔。辅助输入引脚可以通过电感器 L1 被隔离， 电感器 L1 可以在阻隔交流信号的同时允许直流信号通过。可包括另外的电容器 C2 来提供进一步 的滤波， 如图所示。与之前一样， AUX 信号路径可以通过电容器 C3 被交流耦合， 如图所示。
在本发明的一些实施例中， 辅助信号可以是 I2C 信号。在这样的情况中， 由电容器 C1 和缓冲器 B1 的输入电阻引起的负载可能足以使提供 I2C 信号的驱动器过载并且在 I2C 信号传输中引起错误。因此， 本发明的实施例可以包括 PiN 二极管 D1， 如图所示。当不需要 电容器 C1 时， 该引脚二极管可被用来隔离电容器 C1。
具体地， 当 I2C 信号被接收到时， 偏置信号 HSBIAS 可以非活动的 ( 低 )， 其将缓冲 器 B2 的输出驱动为低。这进而可以使二极管 D1 截止， 从而将 I2C 信号与电容器 C1 隔离。 多路复用器 M1 可以选择 I2C 线路。
类似地， 当 AUX 信号被接收到时， HSBIAS 可以再次为低， 其可以将电容器 C1 与 AUX 线路隔离。多路复用器 M1 可以选择 AUX 信号路径， 该路径可以再次通过电容器 C3 被交流
耦合。 当高速信号被接收到时， HSBIAS 可以为活动的 ( 高 )， 从而将缓冲器 B2 的输出驱 动为高。多路复用器 M1 可以选择电阻器 R3， 电阻器 R3 为从缓冲器 B2 的输出经由 D1 提供 来的电流提供返回路径。这可以使得二极管 D1 导通并且可以将连接器引脚耦合到电容器 C1 以用于接收高速信号。
各种显示器可以包括作为显示器一部分被附接的专用电缆。 这些可被称为绳缚电 缆。绳缚电缆可以用于显示端口监视器或 HSIO 监视器， 其它类型的监视器等。此外， 这些 电缆可以由显示端口或 HSIO 源来驱动。因此， 希望这些设备能够确定与它们相连接的东西 以使得它们可以合适地配置它们自己。这种情况的一个示例在下面的附图中示出。
图 9 图示出了由设备用来确定与它们相连接的设备类型的电路和方法。在行 910 中， 显示端口源或主机与显示端口阱或端点通信。再次地， 配置引脚 CFG1 和 CFG2 被下拉。 绳缚电缆可以是无源电缆， 并且显示端口阱或端点可以作为显示端口设备操作。
在行 920 中， 显示端口源或主机与 HSIO 阱或端点通信。由于阱或端点是 HSIO 设 备， 因此绳缚电缆是有源的。然而， 由于源或主机是显示端口设备， 因此绳缚电缆可以在旁 路模式中操作以节省电力。即， 所包括的时钟和数据恢复电路可以是不活动的。由于 HSIO 阱或端点未在 LSx 引脚 ( 其可以是 LSR2P TX 引脚 ) 上检测到上拉， 因此其可以在显示端口 模式中操作。HSIO 阱也可以将 CFG2 驱动为低。
在行 930 中， 源或主机是 HSIO 设备， 而阱或端点是显示端口设备。HSIO 源或主机 在 CFG1 和 CFG2 线路上提供下拉电阻器。在此示例中， 下拉电阻器具有 1Meg 的值， 然而还 可以依据本发明的实施例使用其它电阻器。HSIO 源或主机确定配置引脚 CFG2 上的电压为 低 ( 即， 没有上拉 )， 并且 CFG1 也为低 ( 因此， 电缆不是适配器 )。因此， HSIO 源或主机在 显示端口模式中操作。
在行 940 中， HSIO 源或主机与 HSIO 阱或端点通信。与之前一样， HSIO 源或主机在 LSx 引脚上提供上拉电阻器， 并且在配置引脚 CFG1 和 CFG2 上提供下拉电阻器。HSIO 阱或 端点检测 LSx 引脚上的上拉， 并且因此作为 HSIO 设备操作。在此示例中， 阱或显示器可以 在 CFG2 上提供 100K 的上拉电阻器， 然而在本发明的其它实施例中， 还可以使用其它大小的 电阻器。因此， HSIO 源或主机检测到引脚 CFG2 上的电压为高， 并且因此作为 HSIO 设备操 作。
在本发明的特定实施例中， 绳缚电缆具有可以包括电路的插头， 以及可以包括另 外的电路的 Y 电缆 (Y-cable)。 在本发明的其它实施例中， 所有电路可以被包括在绳缚电缆 的插头或 Y 电缆部分中。在下面的附图中示出了一个示例。
图 10 图示出根据本发明实施例的用于绳缚电缆的电路。插头被提供用于插入到 连接器， 例如图 2 所示的连接器中。该插头被附接到插头到 Y 电缆部分， 该部分连接到 Y 电 缆壳体部分， 该 Y 电缆壳体部分还包括电路。Y 电缆从这里附接到监视器多层板。
在此示例中， 由监视器经由可位于 Y 电缆壳体中的时钟和数据恢复电路 1010 和 1030 来接收高速信号。这些时钟和数据恢复电路的输出被提供给时钟和数据恢复电路 1020 和 1040。 时钟和数据恢复电路 1020 和 1040 的输出被 PiN 二极管 D1-D4 提供作为 HSIO 或显示端口信号。注意， 为了清楚起见， 在该附图中省略了用于 PiN 二极管 D1-D4 的偏置电 阻器。 再次地， 当电缆作用来提供显示端口信号时， 时钟和数据恢复电路可以在旁路模式中
操作以节省电力。类似地， 从监视器时钟和数据恢复电路 1050 和 1070 提供的高速信号被 接收并且经由插头中的时钟和数据恢复电路 1060 和 1080 被提供给连接器。信号可以如图 所示那样被隔离。
在所示示例中， PiN 二极管 D1-D4 被用来隔离 HSIO 和显示端口信号。在本发明的 其它实施例中， 也可以使用电阻器、 多路复用器或其它电路或组件。
在本发明的各个实施例中， 可以通过校准或训练主机、 电缆和其它设备中的电路 来提高数据连接的可靠性和准确性。此电路可以包括用于补偿电缆偏差 (skew)、 串扰 ( 特 别是在连接器中 )、 信道补偿 ( 诸如反射的消除或均衡 ) 的电路以及其它这样的电路。 这些 电路可以使用各种参数来调节。在本发明的各个实施例中， 用于这些电路的参数可以由制 造商校准或以其它方式确定并且作为用于在操作期间加载的预设置被存储。 在本发明的其 它实施例中， 这些参数可以是在该系统被连接时确定的。 该训练或校准可以在上电、 重启或 其它周期性的或基于事件的时间期间发生。 这些或其它例程可被用来校准从主机到电缆的 近端的路径、 通过电缆的路径以及从电缆到设备或另一主机的路径。
该校准可以以各种方式来执行。 例如， 主机可以将电缆的近端置于回环模式， 发送 数据， 以及接收数据， 随后相应地调节发送和接收参数。类似地， 设备可以将其电缆的近端 置于回环模式， 发送数据， 以及接收数据， 随后相应地调节发送和接收参数。主机和设备中 的任一者或两者也可以将它们的远端置于回环模式， 从而也将电缆包括在校准例程中。在 下图中示出一示例。
图 11 图示出根据本发明实施例的用于校准电缆和有关电路的方法。在动作 1110 中， 该校准或训练过程开始。这可以由上电、 电缆连接、 重置连接或其它周期性或事件驱动 的标准触发。在动作 1120 中， 电缆的近端被置于回环模式。在动作 1130 中， 信号经由回环 路径被发送和接收。在动作 1140 中， 用于近端电路的发送和接收参数可以被优化。在动作 1150 中， 电缆的远端可被置于回环模式中。 再次地， 在动作 1160 中， 信号可以经由该回环路 径被发送和接收。在动作 1170 中， 用于远端电路的发送和接收参数可以被优化。该过程可 以由主机和设备电路中的任一者或两者来执行。
上面对本发明实施例的描述被呈现用于说明和描述的目的。 不希望是详尽的或者 将本发明限制为所描述的精确形式， 并且根据上面的教导可以进行许多修改和变更。这些 实施例被选择并被描述以便最好地说明本发明的原理及其实际应用， 从而使得本领域其它 技术人员能够最好地利用各个实施例中的以及进行了适合于所想到的特定应用的各种修 改的本发明。 因此， 将理解， 本发明意图涵盖落在所附权利要求的范围内的所有修改和等同 物。
相关申请的交叉引用
本申请要求 2010 年 6 月 30 日提交的美国临时专利申请 No.61/360,436、 2010 年 6 月 30 日提交的美国临时专利申请 No.61/360,432， 以及 2011 年 2 月 23 日提交的美国临时 专利申请 No.61/446,027 的优先权， 并且涉及题为 “Power Distribution Inside Cable” 、 代理机构案卷号为 20750P-025000US 的共同待决美国专利申请 No.13/____,____， 这些申 请通过引用被结合。