JP2013055502A - Serial communication circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、PCI Express規格などの高速シリアル通信回路に適用されるシリアル通信回路に関する。 The present invention relates to a serial communication circuit applied to, for example, a high-speed serial communication circuit such as a PCI Express standard.
例えば、特許文献1において、PCI Express規格に準拠したシリアル通信回路におけるバイトスキュー補償方法及びこのための物理階層受信機が開示されている。特許文献1に開示されたバイトスキュー補償方法は、受信されるデータがトレーニングシーケンスであるかの可否を判断する段階、受信されるデータがトレーニングシーケンスである場合、トレーニングシーケンスを用いてコンマシンボルを基準としてレーンのそれぞれに対して整列ポイントを設定する段階、及び受信されるデータがトレーニングシーケンスではない場合、レーンのそれぞれに対してスキップシンボルの付加又は削除によって整列ポイントをシフトする段階を含む。従って、スキップシンボルの付加又は削除にもかかわらず、効果的にバイトスキューを補償することができる。
For example,
また、例えば、特許文献2において、シンボルの個数が各々のレーン毎に異なる場合であっても、簡単な処理によって、各々のレーンに対応する分割データ列の間のスキュー調整を行うことができる受信装置が開示されている。特許文献2において開示された受信装置は、複数のレーンのそれぞれに対応して、受信した分割データ列のシンボルの個数を1個以上に調整する処理を行って処理済み分割データ列を生成する弾性バッファと、処理済み分割データ列の間のスキュー調整を行うスキュー調整回路とを備え、スキュー調整回路は、複数のレーンのそれぞれに対応して設けられて処理済み分割データ列内の第1のシンボルを判別する判別回路を有し、判別回路の判別結果に基づいて、それぞれの処理済み分割データ列におけるシンボルの終了を検出し、終了を検出したタイミングに基づいて処理済み分割データ列の間のスキュー調整を行うことを特徴としている。
Further, for example, in
PCI Express規格などに準拠し、高速シリアルデータを複数レーンに分けて転送するシリアル通信方式において、転送レーンの遅延にスキューが発生するため、受信側ではスキューを調整する必要がある。 In a serial communication system that conforms to the PCI Express standard and transfers high-speed serial data divided into a plurality of lanes, a skew occurs in the delay of the transfer lane, and therefore the receiver needs to adjust the skew.
図7(a)は、特許文献1において開示された従来技術に係る高速シリアル通信回路においてスキュー調整前のタイミングチャートであり、図7(b)はそのスキュー調整後のタイミングチャートである。特許文献1においては、リンクトレーニング時や通常通信時におけるスキュー調整方法が実施されているが、図7に示すように、低消費電力モードなどにおいて一時的に通信が停止した状態から復帰時スキューの再調整が必要になった場合、上記手法だけでは誤調整の可能性があり、そのような状態になった時、受信エラー、再送を繰り返しその後復帰となるため、復帰時間に時間がかかるという問題点があった。
FIG. 7A is a timing chart before skew adjustment in the conventional high-speed serial communication circuit disclosed in
図10(a)は、特許文献2において開示された従来技術に係る高速シリアル通信回路においてスキュー調整前のタイミングチャートであり、図10(b)はその場合において、以前にスキュー調整した値でレー間スキュー調整した後、今回のスキュー調整した値でレー間スキュー調整をしたときのタイミングチャートである。また、図14(a)は当該従来技術に係る高速シリアル通信回路においてカウンタ値のみで制御したときのスキュー調整前のタイミングチャートであり、図14(b)はその場合において、以前にスキュー調整した値でレー間スキュー調整した後、今回のスキュー調整した値でレー間スキュー調整をしたときのタイミングチャートである。特許文献2に係る方法は、内部状態によらずスキュー調整可能な方法であるが、図10及び図14に示すように、スキュー調整後、後段の回路に有効データ(オーダード・セットでないシンボル)を重複出力してしまう可能性があるという問題点があった。
FIG. 10A is a timing chart before skew adjustment in the conventional high-speed serial communication circuit disclosed in
本発明の目的は以上の問題点を解決し、低消費電力モードから復帰時にその受信シンボルでスキュー調整を実施することができ、通常通信状態への迅速な復帰を行うことができるシリアル通信回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a serial communication circuit that solves the above-described problems, can perform skew adjustment with the received symbol when returning from the low power consumption mode, and can quickly return to the normal communication state. It is to provide.
本発明に係るシリアル通信回路は、
所定の符号化方式で符号化された複数のレーンのシリアル受信信号からクロックの再生を行い、再生されたクロックを用いて上記シリアル受信信号から受信シンボルを各レーン毎に再生し、再生された各レーン毎の受信シンボルに対してバイトアライン及びシリアル/パラレル変換後、上記符号化方式に対応する復号化方式で復号化してエラスティックバッファに格納し、上記エラスティックバッファにより複数のレーンの受信シンボルを同一のクロックに同期した受信シンボルに変換して出力する物理層受信回路と、
上記物理層受信回路から出力される複数のレーンの受信シンボルに対してレーン間のシンボルスキューを調整するレーン間スキュー調整回路とを備えたシリアル通信回路であって、
上記レーン間スキュー調整回路は、
制御ステートにより変更可能な所定の検出基準シンボルを上記受信シンボルからレーン毎に検出し、検出信号を出力する検出回路と、
上記検出信号に応答して上記検出信号の計数を開始し、当該計数のカウンタ値を出力し、全てのレーンで上記検出信号を検出したとき計数を停止するカウンタ回路と、
上記カウンタ回路から出力されるカウンタ値を選択信号とし、当該選択信号に対応する遅延量だけ、上記物理層受信回路から出力される複数のレーンの受信シンボルに対して遅延させることによりレーン間のシンボルスキューを調整する信号遅延選択回路とを備えたことを特徴とする。
Serial communication circuit according to the present invention,
A clock is recovered from serial received signals of a plurality of lanes encoded by a predetermined encoding method, and received symbols are recovered from the serial received signal for each lane using the recovered clock. After byte alignment and serial / parallel conversion for the received symbols for each lane, the received symbols are decoded by a decoding method corresponding to the above encoding method and stored in an elastic buffer, and the received symbols of a plurality of lanes are stored by the elastic buffer. A physical layer receiving circuit that converts the received symbol synchronized with the same clock and outputs the received symbol;
A serial communication circuit comprising an inter-lane skew adjustment circuit that adjusts a symbol skew between lanes for received symbols of a plurality of lanes output from the physical layer reception circuit,
The inter-lane skew adjustment circuit is
A detection circuit that detects a predetermined detection reference symbol that can be changed according to a control state for each lane from the received symbol, and outputs a detection signal;
A counter circuit that starts counting the detection signal in response to the detection signal, outputs a counter value of the count, and stops counting when the detection signal is detected in all lanes;
The counter value output from the counter circuit is used as a selection signal, and symbols between lanes are delayed by a delay amount corresponding to the selection signal with respect to the reception symbols of a plurality of lanes output from the physical layer reception circuit. And a signal delay selection circuit for adjusting skew.
本発明に係るシリアル通信回路によれば、制御ステートにおける検出シンボルが変更できるため、そのステートにおける最適なスキュー調整方法が可能となり、例えば、低消費電力モードから復帰時にその受信シンボルでスキュー調整を実施することができ、通常通信状態への迅速な復帰を行うことができる。特に、省電力モードから復帰時スキュー再調整が必要である場合、リンク再トレーニングをすることなく高速にスキュー調整可能である。 According to the serial communication circuit of the present invention, since the detected symbol in the control state can be changed, an optimum skew adjustment method in that state becomes possible. For example, the skew adjustment is performed on the received symbol when returning from the low power consumption mode. And can quickly return to the normal communication state. In particular, when it is necessary to readjust the skew when returning from the power saving mode, the skew can be adjusted at high speed without performing link retraining.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
第1の実施形態.
図1は本発明の第1の実施形態に係る高速シリアル通信回路の受信部の物理層全体の構成を示すブロック図である。図1において、本実施形態に係る高速シリアル通信回路の受信部は、特に、低消費電力モードから復帰時にその受信シンボルでスキュー調整を実施することができ、通常通信状態への迅速な復帰を行うためにレーン間スキュー調整回路6を備えたことを特徴としている。
First embodiment.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the entire physical layer of the receiving unit of the high-speed serial communication circuit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the receiving unit of the high-speed serial communication circuit according to the present embodiment can perform skew adjustment with the received symbol when returning from the low power consumption mode, and quickly returns to the normal communication state. For this purpose, an inter-lane
図1において、本実施形態に係る高速シリアル通信回路の受信部は、物理層受信回路50と、レーン間スキュー調整回路6とを備えて構成される。ここで、物理層受信回路50は、
(a)例えば4つのレーンの差動信号伝送路を介して受信される8B10B符号化されたシリアル差動受信信号を受信して増幅した後、シングルエンド信号に変換して出力する受信信号レシーバ1−1〜1−4と、
(b)変換されたシングルエンド信号からクロックを再生するとともに、再生されたクロックに基づいて高速データの受信シンボルを再生して出力するクロック再生回路2−1〜2−4と、
(c)高速データの受信シンボルに対して再生クロックを用いてバイト単位でアラインしかつシリアル/パラレル変換してパラレルの受信シンボルを出力するバイトアラインSP(シリアルパラレル)変換器3−1〜3−4と、
(d)パラレルの受信シンボルに対して再生クロックを用いて10B8B復号化変換して変換後のパラレルの受信シンボルを出力する10B8B変換器4−1〜4−4と、
(e)変換後のパラレルの受信シンボルを一時的に格納して、クロックレートを再生クロックから同一の処理部クロックに変換して、当該処理部クロックに同期したパラレルデータの受信シンボルをレーン間スキュー調整回路6に出力するエラスティックバッファ5−1〜5−4とを備えて構成される。
また、レーン間スキュー調整回路6は、制御ステートマシン10からのステート情報に基づいて、低消費電力モードから復帰時にその受信シンボルでスキュー調整を実施し、通常通信状態への迅速な復帰を行う。
In FIG. 1, the reception unit of the high-speed serial communication circuit according to the present embodiment includes a physical layer reception circuit 50 and an inter-lane
(A) For example, a received
(B) a clock recovery circuit 2-1 to 2-4 for recovering a clock from the converted single-ended signal and for recovering and outputting a received symbol of high-speed data based on the recovered clock;
(C) Byte-aligned SP (serial parallel) converters 3-1 to 3- that align the received symbols of high-speed data in units of bytes using a recovered clock and perform serial / parallel conversion to output parallel received symbols. 4 and
(D) 10B8B converters 4-1 to 4-4 for performing 10B8B decoding conversion on the parallel received symbols using the recovered clock and outputting the converted parallel received symbols;
(E) Temporarily storing the parallel received symbols after conversion, converting the clock rate from the recovered clock to the same processing unit clock, and converting the received symbols of parallel data synchronized with the processing unit clock to inter-lane skew Elastic buffers 5-1 to 5-4 for outputting to the
Further, the inter-lane
図2は図1のレーン間スキュー調整回路6の1レーン分の回路の構成を示すブロック図である。図2において、レーン間スキュー調整回路6の1レーン分の回路は、
(a)制御ステートマシン10からのステート情報に基づいて、例えば8ビットの受信シンボルから、詳細後述する所定の基準シンボルを検出しその検出信号を、カウンタ回路13及び全レーン検出判定回路12のアンドゲートの入力端子に出力する基準シンボル検出回路11と、
(b)当該レーンの検出信号及び他のすべてのレーンの検出信号に対して論理積を行って、その結果信号を全レーンの検出完了信号としてカウンタ回路13に出力するアンドゲートを備えた全レーン検出判定回路12と、
(c)当該レーンの検出信号を計数して、全レーンの検出完了信号の発生時においてそのカウンタ値を、全レーン検出完了時カウンタ値として選択信号発生器14に出力するカウンタ回路13と、
(d)全レーン検出完了時カウンタ値を所定期間格納遅延して選択信号としてマルチプレクサ26に出力する遅延型フリップフロップを備えた選択信号発生器14と、
(e)例えば8ビットの受信シンボルを、所定の複数の遅延時間のうち上記選択信号で示される遅延時間だけ遅延させて出力する信号遅延選択回路20とを備えて構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration for one lane of the inter-lane
(A) Based on the state information from the
(B) All lanes provided with AND gates that perform a logical product on the detection signals of the lane and the detection signals of all other lanes and output the result signals to the
(C) a
(D) a
(E) For example, the signal
信号遅延選択回路20は、入力される受信シンボルを遅延させるために、互いに従属接続された5個の遅延型フリップフロップ21〜25と、上記選択信号に基づいて、入力される受信シンボル(データd0)及び各遅延型フリップフロップ21〜25からの各出力シンボル(データd1〜d5)のうちいずれか1つのシンボルを選択して出力するマルチプレクサ26とを備えて構成される。ここで、データd0〜d5の間で遅延時間が互いに異なる。
The signal
図9は本発明の各実施形態に係る高速シリアル通信回路において用いる、PCI Express規格に準拠した制御ステートマシン10(例えば、LTSSM(Link Training and Status Machine)を用いる。)の状態遷移図である(例えば、非特許文献1及び2参照。)。LTSSMは、リンクの初期化やトレーニング、エラーからの復旧といった状態管理を行うステートマシンであり、図9に示す各状態を有して、図9のごとく状態遷移する。
FIG. 9 is a state transition diagram of a control state machine 10 (for example, using LTSSM (Link Training and Status Machine)) conforming to the PCI Express standard used in the high-speed serial communication circuit according to each embodiment of the present invention ( For example, refer
図6Aは本発明の各実施形態に係る高速シリアル通信回路において用いるFTSオーダード・セットを示す図である。図6Aに示すように、FTSオーダード・セットは、1個のCOM(comma)シンボルと、3個のFTS(Fast Training Sequence)シンボルとから構成される。ここで、COMシンボルは、各オーダード・セットの先頭に使用され、受信側はCOMシンボルによりオーダード・セットを検出できる。また、FTSオーダード・セットは、省電力モード(低消費電力モード)のL0sステート(一時的にシリアル通信が停止した状態をいう。)からフルオンのL0ステートに遷移させるときに使用する。 FIG. 6A is a diagram showing an FTS ordered set used in the high-speed serial communication circuit according to each embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6A, the FTS ordered set is composed of one COM (comma) symbol and three FTS (Fast Training Sequence) symbols. Here, the COM symbol is used at the head of each ordered set, and the receiving side can detect the ordered set by the COM symbol. The FTS ordered set is used when a transition is made from the L0s state in the power saving mode (low power consumption mode) (which means a state in which serial communication is temporarily stopped) to the full-on L0 state.
図6Bは本発明の各実施形態に係る高速シリアル通信回路において用いるSKPオーダード・セットを示す図である。図6Bに示すように、SKPオーダード・セットは、1個のCOMシンボルと、3個のSKP(skip)シンボルとから構成される。ここで、SKPオーダード・セットはクロックの周波数差を吸収する目的で使用される。 FIG. 6B is a diagram showing an SKP ordered set used in the high-speed serial communication circuit according to each embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6B, the SKP ordered set is composed of one COM symbol and three SKP (skip) symbols. Here, the SKP ordered set is used for the purpose of absorbing a clock frequency difference.
図8(a)は第1の実施形態に係る高速シリアル通信回路においてスキュー調整前のタイミングチャートであり、図8(b)はその場合において連続するFTS、COM、SKP基準でのスキュー調整後のタイミングチャートである。図2のレーン間スキュー調整回路6において、基準シンボル検出回路11は、制御ステートマシン10からのステート情報に基づいて検出シンボルを変更する。例えば、省電力モードのL0sステートから復帰シーケンスにおいて受信するFTSオーダード・セット(図6A)、SKPオーダード・セット(図6B)内の「FTSシンボル」、「COMシンボル」、「SKPシンボル」の連続を検出する。これらのシンボルを連続的に検出したら、検出信号を出力する。これに対して、カウンタ回路13は入力される検出信号の計数を開始し、サイクル毎にカウントアップし、全てのレーンの検出が終わったら(全レーンの検出完了信号の受信)その計数を停止し、そのカウンタ値を選択信号発生器14により蓄積しておき、信号遅延選択回路20の選択信号として用いる。例えば、図8に示すように、その動作により全てレーンのスキュー調整が完了する
FIG. 8A is a timing chart before skew adjustment in the high-speed serial communication circuit according to the first embodiment, and FIG. 8B is a diagram after skew adjustment based on continuous FTS, COM, and SKP standards in that case. It is a timing chart. In the inter-lane
図11(a)は第1の実施形態に係る高速シリアル通信回路においてスキュー調整前のタイミングチャートであり、図11(b)はその場合において、以前にスキュー調整した値でレー間スキュー調整した後、今回のスキュー調整した値でレー間スキュー調整をしたときのタイミングチャートである。図11に示すように、各レーンでFTSシンボル、COMシンボル、SKPシンボルを検出後、検出信号を立上げ、全てのレーンで検出できたら立下げる。検出信号がハイレベル(以下、Hレベルという。)の時はカウンタ回路13の計数をアップさせる。図11の波形ではレーン0の選択信号(スキュー調整のための遅延量を選択)が全レーンで検出完了(図11のタイミングt11)で2から3へ変化している。そのため、SKPシンボルが繰り返されているが、後段の処理ではSKPシンボルは無視されるため、特に影響はない。
FIG. 11A is a timing chart before skew adjustment in the high-speed serial communication circuit according to the first embodiment, and FIG. 11B is a graph after skew adjustment is performed with a previously skew adjusted value in that case. FIG. 6 is a timing chart when the skew adjustment between the lays is performed using the skew adjustment value of this time. As shown in FIG. 11, after detecting the FTS symbol, the COM symbol, and the SKP symbol in each lane, the detection signal is raised, and when it is detected in all the lanes, it is lowered. When the detection signal is at a high level (hereinafter referred to as H level), the count of the
図15は第1の実施形態に係る高速シリアル通信回路の受信部の動作を示すスキュー調整処理を示すフローチャートである。図15に示すように、ステップS1で制御ステートがリンクトレーニング中ならCOMシンボルを検出基準シンボルとし(ステップS2)、省電力モードのL0sステートから復帰ステートならFTS,COM,SKPを検出基準シンボルとする(ステップS3)。ステップS4で基準シンボルを検出したら、検出信号を立上げ出力し、カウンタ回路13のカウンタ値CNTを0に初期化した後スタートさせる。当該レーンで基準シンボルを検出したらカウンタ回路13のカウンタ値CNTを1だけインクリメントし(ステップS7)、全てのレーンで基準シンボルを検出できたら(ステップS6でYES)全てのレーンのカウンタ回路13を停止してそのカウンタ値を選択信号としてロードし(ステップS8)選択信号によりレーンの遅延値を変更し(ステップS9)、信号遅延選択回路20からスキュー調整後の受信シンボルを出力してスキュー調整が完了する(ステップS10)。
FIG. 15 is a flowchart showing a skew adjustment process showing the operation of the receiving unit of the high-speed serial communication circuit according to the first embodiment. As shown in FIG. 15, if the control state is link training in step S1, the COM symbol is set as a detection reference symbol (step S2), and if it is the return state from the L0s state in the power saving mode, FTS, COM, and SKP are set as detection reference symbols. (Step S3). When the reference symbol is detected in step S4, the detection signal is raised and output, the counter value CNT of the
従来技術では、省電力モードのL0sステートから復帰時に誤スキュー調整の可能性や、有効データが重複して後段の処理回路に出力する可能性(それによる通信遮断の可能性)があったが、より早い段階での受信シンボルを基準としてスキュー調整しているのでその可能性はなくなる。すなわち、制御ステートにおける検出シンボルが変更できるため、その制御ステートにおける最適なスキュー調整方法が可能となる。 In the prior art, there was a possibility of incorrect skew adjustment when returning from the L0s state in the power saving mode, and there was a possibility that valid data would be duplicated and output to the processing circuit in the subsequent stage (possibility of communication interruption thereby). Since the skew is adjusted based on the received symbol at an earlier stage, the possibility is eliminated. That is, since the detected symbol in the control state can be changed, an optimum skew adjustment method in the control state is possible.
第2の実施形態.
図3は本発明の第2の実施形態に係る高速シリアル通信回路内のレーン間スキュー調整回路6の1レーン分の回路の構成を示すブロック図である。なお、図1の回路構成については第2の実施形態でも同様である。第2の実施形態は、図2の第1の実施形態に比較して、基準シンボル検出回路11は、制御ステートマシン10からのステート情報に基づいて、例えば8ビットの受信シンボルから、所定の基準シンボルを検出しその検出信号を発生することに加えて、シンボルの増減情報を発生してカウンタ回路13に出力することを特徴としている。
Second embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration for one lane of the inter-lane
図3において、基準シンボル検出回路11は制御ステートマシン10からのステート情報に基づいて検出基準シンボルを変更できる。例えば、省電力モードL0sステートから復帰する時は「FTSシンボル」、「COMシンボル」、「SKPシンボル」の連続を検出する。これらのシンボルの連続を検出したら、検出信号を出力する。また、COMシンボルとSKPシンボルの連続SKPオーダード・セットなので、送受信デバイスのクロック周波数差吸収のためにエラスティックバッファ5−1〜5−4において、SKPシンボルが追加、もしくは削除されることがあり、その情報はPIPE(PHY Interface for the PCI Express Architecture)インターフェース(物理層LSIと上位層(例えばMAC層)とのインターフェースを定めたものである。)を使用していれば、COMシンボルを受信するタイミングと同時にSKPシンボル増減情報が送られてくるので、その情報をカウンタ回路13に出力する。カウンタ回路13は検出信号でカウントを開始する。このとき、SKPシンボルが削除されていれば+1、SKPシンボルが追加されていれば、−1だけ加算した(すなわち、+1だけ減算した)初期値でサイクル毎にカウントアップし、全てのレーンの検出が終わったら停止し、そのカウンタ値を蓄積しておき、遅延選択回路の選択信号として用いる。その動作により全てレーンのスキュー調整が完了する。
In FIG. 3, the reference
図12(a)は第2の実施形態に係る高速シリアル通信回路においてスキュー調整前のタイミングチャートであり、図12(b)はその場合において、以前にスキュー調整した値でレー間スキュー調整した後、今回のスキュー調整した値でレー間スキュー調整をしたときのタイミングチャートである。図12から明らかなように、レーン0でSKPシンボルの削除が起こっているため、検出信号が立ち上がった後のカウンタ値は+1からスタートしてカウントしている。
FIG. 12A is a timing chart before skew adjustment in the high-speed serial communication circuit according to the second embodiment, and FIG. 12B is a graph after skew adjustment is performed using the previously skew-adjusted value in that case. FIG. 6 is a timing chart when the skew adjustment between the lays is performed using the skew adjustment value of this time. As apparent from FIG. 12, since the SKP symbol is deleted in
図16は第2の実施形態に係る高速シリアル通信回路の受信部の動作を示すスキュー調整処理を示すフローチャートである。図16において、ステップS1で制御ステートがリンクトレーニング中ならCOMシンボルを検出基準シンボルとし、省電力モードのL0sステートから復帰ステートならFTS,COM,SKPを検出基準シンボルとする。それ以外のときはSKPオーダード・セットのシンボル増減情報による調整のみ実施する(ステップS11)。ステップS4で基準シンボルを検出したら、検出信号を出力しカウンタ回路13の計数をスタートさせる。そのとき、SKP削除があればカウンタ値CNTの初期値を+1だけ加算し(ステップS14)、SKP追加があれば初期値を−1だけ加算し(すなわち、1だけ減算し)開始する。全てのレーンで基準シンボルを検出できたら(ステップS6)、全てのレーンのカウンタ回路13を停止してその値を選択信号としてロードし(ステップS8)、選択信号によりレーンの遅延利を変更し(ステップS9)信号遅延選択回路20からスキュー調整後の受信シンボルを出力して当該スキュー調整を完了する(ステップS10)。
FIG. 16 is a flowchart showing a skew adjustment process showing the operation of the receiving unit of the high-speed serial communication circuit according to the second embodiment. In FIG. 16, if the control state is link training in step S1, the COM symbol is used as a detection reference symbol, and if it is the return state from the L0s state in the power saving mode, FTS, COM, and SKP are used as detection reference symbols. In other cases, only adjustment based on the symbol increase / decrease information of the SKP ordered set is performed (step S11). When the reference symbol is detected in step S4, a detection signal is output and counting of the
従来技術では、省電力モードのL0sステートから復帰時に誤スキュー調整の可能性や有効データを重複して後段の処理回路に出力する可能性があったが、より早い段階での受信シンボルを基準としてスキュー調整しているのでその可能性はなくなる。さらに、図1の物理層受信回路のエラスティックバッファ5−1〜5−4においてシンボル追加又は削除の調整があった場合でも、SKPシンボルの増減に対応し、従来技術に比較してより高精度でスキュー調整することができる。 In the prior art, there is a possibility of erroneous skew adjustment and a possibility of valid data being duplicated and output to a subsequent processing circuit when returning from the L0s state in the power saving mode, but the received symbol at an earlier stage is used as a reference. Since the skew is adjusted, the possibility disappears. Furthermore, even when the addition or deletion of symbols is adjusted in the elastic buffers 5-1 to 5-4 of the physical layer receiving circuit in FIG. 1, it corresponds to the increase / decrease of the SKP symbols, and is more accurate than the prior art. You can adjust skew.
第3の実施形態.
図4は本発明の第3の実施形態に係る高速シリアル通信回路内のレーン間スキュー調整回路6の1レーン分の回路の構成を示すブロック図である。なお、図1の回路構成については第3の実施形態でも同様である。第3の実施形態は、図3の第2の実施形態に比較して、信号遅延選択回路20に代えて、受信された2シンボル(16ビット)を1シンボル(8ビット)×2列に分割して信号の遅延選択を行う信号遅延選択回路30を備えたことを特徴としている。すなわち、本実施形態では、2シンボル(16ビット)を同時に物理層受信回路50とインターフェースをとることを特徴としており、上述のPIPEインターフェースでも規定されている。すなわち、物理層受信回路50は1サイクルに2シンボルの受信シンボルを出力するように構成され、レーン間スキュー調整回路6は当該受信シンボルに対してスキュー調整する。
Third embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration for one lane of the inter-lane
図4において、信号遅延選択回路30は、入力される2列の受信シンボルを遅延させるために、互いに従属接続された3個の遅延型フリップフロップ31〜33と、互いに従属接続された3個の遅延型フリップフロップ41〜43と、上記選択信号に基づいて、入力される受信シンボル(データd00,d05)及び各遅延型フリップフロップ31〜43からの各出力シンボル(データd10,d15;データd20,d25;データd30,d35)のうちいずれか1対のシンボルを選択して出力するマルチプレクサ34とを備えて構成される。ここで、各1対のデータd00,d05と、データd10,d15と、データd20,d25と、データd30,d35との間で遅延時間が互いに異なる。
In FIG. 4, the signal delay selection circuit 30 includes three delay flip-
図4において、基準シンボル検出回路11は、省電力モードのL0sステートから復帰するときに、受信するFTSシンボル、COMシンボル、SKPシンボルの連続を検出する。これらのシンボルの連続的に検出したら、検出信号を出力する。また、COMシンボルとSKPシンボルの連続SKPオーダード・セットなので、送受信デバイスのクロック周波数差吸収のためにエラスティックバッファ5−1〜5−4において、SKPシンボルが追加、もしくは削除されることがあり、その情報は上述のPIPEインターフェースを使用していれば、COMシンボルを受信するタイミングと同時にSKPシンボル増減情報が送られてくるので、その情報をカウンタ回路13に出力する。カウンタ回路13は当該検出信号でカウントを開始する。このとき、SKPシンボルが削除されていればカウンタ値CNTを+0.5だけ加算し、SKPシンボルが追加されていれば−0.5だけ加算した(すなわち、+0.5だけ減算した)初期値でサイクル毎にカウントアップし、全てのレーンの検出が終わったら停止し、そのカウンタ値を選択信号発生器14により蓄積しておき、信号遅延選択回路30の選択信号として用いる。
In FIG. 4, the reference
図18は図4のマルチプレクサ34の選択テーブルであって、選択信号に対する選択データを示す表である。図18において、例えば、選択信号が1.0であれば、データd10及びd15を選択して出力することを示している。図18から明らかなように、本実施形態では、選択信号の単位が0.5になり、データの選択方法は図18に示す通りであり、その動作により全てレーンのスキュー調整が完了する。
FIG. 18 is a selection table of the
図13A(a)は第3の実施形態に係る高速シリアル通信回路においてカウンタ値のみで制御したときのスキュー調整前のタイミングチャートであり、図13A(b)はその場合において、以前にスキュー調整した値でレー間スキュー調整した後、今回のスキュー調整した値でレー間スキュー調整をしたときのタイミングチャートである。また、図13B(a)は第3の実施形態に係る高速シリアル通信回路において検出信号及びカウンタ値で制御したときのスキュー調整前のタイミングチャートであり、図13B(b)はその場合において、以前にスキュー調整した値でレー間スキュー調整した後、今回のスキュー調整した値でレー間スキュー調整をしたときのタイミングチャートである。図13A及び図13Bから明らかなように、レーン0ではFTS,COM,SKPの連続検出は2シンボルの切れ目で検出できており、SKPオーダード・セットでSKPシンボルが削除されて入力されているため、カウンタ値は+0.5だけアップした値から計数が開始され、サイクル毎にカウントアップする。図13Bのタイミングt13で全てのレーンの検出信号が出力されているので、そのカウンタ値を選択信号として信号遅延選択回路30のマルチプレクサ34にロードする。
FIG. 13A (a) is a timing chart before skew adjustment when only the counter value is controlled in the high-speed serial communication circuit according to the third embodiment, and FIG. 13A (b) is a graph in which skew adjustment has been performed previously. FIG. 10 is a timing chart when the inter-lay skew adjustment is performed using the current skew adjustment value after the inter-lay skew adjustment is performed. FIG. FIG. 13B (a) is a timing chart before skew adjustment when controlled by the detection signal and the counter value in the high-speed serial communication circuit according to the third embodiment, and FIG. 13B (b) 6 is a timing chart when the inter-lay skew adjustment is performed using the current skew adjustment value after the inter-lay skew adjustment is performed using the skew adjustment value. As apparent from FIGS. 13A and 13B, in
図17は第3の実施形態に係る高速シリアル通信回路の受信部の動作を示すスキュー調整処理を示すフローチャートである。図17において、ステップS1で制御ステートがリンクトレーニング中ならCOMシンボルを検出基準シンボルとし、省電力モードのL0sステートから復帰ステートならFTS,COM,SKPを検出基準シンボルとする。それ以外のときはSKPオーダード・セットのシンボル増減情報による調整のみ実施する(ステップS11)。基準シンボルを検出したら(ステップS4でYES)、検出信号を出力しカウンタ回路13の計数をスタートさせる。ステップS15で検出最終位置が1シンボル目(途中で端数あり)であればカウンタ値CNTを+0.5だけ加算し(ステップS16)、そのときにさらに、ステップS17でSKPシンボルの増減についてチェックして、SKPシンボルの削除があればカウンタ値CNTの初期値を+0.5だけ加算し(ステップS19)、SKPシンボルの追加があれば−0.5だけ加算し(すなわち、+0.5だけ減算し)して(ステップS18)計数を開始する。全てのレーンで基準シンボルを検出できたら(ステップS6でYES)、全てのカウンタ回路13を停止してその値を選択信号としてロードし(ステップS8)、選択信号によりレーンの遅延利を変更し(ステップS9)信号遅延選択回路20からスキュー調整後の受信シンボルを出力して当該スキュー調整を完了する(ステップS10)。
FIG. 17 is a flowchart showing a skew adjustment process showing the operation of the receiving unit of the high-speed serial communication circuit according to the third embodiment. In FIG. 17, if the control state is link training in step S1, the COM symbol is set as a detection reference symbol, and if it is the return state from the L0s state in the power saving mode, FTS, COM, and SKP are set as detection reference symbols. In other cases, only adjustment based on the symbol increase / decrease information of the SKP ordered set is performed (step S11). When the reference symbol is detected (YES in step S4), a detection signal is output and counting of the
従来技術では物理層受信回路が1シンボルインターフェースを用いて構成されたが、本実施形態のごとく、2シンボルインターフェースで構成してもよい。この場合において、第1及び第2の実施形態と同様に、より早い段階での受信シンボルを基準としてスキュー調整しているので、誤調整や図14の重複出力の可能性はなくなる。すなわち、制御ステートにおける検出シンボルが変更できるため、その制御ステートにおける最適なスキュー調整方法が可能となる。また、本実施形態では、物理層受信回路50と1サイクルで2シンボルでインターフェースをとる場合もスキュー調整可能であり、外部受信信号の受信レートが同じであれば、1サイクルのデータが2倍なので、インターフェースの周波数を1/2にできるので回路実装上も容易になる。 In the prior art, the physical layer receiving circuit is configured using a 1-symbol interface, but may be configured using a 2-symbol interface as in the present embodiment. In this case, as in the first and second embodiments, the skew adjustment is performed based on the received symbol at an earlier stage, so there is no possibility of erroneous adjustment or duplicate output in FIG. That is, since the detected symbol in the control state can be changed, an optimum skew adjustment method in the control state is possible. In the present embodiment, skew adjustment is also possible when the physical layer receiving circuit 50 is interfaced with two symbols in one cycle. If the reception rate of the external reception signal is the same, data in one cycle is doubled. Since the interface frequency can be halved, it is easy to mount the circuit.
第3の実施形態については、第2の実施形態に対して適用しているが、本発明はこれに限らず、第1の実施形態に対して適用してもよい。 The third embodiment is applied to the second embodiment, but the present invention is not limited to this, and may be applied to the first embodiment.
第4の実施形態.
図5は本発明の第4の実施形態に係る高速シリアル通信回路内のレーン間スキュー調整回路6の1レーン分の回路の構成を示すブロック図である。なお、図1の回路構成については第4の実施形態でも同様である。第4の実施形態は、第2の実施形態と比較して、基準シンボル検出回路11は、CPUのレジスタ10Aからの検出基準シンボルに基づいて、受信シンボルに対して検出することを特徴としている。その他の構成及び動作については第2の実施形態と同様である。本実施形態では、第2の実施形態と同様に作用効果を有するとともに、検出基準シンボルをCPUにより任意に設定変更可能であるため、CPUから動的に変更すればより詳細にスキュー調整可能になる。特に、任意のシンボル又はシンボル列でスキュー調整可能である。また、同じハードウエアで異なる規格の通信方式に対応することも可能となる。なお、第4の実施形態の構成は、第1〜第3の実施形態の構成に適用することができる。
Fourth embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of one lane of the inter-lane
以上の実施形態においては、シリアル信号を送信するときに、8B10B符号化変換を行って送信し、受信側で10B8B復号化変換を行っているが、高速シリアル通信のための他の符号化及び復号化変換方式を用いてよい。 In the above embodiment, when transmitting a serial signal, 8B10B encoding conversion is performed and transmitted, and 10B8B decoding conversion is performed on the receiving side. However, other encoding and decoding for high-speed serial communication are performed. A conversion method may be used.
また、第3及び第4の実施形態においては、カウンタ回路13は検出信号及びシンボル増減情報に基づいて計数しているが、本発明はこれに限らず、検出信号のみに基づいて計数してもよい。
In the third and fourth embodiments, the
以上詳述したように、本発明に係るシリアル通信回路によれば、制御ステートにおける検出シンボルが変更できるため、そのステートにおける最適なスキュー調整方法が可能となり、例えば、低消費電力モードから復帰時にその受信シンボルでスキュー調整を実施することができ、通常通信状態への迅速な復帰を行うことができる。特に、省電力モードから復帰時スキュー再調整が必要である場合、リンク再トレーニングをすることなく高速にスキュー調整可能である。 As described above in detail, according to the serial communication circuit according to the present invention, since the detected symbol in the control state can be changed, an optimum skew adjustment method in that state is possible, for example, when returning from the low power consumption mode. Skew adjustment can be performed on the received symbol, and quick return to the normal communication state can be performed. In particular, when it is necessary to readjust the skew when returning from the power saving mode, the skew can be adjusted at high speed without performing link retraining.
1−1〜1−4…受信信号レシーバ、
2−1〜2−4…クロック再生回路、
3−1〜3−4…バイトアラインSP(シリアルパラレル)変換器、
4−1〜4−4…10B8B変換器、
5−1〜5−4…エラスティックバッファ、
6…レーン間スキュー調整回路、
10…制御ステートマシン、
10A…CPUのレジスタ、
11…基準シンボル検出回路、
12…全レーン検出判定回路、
13…カウンタ回路、
14…選択信号発生器、
20,30…信号遅延選択回路、
21〜25,31〜33,41〜43…遅延型フリップフロップ、
26,34…マルチプレクサ、
50…物理層受信回路。
1-1 to 1-4: Received signal receiver,
2-1 to 2-4 ... clock recovery circuit,
3-1 to 3-4 Byte-aligned SP (serial parallel) converter,
4-1 to 4-4... 10B8B converter,
5-1 to 5-4. Elastic buffer,
6 ... Inter-lane skew adjustment circuit,
10: Control state machine,
10A: CPU register,
11: Reference symbol detection circuit,
12 ... All-lane detection determination circuit,
13: Counter circuit,
14 ... Selection signal generator,
20, 30... Signal delay selection circuit,
21-25, 31-33, 41-43 ... delay type flip-flops,
26, 34 ... Multiplexer,
50: Physical layer receiving circuit.
Claims (9)
上記物理層受信回路から出力される複数のレーンの受信シンボルに対してレーン間のシンボルスキューを調整するレーン間スキュー調整回路とを備えたシリアル通信回路であって、
上記レーン間スキュー調整回路は、
制御ステートにより変更可能な所定の検出基準シンボルを上記受信シンボルからレーン毎に検出し、検出信号を出力する検出回路と、
上記検出信号に応答して上記検出信号の計数を開始し、当該計数のカウンタ値を出力し、全てのレーンで上記検出信号を検出したとき計数を停止するカウンタ回路と、
上記カウンタ回路から出力されるカウンタ値を選択信号とし、当該選択信号に対応する遅延量だけ、上記物理層受信回路から出力される複数のレーンの受信シンボルに対して遅延させることによりレーン間のシンボルスキューを調整する信号遅延選択回路とを備えたことを特徴とするシリアル通信回路。 A clock is recovered from serial received signals of a plurality of lanes encoded by a predetermined encoding method, and received symbols are recovered from the serial received signal for each lane using the recovered clock. After byte alignment and serial / parallel conversion for the received symbols for each lane, the received symbols are decoded by a decoding method corresponding to the above encoding method and stored in an elastic buffer, and the received symbols of a plurality of lanes are stored by the elastic buffer. A physical layer receiving circuit that converts the received symbol synchronized with the same clock and outputs the received symbol;
A serial communication circuit comprising an inter-lane skew adjustment circuit that adjusts a symbol skew between lanes for received symbols of a plurality of lanes output from the physical layer reception circuit,
The inter-lane skew adjustment circuit is
A detection circuit that detects a predetermined detection reference symbol that can be changed according to a control state for each lane from the received symbol, and outputs a detection signal;
A counter circuit that starts counting the detection signal in response to the detection signal, outputs a counter value of the count, and stops counting when the detection signal is detected in all lanes;
The counter value output from the counter circuit is used as a selection signal, and symbols between lanes are delayed by a delay amount corresponding to the selection signal with respect to the reception symbols of a plurality of lanes output from the physical layer reception circuit. A serial communication circuit comprising a signal delay selection circuit for adjusting skew.
上記カウンタ回路は、上記検出信号に応答して上記検出信号の計数を開始し、上記シンボル増減情報に基づいて当該計数のカウンタ値を増減した後、当該計数のカウンタ値を出力し、全てのレーンで上記検出信号を検出したとき計数を停止することを特徴とする請求項1記載のシリアル通信回路。 The detection circuit further detects symbol increase / decrease information from the received symbol and outputs it to the counter circuit,
The counter circuit starts counting the detection signal in response to the detection signal, increases / decreases the count value of the count based on the symbol increase / decrease information, and then outputs the count value of the count to all lanes. 2. The serial communication circuit according to claim 1, wherein the counting is stopped when the detection signal is detected.
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