CN100344089C - 具备故障检测功能的通信装置 - Google Patents

Abstract

时钟供给选择电路(102)，控制向发射机(101)及接收机(100)提供发送时钟(146)及接收时钟(143)。时钟供给选择电路(102)包括：时钟生成电路(103)，生成作为基准的内部时钟；时钟调制电路，生成调制时钟信号(145)，该信号调制成对内部时钟信号施加频率误差、相位变动、振动及波形变动中的至少一个。在通常操作时，将内部时钟作为发送时钟(146)及接收时钟(143)提供，在回送操作时，将内部时钟作为接收时钟(143)提供，另一方面，将调制时钟信号(145)作为发送时钟(146)提供。

Description

具备故障检测功能的通信装置

技术领域

本发明涉及通信装置，更具体地说，涉及通信装置的故障检测测试。

背景技术

近年的各种高速通信规格中，伴随着高传送速率化，传送数据的振动分量也变高。为了对应这样的高速、高振动的数据，通信设备中，特别是CDR(Clock Data Recovery：时钟数据恢复)电路和弹性缓冲器(Elasticity Buffer)等用于使外部数据与内部时钟同步的电路的操作也高速化，其构成变得复杂。

例如，连接PC(Personal Computer：个人电脑)和外围设备间的实际标准的最新串行接口的通信规格即USB2.0(Universal SerialBus Specification Revision 2.0)中，规定了480MBPS(Mega-Bits PerSecond)的高速串行通信。例如，在USB2.0 Transceiver MacrocellInterface(UTMI)Specification Version 1.05，March 29，2001的图2中公开了实现这样的通信规格的通信装置的结构例。

另一方面，这样的传送速率(频率)、传送振动分量等往往通过规格进行严密规定，通信装置是否满足USB2.0等的高速通信规格所要求的传送速率和传送振动分量，必须进行充分的测试。但是，此时，可进行与传送速率对应的高频操作的昂贵的测试装置变得必要，因而提高了通信装置本身的制造成本。

另外，特开平6-311208号公报中，作为内置有接收机及发射机的通信装置中的一般测试方式，已知有由自身的接收机接收并测试由自身的发射机所发生的发送信号的所谓回送操作进行的测试方式。通过回送操作，不必在外部设置昂贵的测试装置，可廉价地执行通信装置的故障检测测试，以确认是否满足高速通信规格所要求的传送速率和传送振动分量。

但是，发射机和接收机以同一时钟操作的传统的通信装置中，通过回送操作，在接近存在频率误差、传送振动、相位变动和时钟信号的波形变动(占空比等)的实际的USB通信的操作条件下不可能进行通信装置的异常验证测试。特别是，对于吸收这些频率误差、传送振动、波形变动及相位变动、使外部数据与内部时钟同步的时钟数据恢复电路和弹性缓冲器电路，在传统的回送操作中，事实上无法进行异常检测。

因而，由于必须采用可施加附加有频率误差、传送振动、波形变动和相位变动的USB数据的昂贵且高速的测试装置进行测试，因而有通信装置的制造成本变高的问题。

另外，传统的通信装置中不具备定量测定USB通信数据的振动分量的装置，因而，难以用回送操作对发射机的波形品质(振动分量)是否在规格内的异常进行检测。因而，发射机的波形品质是否在规格内的异常检测必须采用昂贵的高速测试装置进行验证，从该点看也会导致测试成本上升及通信装置的制造成本上升。

而且，传统的通信装置中，回送操作时必须将多比特低速的接收数据及发送数据引到通信装置的外部。因而必须设置多条信号输入输出通路，从该点看也导致通信装置的成本增大。

另外，传统的通信装置专用于发射机的输出和接收机的输入直接连接的半双工通信，在涉及多个通信装置的异常检测时，也必须用半双工通信进行异常检测，与用全双工检测异常的场合相比，异常检测测试的时间变长，从该点看也有通信装置的制造成本上升的问题。

发明内容

本发明鉴于解决这样的问题而提出，其目的为提供一种通信装置，可通过测试成本低的回送操作，在接近附加频率误差、传送振动、时钟波形变动和相位变动的实际操作的通信状态下，进行接收机及发射机的异常检测测试。

本发明的其他目的为提供一种通信装置，具有可通过测试成本低的回送操作来验证发射机的振动分量(波形分量)、同时在验证时可减少向外部引出的信号数的结构。

本发明的又一目的为提供一种通信装置，具有可在半双工通信方式的通信装置中执行高速测试的结构。

本发明的通信装置，包括：发射机，包含有与发送时钟同步操作，将发送数据变换成发送信号的编码器电路；接收机，包含有与接收时钟同步操作，将接收信号变换成接收数据的解码器电路；时钟供给选择电路，控制向发射机及接收机提供发送时钟及接收时钟，时钟供给选择电路包括：时钟生成电路，生成内部时钟信号；时钟调制电路，生成调制时钟信号，它调制成以内部时钟信号为基准并强制施加频率误差、相位变动、振动及波形变动中的至少一个。时钟供给选择电路在通常操作时，将内部时钟信号共同作为发送时钟及接收时钟提供，在回送操作时，将内部时钟信号作为发送时钟及接收时钟的一方提供，且将调制时钟信号作为发送时钟及接收时钟的另一方提供。

本发明的其他构成的通信装置，包括：发射机，包含有与时钟信号同步操作，将发送数据变换成发送信号的编码器电路；接收机，包含有与时钟信号同步操作，将接收信号变换成接收数据的解码器电路；时钟生成电路，生成与时钟信号具有同一频率且相位互异的多个时钟信号；振动测定电路，在回送操作时，根据接收信号的迁移边沿和多个时钟信号的迁移边沿的相位比较结果的迁移，测定发射机中发生的振动。

本发明的又一其他构成的通信装置，包括：通信结点及测试通信结点，可与其他通信装置之间进行信号的收发；发射机，将输入的发送数据变换成发送信号并向通信结点输出；接收机，将输入接收结点的接收信号变换成接收数据并输出；信号开关，用于选择通信结点及测试通信结点的一方，与接收结点之间形成信号通路。在第1测试模式时，自身的通信结点及测试通信结点与其他通信装置的测试通信结点及通信结点之间分别形成信号通路，各通信装置的信号开关在第1测试模式时，在自身的测试通信结点和接收结点之间形成信号通路。

从而，本发明的主要优点为：在通信装置中，可以使接收机及发射机的一方与内部时钟同步操作，而使接收机及发射机的另一方，与向内部时钟强制施加了频率误差、相位变动、波形变动及振动的至少一个后的调制时钟信号同步操作。从而，在接近实际操作的状态下的接收机及发射机的异常检测测试不必采用昂贵的测试装置，可以通过回送操作来执行。

另外，通过具备振动测定电路，使接收机及发射机与共同时钟同步操作的回送操作，从而，不必采用高速且昂贵的测试装置向外部引出多个信号，可检测发射机的波形品质的异常即振动异常。

而且，通过在半双工通信装置配置信号开关，以便选择通信结点及测试通信结点之一与接收结点之间形成信号通路，将2个该通信装置相互连接，从而，可在全双工的状态执行高速故障检测测试。

本发明的上述以及其他目的、特征、方面及优点通过参照附图进行的详细说明将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明实施例1的通信装置的整体结构例的方框图。

图2是图1所示编码器电路的构成例的方框图。

图3是图1所示解码器电路的构成例的方框图。

图4是图1所示时钟调制电路的构成例的方框图。

图5是说明内部时钟群的波形图。

图6是图1所示数据比较电路的构成例的方框图。

图7是图1所示振动测定电路的构成例的方框图。

图8是表示图7所示时钟采样器的构成例的电路图。

图9是图8所示时钟采样器电路的操作例的说明图。

图10是说明图7所示相位比较电路的操作例的流程图。

图11是本发明的实施例2的通信装置的整体构成例的方框图。

图12是实施例3的测试模式中通信装置间的信号通路的说明图。

具体实施方式

以下，参照图面详细说明本发明的实施例。另外，图中的同一符号表示同一或相当部分。

实施例1

参照图1，本发明的实施例1的通信装置10是实现USB2.0Hi-speed(480MBPS)的物理层(PHY层)的通信装置。

参照图1，通信装置10包括接收机100、发射机101、时钟供给选择电路102、数据比较电路105、信号开关106、107以及振动测定电路108。

时钟供给选择电路102包括：时钟生成电路103、时钟调制电路104和时钟开关116。

时钟生成电路103将来自外部振荡器20的外部时钟142倍增，生成内部时钟信号CLKI及内部时钟群144。内部时钟信号CLKI及内部时钟群144是频率为480MHz的高速时钟。例如，外部时钟142的频率若为12MHz，时钟生成电路103将外部时钟142倍增40倍。另外，通过适当设定时钟生成电路103的倍率，外部时钟142的频率不限于上述的12MHz，可以是任意的频率。

时钟供给选择电路102将内部时钟信号CLKI直接作为接收时钟143，传达到接收机100及数据比较电路105。内部时钟群144包含频率为480MHz的相位互异的多个时钟信号。以下，本实施例中，如后面的详细说明，内部时钟群144由具有阶段相位差的10个时钟信号144-0～144-9构成，但是构成内部时钟群144的时钟信号数没有特别限定，可以是任意的个数。

时钟调制电路104通过选择输出从时钟生成电路103接收的内部时钟群144中的一个时钟信号，生成调制时钟信号145。调制时钟信号145是以传达到接收机100的内部时钟信号CLKI(即，接收时钟143)为基准，强制施加频率误差、相位变动、时钟波形变动(占空比等)及振动中的至少一个而进行调制的。

时钟开关116与发射机101对应设置，选择接收时钟143(内部时钟信号CLKI)及调制时钟信号145的一方，作为发送时钟146供给数据比较电路105及发射机101内的编码器电路114。

发射机101包括：编码器电路114，将发送数据130通过规定的通信规格所规定的信号处理变换成发送信号131；及差动驱动器115。图1例示的通信装置10中，通过编码器电路114将8比特并行的发送数据130变换成高速串行信号的发送信号131。

参照图2，编码器电路114通过保持寄存器1101及移位寄存器1102构成的并行/串行变换电路，将8比特并行的发送数据130变换成1比特的串行信号。位填充电路1103及NRZI(Non Return to Zero Invert：非归零转换)编码器1104将变换的串行信号编码成按照USB规格的串行数据，生成单端的串行发送信号131。以下，本实施例中，以处理串行信号的串行接口通信作为代表例进行详细说明，但是信号的个数没有特别限定，可以是任意的个数。

再参照图1，差动驱动器115接收由编码器电路114生成的单端的发送信号131，变换成+侧及-侧的发送差动信号TD+及TD-。发送差动信号TD+及TD-分别输出到通信结点132及133。以下，本实施例中，以包含差动驱动器115的差动通信为代表例进行详细说明，本发明的应用不限于采用差动信号的差动通信，在单端通信中也可应用本发明。

信号开关106选择通信结点132及测试通信结点147的一方与接收结点134之间形成信号通路。同样，信号开关107选择通信结点133及测试通信结点148的一方与接收结点135之间形成信号通路。信号开关通常由切换信号配线间的电气连接的机械或电气开关实现。

进行半双工通信的通常的通信操作时(以下，称为「通常操作时」)及回送操作时，信号开关106及107在通信结点132及133与接收结点134及135之间形成信号通路。

信号开关106及107在后续的实施例3进行说明，与回送操作不同的其他测试模式(全双工测试操作)中，在测试通信结点147及148和接收结点134及135之间形成信号通路。如后面的详细说明，该其他测试模式中，来自其他通信装置的发送差动信号输入测试通信结点147及148。

从而，在通常操作时，输入通信结点132、133的来自其他通信装置的发射机的发送差动信号，作为接收差动信号RD+、RD-传达到接收结点134、135。另一方面，在回送操作时，由自身的发射机101生成的发送差动信号TD+、TD-作为接收差动信号RD+、RD-传达到接收结点134、135。以下，对发送差动信号TD+、TD-及接收差动信号RD+、RD-分别为一组的串行接口通信进行说明，但是，如上所述，本发明的应用不限于这样的1对串行接口规格。

接收机100包括：差动接收器109、信号开关110、时钟数据恢复电路111、弹性缓冲器电路112以及解码器电路113。

差动接收器109将传达到接收结点134、135的接收差动信号RD+、RD-变换成单端的串行信号136。信号开关110选择差动接收器109输出的串行信号136及编码器电路114输出的发送信号131的一方，作为接收信号137输出。

时钟数据恢复电路111从接收信号137抽出时钟及数据，生成复原时钟138及复原数据139。

弹性缓冲器电路112设置为复原时钟138及接收时钟143之间的定时差缓冲电路，以FIF0(First In First Out)方式从复原时钟138及复原数据139生成与接收时钟143同步的同步数据信号140。解码器电路113将同步数据信号140变换成8比特并行的接收数据141。

参照图3，解码器电路113包括：NRZI解码器1105、位未填充电路1106、移位寄存器1107、保持寄存器1108。

NRZI解码器1105及位未填充电路1106将串行信号的同步数据信号140解码成串行数据。而且，解码的串行数据由移位寄存器1107及保持寄存器1108构成的串行/并行变换电路变换成8比特并行的接收数据141。

再参照图1，振动测定电路108在回送操作时，接收由信号开关110作为接收信号137传达的发送信号131和内部时钟群144，评估发射机101的波形品质(振动分量)。

数据比较电路105比较输入到发射机101的发送数据130和接收机100输出的接收数据141，生成表示比较结果的数据不一致检测信号150。

接着说明图1所示通信装置10的回送操作。

本发明的通信装置的回送操作包含第1及第2回送测试。第1回送测试中，在对接收时钟及发送时钟的一方强制施加振动、频率误差、时钟波形变动及相位变动的至少一个的状态下，执行接收机100或发射机101的故障检测测试。另一方面，第2回送测试中，在使接收时钟及发送时钟为共同的时钟的状态下，执行评估发射机101的波形品质(振动分量)的故障检测测试。

如上所述，第1及第2回送测试中，由于信号开关106及107在通信结点132、133和接收结点134、135之间形成信号通路，因而由发射机101生成的发送差动信号TD+、TD-作为接收差动信号RD+、RD-传达到接收结点134、135。

另外，信号开关110形成用以将差动接收器109输出的串行信号136作为接收信号137传达到后级电路群的信号通路。

首先，说明第1回送测试。实施例1的通信装置10中的第1回送测试中，对发射机101的发送时钟146强制施加振动、频率误差、波形变动及相位变动的至少一个。即，时钟开关116选择由时钟调制电路104输出的调制时钟信号145，作为发送时钟146供给编码器电路114及数据比较电路105。

时钟调制电路104从构成内部时钟群144的相位互异的多个时钟信号选择一个，作为调制时钟信号145输出。时钟调制电路104的详细构成如后述，通过从内部时钟群144中选择某一相位的时钟信号，可控制调制时钟信号145的相位。另外，通过自动进行内部时钟群144的选择或由外部控制进行动态或静态切换，可改变调制时钟信号145的相位、频率、时钟波形(占空比等)及振动。

例如，通过顺序地将选择的时钟信号向相位滞后的方向切换，可以使调制时钟信号145的频率比基准的内部时钟信号CLKI的频率(480MHz)低。相对地，通过顺序地将选择的时钟信号向相位超前的方向切换，可使调制时钟信号145的频率比基准的频率(480MHz)高。

调制时钟信号145的频率可由内部时钟群144的选择的切换频度控制。而且，选择的时钟的切换瞬间，通过改变时钟的电平迁移边沿，可控制该电平迁移边沿的位置变动即振动量。振动量可通过内部时钟群144的选择的切换频度和该切换前后分别选择的时钟信号间的相位差来控制。

这样，时钟调制电路104生成的调制时钟信号145调制成对基准的内部时钟信号CLKI(即，接收时钟143)强制施加频率误差、相位变动、波形变动及振动的至少一个。

发射机101中，编码器电路114与发送时钟146同步，从8比特并行的发送数据130(60MHz)生成串行发送信号131(480MHz)。此时，由于由时钟调制电路104对发送时钟146施加了频率误差、相位变动、时钟波形变动及振动的至少一个，因而与基准的内部时钟信号CLKI(接收时钟143)比较，对与发送时钟146同步的发送信号131也施加了频率误差、相位变动、波形变动及振动的至少一个。

发送信号131由差动驱动器115变换成发送差动信号TD+、TD-(480MHz)后，经由信号开关106及107，作为接收差动信号RD+、RD-输入接收机100。结果，与发送信号131同样，480MHz的发送差动信号TD+、TD-及接收差动信号RD+、RD-都施加了频率误差、相位变动、波形变动及振动的至少一个。

如上所述，接收机100中，由差动接收器109将接收差动信号RD+、RD-变换成单端的串行信号136，该单端信号经由信号开关110，作为接收信号137输入时钟数据恢复电路111。

至于时钟数据恢复电路111从接收信号137将时钟及数据复原而生成的复原时钟138及复原数据139，由于接收信号137包含频率误差、相位变动、波形变动及振动的至少一个，因而复原时钟138也动态变化。结果，可动态操作时钟数据恢复电路111，在接近实际通信时的状态下操作接收机100。

反之，传统的通信装置中的回送操作中，发射机及接收机与共同的时钟信号同步进行操作，因而接收信号137中不包含频率误差、相位变动、波形变动及振动中的任何一个。因而，由于复原时钟138的相位也固定，所以时钟数据恢复电路111的操作率变低，在接近实际通信时的状态下不能操作接收机100。

弹性缓冲器电路112吸收接收时钟143和由时钟数据恢复电路111复原的复原时钟138的频率误差，生成与接收时钟143同步的串行同步数据信号140。同步数据信号140由解码器电路113变换成8比特并行的接收数据141。

数据比较电路105根据输入发射机的发送数据130和接收机100输出的接收数据141的一致比较结果，生成数据不一致检测信号150。接收机100异常时，由于发送数据130和接收数据141不一致，因而数据不一致检测信号150的值设定成表示不一致的电平。另一方面，接收机100无异常时，数据不一致检测信号150设定成表示发送数据130和接收数据141一致的电平。从而，通过取出1比特的数据不一致检测信号150，可从外部判断接收机100是否正常。

这样，第1回送测试中，接收机100与基准的内部时钟信号CLKI同步地操作，另一方面，发射机101与调制时钟信号145同步地操作。结果，通过不需要高速且昂贵的测试装置的回送操作，可使时钟数据恢复电路111及弹性缓冲器电路112在各种状况下操作，在接近实际操作时的状态下执行接收机100的异常检测测试。

接着，说明第2回送测试。第2回送测试中，时钟开关116选择与接收时钟143共同的时钟即内部时钟信号CLKI，作为发送时钟146供给编码器电路114及数据比较电路105。结果，向接收机100及发射机101供给未调制的基准的480MHz的内部时钟信号CLKI。

从而，发射机101与未调制的内部时钟信号CLKI同步生成发送信号131及发送差动信号TD+、TD-。发送差动信号TD+、TD-经由信号开关106及107输入接收机100。

与上述的第1回送测试时同样，差动接收器109获得的串行信号136作为接收信号137传达到接收机100中。

振动测定电路108将构成内部时钟群144的10个相位互异的时钟信号的各边沿和接收信号137的边沿的差分的迁移幅度检测为振动。具体地说，这样得到的差分的迁移幅度若超过一定电平，则将振动误差检测信号149设定成规定电平。

通过具备这样的振动测定电路108，可进行使接收机100及发射机101与共同时钟同步操作的回送操作，因而，不用高速且昂贵的测试装置，根据1比特的振动误差检测信号149的输出，可以检测发射机101波形品质的异常即振动异常。

另外，接收信号137通过时钟数据恢复电路111、弹性缓冲器电路112及解码器电路113变换成8比特并行的接收数据141。从而，第2回送测试中，也可以通过数据比较电路105比较接收机100获得的接收数据141和输入发射机101的发送数据130，检测发射机101或接收机100的异常。

另外，以上说明的第1及第2回送测试中，都可以设定信号开关110以形成信号通路，将来自编码器电路114的串行发送信号131作为接收信号137直接传达到接收机100的内部。

在该场合，可将差动驱动器115及差动接收器109旁路，执行第1及第2回送测试。从而，若通过未将差动驱动器115及差动接收器109旁路的回送测试检测出异常，且通过将差动驱动器115及差动接收器109的通路的回送测试未检测出异常时，可判断差动驱动器115或差动接收器109异常。即，由于可简易判定差动接收器109及差动驱动器115中是否存在故障，因而容易进行异常发生特定处的确定。

接着，详细说明图1所示通信装置10中的主要电路的构成。

参照图4，时钟调制电路104包括10比特的升/降计数器的环形计数器300和选择器电路301。

环形计数器300具有选择器302及触发器303。选择器302及触发器303以构成内部时钟群144的时钟信号数进行设置，即各设置10个。

图5是说明内部时钟群144的波形图。

参照图5，如上所述，内部时钟群144由相位互异且同一频率(480MHz)的10个时钟信号144-0～144-9构成。时钟信号144-0～144-9中，相邻的时钟信号间的相位差都为1/10周期。即，时钟信号144-n(n：0～9的整数)比时钟信号144-(n-1)滞后1/10周期的相位。另外，时钟信号144-0比时钟信号144-9滞后1/10周期的相位。

再参照图4，与时钟信号144-0对应的选择器302接收表示计数值的SCLK[0:9](统一表示SCLK(0)～SCLK(9)，以下，多比特信号可进行同样的表示)中的SCLK(9)及SCLK(1)，根据升/降识别信号311选择输出其中一个。以下，输入各选择器302的SCLK[0:9]的比特各间隔一个，例如，SCLK(0)及SCLK(2)输入与时钟信号144-1对应的选择器302，SCLK(8)及SCLK(0)输入与时钟信号144-9对应的选择器302。

与第n(以下也称「第n相位」)时钟信号对应的触发器303，响应规定环形计数器300的计数定时的外部触发脉冲即计数时钟310的迁移边沿，获取来自对应的选择器302的输出，作为SCLK(n)输出。另外，计数时钟310也可具有一定周期或不定周期。

结果，SCLK[0:9]作为设定成仅有1比特与其他比特不同的电平(例如″1″)的10比特-1热代码(ホツトコ-ド)的时钟选择信号313，提供给选择器电路301。

SCLK[0:9]在升/降识别信号311为″0″时，响应计数时钟310进行降序计数，从SCLK(n)＝″1″的状态变化到SCLK(n-1)＝″1″的状态。但是，从SCLK(0)＝″1″的状态变化成SCLK(9)＝″1″的状态。

相对地，升/降识别信号311为″1″时，响应计数时钟310，SCLK[0:9]进行升序计数，从SCLK(n)＝″1″的状态变化成SCLK(n+1)＝″1″的状态。但是，从SCLK(9)＝″1″的状态变化成SCLK(0)＝″1″的状态。

根据时钟选择信号313，选择器电路301从构成内部时钟群144的10个时钟信号144-0～144-9中选择1个，作为调制时钟信号145输出。例如，时钟选择信号313中，SCLK(0)＝″1″时，时钟信号144-0～144-9中第0相位的时钟信号144-0被选择。

从而，升/降识别信号311为″0″时，与计数时钟310的上升沿同步，选择器电路301选择的时钟信号从第n相位的时钟信号144-n偏移到第(n-1)相位的时钟信号144-(n-1)。但是，n＝0时，从时钟信号144-0偏移到时钟信号144-9。结果，调制时钟信号145的相位渐渐超前，其频率变高。另外，通过对每个计数时钟310的上升沿使调制时钟信号145的边沿偏移，可强制发生振动。

反之，升/降识别信号311为″1″时，与计数时钟310的上升沿同步，选择器电路301选择的时钟信号从第n相位的时钟信号144-n偏移到第(n+1)相位的时钟信号144-(n+1)。但是，n＝9的场合，从时钟信号144-9偏移到时钟信号144-0。结果，调制时钟信号145的相位渐渐滞后，其频率变低。另外，通过对每个计数时钟310的上升沿使调制时钟信号145的边沿偏移，发生强制振动。

这样，可调制由时钟调制电路104生成的调制时钟信号145，使得对基准的内部时钟信号CLKI强制施加频率误差、相位变动及振动的至少一个。

接着，说明第1回送测试采用的数据比较电路的构成。

参照图6，数据比较电路105包括弹性缓冲器电路901和比较电路902。弹性缓冲器电路901接受输入发射机的8比特并行的发送数据130和接收时钟143及发送时钟146。如上所述，发送时钟146采用由时钟调制电路104生成的调制时钟信号145，接收时钟143与基准的内部时钟信号CLKI相当。

弹性缓冲器电路901具有与图1所示弹性缓冲器电路112同样的机能，设置为用以吸收接收时钟143(内部时钟信号CLKI)及发送时钟146(调制时钟信号145)的时钟间定时差的缓冲电路。即，弹性缓冲器电路901接收发送数据130，以发送数据130和接收数据141的定时差在内部滞留后，将发送数据130作为信号903输出。结果，信号903与接收机100输出的接收数据141同步。

比较电路902根据来自弹性缓冲器电路901的信号903和来自接收机100的接收数据141的一致比较结果，生成数据不一致检测信号150。

这样，在将基准的内部时钟信号CLK1作为接收时钟143供给接收机100并将调制时钟信号145供给发射机101的回送操作(第1回送测试)中，可以使输入发射机的发送数据和从接收机获得的接收数据同步，执行一致比较。

接着，说明第2回送测试采用的振动测定电路的构成。

参照图7，图1所示振动测定电路108包括时钟采样器501和相位比较电路504。时钟采样器501在响应串行接收信号137的定时对构成内部时钟群144的10个时钟信号进行采样。如上所述，回送操作时，接收信号的串行信号137是与来自自身的发射机101的发送信号131对应的信号。

时钟采样器501输出基于以串行信号137的正边沿(上升沿)采样的信息的正边沿位置信息502和基于以负边沿(下降沿)采样的信息的负边沿位置信息503。即，正边沿位置信息502表示串行信号137的正边沿是否存在于构成内部时钟群144的10个时钟信号144-0～144-9中的某相位间。即，正边沿位置信息502表示串行信号137的正边沿的相位。

同样，负边沿位置信息503表示串行信号137的负边沿是否存在于构成内部时钟群144的10个时钟信号144-0～144-9中的某相位间。即，负边沿位置信息503表示串行信号137的负边沿的相位。

相位比较电路504接受指示相位比较操作的开始的开始信号505、表示振动容许值的信号506以及来自时钟采样器501的正边沿位置信息502及负边沿位置信息503。相位比较电路504检测正边沿位置信息502及负边沿位置信息503的差分，该差分比由信号506表示的规定值大时，检测为超过振动容许值，将振动误差检测信号149设定成使能状态。

参照图8，图7所示的时钟采样器501包括触发器电路601～605。各个触发器电路601～605表示与构成内部时钟群144的10个时钟信号144-0～144-9分别对应设置的10个触发器。

触发器电路601响应串行信号137的正边沿，输出对构成内部时钟群144的10个时钟信号144-0～144-9的各个电平进行采样的10比特的信号606。同样，触发器电路604响应串行信号137的负边沿，输出对时钟信号144-0～144-9的各个电平进行采样的10比特的信号608。触发器电路602响应串行信号137的负边沿，输出对触发器电路601输出的10比特的信号606进行采样的10比特的信号607。

触发器电路603响应串行信号137的正边沿，将对触发器电路602输出的10比特的信号607进行采样的10比特的信号作为正边沿位置信息502输出。触发器电路605响应串行信号137的正边沿，将对触发器电路604输出的10比特的信号608进行采样的10比特的信号作为负边沿位置信息503输出。

图9是时钟采样器电路的操作例的说明图。

响应串行信号137的正边沿701，对构成内部时钟群144的时钟信号144-0～144-9的各个电平进行采样，信号606设定成″10’b10_0000_1111″。即，第0比特和第1比特之间采样的数据从″1″变化到″0″。值从1变化到0的比特位置表示正边沿701的相位。该场合，表示时钟信号144-0及144-1的正边沿间存在串行信号137的边沿。

这里，时钟信号144-0及144-1的正边沿间的相位范围称为第0相位范围，将信号606的值解释为「0」。以下，同样，存在从第1相位范围到第9相位范围，因而信号606的值也存在「1」～「9」。用触发器电路602及603对该信号606进行再采样，变换成与串行信号137的正边沿703同步的信号，即正边沿位置信息502。即，正边沿位置信息502的值与构成内部时钟群144的时钟信号数对应，存在「0」～「9」。图9的例中，正边沿位置信息502是″10’b10_0000_1111″，其值成为「0」。

同样，通过触发器电路603，与串行信号137的负边沿702同步地对内部时钟群144采样，可获得信号608。信号608成为″10’bOO_0111_1100″。该信号608中，第7比特和第8比特之间，值从1变化到0，表示负边沿702存在于时钟信号144-7及144-8之间即第7相位范围。即，″10’bOO_0111_1100″的电平即信号608的值解释为「7」。

信号608通过用触发器电路603再采样，变换成负边沿位置信息503。结果，负边沿位置信息503为″10’bOO_0111_1100″，即其值成为「7」。

接着，说明接受这些正边沿位置信息502及负边沿位置信息503的相位比较电路504的操作。

图10是说明相位比较电路504的操作例的流程图。相位比较电路504对每个串行信号137的正边沿执行图10的流程图所示的操作。

参照图10，相位比较操作若开始(步骤801)，则确认相位比较电路504中施加的开始信号505的值，若开始信号505的值为″1″，则判断相位比较开始(步骤802)。判断为相位比较开始时，作为相位比较的初始值，将现在的正边沿位置信息502作为初始相位存储到寄存器等(步骤803)。该阶段中，由于未检测误差，振动误差检测信号149的值为″0″即无误差(步骤804)。

另一方面，在步骤802中，开始信号505的值为″0″，相位比较已经开始的场合，将在该正边沿获得的正边沿位置信息502的值和在步骤803中寄存器等存储的初始相位的值的差分的绝对值作为相位差算出(步骤805)。该差分(相位差)比由信号506表示的振动最大值(容许值)大时，振动误差检测信号设定为″1″(步骤806)。另一方面，初始相位的值和正边沿位置信息502的值的差分的绝对值比振动最大值小时，将现在的负边沿位置信息503的值和初始相位的值的差分的绝对值作为相位差算出，判定该差分(相位差)和振动最大值的大小(步骤807)。

步骤807中，初始相位的值和现在的负边沿位置信息503的值的差分在容许值以下时，判定无振动误差，振动误差检测信号的值设定为″0″(步骤804)。这样，正边沿位置信息502及负边沿位置信息503离开初始相位的迁移量(相位差)都比振动最大值(容许值)小时，判定「无振动误差」，除此以外判定「有振动误差」，结束相位比较操作(步骤808)。

从而，通过使接收机100及发射机101与共同时钟同步地操作的回送操作(第2回送测试)，不需要高速且昂贵的测试装置，根据1比特的振动误差检测信号149的输出，可检测发射机101的波形品质的异常即振动异常。

如上所述，根据本发明的实施例1的通信装置，通过第1及第2回送测试的至少一个，不需要用高速且昂贵的测试装置向外部引出多个信号，可评估与实际操作时接近的状态下的接收机及发射机的异常检测测试及发射机的波形品质(振动分量)。

实施例2

参照图11，本发明的实施例2的通信装置10#与图1所示实施例1的通信装置10比较，时钟供给选择电路102的构成不同。即，实施例2的通信装置10#中，基准的内部时钟信号CLKI(480MHz)直接作为发送时钟146#供给发射机101，另一方面，时钟开关116与接收机100对应设置。

时钟开关116从用作发送时钟146#的内部时钟信号CLKI及时钟调制电路104输出的调制时钟信号145选择一个，作为接收时钟143#供给接收机100。通信装置10#的其他部分的构成与实施例1的通信装置10同样，不重复详细的说明。

通过这样的构成，实施例2的构成中，发射机101生成的发送信号131及发送差动信号TD+、TD-中不施加频率误差、相位变动、波形变动及振动。接收机100将无该频率误差、相位变动、波形变动及振动的发送差动信号TD+、TD-或发送信号131作为接收信号137接收。

但是，用以将接收信号137变换成接收数据141的弹性缓冲器电路112及解码器电路113与调制时钟信号145同步操作，因而通过与实施例1同样的第1回送测试，在强制施加频率误差、相位变动、波形变动及振动的至少一个的状态下，即，接近实际操作时的状态下的接收机及发射机的异常检测测试不必采用高速且昂贵的测试装置，而可以通过回送操作执行。

另外，若变更时钟开关116的设定，同样也可执行与实施例1同样的第2回送测试。即，通过具备振动测定电路，不必采用高速且昂贵的测试装置向外部引出多个信号，可检测发射机的波形品质的异常即振动异常。

实施例3

实施例3中，说明采用实施例1或2说明的半双工的通信装置10或10#在全双工的形态下操作，执行高速故障检测测试的测试模式。

实施例3的测试模式中，在图1及图11分别所示的通信装置10及10#中，信号开关106及107在测试通信结点147及148和接收结点134及135之间形成信号通路。即，在各通信装置10、10#的内部，自身的通信结点132、133和接收结点134、135之间的信号通路被遮断。

图12表示实施例3的测试模式中的通信装置间的信号通路。

参照图12，实施例3的测试模式中，在2个通信装置10A及10B间收发信号。通信装置10A用发射机101将发送数据201作为发送数据130-A接收，变换成发送差动信号，从通信结点132-A、133-A输出。同样，通信装置10B用发射机101将发送数据205作为发送数据130-B接收，变换成发送差动信号，从通信结点132-B、133-B输出。

而且，在通信装置10A的通信结点132-A、133-A和通信装置10B的测试通信结点147-B、148-B之间形成信号通路，同样，在通信装置10B的通信结点132-B、133-B和通信装置10A的测试通信结点147-A、148-A之间形成信号通路。

从而，通信装置10A及10B各自经由信号开关106及107，将输入测试通信结点147、148的来自其他通信装置的发送信号作为接收信号接收。

通过形成这样的信号通路并执行故障检测测试，通信装置10A的接收机100接收由通信装置10B的发射机101生成的发送信号，生成接收数据208(141-A)。同样，通信装置10B的接收机100接收通信装置10A的发射机101生成的发送信号，生成接收数据204(141-B)。

从而，通过执行输入通信装置10A的发送数据201和通信装置10B输出的接收数据204的比较以及输入通信装置10B的发送数据205和通信装置10A输出的接收数据208的比较，可同时检测通信装置10A及10B的异常。即，通信装置的异常的验证可以2倍的速度进行测试。另外，若通信装置10A及10B的一方采用预先判明无异常的通信装置，则可高速检测另一方的通信装置的异常。

另外，通过实施例2的通信装置10#A及10#B的组合，也可执行实施例3的测试模式。或，通过实施例1的通信装置10和实施例2的通信装置10#的组合，也可执行实施例3的测试模式。

另外，根据故障检测测试的目的，实施例3的测试模式中各通信装置10、10#内的接收时钟及发送时钟的供给也可以与第1及第2回送操作相同。

这样，本发明的实施例3的测试模式中，采用配置有信号开关的半双工通信装置，以便选择通信结点及测试通信结点之一与接收结点之间形成信号通路，通过将2个该通信装置相互连接，可在全双工的状态执行高速故障检测测试。

相对地，如实施例1、2所说明，各通信装置中，通过信号开关106、107，若在通信结点132及133和接收结点134及135之间形成信号通路，则可以BIST(Built In Self Test：机内自测)方式执行第1或第2回送测试。

以上，本发明的实施例1-3中，说明了USB2.0的通信装置的构成例，本发明的应用不限于这样的场合。即，在按照「IEEE(Instituteof E1ectrical and E1ectronic Engineers)1394」，「PCI Express」，「Serial ATA」，「LVDS」，「Rapid IO」等的其他任意的串行接口规格及「ATA」等的并行接口规格的任一通信装置中也可应用本发明。

另外，对于通信装置的操作频率及发送/接收数据比特数，不限于本实施例中的480MHz及8比特，与任意的条件对应，可同样地应用本发明。

而且，本发明的实施例1到3中，说明了具有由差动接收器、时钟数据恢复电路、弹性缓冲器电路及解码器电路构成的接收机的通信装置，但是对于具备以过采样环形方式的接收机为代表的其他方式的接收机的通信装置，也可同样应用本发明。

虽然详细说明了本发明，但是仅仅是进行例示而不是限定，应当明白本发明的精神和范围仅仅由权利要求的范围限定。

Claims (12)

1.一种通信装置，包括：

发射机，包含有与发送时钟同步操作，将发送数据变换成发送信号的编码器电路；

接收机，包含有与接收时钟同步操作，将接收信号变换成接收数据的解码器电路；

时钟供给选择电路，控制向上述发射机及上述接收机提供上述发送时钟及上述接收时钟；

第1信号开关，用于在第1回送操作时，形成将来自上述发射机的上述发送信号作为上述接收信号提供给上述接收机的通路，

上述时钟供给选择电路包括：

时钟生成电路，生成内部时钟信号；

时钟调制电路，生成调制时钟信号，该信号调制成以上述内部时钟信号为基准并强制施加频率误差、相位变动、振动及波形变动中的至少一个，

上述时钟供给选择电路，在通常操作时，将上述内部时钟信号共同作为上述发送时钟及上述接收时钟提供，在第1回送操作时，将上述内部时钟信号作为上述发送时钟及上述接收时钟的一方提供，且将上述调制时钟信号作为上述发送时钟及上述接收时钟的另一方提供，

上述通信装置还具备：

数据比较电路，在第1回送操作时，比较输入上述编码器电路的上述发送数据和从上述解码器电路输出的上述接收数据，并根据比较结果生成信号。

2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：

上述时钟供给选择电路包含与上述发射机对应设置的时钟开关，

上述时钟开关，在上述通常操作时，将上述内部时钟信号作为上述发送时钟供给上述发射机，另一方面，在上述第1回送操作时，将上述调制时钟信号作为上述发送时钟供给上述发射机，

上述时钟供给选择电路，在上述通常操作时及上述第1回送操作时，将上述内部时钟信号作为上述接收时钟供给上述接收机。

3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：

上述时钟供给选择电路包含与上述接收机对应设置的时钟开关，

上述时钟开关，在上述通常操作时，将上述内部时钟信号作为上述接收时钟供给上述接收机，另一方面，在上述第1回送操作时，将上述调制时钟信号作为上述接收时钟供给上述接收机，

上述时钟供给选择电路，在上述通常操作时及上述第1回送操作时，将上述内部时钟信号作为上述发送时钟供给上述发射机。

4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：

上述时钟生成电路，还生成与上述内部时钟信号具有同一频率且相位互异的多个时钟信号，

上述时钟调制电路包括：

计数器电路，其计数值与外部触发脉冲同步变化；

选择器电路，从上述时钟生成电路接收上述多个时钟信号，同时，作为上述调制时钟信号，从上述多个时钟信号中选择输出与上述计数值对应的一个信号。

5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：

上述数据比较电路包括：

缓冲电路，接收上述发送数据，在内部滞留与上述内部时钟信号和上述调制时钟信号的定时差对应的时间后，输出上述发送数据，

比较器，比较上述缓冲电路输出的上述发送数据和来自上述解码器电路的上述接收数据。

6.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：

上述发射机还包含将单端信号的上述发送信号变换成差动信号并输出的差动驱动器，

上述接收机还包含将输入的差动信号变换成单端信号的上述接收信号的差动接收器，

上述通信装置还包括第2信号开关，

在上述第1回送操作时，在必要时形成使上述差动驱动器及上述差动接收器被旁路，上述编码器电路输出的上述发送信号直接作为上述接收信号的信号通路。

7.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于：

第1信号开关，在第2回送操作时，在上述第1回送操作时，形成将来自上述发射机的上述发送信号作为上述接收信号提供给上述接收机的通路，

上述时钟生成电路，在上述第2回送操作时，生成与上述内部时钟信号具有同一频率且相位互异的多个时钟信号；

上述时钟供给选择电路，在上述第2回送操作时，控制上述时钟开关，以将上述内部时钟信号共同作为上述发送时钟及上述接收时钟提供，

上述通信装置还具备：

振动测定电路，在上述第2回送操作时，根据上述接收信号的迁移边沿和上述多个时钟信号的迁移边沿的相位比较结果的迁移，测定上述发射机中发生的振动。

8.如权利要求7所述的通信装置，其特征在于：

上述振动测定电路包括：

时钟采样电路，在上述接收信号的各个上述迁移边沿中，检测上述多个时钟的各个电平；

相位比较电路，将上述接收信号的上述迁移边沿间由上述时钟采样电路检测的上述多个时钟的电平的迁移变换成相位差。

9.如权利要求8所述的通信装置，其特征在于：

上述相位比较电路生成检测信号，该信号用以表示对上述多个时钟的电平的迁移进行变换而获得的上述相位差是否超过规定的振动容许值。

10.如权利要求7所述的通信装置，其特征在于：

上述发射机还包含将单端信号的上述发送信号变换成差动信号并输出的差动驱动器，

上述接收机还包含将输入的差动信号变换成单端信号的上述接收信号的差动接收器，

上述通信装置还包括第2信号开关，

在上述第2回送操作时，在必要时形成使上述差动驱动器及上述差动接收器被旁路，上述编码器电路输出的上述发送信号直接作为上述接收信号的信号通路。

11.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

还具备通信结点及测试通信结点，可与其他上述通信装置之间进行信号的收发；

上述发射机将输入的上述发送数据变换成上述发送信号并向上述通信结点输出；

上述接收机将输入接收结点的上述接收信号变换成上述接收数据并输出；

全双工测试模式时，上述通信装置的上述通信结点及上述其他通信装置的上述测试通信结点之间以及上述通信装置的上述测试通信结点及上述其他通信装置的上述通信结点之间分别形成信号通路，上述通信装置及各个上述其他通信装置中，上述第1信号开关在上述全双工测试模式时，切断上述通信结点和上述接收结点之间的信号通路，在上述测试通信结点和上述接收结点之间形成信号通路，

上述通信装置及各个上述其他通信装置中，在上述全双工测试模式时，通过上述第1信号开关输入上述测试通信结点的信号在输入上述接收机的状态下，执行上述第1回送操作。

12.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于：

上述通信装置及各个上述其他通信装置中，在上述全双工测试模式时，通过上述第1信号开关输入上述测试通信结点的信号在输入上述接收机的状态下，取代上述第1回送操作而执行第2回送操作，

上述时钟生成电路，在上述第2回送操作时，生成与上述内部时钟信号具有同一频率且相位互异的多个时钟信号；

上述时钟供给选择电路，在上述第2回送操作时，将上述内部时钟信号共同作为上述发送时钟及上述接收时钟提供，

上述通信装置各个上述其他通信装置中，还具备：

振动测定电路，在上述第2回送操作时，根据上述接收信号的迁移边沿和上述多个时钟信号的迁移边沿的相位比较结果的迁移，测定上述发射机中发生的振动。

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