JP2007036366A - Serial communication circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば8B/10B符号化方式によるクロック同期通信を行う、シリアル通信回路の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a serial communication circuit that performs clock synchronous communication using, for example, an 8B / 10B encoding method.
回路同士が通信を行う場合、クロックの同期を考慮する必要がある。つまり、データを受信する側では、受信データと回路内部の読み出しクロックの間に速度差や位相差があると、ビットの重複または欠落が生じてしまう。これを防ぐために、クロック乗せ替え回路が用いられている。このクロック乗せ替え回路で、適当なビット数の受信データを一時的に記憶し、受信データを読み出しクロック、つまり受信側のクロックに同期させて出力する。 When circuits communicate with each other, it is necessary to consider clock synchronization. That is, on the data receiving side, if there is a speed difference or phase difference between the received data and the read clock inside the circuit, duplication or omission of bits occurs. In order to prevent this, a clock transfer circuit is used. This clock transfer circuit temporarily stores received data having an appropriate number of bits, and outputs the received data in synchronization with the read clock, that is, the receiving clock.
このようなクロック乗せ替え回路を用いたシリアル通信回路の具体例を図9および図10に示す。図9で、クロック分配基板301は、通信を行う通信基板311〜313へ基準クロックCsを分配している。一方、通信基板311〜313は、この基準クロックCsに同期して、信号処理と送受信を行う。
Specific examples of a serial communication circuit using such a clock transfer circuit are shown in FIGS. In FIG. 9, the
通信基板311〜313のそれぞれは、図10に示されている様に、クロック/データリカバリ回路321と、シリアル/パラレル変換回路322と、8B/10Bデコーダ323と、クロック乗せ替え回路324と、内部データ処理回路325、326と、8B/10Bエンコーダ327と、パラレル/シリアル変換回路328およびPLL回路329を備えている。
As shown in FIG. 10, each of the
クロック/データリカバリ回路321は、受信したシリアルデータSから、受信データと受信クロックCrを回復する。このシリアルデータSは、シリアル/パラレル変換回路322でパラレルデータに変換され、8B/10Bデコーダ323によって、冗長部分を除かれる。8B/10Bデコーダ323から出力された通信データは、受信クロックCrに同期しているので、PLL回路329からの内部クロックに同期した通信データとして、内部データ処理回路325へ出力される。
The clock / data recovery circuit 321 recovers the reception data and the reception clock Cr from the received serial data S. The serial data S is converted into parallel data by the serial /
PLL回路329は、クロック分配基板301からの、基準クロックCsを逓倍して内部クロックを生成して、クロック/データリカバリ回路321と、内部データ処理回路325、326と、8B/10Bエンコーダ327と、シリアル/パラレル変換回路328へ供給している。
The
以上のような、従来のシリアル通信回路では、受信クロックに同期した受信データの位相を、内部クロックの位相に合わせるために、クロック乗せ替え回路を必要としていた。つまり、クロック乗せ替え回路(具体的には、FIFOバッファ)で受信クロックと内部クロックとの位相差や、クロックの揺らぎを吸収していた。そのため、FIFOバッファからの読み出し側の回路はFIFOバッファの溢れや枯渇を監視しながらの動作が必要となり回路が大きく複雑になっていた。 In the conventional serial communication circuit as described above, a clock transfer circuit is required to match the phase of the received data synchronized with the reception clock to the phase of the internal clock. That is, the clock change circuit (specifically, the FIFO buffer) absorbs the phase difference between the reception clock and the internal clock and the fluctuation of the clock. For this reason, the circuit on the read side from the FIFO buffer needs to operate while monitoring overflow and depletion of the FIFO buffer, and the circuit becomes large and complicated.
また、装置全体から見ると、通信基板内で使用するクロックをクロック分配基板から各基板に供給しているが、このクロック分配基板とクロック配線も回路の小型化の障害となっていた。 Further, when viewed from the whole apparatus, a clock used in the communication board is supplied from the clock distribution board to each board, and this clock distribution board and the clock wiring are also obstacles to miniaturization of the circuit.
さらに、このような構成では、クロック分配基板が動作しなくなると、全基板の同期が取れなくなり全ての通信が異常になるという問題もあった。 Further, in such a configuration, if the clock distribution board stops operating, all the boards cannot be synchronized and all communications become abnormal.
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたものであり、安定した動作が可能な、小型で簡単な構成のシリアル通信回路を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide a serial communication circuit having a small and simple configuration capable of stable operation.
前記目的を達成するため、本発明の一実施態様によれば、受信したシリアルデータから、受信データと受信クロックを取り出すクロック/データリカバリ回路と、前記クロック/データリカバリ回路で取り出された受信クロックを入力し、この受信クロックの位相に同期した内部クロックを生成するPLL回路と、前記PLL回路で生成された内部クロックで動作すると共に、前記クロック/データリカバリ回路で取り出された受信データを入力し、この受信データを処理する内部データ処理回路と、 前記PLL回路で生成された内部クロックで動作すると共に、内部データ処理回路からのデータをシリアルデータとして送信する送信回路とからなるシリアル通信回路が提供される。 In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, a clock / data recovery circuit for extracting received data and a reception clock from received serial data, and a reception clock extracted by the clock / data recovery circuit are provided. The PLL circuit that generates the internal clock synchronized with the phase of the reception clock and the internal clock generated by the PLL circuit and the reception data extracted by the clock / data recovery circuit are input. There is provided a serial communication circuit comprising an internal data processing circuit for processing the received data and a transmission circuit that operates with the internal clock generated by the PLL circuit and transmits data from the internal data processing circuit as serial data. The
前記クロック/データリカバリ回路は、前記受信データを取り出す際に、前記PLL回路で生成された内部クロックを利用することが好適である。 The clock / data recovery circuit preferably uses an internal clock generated by the PLL circuit when the received data is extracted.
また、前記クロック/データリカバリ回路で取り出された受信データは、8B/10B符号化方式により符号化されていることが好適である。 Further, it is preferable that the reception data extracted by the clock / data recovery circuit is encoded by the 8B / 10B encoding method.
また、前記クロック/データリカバリ回路で取り出された受信データは、シリアル/パラレル変換回路によりパラレルデータとされ、8B/10Bデコーダで復号化されてから前記内部データ処理回路に入力されることが好適である。 The received data taken out by the clock / data recovery circuit is preferably converted into parallel data by a serial / parallel conversion circuit, decoded by an 8B / 10B decoder, and then input to the internal data processing circuit. is there.
また、前記送信回路は、内部データ処理回路からのパラレルデータを符号化する8B/10Bエンコーダと、符号化されたパラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル/シリアル変換回路を含むことが好適である。 The transmission circuit preferably includes an 8B / 10B encoder that encodes parallel data from an internal data processing circuit, and a parallel / serial conversion circuit that converts the encoded parallel data into serial data.
上記のような構成によれば、外部からのクロックの分配を受けることなく動作可能で、しかもクロック乗せ替え回路を必要としないシリアル通信回路が実現できる。従って、この発明によれば、安定した動作が可能な、小型で簡単な構成のシリアル通信回路が提供される。 According to the above configuration, it is possible to realize a serial communication circuit that can operate without receiving an external clock distribution and that does not require a clock transfer circuit. Therefore, according to the present invention, a serial communication circuit having a small and simple configuration capable of stable operation is provided.
以下、本発明の実施形態によるシリアル通信回路を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態によるシリアル通信回路を備えた通信基板を複数接続してなるシステムを示す図である。ここで、通信基板101、102、103は、シリアルデータSで通信を行っているが、従来例のようなクロック分配基板や、クロック配線は設けられていない。
Hereinafter, serial communication circuits according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a system formed by connecting a plurality of communication boards each having a serial communication circuit according to an embodiment of the present invention. Here, the
図2は、本発明の実施形態によるシリアル通信回路のブロック図である。このシリアル通信回路は、クロック/データリカバリ回路120と、シリアル/パラレル変換回路130と、8B/10Bデコーダ140と、内部データ処理回路150、160と、8B/10Bエンコーダ170と、シリアル/パラレル変換回路180およびPLL回路190を備えている。
FIG. 2 is a block diagram of a serial communication circuit according to an embodiment of the present invention. The serial communication circuit includes a clock /
クロック/データリカバリ回路120は、受信したシリアルデータSから、受信データと受信クロックSrを回復する。このシリアルデータSは、シリアル/パラレル変換回路130でパラレルデータに変換され、8B/10Bデコーダ140によって、冗長部分を除かれ、正味の通信データとして出力される。
The clock /
一方、PLL回路190は、受信したシリアルデータSを入力し、その周波数と位相に同期した内部クロックCiを生成する。この内部クロックCiは、クロック/データリカバリ回路120と、シリアル/パラレル変換回路130と、8B/10Bデコーダ140と、内部データ処理回路150、160と、8B/10Bエンコーダ170と、シリアル/パラレル変換回路180に供給され、それぞれの回路はこの内部クロックCiに同期して信号処理を行う。
On the other hand, the
従って、8B/10Bデコーダ140から出力された通信データは、この内部クロックCiに同期しているので、クロック乗せ替えを行うことなく、通信データSpとして、内部データ処理回路150へ出力される。
Therefore, since the communication data output from the 8B /
尚、内部データ処理回路160は、他の通信基板へ送信すべき通信データを、パラレルデータとして生成する。このパラレルデータは、8B/10Bエンコーダ170で符号化され、パラレル/シリアル変換回路180に供給され、内部クロックCiに同期したシリアルデータSとして送信される。従って、8B/10Bエンコーダ170とパラレル/シリアル変換回路180は、送信回路として機能する。
The internal
次に、図3を参照して、クロック/データリカバリ回路120と、PLL回路190の回路構成を説明する。
Next, circuit configurations of the clock /
クロック/データリカバリ回路120は、位相比較器121と、ラッチ回路122と、ループフィルタ123と、電圧制御発振器(VCO)124を備えている。また、PLL回路190は、分周器191、192と、位相比較器193と、ループフィルタ194と、電圧制御発振器195を備えている。
The clock /
クロック/データリカバリ回路120の位相比較器121は、再生クロックCrと、受信したシリアルデータSの状態変化(ここでは、信号の立ち上がり)との時間的なズレ、すなわち再生クロックCrと受信シリアルデータSとの位相差を検出して、位相差信号Vcを生成する。8B/10B符号化方式のデータは、同じビット情報(ハイレベルまたはローレベル)が5つ以上続くことがないので、受信シリアルデータSの位相を検出しやすいという特徴がある。
The
位相比較器121から出力された位相差信号Vcは、ループフィルタ123で、高周波成分が除かれて、電圧制御発振器124へ出力される。電圧制御発振器124は、この位相差信号Vcに応じて、再生クロックCrと受信シリアルデータSとの位相差を解消する様に発振周波数を調整する。図4に再生クロックCrと受信シリアルデータSの具体例を示す。再生クロックCrは、立ち上がりのタイミングが、受信シリアルデータSの立ち上がりのタイミングと一致する様に制御されている。
The phase difference signal Vc output from the
この再生クロックCrは、PLL回路190の分周器191で分周され、分周器192で分周された内部クロックCi/nと、位相比較器193で位相が比較される。図5に、分周器191で分周された再生クロックCr/mの具体例を示し、図6に、分周器192で分周された内部クロックCi/nの具体例を示す。再生クロックCr/mは、1/4に分周され、再生クロックCrの1/4の周波数となっている。同様に内部クロックCi/nは、1/4に分周され、再生クロックCrの1/4の周波数となっている。
The reproduced clock Cr is divided by the
位相比較器193からは、再生クロックCr/mと内部クロックCi/nの間の位相差信号Vcが出力される。図7に、再生クロックCr/mと内部クロックCi/nと、両者から生成された位相差信号Vc(位相差制御電圧)の具体例を示す。この位相差信号Vcは、再生クロックCr/mが内部クロックCi/nよりも先行している場合、再生クロックCr/mの立ち上がりで基準レベルから立ち上がり、内部クロックCi/nの立ち上がりで基準レベルへ立ち下がる。逆に、内部クロックCi/nが再生クロックCr/mよりも先行している場合、内部クロックCi/nの立ち上がりで基準レベルから立ち下がり、再生クロックCr/mの立ち上がりで基準レベルへ立ち上がる。
The
この位相差信号Vcは、ループフィルタ194で、高周波成分が除かれて、電圧制御発振器195へ出力される。よく知られている様に、電圧制御発振器195は、この位相差信号Vcに応じて、再生クロックCr/mと内部クロックCi/nとの位相差を解消する様に発振周波数を調整する。
The phase difference signal Vc is output to the voltage controlled
以上の様にして、回路内部のクロックが、受信シリアルデータSのクロックに常に同期することとなる。従って、図8で、仮に通信基板3が故障した場合、通信基板4では受信クロックが再生されなくなりPLL回路のロックが外れるので通信基板3で異常が起きたことを検知できる。また、通信基板4の基準クロックで下流の通信は正常に保たれる。 As described above, the clock inside the circuit is always synchronized with the clock of the received serial data S. Therefore, in FIG. 8, if the communication board 3 fails, it is possible to detect that an abnormality has occurred in the communication board 3 because the reception clock is not reproduced on the communication board 4 and the PLL circuit is unlocked. Further, downstream communication is maintained normally with the reference clock of the communication board 4.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
120・・・データリカバリ回路、121・・・位相比較器、123・・・ループフィルタ、124・・・電圧制御発振器、190・・・PLL回路、191・・・分周器、191、192・・・分周器、193・・・位相比較器、194・・・ループフィルタ、195・・・電圧制御発振器、301・・・クロック分配基板、311〜313・・・通信基板、321・・・データリカバリ回路、322・・・パラレル変換回路、323・・・デコーダ、324・・・クロック乗せ替え回路、325・・・内部データ処理回路、325,326・・・内部データ処理回路、327・・・エンコーダ、328・・・シリアル変換回路、328・・・パラレル変換回路、329・・・PLL回路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記クロック/データリカバリ回路で取り出された受信クロックを入力し、この受信クロックの位相に同期した内部クロックを生成するPLL回路と、
前記PLL回路で生成された内部クロックで動作すると共に、前記クロック/データリカバリ回路で取り出された受信データを入力し、この受信データを処理する内部データ処理回路と、
前記PLL回路で生成された内部クロックで動作すると共に、内部データ処理回路からのデータをシリアルデータとして送信する送信回路とからなるシリアル通信回路。 A clock / data recovery circuit that extracts received data and a received clock from received serial data;
A PLL circuit that inputs a reception clock extracted by the clock / data recovery circuit and generates an internal clock synchronized with the phase of the reception clock;
An internal data processing circuit that operates with the internal clock generated by the PLL circuit, inputs the received data extracted by the clock / data recovery circuit, and processes the received data;
A serial communication circuit that operates with an internal clock generated by the PLL circuit and includes a transmission circuit that transmits data from the internal data processing circuit as serial data.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009034917A1 (en) | 2007-09-12 | 2009-03-19 | Nec Corporation | Jitter suppression circuit and jitter suppression method |
EP2096865A3 (en) * | 2008-02-26 | 2010-09-15 | FUJIFILM Corporation | Image pickup system and endoscope system |
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