专利名称：可自动调整震荡器的方法
技术领域：
本发明涉及一种可自动调整震荡器的方法，特别是一种利用USB接口中的前同步传输信号(Keep Alive Strobe)来调整频率，使USB连接接口与USB电子装置同步以做数据传输的可自动调整震荡器的方法。
背景技术：
USB(通用序列总线)可说是98年底最耀眼的新世代连接接口之一，在市场上产品的知名度也越来越高。但其实早在96年时其规格即由Intel所主导确立，只不过碍于当时操作系统未能适切地支持与配合，加上初期产品售价偏高，使得USB产品未能蔚为流行。而拜仅能使用USB接口的iMAC推出，与Windows98操作系统的内建支持，终于使USB产品一夕之间成了最热门的产品。
相较于旧有传统扩充端口或插槽，USB简化了以往各种连接扩充插槽的复杂性，具备了最多可以串接127项装置的能力(此为理论值，尚需USB Hub与信号线共同配合，目前实验至多已可串接高达111项USB装置)，以及可以热插拔与即插即用的优点。这意味着使用者可以不需理会各种连接端口的不同，也不需拆开机壳或是等候计算机关机才能安装/拔下外围装置，只要将新的外围装置连接上外露的标准USB插槽，执行驱动程序安装的步骤，就可以马上正常的使用新外围装置，十分方便。就理论上而言，只要是能传输数字资料的装置，都能设计成USB接口，因此不论是喇叭、键盘、鼠标、扫描仪、打印机或数字相机等皆可设计以USB接口连接，故USB接口因此而热门。
USB(通用序列总线)是一种标准的连接界面，允许把外面的设备与计算机连接时，不必重新配置规划系统，也不必打开机壳，另外调整界面卡的指拨开关。而连接上计算机时，计算机会自动识别这些接口设备，并且配附适当的驱动程序，无需使用者再另外重新设定。连接USB对象的起点就是Host(Controller输出的USB头)。底板方面，USB头可以是焊在底板上的，又或者另外放置在外的USB头。现时的底板多可支持4个USB插头。正统、高速的USB线必须有铝箔和聚酯屏蔽(Aluminium Foil & Polyester Shielding)，防止信号在传送中变质。电缆Cable内有4条电线，两条是电力的正和负极，另外两条就是信号的正(D+)和负(D-)极，四条电线平均固定在线芯为上品。只有四芯的电线好处在于插头连接点少和简单，而且硬件产品本身的成本也比较易控制。
当PC主机对装置发出控制信号时，所有连接的装置都透过根集线器收到同样的信号，但是经由比对所配置的装置地址后，只能有一个装置会作出相对应的动作，这跟网络的架构有点类似。因此对一个装置而言，不仅要无误地接收主机端所送来的资数据，又要正确地发出响应的信号。因此在D+与D-的差动数据线上就必须采用一种特别的编号方式再加以传送出去，以解决在USB缆线所产生信号延迟，以及误差等问题。在此，USB采用了NRZI(Non Return to ZeroInvert，不归零就反向)的编码方式，就无需同步的时钟信号也能产生同步的数据存取。NRZI的编码规则是，当资料位为“1”时不转换，为“0”时再作转换。请参阅图3，为NRZI编码的范例说明图。但如此的编码方式会遇到一个很严重的问题，就是若重复相同的“1”信号一直进入时，数据就会造成长时间无法转换，逐渐的累积，而导致“塞车”的状况，这使得读取的时序就会发生严重的错误。因此，在NRZI编码之间，还需执行所谓的位填塞(Bit-stuffing)的工作。图4各图均为NRZI译码的过程图。如图4(a)所示，若是原始的串行数据中含有连续6个“1”位的话，就需执行位填塞的工作。此工作如图4(b)所示，就在其后填塞一个“0”位。但相对的在NRZI编码的过程中，对这连续的6个“1”执行如图4(c)转换过程。
因此在发送端在做数据传输之前，需先执行位填塞以及NRZI编码的工作。相对的，接收端在做数据接收之前，就必需先执行NRZI译码，然后再作位反填塞(unBit-Stuffing)的工作。
以下，列出USB的诸多特性与优点1.界面统一了各种接口设备的连接头，包含通讯界面、打印机界面、显示器输出、音效输出入装置、储存设备等，都采用相同的USB界面规格。USB界面就像是「通用接头」，只要将插头插入，一切就可迎刃而解。
2.即插即用(Plug-and-Play)，并能自动检测与配置系统的资源。再者，无须系统资源的需求。也即是，USB装置不需要另外设定IRQ中断、I/O地址，以及DMA等的系统资源。
3.具有「热插拔」(Hot Attach &Detach)的特性，在操作系统的已开机的执行状态中，随时可以插入或拔离USB装置，而不需再另外关闭电源。
4.USB界面规格1.1中的12Mbps的传送速度可满足大部分的使用需求。当然，快速的2.0规格，提供更佳的传输率。
5.USB最多可以连接127个接口设备。因为USB界面使用7-bit的寻址字段，所以2的7次方等于128。若扣掉USB主机预设给第一次接上的接口设备使用，还剩127个地址可以使用。因此一部计算机最多可以连接127个USB装置。
简而言之，对于USB整体功能就是简化外部接口设备与主机之间的联机，并利用一条传输缆线上来串接各类型的周边设备(如打印机的并列端口，调制解调器的串行端口)，解决了现今主机后面一大堆缆线乱绕的困境。
然而，USB系统于主机及装置间需要一时钟同步化系统来将其信号同步，使之做数据传输。目前利用PLL(锁相回路)来做为一频率合成器的概念即被发展出来，其根据输入参考信号来产生一限定的震荡信号，使震荡信号的频率随着输入参考信号而改变。根据USB规格对于数据传送速率必须遵守某种的准确度，其规格及准确度如下High Speed(高速)480MHz+/-0.05％Full Speed(全速)12MHz+/-0.25％Low Speed(低速)1.5MHz+/-1.5％因此，每一个装置必须设有自己的时钟(频率)产生器，若不能达成用于时钟(频率)信号的准确度，则此装置不能与USB兼容一致。
时钟(频率)信号通常在芯片上产生的电路，其中约可达成+/-3％的准确度，为了提高准确度，最为熟知的是使用额外的石英单元。但此设计含有下列缺点1.成本过高当使用外部石英单元时，在芯片上必须要一个或二个额外的接脚，且石英单元单价较高，将造成成本过高的不利现象。
2.体积过大在芯片卡中，石英的大小应限制在不超过800微米的厚度之内，但石英是不可能遵守此预设的规格。
另有一相关的专利如美国公告第6297705号，其利用一DCO(数字控制震荡器)产生震荡信号，经由计数器比较震荡信号的频率后，将震荡信号的频率粗调及微调，再重新输入至DCO(数字控制震荡器)，直到将频率反复调整至与USB电子装置同步为止，藉此避免使用高成本的石英单元，但此设计含有下列缺点1.调整频率时间过长由于需经过粗调及微调，且并非利用USB系统中最先产生的“Keep Alive Strobe”信号来调整频率，而是利用一整个封包信号来调整，故造成调整频率时间过长。
2.成本过高且耗电由于此设计过于复杂，造成成本的增加，且需要经过若干阶段的运算，造成增加耗电。
有鉴于现有技术的缺陷，本发明人有感其未至臻完善，遂竭尽心智，悉心研究克服，凭从事该项产业多年的经验累积进而研发出一种利用USB接口系统的前同步传输信号(Keep Alive Strobe)来调整频率，达到在极短的时间内，将USB接口连接系统与USB电子装置同步以做数据传输的功效。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用USB接口系统的前同步传输信号(Keep Alive Strobe)来调整频率的可自动调整震荡器的方法，达到在极短的时间内，将USB接口连接系统与USB电子装置同步以做数据传输的功效。
本发明的次要目的在于提供一种可自动调整震荡器的方法，通过低速USB接口连接系统规格的设计，使所必要元件较少，达到降低成本的功效。
为达上述目的，根据本发明的可自动调整震荡器的方法，其适用于一低速USB接口连接系统，该调整方法包含下列步骤(a)在USB接口中提供一压控震荡器，其用来对USB电子装置产生一可控制震荡信号；(b)将可控制震荡信号反馈至一频率比较单元，其用来比较可控制震荡信号与USB接口中的前同步传输信号(Keep Alive Strobe)的频率高低；(c)将频率比较单元所输出的信号输入至一频率调整单元，并依据频率比较单元反馈的信号调整电压以改变可控制震荡信号的频率；(d)重复(b)与(c)的动作，使可控制震荡信号与USB接口中的前同步传输信号(Keep Alive Strobe)同步。
藉此，可达到在极短的时间内，将USB接口连接系统与USB电子装置同步以做数据传输且达到降低成本的功效。
为进一步了解本发明的目的、特征及功效，兹通过下述具体的实施例，并配合所示附图，对本发明做一详细说明。
图1为USB接口连接系统的时钟动作图。
图2为本发明可自动调整震荡器的方法动作流程图。
图3为NRZI编码的范例说明图。
图4a为NRZI译码的过程图。
图4b为NRZI译码的过程图。
图4c为NRZI译码的过程图。
图中符号说明100压控震荡器200频率比较单元300频率调整单元具体实施方法请参阅图1，为USB接口连接系统的时钟动作图，如图1所示USB接口连接系统于连接时，首先会每隔1毫秒产生一个宽度为1.33微秒的前同步传输信号(Keep Alive Strobe)，若于3毫秒钟均无前同步传输信号的反应，则系统自动处于非连接的状态；而一种简单的PLL(锁相回路)即能利用此信号来连续调整USB总线的同步信号。
请参阅图2，为本发明可自动调整震荡器的方法动作流程图，如图2所示
本发明适用于一低速USB接口连接系统，该调整方法包含下列步骤(a)在USB接口中提供一压控震荡器100，其用来对USB电子装置产生一可控制震荡信号；(b)将可控制震荡信号反馈至一频率比较单元200，其用来比较可控制震荡信号与USB接口中的“Keep Alive Strobe”信号的频率高低；(c)将频率比较单元200所输出的信号输入至一频率调整单元300，并依据频率比较单元反馈的信号调整电压以改变可控制震荡信号的频率；(d)重复(b)与(c)的动作，使可控制震荡信号与USB接口中的“Keep Alive Strobe”信号同步。其中，该频率比较单元200与频率调整单元300可为一微集成电路。通过频率比较单元200与频率调整单元300对于压控震荡器100输出的震荡信号频率的比较及调整，可达到自动调整的功效。而一般它们应用于低速的外围设备，也就是数据的传输频率在1.5MHz以下的装置，例如鼠标，摇杆，键盘，与条形码的读取器等。
又，因本发明着重于适用低速USB接口连接系统，故时钟(频率)的准确度误差范围可为+/-1.5％，远大于全速及高速的+/-0.25％及+/-0.05％，这种误差范围内，可以轻易的利用PLL(锁相回路)电路并配合参考“Keep Alive Strobe”信号来达成。因此，不但降低了使用石英单元高成本及体积的问题，更缩短了现有技术的调整频率时间以及过于复杂而成本高的缺陷，达到在极短的时间内，将USB接口连接系统与USB电子装置同步以做数据传输且达到降低成本的功效。
综前所述，由本发明可自动调整震荡器的方法的设计确实可行，且改善了现有技术的各种缺陷，实为创新并符合产业需求的高度创作，而且具有新颖性以及进步性，完全符合发明专利的法定要件，依法提出发明专利申请。
以上所述仅为本创作的较佳实施例而已，并非用以限定本创作的申请专利范围；凡其它来脱离本创作所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围内。
权利要求
1.一种可自动调整震荡器的方法，其适用于一低速USB接口连接系统，该调整方法包含下列步骤(a)在USB接口中提供一压控震荡器，其用来对USB电子装置产生一可控制震荡信号；(b)将可控制震荡信号反馈至一频率比较单元，其用来比较可控制震荡信号与USB接口中的前同步传输信号Keep Alive Strobe信号的频率高低；(c)将频率比较单元所输出的信号输入至一频率调整单元，并依据频率比较单元反馈的信号调整电压以改变可控制震荡信号的频率；(d)重复(b)与(c)的动作，使可控制震荡信号与USB接口中的“Keep Alive Strobe”信号同步。
2.如权利要求1所述的可自动调整震荡器的方法，其中，该频率比较单元可为一微集成电路。
3.如权利要求1所述的可自动调整震荡器的方法，其中，该频率调整单元可为一微集成电路。
全文摘要
本发明揭示一种可自动调整震荡器的方法，其适用于一低速通用序列总线(USB)接口连接系统，该调整方法包含下列步骤(a)在USB接口中提供一压控震荡器，其用来对USB电子装置产生一可控制震荡信号；(b)将可控制震荡信号反馈至一频率比较单元，其用来比较可控制震荡信号与USB接口中的前同步传输信号的频率高低；(c)将频率比较单元所输出的信号输入至一频率调整单元，并依据频率比较单元反馈的信号调整电压以改变可控制震荡信号的频率；(d)重复(b)与(c)的动作，使可控制震荡信号与USB接口中的前同步传输信号同步。
文档编号G06F13/00GK1627276SQ20031012043
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月11日 优先权日2003年12月11日
发明者张琦栋 申请人:安国国际科技股份有限公司