CN101771497A - 信号传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种信号传输方法和装置。该方法主要包括：根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列所述待传二进制信号，并依次映射到按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上；将所述中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。利用本发明，可以在功能设计层面上，有效地降低芯片的并行总线上信号翻转的比特位数，从而降低信号翻转所带来的电源功耗和翻转噪声。

Description

信号传输方法和装置

技术领域

本发明涉及信号通信技术领域，尤其涉及一种信号传输方法和装置。

背景技术

目前，随着芯片时钟的速度越来越高，芯片规模越来越大，芯片的管脚越来越多。在芯片的信号发生翻转时，如果每次翻转时需要翻转的信号的比特位数越多，相应地需要翻转的管脚越多，则需要消耗越多的电源功耗，并且带来越多的翻转噪声。信号翻转所带来的电源功耗和翻转噪声问题成为了设计芯片的单板的重要问题。

在实际应用中，通常采用对芯片上传输的待传二进制信号进行编码来降低信号翻转时需要翻转的比特位数。

现有技术中的一种降低信号翻转时需要翻转的比特位数的编码方法为BI编码。在该BI编码方法中，定义总线的宽度是N，b(t)为CPU输出的t时刻总线信号(即编码前的信号)，B(t)是t时刻已放到总线上的信号(即编码后的码字)，H(t)是指b(t)和b(t-1)的相异的位数，H(t)表示传输b(t)时需要翻转的信号的比特位数。

该编码方法在需要传输b(t)时，先根据b(t)和b(t-1)计算出H(t)，如果H(t)＞N/2，则说明有超过一半的信号的比特位数需要翻转，于是，将b(t)逐位取反得到B(t)，将B(t)通过总线来传输，就可以减少需要翻转的信号的比特位数。

该编码方法通过增加一条冗余连线来通知信号接收端接收到信号后是否取反。如果冗余连线取值为1，信号接收端把接收到的信号取反；如果冗余连线取值为0，信号接收端保持接收信号不变。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：该编码方法的应用范围比较窄，只适用于数据总线，可以在数据总线上传输随机数据时大幅降低翻转所带来的电源功耗和翻转噪声，但是对于随机性不强的、有规律变化的地址总线的优化效果并不明显。

发明内容

本发明的实施例提供了一种信号传输方法和装置，以解决上述现有技术的编码方法应用范围比较窄的缺点。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种信号传输方法，包括：

根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列所述待传二进制信号，并依次映射到按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上；

将所述中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。

一种信号传输装置，包括：

映射处理模块，用于根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列所述待传二进制信号，并依次映射到按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上；

差分编码处理模块，用于将所述映射处理模块得到的中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将出现概率较大的信号映射为码重较小的码字，而码重较小的码字对应的翻转的比特位数较小，从而可以在功能设计层面上，有效地降低芯片的并行总线上信号翻转的比特位数，从而降低信号翻转所带来的电源功耗和翻转噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种芯片的信号传输方法的原理示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种芯片的信号传输方法的处理流程图；

图3为本发明实施例一提供的N比特的码字按照码字的码重依次递增排列示意图；

图4为本发明实施例一提供的接收端对差分编码信号进行解码处理的原理示意图；

图5为本发明实施例二提供的4比特的码字中的16个码字按照码重依次递增排列示意图；

图6为本发明实施例提供的芯片的信号传输装置的实现结构图。

具体实施方式

在本发明实施例中，将中间编码使用的码字空间按照码字的码重依次递增排列。在得到需要传输的待传二进制信号后，根据该待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列信号的所述待传二进制信号，并依次映射到所述按照码重依次递增排列的码字空间上。

然后，将所述中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。

进一步地，将中间编码使用的码字空间按照码字的码重进行分组，每个分组中的码字都有相同的码重，将这些组按照码重依次从0到N递增排列，所述N为码字的二进制位宽。

进一步地，用所述中间编码的码字空间中的指定码字表示待传二进制信号的差分特征，所述差分特征表示当前待传二进制信号是通过待传二进制信号的历史值执行附加可逆操作而得到的，并且该差分特征出现的概率在设定的时间内大于设定的数值。

进一步地，所述的可逆操作包括但不限于：加一、减一或保持原值。

进一步地，判断所述需要传输的待传二进制信号是否符合差分特征，如果是，根据该差分特征查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；否则，根据所述待传二进制信号查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；

所述的映射规则包括：按照出现概率从大到小排列所述差分特征和待传二进制信号，并依次映射到所述按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上。

进一步地，所述的编码后的码字的比特位数大于所述待传二进制信号的比特位数。

进一步地，将连续接收到的两个所述输出的差分编码信号进行按位异或处理，得到待传二进制信号的中间编码的码字，根据该中间编码的码字查询所述映射规则，恢复出所述原始待传二进制信号或差分特征；

当恢复出差分特征时，则根据该差分特征对应的附加可逆操作，以及信号的历史值计算出待传二进制信号。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例可以应用在各种二进制信号的并行传输设备中，下面以芯片为例来说明本发明实施例。

需要特别说明的是，本发明实施例中所说的“需要传输的待传二进制信号”专指应用本发明实施例方法的信号，在实际情况中，这个信号可以只是真正需要传输的信号的一部分。例如当真正需要传输的信号是10个信号，而仅其中的6个信号应用了本发明实施例时，此处的“需要传输的待传二进制信号”指的就是这6个信号。

实施例一

该实施例提供的一种芯片的信号传输方法的原理示意图如图1所示，具体处理流程如图2所示，包括如下处理步骤：

步骤21、将中间编码使用的码字空间按照码字的码重进行分组，并将各组码字的码重依次递增排列。

设定芯片总线上需要连续传输的二进制的信号为M比特，本发明实施例将该M比特的信号用N(N大于M)比特的中间编码的码字表示，即中间编码后的码字为N比特。由于N大于M，中间编码的码字空间将出现冗余码字。

本发明实施例将中间编码使用的码字空间按照码字的码重进行分组，将各组码字的码重依次递增排列，所谓信号的码重表示信号的二进制码中1的个数。以上述N比特的码字空间为例，按照码字的码重依次递增排列示意图如图3所示。在图3中，码重为w的编码共有C(N，w)个，C(N，w)为N选w的组合数。比如，C(N，0)表示全0，对应的码重为0；C(N，1)表示N比特中有1个比特为1，如，1000..，0100..，000..1，对应的码重为1；C(N，N)表示全1，对应的码重为N。

图3中的每一列码字代表一个分组，每个分组中的码字都有相同的码重，各组码字的码重从左到右从0依次递增到N。

步骤22、按照出现概率较大的信号的差分特征、待传二进制信号对应码重较小的码字的映射原则，建立待传二进制信号和中间编码的码字之间的映射规则。

芯片总线上传输的待传二进制信号出现的概率也有可能不同，某些特定待传二进制信号以非常高的概率出现，比如某些总线上经常出现全0或全1，而8位HDLC(High level Data Link control procedure，高级数据链路控制规程)总线上可能会经常出现7E等等。

此外，在实际应用中，芯片总线上的传输的信号是随时间不断变化的，由于应用的不同，该信号可能体现出不同的特征。比如，某些总线不活动时，信号长时间保持原值，某些总线频繁地出现递增、递减特征，本发明实施例将能够依赖信号的历史值外加一个附加可逆操作表示的特征称为差分特征，这个附加可逆操作可以是加一、减一、保持原值等等。上述差分特征出现的概率在设定的时间内大于设定的数值。上述信号的历史值可以为当前待传二进制信号的前一拍、前两拍或前N拍的二进制信号。

本发明实施例在预知了芯片总线上传输的信号的各种差分特征和待传二进制信号的出现概率后，将各种差分特征和待传二进制信号按照出现概率依次递减排列。然后，按照出现概率较大的差分特征、待传二进制信号对应码重较小的码字的映射原则，将信号的各种差分特征、待传二进制信号映射到上述按照码重排列的各组中间编码的码字中。具体映射过程为：

将出现概率最大的一种差分特征或待传二进制信号映射为码重最小(为0)的全0码字。然后，按照出现概率从大到小的顺序，将若干个差分特征或待传二进制信号映射到码重为1的一组中间编码的码字中。在该码重为1的一组码字被映射完毕后，再按照出现概率从大到小的顺序，将若干个差分特征或待传二进制信号映射到码重为2的一组中间编码的码字中。依次类推，将编码前的所有待传二进制信号和差分特征都映射到中间编码的码字中。从而得到了编码前的待传二进制信号、差分特征和中间编码的码字之间的映射规则。

上述获取待传二进制信号的各种差分特征以及进行相应映射的处理过程是可选的。

在实际应用中，还可以将上述各种待传二进制信号，或者各种差分特征和待传二进制信号中的部分(至少两个)按照出现概率从大到小的顺序进行排列，并映射到上述按照码重排列的各组中间编码的码字中。而将其它的待传二进制信号，或者差分特征和待传二进制信号按照其它的传输方法进行传输。这种待传二进制信号的传输情况显然也在本发明实施例的保护范围之内。

步骤23、对需要传输的待传二进制信号进行中间编码，对得到的中间编码的码字再进行差分编码后输出。

在建立了上述映射规则后，当得到了一个需要传输的M比特的待传二进制信号时，按照设定的上述附加特征指令验证该待传二进制信号是否属于某种差分特征，如果是，则查询上述映射规则得到该差分特征对应的中间编码的码字。为避免某差分特征连续出现时间太长，可以给该差分特征设置一计时器，当该计时器超时后取消一次差分特征判断。

如果该待传二进制信号不属于某种差分特征，则直接根据该待传二进制信号，查询上述映射规则得到该待传二进制信号对应的中间编码的码字。

本发明实施例将上述中间编码的码字再传输到差分编码总线上，并对该中间编码的码字进行差分编码，得到差分编码信号。该差分编码的具体过程为：

如果该芯片总线是第一次传输信号，则不存在翻转，该差分编码的过程是维持中间编码的码字不变。如果该芯片总线不是第一次传输信号，则将上述中间编码的码字与缓存的差分编码总线上前一拍输出的差分编码信号进行按位异或处理，得到当前的差分编码信号。

上述异或是一个数学运算符，主要应用于逻辑运算，异或的逻辑符号为^，其运算法则为a^b＝a′b+ab′(a′为非a，b′为非b)。

例如，1^0＝1，1^1＝0；0^1＝1，0^0＝0

根据上述描述可以看出，符号1与其他符号(1或0)异或的结果是将其他符号取反，符号0与其他符号(1或0)异或的结果是维持其他符号不变。

因此，上述中间编码的码字中的符号1的个数(即码重)表示了当前的差分编码信号与差分编码总线上前一拍输出的差分编码信号之间的不同的比特位数的个数。该不同的比特位数的个数也就是当前的差分编码信号对应的需要翻转的比特位数。

然后，将得到的上述差分编码信号通过差分编码总线传输给接收端。

步骤24、接收端对接收到的差分编码信号进行解差分编码和解编码映射，恢复出原始的待传二进制信号。

接收端接收到上述差分编码信号后，需要进行解差分编码和解编码映射处理，接收端对差分编码信号进行解码处理的原理示意图如图4所示，具体处理过程为：接收端将连续接收到的两个差分编码信号进行异或处理，得到待传二进制信号的中间编码的码字。再根据该中间编码的码字查询上述映射规则，得到相应的待传二进制信号或差分特征。

如果得到的是待传二进制信号的差分特征，则根据该差分特征对应的附加特征指令，以及前续的信号的历史值计算出待传二进制信号。

在实际应用，可以不考虑上述待传二进制信号的差分特征，则中间编码的码字的比特数N可以和上述待传二进制信号的比特数M相等。

在该实施例中，由于将出现概率较大的差分特征、待传二进制信号映射为码重较小的码字，而码重较小的码字对应的翻转的比特位数较小，因此，该实施例可以有效地降低传输信号翻转的比特位数，从而降低翻转所带来的电源功耗和翻转噪声。

实施例二

某芯片的地址总线上的传输的待传二进制信号为3比特，地址总线上总是出现保持、加1和减1的差分特征，并且保持差分特征出现的概率最大。该待传二进制信号的8个值中的任一种待传二进制信号单独出现的概率都小于上述3种差分特征，并且其中000，001待传二进制信号出现的概率大于其它6种待传二进制信号。

该实施例采用4比特的码字来传输上述3比特的待传二进制信号，该4比特的码字中的16个码字按照码重依次递增排列示意图如图5所示。在图5中，还标识了待传二进制信号的各种差分特征以及各种待传二进制信号所分别对应的码字，其中，保持差分特征由于出现的概率最大，对应码重最小的0000码字，加1和减1的差分特征，以及000，001待传二进制信号由于出现的概率相对较大，分别对应码重为小的0各种码字。

在得到一个需要传输的待传二进制信号时，首先判断该待传二进制信号是否属于上述保持、加1和减1的差分特征，如果是，则将上述图5所示的差分特征对应的码字作为该待传二进制信号的中间编码的码字；如果该待传二进制信号不属于上述保持、加1和减1的差分特征，则将上述图5所示的该待传二进制信号对应的码字作为该待传二进制信号的中间编码的码字。

然后，将得到的上述中间编码的码字传输到差分编码总线上，并对该中间编码的码字进行上述差分编码，得到差分编码信号。之后，将该差分编码信号传输给接收端。

该实施例实现了将出现概率较大的保持差分特征映射为码重最小的0000码字，并且，出现的概率相对较大的差分特征和待传二进制信号分别对应码重相对较小的中间编码的码字，可以有效地降低传输信号翻转的比特位数，从而降低翻转所带来的电源功耗和翻转噪声。

本发明实施例还提供了一种信号传输装置，其具体实现结构如图6所示，具体可以包括：

映射处理模块61，用于根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列所述待传二进制信号，并依次映射到按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上；

差分编码处理模块62，用于将所述映射处理模块得到的中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。

所述装置还可以包括：

差分特征处理模块63，用于使用所述中间编码的码字空间中的指定码字表示待传二进制信号的差分特征，所述差分特征表示当前待传二进制信号是通过待传二进制信号的历史值执行附加可逆操作而得到的，并且该差分特征出现的概率在设定的时间内大于设定的数值；

于是，所述的映射处理模块61，还用于判断所述芯片上需要传输的待传二进制信号是否符合差分特征，如果是，根据该差分特征查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；否则，根据所述待传二进制信号查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；

所述的映射规则包括：按照出现概率从大到小排列所述差分特征和待传二进制信号，并依次映射到所述按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

综上所述，本发明实施例所述方法和装置可以适用于并行的随机性强的数据总线和有规律变化的地址总线等各种芯片接口的总线，该芯片接口包括芯片的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)接口，处理器接口等等。

本发明实施例可以在功能设计层面上，有效地降低芯片的并行总线上信号翻转的比特位数，从而降低信号翻转所带来的电源功耗和翻转噪声。由于并行总线在芯片设计中，占有较大的功耗比例，因此，本发明实施可以有效地降低芯片的功耗，提高芯片的性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种信号传输方法，其特征在于，包括：

根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列所述待传二进制信号，并依次映射到按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上；

将所述中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。

2.根据权利要求1所述的信号传输方法，其特征在于，所述的按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间，包括：

将中间编码使用的码字空间按照码字的码重进行分组，每个分组中的码字都有相同的码重，将这些组按照码重依次从O到N递增排列，所述N为码字的二进制位宽。

3.根据权利要求1所述的信号传输方法，其特征在于，所述的方法还包括：

用所述中间编码的码字空间中的指定码字表示待传二进制信号的差分特征，所述差分特征表示当前待传二进制信号是通过待传二进制信号的历史值执行附加可逆操作而得到的，并且该差分特征出现的概率在设定的时间内大于设定的数值。

4.根据权利要求3所述的信号传输方法，其特征在于，所述的可逆操作包括但不限于：加一、减一或保持原值。

5.根据权利要求3所述的信号传输方法，其特征在于，所述的根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码，具体包括：

判断所述需要传输的待传二进制信号是否符合差分特征，如果是，根据该差分特征查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；否则，根据所述待传二进制信号查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；

所述的映射规则包括：按照出现概率从大到小排列所述差分特征和待传二进制信号，并依次映射到所述按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上。

6.根据权利要求5所述的信号传输方法，其特征在于，所述的编码后的码字的比特位数大于所述待传二进制信号的比特位数。

7.根据权利要求1至6任一项所述的信号传输方法，其特征在于，所述的方法还包括：

接收所述输出的差分编码信号；

将连续接收到的两个所述输出的差分编码信号进行按位异或处理，得到待传二进制信号的中间编码的码字，根据该中间编码的码字查询所述映射规则，恢复出所述原始待传二进制信号或差分特征；

当恢复出差分特征时，则根据该差分特征对应的附加可逆操作，以及信号的历史值计算出待传二进制信号。

8.一种信号传输装置，其特征在于，包括：

映射处理模块，用于根据需要传输的待传二进制信号和设定的映射规则，将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字，所述映射规则包括：按照出现概率从大到小依次排列所述待传二进制信号，并依次映射到按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上；

差分编码处理模块，用于将所述映射处理模块得到的中间编码的码字进行差分编码处理得到差分编码信号，将所述差分编码信号输出，所述差分编码处理包括：将所述中间编码的码字与前一次输出的差分编码信号进行按位异或。

9.根据权利要求8所述的信号传输装置，其特征在于，所述装置还包括：

差分特征处理模块，用于使用所述中间编码的码字空间中的指定码字表示待传二进制信号的差分特征，所述差分特征表示当前待传二进制信号是通过待传二进制信号的历史值执行附加可逆操作而得到的，并且该差分特征出现的概率在设定的时间内大于设定的数值；

所述的映射处理模块，还用于判断所述需要传输的待传二进制信号是否符合差分特征，如果是，根据该差分特征查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；否则，根据所述待传二进制信号查询设定的映射规则将所述待传二进制信号映射为中间编码的码字；

所述的映射规则包括：按照出现概率从大到小排列所述差分特征和待传二进制信号，并依次映射到所述按照码重依次递增排列的中间编码的码字空间上。

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