專利名稱：通用串行總線芯片的制作方法
技術領域：
通用串行總線芯片技術領城本實用新型涉及微電子技術領域，尤其涉及集成電路設計技術領域。
技術背景通用串行總線(Universal Serial Bus),即USB，憑借其速度上的優(yōu)勢和 良好的通用性等優(yōu)點得到了廣大使用者的認可，已成為PC機的一種標準接 口，從而使得USB標準設備的使用越來越廣泛，其種類也越來越多，如視頻類 (USB Video Class)、音頻類(USB Audio Class)和存儲類(Mass storage)等。USB標準設備在與PC機進行數(shù)據(jù)交換的時候需要通過IJSB芯片來 完成，而目前還沒有^fiL頻類、音頻類和存儲類為一體的芯片。發(fā)明內容鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本實用新型實施例的目的是提供一種 通用串行總線芯片，通過將視頻類、音頻類、存儲類集成到同一芯片上，達 到節(jié)約用戶成本的目的；本實用新型又一實施例提供了一種通用串行總線芯 片，通過將CMOS圖像處理集成到所述芯片上，同樣達到節(jié)約用戶成本的目 的。本實用新型實施例的目的是通過以下技術方案實現(xiàn) 本實用新型實施例提供了一種通用串行總線芯片，包括 用于數(shù)據(jù)傳輸和控制的前端數(shù)據(jù)流控制器，所述數(shù)據(jù)至少包括存儲類數(shù) 據(jù)、音頻類數(shù)據(jù)和視頻類數(shù)據(jù)中的兩種；用于將從前端數(shù)據(jù)流控制器接收到 的數(shù)據(jù)進行翻譯和通用串行總線上事件檢測的通用串行總線接口控制器；用 于進行協(xié)議解釋的協(xié)議解釋控制器；用于將從通用串行總線接口控制器得到 的數(shù)據(jù)進行格式轉換，并將通用串行總線上的差分信號轉換成數(shù)字信號的通 用串行總線物理層；所述前端數(shù)據(jù)流控制器與通用串行總線接口控制器連接，將得到的數(shù)據(jù) 發(fā)送給通用串行總線接口控制器；所述通用串行總線接口控制器與協(xié)議解釋 控制器和通用串行總線物理層分別連接，將從前端數(shù)據(jù)流控制器得到的數(shù)椐 發(fā)送給通用串行總線物理層，或者將從通用串行總線物理層得到的數(shù)據(jù)發(fā)送 給前端數(shù)據(jù)流控制器。本實用新型又一實施例提供了一種通用串行總線芯片，包括 用于傳送和控制視頻數(shù)據(jù)的圖像傳感器；用于對得到的圖像數(shù)據(jù)進行處理 的影像處理器；用于將從前端數(shù)據(jù)流控制器接收到的視頻數(shù)據(jù)進行翻譯和通 用串行總線上事件檢測的通用串行總線接口控制器；用于控制通用串行總線 接口控制器，進行視頻類協(xié)議解釋的協(xié)議解釋控制器；用于將從通用串行總 線接口控制器得到的數(shù)據(jù)進行格式轉換，并將通用串行總線上的差分信號轉 換成數(shù)字信號的通用串行總線物理層；所述圖像處理器與影像處理器相連，所述影像處理器與通用串行總線接 口控制器連接，將得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線接口控制器；所述通 用串行總線接口控制器與協(xié)議解釋控制器和通用串行總線物理層分別連接， 將從前端數(shù)據(jù)流控制器得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線物理層，或者將 從通用串行總線物理層得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給前端數(shù)據(jù)流控制器。由上述本實用新型實施例提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例 提供了一種通用串行總線芯片，通過將視頻類、音頻類、存儲類集成到同一 芯片上，達到節(jié)約用戶成本的目的；本實用新型又一實施例提供了一種通用 串行總線芯片，通過將CMOS圖像處理集成到所述芯片上，同樣達到節(jié)約用 戶成本的目的。 附困說明圖l為本實用新型實施例所述的通用串行總線芯片的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例所述CM0S圖像傳感器的內部結構框圖；圖3為本實用新型實施例所述USB接口控制器的內部結構示意圖；圖4為本實用新型實施例所述USB物理層的內部結構示意圖；圖5為本實用新型實施例所述USB協(xié)議解釋的實現(xiàn)控制的流程圖；圖6為本實用新型又一實施例所述通用串行總線芯片的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型實施例所述的通用串行總線芯片進行詳細說明。如

圖1所示，本實用新型實施例所述通用串行總線芯片具體包括前端 數(shù)據(jù)流控制器、USB接口控制器、協(xié)議解釋控制器和USB物理層。其中，前端 數(shù)據(jù)流控制器與USB接口控制器連接，將讀取到的數(shù)據(jù)發(fā)送到USB控制器；USB 接口控制器與協(xié)議解釋控制器、USB物理層分別連接，將從前段數(shù)據(jù)流控制器 得到的數(shù)據(jù)按照USB協(xié)議規(guī)范進行打包，并將打包好的數(shù)據(jù)發(fā)送給USB物理 層。下面對前端數(shù)據(jù)流控制器、USB接口控制器、協(xié)議解釋控制器和USB物理 層分別進行闡述。1、前端數(shù)據(jù)流控制器，用于數(shù)據(jù)的傳輸和控制；在本實用新型實施的具 體實現(xiàn)過程中，所述前端數(shù)據(jù)流控制器可以包括存儲控制器、音頻編碼器和 影像處理器中的兩種或三種，即，所述前端數(shù)據(jù)流控制器可以包括存儲控制
器和音頻編碼器，也可以包括存儲控制器和影像處理器，還可以包括存儲控 制器、音頻編碼器和影^^處理器。其中，音頻編碼器，分別與麥克風和USB接口控制器連接，用于將通過麥克風得 到的聲音信號進行采樣及編碼，然后將編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送給USB接口控制器；影像處理器，分別與圖像傳感器和USB接口控制器連接，負責完成對圖像 數(shù)據(jù)的處理，如自動/可編程白平衡、自動/可編程曝光控制、自動/可編程增 益控制等處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給USI^妄口控制器；存儲控制器，所述存儲控制器可以包括存儲卡控制器或閃存控制器，也 可以包括閃存控制器和閃存控制器；其中，存儲卡控制器，分別與存儲卡和USB接口控制器連接，用于對存儲卡進行 識別及讀寫，并將讀出來的數(shù)據(jù)發(fā)送給USB接口控制器或者將從USB接口控制 器得到的數(shù)據(jù)寫入到存儲卡中，所述存儲卡控制器在本實用新型實施例的具 體實現(xiàn)過程中可以為SM(Smart Media,智慧型媒體)卡控制器、CF(Co即act Flash,標準閃存)卡控制器、MMC(Multi Media Card,多々某體卡)控制器、 SD(Secure Digital Card,安全數(shù)字卡)控制器、MS (Memory Stick,記憶棒) 控制器、TF(Trans Flash)卡控制器等中的一種或多種；存儲控制器，實現(xiàn)對閃存進行識別及讀寫，并實現(xiàn)閃存的物理層和邏輯 層的轉換；所述存儲控制器可以包括與非閃存(Nand flash)控制器、或非 閃存(Nor flash)控制器、與閃存(And flash)控制器等中的一種或多種；這里僅以最常見的存儲卡控制器、存儲控制器為例進行說明，但本領域 普通技術人員應該知道，本實用新型實施例同樣可以適用于其他類型的存儲 類控制器，原理相近，此處就不再贅述。所述前端數(shù)據(jù)流控制器還可以包括圖像傳感器，與圖像傳感器連接，用于和影像處理器一起完成視頻數(shù)據(jù) 的處理和控制，本實用新型實施例的具體實現(xiàn)過程中，所述圖像傳感器可以為CM0S (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導 體)圖4象傳感器、還可以為CCD (Charged Coupled Device,電荷偶合器件) 圖像傳感器等，此處僅以CMOS圖像傳感器為例進行說明，所述CMOS圖像傳感 器的內部結構如圖2所示，主要包括像素陣列、數(shù)據(jù)輸出接口等模塊。在本實 用新型實施例的具體實現(xiàn)過程中，所述圖像傳感器可以集成到本實用新型實 施例所述USB芯片上，這樣可以節(jié)約生產(chǎn)的成本，當然，所述圖像傳感器也可 以不集成到USB芯片上，而是獨立于USB芯片之外，其具體實現(xiàn)方案在現(xiàn)有技 術中已有成熟技術，此處不再贅述。2、通用串行總線USB接口控制器，與前端數(shù)據(jù)流控制器和協(xié)議解釋器分 別連接，負責完成協(xié)議數(shù)據(jù)翻譯和總線上事件檢測，是實現(xiàn)USB傳輸?shù)暮诵钠?件。具體可以為，當USB數(shù)據(jù)以包為單位在總線上傳輸，需要識別數(shù)據(jù)包開 始、結束標志。數(shù)據(jù)校驗采用CRC (循環(huán)冗余校驗)方法，在接收或發(fā)送數(shù)據(jù) 時需要進行相應的CRC校驗。USB協(xié)議中規(guī)定一個USB設備應具有如下幾個狀 態(tài)連接、上電、缺省、地址分配、配置完成和掛起。在各個狀態(tài)之間的轉換 是由總線上事件檢測功能來完成的。根據(jù)USB總線上D+和D-信號線電平的不 同，總線共有4種狀態(tài)J狀態(tài)、K狀態(tài)、SEO狀態(tài)和SEI狀態(tài)。各種狀態(tài)持續(xù)時 間的長短確定了總線上諸如復位信號、掛起通知和喚醒等總線事件。因此， 對于USB總線事件需要進行檢測與確定，完成在各狀態(tài)之間正確轉換。USB接 口控制器通常要求符合USB Spec Rev2. 0。 USB接口控制器主要用于檢測串行 總線上的事件，進行與通用CMOS圖像傳感器、USB物理層和/或USB設備控制器 間的協(xié)議處理，完成各狀態(tài)間的轉換；USB接口控制器內部結構如圖3所示 包括USB協(xié)議控制器、可配置RAM與寄存器組，其中，USB協(xié)議控制器，用于實現(xiàn)USB的協(xié)議層，進行與通用CMOS圖像傳感 器、USB物理層和/或USB設備控制器間的協(xié)議處理；
可配置RAM,用于為傳輸端點分配指定大小的緩沖區(qū)；寄存器組，用于實現(xiàn)對傳輸?shù)目刂坪驼埱蟮奶幚?。所述的寄存器組包括 主控制寄存器、USB控制寄存器、控制端點寄存器、非控制端點寄存器與 DMA (Direct Memory Access,直接存儲器訪問)寄存器，其中，主控制寄存器，控制中斷使能，并保存中斷狀態(tài)；USB控制寄存器，控制與USB主機相關的各種事件，并保存相應事件的狀態(tài)；控制端點寄存器，處理來自主機的USB請求，并保存?zhèn)鬏斨械臓顟B(tài)信息；非控制端點寄存器，配置、控制和非控制端點的操作；DMA寄存器，處理DMA相關的操作。3、協(xié)議解釋控制器，與USB接口控制器連接，負責完成碎見頻類、音頻類 和海量存儲類的協(xié)議解釋，協(xié)議解釋器可以用MCU來完成請求處理和事務傳輸 控制，具體的說就是，具體的說就是，USB類協(xié)議解釋控制器實現(xiàn)如下幾項 任務，從而實現(xiàn)視頻類、音頻類和海量存儲類的協(xié)議解釋USB控制端點(Endpoint 0)的數(shù)據(jù)收發(fā)。通過控制端點通道把視頻類、音頻類和海量存儲類的各種描述符； (descr i ptor)發(fā)送給主機； 響應主機的各種要求(Request)，并進行解釋；所述協(xié)議解釋器也可以完全由硬件實現(xiàn)，即用一個有限狀態(tài)機來完成請 求處理和傳輸控制，其實現(xiàn)過程具體如圖4所示，包括以下步驟步驟40、協(xié)議解釋控制器循環(huán)檢測與中斷相關的寄存器狀態(tài)，判斷是非 發(fā)生中斷，當發(fā)現(xiàn)有中斷時，執(zhí)行步驟41;步驟41、讀取相應的寄存器內容；步驟42、根據(jù)所述寄存器的內容來判斷USB總線上發(fā)生中斷的類型。如果是總線復位中斷，執(zhí)行步驟43;如果是控制中斷，執(zhí)行步驟44; 步驟43、設備控制器就會復位USB總線；步驟44、判斷是控制輸入中斷還是控制輸出終端，如果是控制輸入終 端，執(zhí)行步驟45;如果是控制輸出中斷，執(zhí)行步驟46;步驟45、設備控制器將主機請求的數(shù)據(jù)送到控制端點的緩沖區(qū)中；步驟46、設備控制器獲取主機發(fā)送到控制端點緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，并解析 這些數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一系列的控制信號；步驟47、判斷是否是非控制點中斷，如果是非控制端點中斷，執(zhí)行步驟 48;如果中斷類型未知，執(zhí)行步驟49;步驟48、設備控制器根據(jù)該端點的配置信息，進行相應處理；步驟49、進行出錯處理。4、通用串行總線USB物理層，與USB接口控制器連接，負責將USB總線上 的差分信號轉換成數(shù)字信號，并進行相關的數(shù)據(jù)格式轉換，并將轉換后的數(shù) 據(jù)發(fā)送給PC。具體的il就是，由于USB數(shù)據(jù)傳輸采用NRZI (不歸零反轉)編 碼，并有比特位填充，所以在發(fā)送或接收串行數(shù)據(jù)時需要進行編碼與解碼u 數(shù)據(jù)在控制器內傳輸時以字節(jié)為單位，因此還需要進行串并轉換。USB物理層 完全符合USB Spec Rev2曙0和畫I Spec Revl. 05。 USB物理層的內部結構如圖 5所示，包括全速傳輸?shù)陌l(fā)送和接收模塊、高速傳輸?shù)陌l(fā)送和接收模塊、發(fā)送 控制邏輯模塊、接收控制邏輯模塊、全速/高速傳輸切換控制模塊、時鐘模 塊，其中，全速傳輸?shù)陌l(fā)送和接收模塊，用于全速發(fā)送與接收圖像數(shù)據(jù)； 高速傳輸?shù)陌l(fā)送和接收模塊，用于高速發(fā)送與接收圖像數(shù)據(jù)； 發(fā)送控制邏輯模塊，用于實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)包的協(xié)議處理； 接收控制邏輯模塊，用于按照USB協(xié)議將獲取的數(shù)據(jù)包還原； 全速/高速傳輸切換控制模塊，在全速傳輸狀態(tài)與高速傳輸狀態(tài)間切換； 時鐘模塊，為發(fā)送控制邏輯模塊與接收控制邏輯模塊提供控制時鐘。本實用新型又一實施例提供了一種通用串行總線芯片，具體包括圖像 傳感器、影像處理器、通用串行總線接口控制器、協(xié)議解釋翻譯器和通用串 行總線物理層，具體如圖6所示，其中，所述圖像處理器與影像處理器相連，所述影像處理器與通用串行總線接 口控制器連接，將得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線接口控制器；所述通 用串行總線接口控制器與協(xié)議解釋控制器和通用串行總線物理層分別連接， 將從前端數(shù)據(jù)流控制器得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線物理層，或者將 從通用串行總線物理層得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給前端數(shù)據(jù)流控制器；下面進行具體說明。圖像傳感器，與圖像傳感器連接，用于和影像處理器一起完成視頻數(shù)據(jù) 的處理和控制，本實用新型實施例的具體實現(xiàn)過程中，所述圖像傳感器可以 為CM0S (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導 體)圖像傳感器、還可以為CCD (Charged Coupled Device,電荷偶合器件) 圖像傳感器等，此處僅以CMOS圖像傳感器為例進行說明；影像處理器，分別與圖像傳感器和USB接口控制器連接，負責完成對圖像 數(shù)據(jù)的處理，如自動/可編程白平衡、自動/可編程曝光控制、自動/可編程增 益控制等處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給USB接口控制器；通用串行總線接口控制器，與前端數(shù)據(jù)流控制器和協(xié)議解釋器分別連接， 負責完成協(xié)議數(shù)據(jù)翻譯和總線上事件檢測，是實現(xiàn)USB傳輸?shù)暮诵钠骷?。協(xié)議解釋控制器，用于控制通用串行總線接口控制器，進行視頻類協(xié)議的 解釋；通用串行總線物理層，與USB接口控制器連接，負責將USB總線上的差分信號轉換成數(shù)字信號，并進行相關的數(shù)據(jù)格式轉換，并將轉換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給 PC。 由上述本實用新型實施例提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例提 供的通用串行總線芯片，通過將視頻類、音頻類、存儲類中的至少兩種集成 到同一芯片上，達到節(jié)約用戶成本的目的，本實用新型又一實施例提供的通用串行總線芯片，通過將CMOS圖像傳感器集成到USB芯片上，同樣達到節(jié)約用 戶成本的目的；并且由于所述USB芯片不需要PC的驅動開發(fā)，達到方便用戶使 用的目的。以上所述，僅為本實用新型實施例較佳的具體實施方式
，但本實用新型 實施例的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用 新型實施例揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實 用新型實施例的保護范圍之內。因此，本實用新型實施例的保護范圍應該以 權利要求的保護范圍為準。
權利要求1、一種通用串行總線芯片，其特征在于，包括用于數(shù)據(jù)傳輸和控制的前端數(shù)據(jù)流控制器，所述數(shù)據(jù)至少包括存儲類數(shù)據(jù)、音頻類數(shù)據(jù)和視頻類數(shù)據(jù)中的兩種；用于將從前端數(shù)據(jù)流控制器接收到的數(shù)據(jù)進行翻譯和通用串行總線上事件檢測的通用串行總線接口控制器；用于進行協(xié)議解釋的協(xié)議解釋控制器；用于將從通用串行總線接口控制器得到的數(shù)據(jù)進行格式轉換，并將通用串行總線上的差分信號轉換成數(shù)字信號的通用串行總線物理層；所述前端數(shù)據(jù)流控制器與通用串行總線接口控制器連接，將得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線接口控制器；所述通用串行總線接口控制器與協(xié)議解釋控制器和通用串行總線物理層分別連接，將從前端數(shù)據(jù)流控制器得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線物理層，和/或將從通用串行總線物理層得到的存儲類數(shù)據(jù)發(fā)送給前端數(shù)據(jù)流控制器。
2、 根據(jù)權利要求l所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述前端數(shù) 據(jù)流控制器至少包括下述裝置中的兩種用于控制存儲裝置進行讀寫的數(shù)據(jù)存儲控制器，所述數(shù)據(jù)存儲控制器與 通用串行總線接口控制器連接；用于對得到的聲音信號進行采樣及編碼音頻編碼器，所述音頻編碼器與 通用串行總線接口控制器連接；用于對得到的圖像數(shù)據(jù)進行處理的影像處理器，所述影像處理器與通用 串行接口控制器連接。
3、 根據(jù)權利要求2所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述存儲類 控制器包括用于控制存儲卡進行讀寫數(shù)據(jù)的存儲卡控制器，所述存儲卡控制器與通 用串行總線接口控制器連接； 和/或，用于控制閃存進行讀寫數(shù)據(jù)的閃存控制器，所述閃存控制器與通用串行 總線接口控制器連接。
4、 根據(jù)權利要求2所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述前端數(shù)掂 流控制器還包括用于獲取^f見頻數(shù)據(jù)的圖像傳感器，所述圖像傳感器與影像處理器連接。
5、 根據(jù)權利要求2所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述圖像傳感 器包括CMOS圖像傳感器。
6、 根據(jù)權利要求2所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述協(xié)議解釋 控制器至少包括下述裝置中的兩種用于完成視頻類協(xié)議解釋的視頻類協(xié)議解釋模塊；用于完成音頻類協(xié)議解釋的音頻類解釋模塊；用于完成存儲類協(xié)議解釋的存儲類協(xié)議解釋模塊。
7、 根據(jù)權利要求3所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述存儲卡控 制器包括下述的一種或多種智慧型媒體卡控制器、標準閃存卡控制器、多媒體卡控制器、安全數(shù)字卡 控制器、記憶棒控制器、TF卡控制器。
8、 根據(jù)權利要求3所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述閃存控制 器包括下述的一種或多種與非閃存控制器、或非閃存控制器、與閃存控制器。
9、 一種通用串行總線芯片，其特征在于，包括用于獲取視頻數(shù)據(jù)的圖像傳感器；用于對得到的圖像數(shù)據(jù)進行處理的影像 處理器；用于將從前端數(shù)據(jù)流控制器接收到的視頻數(shù)據(jù)進行翻譯和通用串行 總線上事件檢測的通用串行總線接口控制器；用于控制通用串行總線接口控 制器，進行視頻類協(xié)議解釋的協(xié)議解釋控制器；用于將從通用串行總線接口 控制器得到的數(shù)據(jù)進行格式轉換，并將通用串行總線上的差分信號轉換成數(shù) 字信號的通用串行總線物理層；所述圖像處理器與影像處理器相連，所述影像處理器與通用串行總線接 口控制器連接，將得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線接口控制器；所述通 用串行總線接口控制器與協(xié)議解釋控制器和通用串行總線物理層分別連接， 將從前端數(shù)據(jù)流控制器得到的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線物理層。
10、根據(jù)權利要求9所述的通用串行總線芯片，其特征在于，所述圖像傳 感器包括CMOS圖像傳感器。
專利摘要一種通用串行總線芯片，包括前端數(shù)據(jù)流控制器、通用串行總線接口控制器、協(xié)議解釋控制器、通用串行總線物理層；所述前端數(shù)據(jù)流控制器與通用串行總線接口控制器連接，將得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線接口控制器；所述通用串行總線接口控制器與協(xié)議解釋控制器和通用串行總線物理層分別連接，將從前端數(shù)據(jù)流控制器得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給通用串行總線物理層，或者將從通用串行總線物理層得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給前端數(shù)據(jù)流控制器。本實用新型實施例通過將視頻類、音頻類、存儲類集成到同一芯片上，達到節(jié)約用戶成本的目的；并且由于不需要PC的驅動開發(fā)，達到方便用戶使用的目的。
文檔編號H04L29/08GK201044459SQ20072014919
公開日2008年4月2日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權日2007年5月18日
發(fā)明者黃海軍 申請人:北京思比科微電子技術有限公司