[发明专利]一种能够对功耗和状态进行管理的USB有源光缆及插头

说明书

一种能够对功耗和状态进行管理的USB有源光缆及插头，该光缆包括，第一插头、第二插头以及连接第一插头和第二插头的光传输介质，第一插头和第二插头具有初始化模式、传输模式和省电模式等不同的工作状态，并能够在不同工作状态之间切换。本发明基于发送单元和接收单元的单独控制，区分不同工作模式，针对每一种模式都提出了必要的工作要求和模式跳转条件，并且在省电模式下还能够进行插拔状态的检查和传输，从而便于进行有源光缆的功耗管理；对于初始化模式和省电模式，提出了检查和传递端口的匹配端接状态的方法，使得USB有源线缆能够保持状态的统一，并且考虑区分了彻底断开和非常规插拔的情况。

技术领域

本发明涉及一种USB数据传输领域，特别的适用于能够对功耗和状态进行管理的USB有源线缆。

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。其中，以光为传输介质的传输方案，因为可以线缆做到更轻，传输距离更远，而受到越来越多的关注。

无论是哪种传输方案，系统状态的检查和传递，以及功耗管理都是需要解决的问题。

在USB协议里，不具备单独传递一些状态信息的信号通道，所有的状态和数据都是通过一个通道进行传递的。也就是说，USB的数据通道既传输系统状态，又传输低速信号，还传输高速信号。这样一来，USB的有源传输装置如何传递系统状态，以及怎么实现功耗管理并保持传输装置两端插头的状态一致，进而保持整个USB系统的状态一致，就是一个很重要的问题。

功耗管理，主要需要满足USB协议中要求的省电状态，尤其是U3状态下，USB传输装置的耗电不能超过协议要求。默认的，在满足性能的基础上，应遵循功耗越小越好的原则。对于具有link层的hub或者re-timer传输方案来说，功耗管理不难实现，但是对于纯粹进行传输而不进行link层命令识别/管理的其他USB有源传输装置来说，如何实现功耗管理，是需要特别考虑的事情。尤其是对于有源光缆来说，不但要调节有源光缆本身的状态支持低功耗，在低功耗的状态下，还要能够检查两端插头连接的下行端口和上行端口的状态，并将下行端口的状态告知上行端口，将上行端口的状态告知下行端口，保持下行端口和上行端口状态的一致性。同时还要能够在系统进行唤醒操作时，及时唤醒有源光缆本身的电路，传输唤醒信号。

系统状态的检查和传递中，最关键要解决的就是下行端口和上行端口的插拔状态的检查和传输，也就是下行端口和上行端口的匹配端接（Rx termination）状态的检查和传输。在USB协议规定的状态机中，Rx.Detect就是端口检查是否有USB3.X链接伙伴存在的一个状态，如果端口检查到低阻状态的匹配端接（RRX-DC）存在，那么就认为有与之匹配的上行端口/下行端口被插入处于连接状态，端口就会进入到polling阶段。对于铜线传输介质来说，Rx termination状态的检查和传输不难实现。因为铜线是导体，本身具有传递电气特性的能力，Rx termination状态通过铜线就能被传递。但是光介质不是导体，常规的电压、电阻和电流等电信号无法通过光纤传输，而对于纯光AOC来说，两端的供电都是完全独立，中间完全没有铜线连接，所以如何将Rx termination状态进行实时传输就特别重要。

因此，对于USB有源光缆和USB插头，如何能够检查和传递不同的系统状态，并对功耗进行管理，解决USB有源光缆的插拔检测和功耗管理等难题，实现USB信号在光传输介质上的有效传输，成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容