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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Anpassen von Übergängen in
einem Bit-Strom, insbesondere zum Anpassen von Übergängen in einem Bit-Strom auf einem Ausgabesignal
einer zu testenden elektronischen Vorrichtung.
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Zum
Testen elektronischer Vorrichtungen, insbesondere integrierter elektronischer
Vorrichtungen, welche digitale elektrische Ausgabesignale liefern,
wird ein Test- oder Stimulus-Signal an einen Eingang der zu testenden
Vorrichtung (im Folgenden als DUT – device under test abgekürzt) gesendet, und
ein Antwortsignal der DUT wird durch eine automatische Testvorrichtung
(im Folgenden abgekürzt als
ATE – automatic
test equipment) evaluiert, zum Beispiel durch Vergleichen mit erwarteten
Daten.
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Die
Ausgabesignale moderner integrierter elektronischer Schaltkreise
zeigen oft nicht-deterministische Takt-Latenzen zwischen Aktivitäten, sogar wenn
sie mit denselben Stimuli stimuliert werden. Während Produktionstests solcher
Vorrichtungen führen
Testvorrichtungen nach Stand der Technik einen Bit-Level-Vergleich durch
gegen einen vor-verarbeiteten Strom erwarteter Bits. Wenn nicht-deterministisches
Takt-Latenzen-Verhalten vorliegt, sind diese Tests fehlerhaft, auch
wenn die DUT korrekt arbeitet.
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Die
Gründe
für nicht-deterministisches
Ausgabe-Timing sind, neben anderen, unbekannte aber statische Timing-Variationen
verursachenden Prozess-Variationen,
Temperaturvariationen der Takteingabeverzögerungen, wodurch verursachen
unbekannte und zeitabhängige
Zeitverschiebung entstehen, initiale Random-Bits nach Reset oder
Start-Zeit Verschiebungen, On-Chip oder Inter-Chip Signale unterschiedlicher
Clock Domains, welche zu nichtdeterministischen Auszeiten (idle
times), insbesondere mit nicht-trivialen Teilungsverhältnissen
führen,
und zu Jitter führen,
wodurch unbekannte und nicht -deterministische Timing-Variationen
verursacht werden.
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US5796748
beschreibt ein Halbleitertestsystem zum Testen von Speichervorrichtungen
mit willkürlichen
Latenz-Zyklen, wenn eine Vielzahl von Muster-Generatoren verwendet
wird. In jedem dieser Muster-Generatoren verschiebt eine festgelegte
Zyklusverschiebung ein erwartetes Werte-Signal um einen Zyklus mit
der Arbeitsperiode des Muster-Generators und eine Selektionsvorrichtung
selektiert eines der erwarteten Werte-Signale aus der Vielzahl von Muster-Generatoren.
Das Halbleitertestsystem weist eine Vielzahl von Timing-Generatoren
auf zum Generieren einer Vielzahl von stroboskopischen Signalen auf,
welche an einen Komparator geschickt werden, und einer Vielzahl
von Phasen-Konvertierern zum Verschieben der Phasen von dem erwarteten
Wertemuster der Muster-Generatoren. Daher beschreibt UA5796748 die
Elimination nicht-deterministischer Takt-Latenzen durch Anpassen
des erwarten Bit-Stroms eher als das Anpassen des Bit-Stroms des Signals,
welches aus der zu testenden Vorrichtung kommt.
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US6181616
beschreibt einen Ausrichtungsschaltkreis für Eingabedaten-Muster, d. h. Datenmuster,
die an die zu testende Vorrichtung geschickt werden.
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US644223
beschreibt ein Datentransfersystem mit Datenverschiebung, um Daten
zu einer vorgegebenen Zeit zugänglich
zu machen.
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US5272729
beschreibt das Takt-Latenz-Problem im Zusammenhang einer geschlossenen
Phasenschleife.
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EP0964517
beschreibt eine Datenausrichtung in einem doppelten Datenratensystem,
um das Takt-Latenz-Problem in einer Speichervorrichtung zu überwinden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, das Testen elektronischer Vorrichtungen zu
verbessern.
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Die
Aufgabe wird gelöst
wie durch die unabhängigen
Ansprüche
definiert. Vorteilhafte Ausführungen
werden durch die abhängigen
Ansprüche
definiert.
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Die
vorliegende Erfindung nutzt das Wissen über die möglichen zeitlichen Lagen der
nicht-deterministischen Latenzen und filtert das DUT Ausgabesignal
so, dass die nicht-deterministischen Latenzen entfernt werden bevor
die Evaluierung des Bit-Stroms durch Vergleich mit dem erwarteten Bit-Strom ausgeführt wird.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird die Information über die mögliche zeitliche Lage nicht-deterministischer
Latenzen in Form eines Signals geliefert, insbesondere eines Hardware-Signals, Übergangsrahmen – Transition
Frame – genannt.
In einer vorteilhaften Ausführung,
wenn der Übergangsrahmen
niedrig ist, kann eine nicht-deterministische Latenz toleriert werden.
Entsprechend ist, wenn der Übergangsrahmen
hoch ist, kein Dehnen erlaubt, d. h. jedes Bit muss wie erwartet
erscheinen, so wie in traditioneller Testausrüstung.
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Der Übergangsanpasungsblock
agiert als Filter und nutzt die Information, die durch das Übergangsrahmen-Signal
geliefert wird, und bewegt Bit-Blocks von dem Vorrichtungsausgang
so, dass diese zu dem erwarteten Bit-Strom passen, vorzugsweise
in einem Vektorspeicher. Der Übergangsrahmen
weist Informationen auf über
die Länge
und die erwartete Ausrichtung von Bit-Segmenten. Der Übergangsrahmen rahmt vorzugsweise
ein Bit-Segment von einem ersten Übergang zu einem letzten Übergang
plus einer Anzahl von Trailing – Bits
in demselben Bit-Segment und/oder eine Anzahl von leitenden Bits
in einem folgenden Bit-Segment. Der Übergangsrahmen kann von dem
simulierten Timing verschoben werden, wenn Verschiebungsauflösung eine
Begrenzung ist.
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Das
heißt,
dass nach der Erfindung, Anpassung auf einem intelligenten, auf
Muster passenden Algorithmus basiert, welcher den DUT-Bit-Stom mit dem erwarteten
Bit-Strom vergleicht und eine Rahmeninformation nutzt, zum Anpassen
von Bit-Segmenten des DUT-Bit-Stroms, so dass diese mit dem erwarteten
Bit-Strom ausgerichtet sind. Der erwartete DUT-Bit-Strom wird segmentweise
angepasst an das Muster der erwarteten Bit-Segmente, wie angegeben
durch einen erwartetet Bit-Strom und die Rahmeninformation. Die
Bit-Segmente in dem DUT-Bit-Strom, welche durch die Musteranpassung identifiziert
wurden, werden ausgerichtet auf den erwarteten Bit-Strom und der
ausgerichtete Bit-Strom wird mit dem erwarteten Bit-Strom verglichen.
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Eine
mögliche
Hardware-Implementierung der vorliegenden Erfindung kann ein First-In-First-Out
(FIFO) Verschieberegister und/oder binäre digitale Elemente z. B.
J/K-flip-flop, AND-Element, usw. aufweisen. Signalübergänge werden
detektiert und für
die angepassten Bits wird der vorherige Wert so oft wiederholt wie
das Übergangsrahmensignal
auf einem vorgegebenen Wert ist, z. B. LOW.
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Die
Information, das Übergangsrahmensignal
zu generieren, kann eingebettet sein in die erwartete Wellenform
durch Hinzufügen
eines neuen Ereignistyps WAIT, welcher die Testvorrichtung informiert,
auf den nächsten Übergang
zu warten. Der neue Ereignistyp WAIT erlaubt, Abweichungen oder Phasensprünge innerhalb
von Übergängen, nicht-deterministische
Startzeit, und nicht-deterministische Räume zwischen Übergängen zu
tolerieren. Der neue Ereignistyp WAIT setzt das Übergangsrahmensignal auf LOW.
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Eine
Simulation der DUT, welche interne DUT Protokoll Information nutzt,
kann WAIT Ereignisse automatisch in die erwartete Wellenform platzieren.
Z. B. können
WAIT-Ereignisse an Transaktions/Paket Grenzen platziert werden zum
Angeben tolerierbarer nicht-deterministischer Latenzen zwischen
Transaktionen/Paketen.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann initiale Random-Aktivitäten tolerieren
durch Start-up Unterdrückung
von initialen Random-Bits, welche zum Beispiel einem Start-up folgen.
Solche Random-Bits
können
ersetzt werden mit einem vorgegebenen Wert, z. B. LOW. Diese Start-up
Unterdrückung
kann als Startmuster-Synchronisation dienen. Der Bit-Strom der DUT kann
in einem History-Shift-Register gespeichert werden und wird als
ein Ergebnis eines Vergleichs der Bits gespeichert in dem History-Shift-Register mit
einer Startmustermaske weitergegeben. Die Start-up Unterdrückung kann
als Teil der ATE implementiert sein, auf dem DUT-Schnittstellenboard oder in der DUT.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann nichtdeterministische ungenützte Pakete
zwischen validen Payload-Mustern tolerieren zum Unterdrücken aller
Aktivitäten,
welche durch die „ungenützten" Pakete verursacht
werden, und daher empfängt
der Filter lediglich valide Payload-Bit-Pakete. Vorzugsweise wird
das letzte Bit vor einem ungenützten
Paket gestreckt, z. B. durch Wiederholen, über die Dauer des ungenützten Pakets.
Die Unterdrückung
der Ungenützten
kann implementiert sein als Teil der ATE, auf dem DUT-Schnittstellenboard oder
in der DUT.
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Wenn
nur nicht-deterministische Start-up Latenzen zu tolerieren sind,
kann der Übergangsrahmen
von einem einfachen Zähler
abgeleitet werden.
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Nach
den vorteilhaften Ausführungen
der Erfindung ist die Übergangsanpassung
generisch und insbesondere unabhängig
von jeglichem Datenprotokoll. Das Implementieren kann sehr effektiv
durchgeführt
werden, da komplett digital möglich.
Der Vergleich des angepassten Bit-Stroms kann auf einem vorgespeicherten
Muster basieren. Nach den vorteilhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung
erlaubt die Per-Pin-Architektur Integration, die in sehr hoher Verlässlichkeit,
hoher Performance und Kosteneffizienz resultiert.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführung
ist die Erfindung ganz oder teilweise in Hardware implementiert.
Die Erfindung kann alternativ oder zusätzlich teilweise oder ganz
ausgeführt
oder unterstützt werden
durch ein oder mehrere passende Software-Programme, welche gespeichert
sein können
oder anderweitig zur Verfügung
gestellt durch jede Art von Datenträger und welche in oder durch
jede passende Datenverarbeitungseinheit ausgeführt werden können. Softwareprogramme
oder -routinen werden vorzugsweise in der ATE angewendet, was realisiert werden
kann durch Hardware und/oder Software alleine oder durch eine Kombination
von Hardware und Software. Die Hardware kann teilweise oder gesamt in
der DUT implementiert werden oder auf dem DUT-Schnittstellenboard
und innerhalb der ATE.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Aufgaben und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden im Folgenden gewürdigt
und besser verständlich
durch Hinzuziehen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen
oder funktional gleich oder ähnlich
sind, werden mit denselben Referenzzeichen bezeichnet.
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1 zeigt in schematischer
Form eine Übersicht
der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt Signaldiagramme
nach der vorliegenden Erfindung,
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3 zeigt ein mögliches
Designkonzept für die Übergangsanpassung
gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4 zeigt das Signaldiagramm
für das
Design in 3,
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5 zeigt die Start-up Unterdrückung nach einer
vorteilhaften Ausführung
der Erfindung,
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6 zeigt die Unterdrückung ungenützter Bit-Pakete
nach einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung,
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7 zeigt die Signaldiagramme
nach dem Design der 6,
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8 zeigt eine Übersicht
der vorteilhaften Ausführung
der Erfindung, und
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9 zeigt die Signaldiagramme
nach der in 8 gezeigten
Konfiguration.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGEN
DER ERFINDUNG
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1 zeigt in schematischer
Form eine Übersicht
der vorliegenden Erfindung. Ein Bit-Strom 10 wird von einer
DUT empfangen, z. B. einem integrierten Elektronikschaltkreis, durch
einen Übergangsanpassungsfilter 12.
Von einem Testprozessor 14 wird ein Übergangsrahmensignal 16 an
den Übergangsrahmenfilter 12 geliefert.
Spezifischer: das Übergangsrahmensignal 16 wird
durch eine Datenquelle 14a des Testprozessors 14 angetrieben.
Das Übergangsrahmensignal 16 liefert
Informationen zum Eliminieren nicht-deterministischer Takt-Latenzen innerhalb
des Bit-Stroms 10 des empfangenen Signals. Der Bit-Strom 10 wird
angepasst innerhalb des Übergangsanpassungsfilters 12 gemäß dem Übergangsrahmensignal 16,
was zu einem angepassten Bit-Strom 18 führt, welcher ausgerichtet ist auf
einen erwarteten Bit-Strom 20, der in 2 gezeigt ist. D. h. ein Empfangskanal 14b des
Testprozessors 14 vergleicht den angepassten Bit-Strom 18 als
ein Eingabesignal mit dem vorverarbeiteten Bit-Strom 20.
Die Datenquelle 14a und/oder der Empfangskanal 14b kann
realisiert werden als ein konventioneller ATE-Kanal, als Antriebskanal und/oder
ein Empfangskanal.
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Der
erwartete Bit-Strom 20 hängt ab von einem Eingabesignal,
welches an die DUT geschickt wird. Für gewöhnlich werden ein solches Eingabesignal,
der erwartete Bit-Strom 20 und/oder das Übergangsrahmensignal 16 durch
den Designer oder Hersteller der elektronischen Vorrichtung geliefert,
dessen Ausgabesignal unter Verwendung des Verfahrens zum Anpassen
von Übergängen nach
der Erfindung zu evaluieren ist. Alternativ kann eine Simulation
der DUT, welche Zugang zu der internen Protokollinformation hat,
die erforderliche Information generieren zum Kreieren des Übergangsrahmensignals.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
wird die Evaluierung des Bit-Stroms 10 des angepassten Bit-Stroms 18 innerhalb
des Testprozessors 14 ausgeführt. Entsprechend wird der
erwartete Bit-Strom 20 innerhalb des Testprozessors 14 gespeichert.
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2 zeigt Signaldiagramme
nach der vorliegenden Erfindung. In der obersten Linie wird der erwartete
Bit-Strom 20 gezeigt. Das erste und zweite Bit-Segment 22, 24 sind
durch eine Pause getrennt. Das Übergangsrahmensignal 16 stellt
die Validierung von Information zwischen dem ersten und dem letzten
Signalübergang
innerhalb jedes Bit-Segments 22, 24 dar. Wie aus
dem empfangenen Bit-Strom 10 ersichtlich, gibt es keine
nicht-deterministische und nicht-konstante Latenz in dem empfangenen Bit-Strom 10.
Das Rahmensignal 16 wird verwendet zum Anpassen des empfangenen
Bit-Stroms 10 in einen angepassten Bit-Strom 18.
Bei Befolgen einer solchen Anpassung kann der angepasste Bit-Strom 18 leicht
mit dem erwarteten Bit-Strom 20 verglichen werden.
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3 zeigt ein mögliches
Designkonzept für die Übergangsanpassung
nach der vorliegenden Erfindung. Der empfangene Bit-Strom der DUT
wird an ein erstes Verzögerungselement 26 (D-type
flip-flop) geschickt, dessen Ausgabe wird an einen ersten Bit-Strom
FIFO geschickt sowie an ein EXLUSIVE-OR (EXOR) Element 30,
an das auch der empfangene Bit-Strom 10 gegeben wird. Entsprechend ist
die Ausgabe des EXOR Elements 30 nur dann HIGH, wenn der Übergang
in dem Bit-Strom 10 vorkommt.
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Die
Ausgabe des EXOR Elements 30 wird in ein J/Ktyp flip-flop 32 eingegeben,
dessen Ausgabe an den ersten FIFO 28 gegeben wird als ein
CLOCK ENABLE für
DATA IN, so wie an einen zweiten FIFO 34 als CLOCK ENABLE
für DATA
OUT. Der zweite FIFO 34 empfängt eine Eingabe von einem
AND Element 36, welches selbst durch das umgekehrte Übergangsrahmensignal 16 eingegeben
wurde und das Übergangsrahmensignal,
das durch ein zweites Verzögerungselement 88 (D-Typ flip-flop) verzögert ist. Entsprechend
ist die Ausgabe des AND Elements 36, welches mit dem Dateneingang
des zweiten FIFO 34 verbunden ist, nur dann HIGH, wenn
das Übergangsrahmensignal
LOW ist, folgend auf ein HIGH.
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Auf
der anderen Seite wird die Ausgabe des zweiten Verzögerungselements 38 verwendet
als CLOCK ENABLE Eingabe für
DATA IN des zweiten FIFO 34 so wie für DATA IN eines Shift-Registers 40. Die
Ausgabe des Shift-Registers 40 wird verwendet als CLOCK
ENABLE für
DATA OUT des ersten FIFO 28.
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Entsprechend
weist der zweite FIFO 34 den BIT Wert HIGH für den letzten
Takt, wenn das Übergangsrahmensignal 16 HIGH
ist, und LOW für
andere Takte, wenn das Übergangsrahmensignal 16 HIGH
ist. Es erfolgt keine Eingabe, wenn das Übergangsrahmensignal 16 LOW
ist.
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Der
erste FIFO 28 weist nur Bits auf, die zu einem Übergangsrahmensignal 16 gehören, beginnend
mit dem ersten Übergang
in dem Bit-Strom 10 der DUT. Während das Übergangsrahmensignal 16 LOW
ist, wird der vorhergehende Wert wiederholt, d. h. die Lücke zu dem
letzten Übergang
wird gestreckt.
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4 zeigt das Signaldiagramm
für das
Design in 3. In der
obersten Linie wird der erwartete Bit-Strom 20 und darunter
das Übergangsrahmensignal 16 gezeigt.
Die Information, welche durch das Übergangsrahmensignal 16 geliefert
wird, wird in den erwarteten Bit-Strom 20 eingebettet durch
Hinzufügen
von Bits eines neuen Ereignistyps WAIT W. Wie zu sehen ist, ist
der empfangene Bit-Strom 10 nicht ausgerichtet auf den
erwarteten Bit-Strom 20. Nach der vorliegenden Erfindung
wird der empfangene Bit-Strom 10 angepasst, resultierend
in dem angepassten Bit-Strom 18, der ausgerichtet ist auf
den erwarteten Bit-Strom 20 und erlaubt daher den einfachen
Vergleich mit dem erwarteten Bit-Strom 20.
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Das Übergangsrahmensignal 16 rahmt
die Zeit von dem ersten Übergang
einer Transaktion 23 zu der letzten Transaktion derselben
Transaktion 23 plus einer Anzahl von Nicht-Übergangs-Trailing-Bits in
derselben Transaktion 23 und plus einer Anzahl von leitenden
Nicht-Übergangs-Bits
einer folgenden Transaktion 25 oder, in anderen Worten,
die Zeit von dem ersten Übergang
einer Transaktion 23 zu dem letzten Bit derselben Transaktion 23 plus
den leitenden Nicht-Übergangs-Bits
einer folgenden Transaktion 25.
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5 zeigt die Start-up Unterdrückung nach einer
vorteilhaften Ausführung der
Erfindung. Der Bit-Strom 10 wird in ein erstes History-Shift-Register 42 gegeben.
Der Inhalt dieses ersten History-Shift-Registers wird verglichen
mit ersten Vergleichsmitteln 44 mit einer Startmustermaske 46.
Die Ausgabe der ersten Vergleichsmittel 44 wird in ein JK-Typ
flip-flop 48 eingegeben. Die Ausgabe davon wird zusammen
mit der Ausgabe des ersten History-Shift-Registers 42 an ein zweites
AND Element 50 gegeben. An der Ausgabe des zweiten AND
Elements 50 wird ein Ausgabesignal 52 geliefert,
in dem initiale Random-Bits, zum Beispiel nach einem Reset, eliminiert
werden. Wie in 9, links,
gezeigt und unten beschrieben wird, wird das Ausgabesignal 52 auf
LOW gehalten, bis das Start-up Muster erkannt worden ist. Von diesem
Moment an wird der Bit-Strom auf unveränderte Weise an die Ausgabe weitergeleitet.
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6 zeigt ein Design zum Vorsehen
der Unterdrückung
ungenützter
Bit-Pakete. Als
Eingabe für
das zweite History-Shift-Register 64 kann der Bit-Strom 10 der
DUT oder das Ausgabesignal 52 des Start-up Unterdrückungsdesign
nach 5 verwendet werden.
Der Inhalt des zweiten History-Shift-Registers 64 wird
in ein zweites Vergleichsmittel 66 gegeben genauso wie
der Inhalt einer ungenützten
Mustermaske 68. Die Ausgabe des zweiten Vergleichsmittel 66 wird
ein einen Zähler 70 eingegeben
sowie in ein D-Typ flip-flop 72. Zusätzlich erhält der Zähler 70 Eingabe von
einem Längenspeichermittel 74,
welches die Längen
des ungenützten
Pakets liefert. Die Ausgabe des flip-flop 72 wird in ein
binäres
Element 76 gegeben, welches auch die Ausgabe des Zählers 70 erhält und die
Ausgabe des zweiten History-Shift-Registers 64.
Die Ausgabe des binären
Elements 76 wird geliefert als ein als ungenütztes Paket
unterdrücktes
Ausgabesignal 78, welches an das flip-flop 72 zurückgegeben wird.
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7 zeigt die Signaldiagramme
nach dem in 6 gezeigten
Design. Wie ersichtlich werden die Signalübergänge während des ersten und zweiten
ungenützten
Segments 54, 56 in dem Ausgabesignal 52 eliminiert
und nur die validen Bit-Segmente oder Payload 58,60 und 62 werden
dargestellt durch entsprechende Signalübergänge in dem Ausgabesignal 52.
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8 zeigt eine Übersicht
der vorteilhaften Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei das erhaltene Signal 10 von
der DUT in eine Übergangsaufspüreinheit 80 eingegeben
ist, welche nicht weiter in dieser Anmeldung beschrieben wird und welche
Over-Sampling Takte 82 empfängt. Die Ausgabe der Verfolgungseinheit 80 wird
eingegeben in das Start-up Unterdrückungsdesign wie in 5 gezeigt, und liefert ein
Ausgabesigal 52, welches eingegeben wird in das Design
zum Unterdrücken
von ungenützten
Paketen wie in 6 gezeigt.
Das resultierende Ausgabesignal 78, in dem ungenützte Pakete unterdrückt sind,
wird schließlich
in den Übergangsanpassungsfilter 12,
der in 1 gezeigt wird, eingegeben.
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9 zeigt die Signaldiagramme
nach der in 8 gezeigten
Konfiguration. Der Bit-Strom 10, der von der DUT empfangen
wird, weist initiale Random-Bits 84 aus
sowie ungenützte
Pakete 86, 88, 90 und valide (payload)
Bit-Segmente 92, 94, 96.
Innerhalb des Ausgabesignals 52 des Start-up Unterdrückungsdesigns
nach 5, werden die initialen
Random-Bits 84 eliminiert. In dem Ausgabesignal 78,
in dem die ungenützten
Pakete unterdrückt
sind, welches von der Einheit zum Unterdrücken der ungenützten Pakete
nach 6 ausgegeben wird,
sind die entsprechenden ungenützten
Pakete 86, 88, 90 unterdrückt. Die
in dem Ausgabesignal 78 verbleibenden Bits werden entsprechend
dem Übergangsrahmensignal 16 angepasst,
so dass sie resultieren in einem angepassten Bit-Strom 18 ausgerichtet
auf den Bit-Strom 20 und daher einfaches Vergleichen mit
dem erwarteten Bit-Strom 20 erlauben.