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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Umwandeln von seriellen Bitströmen in parallele Bitströme und umgekehrt.
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In
vielen elektronischen Systemen müssen digitale
Daten über
einen digitalen Bus mit einer festen Rate (z.B. isochron) zwischen
Vorrichtungen übertragen
werden. Diese digitalen Busse umfassen einen Takt, ein Synchronisationssignal
und die Daten. Die Taktfrequenz ist fest und sowohl das Synchronisationssignal
als auch die Daten werden relativ zu dieser gemessen. Auf einem
seriellen TDM-Bus werden die Daten mit einem Bit auf einmal (entweder mit
dem MSB oder LSB zuerst) übertragen
und das Synchronisationssignal wird verwendet, um den Beginn des
Datenworts zu markieren. Auf einem parallelen TDM-Bus werden alle
Bits der Daten gleichzeitig übertragen.
Im letzteren Fall ist das Synchronisationssignal überflüssig.
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Das
Zeitmultiplexverfahren (TDM) ist ein bekanntes Verfahren zum Kombinieren
von N isochronen Strömen
von digitalen Daten, die mit der gleichen Frequenz arbeiten, zu einem
isochronen Strom von Daten, der mit einer neuen Frequenz M gleich
N-mal der ursprünglichen
Frequenz arbeitet. Die Synchronisationsimpulse treten immer noch
mit der ursprünglichen
Frequenz auf. Die zwischen den Synchronisationsimpulsen übertragenen
kombinierten Daten werden Datenübertragungsblock
genannt. Jeder Datenübertragungsblock
wird in N gleich große
Stücke
aufgeteilt, die Zeitschlitze genannt werden. Jeder der ursprünglichen
Ströme
wird einem der N Zeitschlitze pro Datenübertragungsblock zur Übertragung
von Daten zugeordnet. Jeder Strom verwendet denselben Zeitschlitz
während
jedes Datenübertragungsblocks.
Als Beispiel verwendet der ST-Bus ~ der von Mitel Semiconductor
definiert wurde ~ eine Taktfrequenz von 2,048 MBit/Sekunde, 4,096
MBit/Sekunde oder 8,192 MBit/Sekunde mit einer Datenübertragungsblockrate
von 8 kHz, um 32, 64 oder 128 serielle Ströme mit 64 kBit/Sekunde zu einem
Strom zu kombinieren.
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Im
Allgemeinen wurden serielle TDM-Busse für parallele TDM-Busse verwendet,
da serielle TDM-Busse weniger Verbindungen zwischen Vorrichtungen
erfordern. Es ist jedoch üblich,
zu sehen, dass mehrere serielle TDM-Ströme parallel laufen, um eine
erhöhte
Bandbreite zu erzielen (z.B. MVIP-, SCSA- und H.110-Computertelefoniebusse).
Diese mehreren Ströme
werden häufig
als TDM-Vielfachleitung bezeichnet.
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In
Systemen, die mehrere serielle Ströme verwenden, muss ein digitaler
Schalter vorgesehen werden, der in der Lage ist, Daten von einem
Zeitschlitz in einem Strom entweder zu einem anderen Zeitschlitz
im gleichen Strom oder insgesamt zu einem anderen Strom zu übertragen.
Wenn die Anzahl von seriellen TDM-Strömen zunimmt, wandeln diese Schaltvorrichtungen
gewöhnlich
die seriellen TDM-Ströme
in einen parallelen TDM-Strom innerhalb der Vorrichtung um. Dies
macht es leichter, die Daten im Speicher zu speichern.
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Wenn
die Daten in den Strömen
von einem Computer verarbeitet werden sollen, müssen die Daten wieder von der
seriellen in die parallele Form umgewandelt werden. Häufig ist
ein Serien-Parallel-Umsetzer für
einen einzelnen Strom in den Computer integriert. Der serielle Anschluss
ist mit einer Schaltvorrichtung verbunden und andere Ströme werden
dann mit der TDM-Vielfachleitung verbunden.
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Diese
zwei Konzepte können
kombiniert werden, so dass Daten, die von der TDM-Vielfachleitung
genommen werden, in parallele umgewandelt werden und in einem Speicherbauelement
(z.B. einem RAM) zur Verwendung vom Prozessor gespeichert werden.
Der Prozessor gibt auch auf der TDM-Vielfachleitung zu übertragende
Daten in das Speicherbauelement und die Schaltung wandelt diese
Daten von parallel in seriell um.
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1 stellt
ein Blockdiagramm einer Parallel-Serien/Serien-Parallel-Umwandlungsmaschine 18 des
Standes der Technik zum Verbinden mit einem seriellen Strom dar.
Jeder Zeitschlitz kann entweder von dieser Schaltung aus gesteuert
oder von einer anderen Schaltung empfangen werden. Die Puffer (mit
drei Ausgangszuständen)
verdeutlichen, dass dieselben Drähte
für die
Eingabe und Ausgabe verwendet werden. Der Mechanismus, durch den Daten
vom parallelen Strom in das (und aus dem) Halteregister sowie in
die und aus der Steuerschaltung für die Puffer mit drei Ausgangszuständen bewegt
werden, ist in diesem Dokument nicht enthalten.
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Die
Schieberegister werden mit der Bitrate des seriellen Stroms (z.B.
8,192 MHz) getaktet, es besteht jedoch gewöhnlich eine Phasenverschiebung
von entweder 180° oder
270° zwischen
den ausgehenden und eingehenden Takten. An der Zeitschlitzgrenze
werden die ausgehenden Daten vom Ausgangshalteregister zum Ausgangsschieberegister
bewegt. Gleichzeitig werden die eingehenden Daten vom Eingangsschieberegister
zum Eingangshalteregister bewegt. Die Daten in den Schieberegistern werden
ohne Verwendung der Halteregister nach nur einem Bitschlitz verfälscht. Dies
stell im Allgemeinen keinen ausreichenden Zeitraum dar, um die Daten von
mehreren seriellen Strömen
auf den parallelen Bus zu bewegen.
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Immer
noch mit Bezug auf 1 werden zweiunddreißig Flipflops
pro seriellem Strom verwendet. Daher sind 1024 Flipflops in diesem
Ausführungsbeispiel
erforderlich, um die zweiunddreißig Ströme des H.100/H.110-Busses zu
unterstützen. Bedeutenderweise
werden gleichzeitig alle zweiunddreißig Ausgangshalteregister entladen
und alle zweiunddreißig
Eingangshalteregister werden geladen, was verursacht, dass eine
unerwünscht
große Menge
an Leistung in einem Moment verbraucht wird. Außerdem ist ein großer Decodierer
und Multiplexer erforderlich, um Daten zu den Halteregistern hin-
und von diesen wegzubewegen.
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Ein
verbessertes Verfahren ist im US-Patent 4 924 464 mit dem Titel "Technique for Converting Either
Way Between a Plurality of N Synchronized Serial Bit Streams and
a Parallel TDM Format" offenbart.
Dieses Patent offenbart die Verwendung eines zweidimensionalen Bitstellenverschiebers,
um die Parallel-Serien- und Serien-Parallel-Umwandlungen zu implementieren.
Dieses Verfahren verwendet bemerkenswerterweise die Hälfte der
Anzahl von Flipflops im Vergleich zu dem in 1 dargestellten
System des Standes der Technik. Das in diesem US-Patent offenbarte
System erfordert jedoch eine große Anzahl von Zwischenverbindungen
zwischen den Flipflops und wiederum werden alle Flipflops bei jeder
Taktflanke geladen, was verursacht, dass eine relativ große Menge
an Leistung gleichzeitig verbraucht wird.
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Das
US-Patent 5 463 630 offenbart auch die Verwendung von Schieberegistern
(SR1, SR2, u, SRn), um die Umwandlungen durchzuführen.
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Daher
besteht ein Bedarf für
einen verbesserten Serien-Parallel-,
Parallel-Serien-Umsetzer und einen Serien-Parallel/Parallel-Serien-Umsetzer sowie
ein entsprechendes Verfahren.
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Die
Erfindung ist in den Ansprüchen
1, 4, 6 bzw. 9 definiert. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den
abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum
Umwandeln eines seriell empfangenen Datenworts in ein paralleles
Ausgangsdatenwort bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine serielle Dateneingangsschnittstelle, die das seriell empfangene
Datenwort empfängt
und ein empfangenes Datenwort liefert; eine Serien-Parallel-Abbildungsschaltung,
die das empfangene Datenwort empfängt und Speicherschreib-Steuersignale und
Speicherschreib-Adressensignale erzeugt; ein Speicherbauelement
mit einem ersten Anschluss, der auf die Speicherschreib-Steuersignale
und die Speicherschreib-Adressensignale
zum Schreiben des empfangenen Datenworts in das Speicherbauelement
reagiert, und einem zweiten Anschluss, der auf Speicherlese-Steuersignale
und Speicherlese-Adressensignale zum Lesen von Ausgangsdaten aus
dem Speicherbauelement reagieret; wobei die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung
ein Mittel zum Unterteilen des empfangenen Datenworts in eine Vielzahl
von unterteilten empfangenen Datenworten und zum Erzeugen der Speicherschreib-Steuersignale
derart, dass die unterteilten empfangenen Datenworte in das Speicherbauelement
an eindeutig zugeordneten Speicheradressen geschrieben werden, umfasst; eine
Ausgangsschnittstellenschaltung, die die Speicherlese-Steuersignale
und -lese-Adressensignale erzeugt und die Ausgangsdaten vom Speicherbauelement
empfängt
und die Bits der Ausgangsdaten umordnet, um ein paralleles Ausgangsdatenwort
zu liefern, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Ausgangsschnittstellenschaltung eine Ausgangsabbildungsschaltung,
die auf die Ausgangsdaten reagiert, und eine parallele Ausgangsschnittstelle
umfasst, wobei die Umordnung der Bits des Ausgangsdatenworts durch
Abbilden von Zwischenverbindungen zwischen einem Ausgangsanschluss
der Ausgangsabbildungsschaltung und einem Eingangsanschluss der
parallelen Ausgangsschnittstelle durchgeführt wird, wobei die parallele Ausgangsschnittstelle
auch einen parallelen Ausgangsschnittstellen-Ausgangsanschluss umfasst, der
das parallele Ausgangsdatenwort liefert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Umwandeln eines parallelen empfangenen Datenworts in ein seriell
umgewandeltes Ausgangsdatenwort bereitgestellt, wobei die Vorrichtung
umfasst: eine Parallel-Serien-Eingangsabbildungsschaltung, die das
parallele empfangene Datenwort, das eine Vielzahl von Bits umfasst,
empfängt
und Speicherschreib-Steuersignale und Speicherschreib-Adressensignale
erzeugt und auch das empfangene parallele Datenwort umordnet, um
ein umgeordnetes paralleles Datenwort zu liefern; ein Speicherbauelement
mit (i) einem ersten Anschluss, der auf die Speicherschreib-Steuersignale
und die Schreib-Adressensignale
zum Schreiben des umgeordneten parallelen Datenworts in das Speicherbauelement
reagiert, und (ii) einem zweiten Anschluss, der auf Speicherlese-Steuersignale
und -lese-Adressensignale zum Lesen von Daten aus dem Speicherbauelement
reagiert; eine Parallel-Serien-Ausgangsabbildungsschaltung,
die die Speicherlese-Steuersignale
und die Lese-Adressensignale erzeugt und Ausgangsdaten vom Speicherbauelement
empfängt
und die empfangenen Ausgangsdaten in eine Vielzahl von seriellen
Datenworten unterteilt; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Parallel-Serien-Eingangsabbildungsschaltung
die Bits des parallelen empfangenen Datenworts, das in das Speicherbauelement
geschrieben wird, durch Abbilden von Zwischenverbindungen zwischen
der Parallel-Serien-Eingangsabbildungsschaltung und dem Speicherbauelement
umordnet, um das umgeordnete parallele Datenwort zu liefern, und
dass die Vorrichtung auch eine serielle Datenausgangsschnittstelle
40 umfasst, die die Vielzahl von seriellen Datenworten empfängt und
das seriell umgewandelte Ausgangsdatenwort liefert.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Durchführen einer
Umwandlung von parallelen Daten in serielle Daten bereitgestellt,
wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines parallelen Datenworts;
Umordnen der Bits des empfangenen parallelen Datenworts, um ein
umgeordnetes paralleles Datenwort zu liefern; Schreiben des umgeordneten
parallelen Datenworts in ein Speicherbauelement; Lesen von Ausgangsdaten
aus dem Speicherbauelement; Unterteilen der gelesenen Ausgangsdaten
in eine Vielzahl von seriellen Datenworten; und Liefern eines seriell
umgewandelten Ausgangsdatenworts von der Vielzahl von unterteilten
seriellen Datenworten. Die Umordnung verwendet Abbildungszwischenverbindungen,
wie vorstehend in groben Zügen
dargestellt.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Serien-Parallel-
und Parallel-Serien-Umsetzer bereitgestellt, der aufweist: eine serielle
Dateneingangsschnittstelle zum Empfangen eines seriellen Eingangsdatenworts;
einen Eingangsspeicher, der mit der seriellen Dateneingangsschnittstelle
verbunden ist und auf den Empfang reagiert, um das serielle Eingangsdatenwort
in ein paralleles Ausgangsdatenwort umzuwandeln, wobei der Eingangsspeicher
ein erstes Speicherbauelement mit zwei Speicherbänken umfasst; serielle Datenübertragungsleitungen,
die mit dem Eingangsspeicher gekoppelt sind und wirksam sind, um
das parallele Ausgangsdatenwort auf einen parallelen Datenbus auszugeben;
einen Ausgangsspeicher, der wirksam ist, um ein paralleles Eingangsdatenwort
vom parallelen Datenbus zu empfangen und das empfangene parallele
Eingangsdatenwort in eine Vielzahl von seriellen Datenworten umzuwandeln,
wobei der Ausgangsspeicher ein zweites Speicherbauelement umfasst; und
eine serielle Datenausgangsschnittstelle zum Empfangen der Vielzahl
von seriellen Datenworten und zum Liefern eines seriell umgewandelten
Ausgangsdatenworts. Eine Ausgangsabbildungsschaltung mit Verbindungsabbildungs-Zwischenverbindungen
mit der parallelen Ausgangsschnittstelle ist auch vorgesehen.
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Die
Umwandlungsmaschinen der vorliegenden Erfindung sehen eine bidirektionale
Schnittstelle zwischen einer seriellen TDM-Vielfachleitung und einer
parallelen TDM-Vielfachleitung
vor.
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Vorteilhafterweise
verwendet die vorliegende Erfindung signifikant weniger Transistoren
und verbraucht signifikant weniger Leistung als eine frühere Implementierung.
Die Menge der Einsparungen nimmt zu, wenn die Anzahl von Strömen in der
seriellen TDM-Vielfachleitung zunimmt.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden angesichts der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
derselben ersichtlich, wie in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Blockdiagrammdarstellung einer Serien-Parallel/Parallel-Serien-Umwandlungsmaschine
des Standes der Technik;
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2 ist
eine Blockdiagrammdarstellung einer erfindungsgemäßen Serien-Parallel/Parallel-Serien-Umwandlungsmaschine;
-
3 ist
eine Funktionsdarstellung des Serien-Parallel-Umwandlungspfades der in 2 dargestellten
Umwandlungsmaschine;
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4A ist
eine bildhafte Darstellung der Anordnung der Daten, die sich zum
Zeitpunkt t = 0 in der Serien-Parallel-Abbildungsschaltung befinden;
-
4B ist
eine bildhafte Darstellung der Anordnung der Daten, die sich zum
Zeitpunkt t = 1 in der Serien-Parallel-Abbildungsschaltung befinden;
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5 ist
eine bildhafte Darstellung von bezeichneten Speicherzellen innerhalb
des in 3 dargestellten Serien-Parallel-Doppelanschlussspeichers;
-
6 ist
eine weitere bildhafte Darstellung der Anordnung von Daten innerhalb
des in 3 dargestellten Doppelanschluss-Speicherbauelements;
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7 stellt
eine Bitabbildung ("Umordnung") zwischen der Ausgangsabbildungsschaltung
und der in 3 dargestellten parallelen Ausgangsschnittstelle
dar;
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8 ist
eine Funktionsdarstellung des Parallel-Serien-Umwandlungspfades der in 2 dargestellten
Umwandlungsmaschine;
-
9 ist
eine bildhafte Darstellung der Bitabbildung zwischen der Parallel-Serien-Abbildungsschaltung
und dem in 8 dargestellten Doppelanschlussspeicher;
-
10 ist
eine bildhafte Darstellung von bezeichneten Speicherzellen innerhalb
des in 8 dargestellten Parallel-Serien-Doppelanschlussspeichers;
und
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11 stellt
ein Datenwort 180 dar, das sich in der in 8 dargestellten
Ausgangsabbildungsschaltung befindet.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung soll im Zusammenhang mit der Verwendung in
einem Computertelefonie-(CT) System erörtert werden. Insbesondere einem
CT-System, das mit dem H.110-Standardtelefoniebus
arbeitet. Ein üblicher
Fachmann wird jedoch erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf die Verwendung in einem CT-System oder einem System, das den
H.110-Bus verwendet, begrenzt ist. Die Umwandlungsmaschine der vorliegenden
Erfindung kann tatsächlich
in theoretisch jeglichem System verwendet werden, das eine Serien-Parallel- und/oder
Parallel-Serien-Datenumwandlung
benötigt.
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2 ist
eine Blockdiagrammdarstellung einer erfindungsgemäßen Serien-Parallel/Parallel-Serien-Umwandlungsmaschine 20.
In einem Ausführungsbeispiel
kann sich die Umwandlungsmaschine innerhalb eines anwenderprogrammierbaren
Verknüpfungsfeldes
(FPGA) befinden. Die Umwandlungsmaschine 20 empfängt eine
Vielzahl von seriellen Datenleitungen 22 (z.B. zweiunddreißig), die
in eine serielle Eingangsschnittstelle 24 über Puffer 25 eingegeben
werden. Jede Datenleitung liefert 128 Zeitschlitze, die mit einer
Bitrate von 8,192 MHz arbeiten. Daher liefern die zweiunddreißig Datenleitungen
(auch als "Ströme" bekannt) insgesamt
4096 Zeitschlitze. Die serielle Eingangsschnittstelle stellt vorzugsweise
einfach eine Vielzahl von getakteten Registern zum Erfassen von
Daten von den seriellen Datenleitungen 22 dar. Die serielle
Eingangsschnittstelle 24 liefert getaktete Daten auf den
Leitungen 26 zu einem Eingangsbitumordnungs-Speicherbauelement 28,
das die Daten speichert und parallele Ausgangsdaten auf den Leitungen 30 zu
Puffern 32 mit drei Ausgangszuständen liefert, die die Daten
auf den parallelen Bus 33 für zweiunddreißig Bits
ausgeben. Die Einzelheiten dessen, wie das Eingangsbitumordnungs-Speicherbauelement 28 die
Daten speichert, sollen nachstehend im einzelnen erörtert werden.
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Die
Umwandlungsmaschine 20 empfängt auch parallele Daten vom
parallelen Bus 33 für
zweiunddreißig
Bits und speichert die Daten in einem Ausgangsbitumordnungs-Speicherbauelement 38. Aus
dem Speicherbauelement 38 gelesene Daten werden an eine
serielle Datenausgangsschnittstelle 40 ausgegeben, deren
Vielzahl von seriellen Datenausgangsleitungen 42 (z.B.
zweiunddreißig) über einen
Puffer 44 mit drei Ausgangszuständen mit den seriellen Datenleitungen 22 gekoppelt
werden. Die Einzelheiten dessen, wie das Ausgangsbitumordnungs-Speicherbauelement 38 die
Daten speichert, sollen auch nachstehend im einzelnen erörtert werden.
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3 ist
eine Funktionsdarstellung des Serien-Parallel-Umwandlungspfades der in 2 dargestellten
Umwandlungsmaschine 20. Die serielle Eingangsschnittstelle 24 umfasst
eine Vielzahl von getakteten Registern, die getaktete Daten auf
den Leitungen 26 zu einer Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 liefern.
die Abbildungsschaltung 44 unterteilt Daten, die auf den
Leitungen 26 empfangen werden, in eine Vielzahl von Segmenten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die getakteten Daten beispielsweise zweiunddreißig Bits breit
und die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 unterteilt
die Daten in acht einzelne Vierbitworte (d.h. vier Bits). Die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 erzeugt dann
den erforderlichen Befehl (z.B. Schreibfreigaben) und Adressensignale,
um die Vierbitworte nacheinander in ein Doppelanschluss-Speicherbauelement 46 (z.B.
einen RAM) zu schreiben. Jedes der Vierbitworte wird in seine eigene
Speicherzelle innerhalb des Doppelanschluss-Speicherbauelements 46 geschrieben.
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4A ist
eine bildhafte Darstellung der Anordnung der Daten auf den Leitungen 26 zur
Zeit t = 0. Die Zeit t = 0 ist für
die Zeit repräsentativ,
in der die ersten Datenbits (d.h. Bit Eins für jedes der zweiunddreißig Acht-Bit-Worte)
von der seriellen Eingangsschnittstelle 24 empfangen werden.
Die numerischen tiefgestellten Indizes in 4A stellen
die Zeit dar. Wie gezeigt, werden die zweiunddreißig Bits
auf den Leitungen 26 zur Zeit t = 0 daher als A0, B0, ..., EE0, FF0 dargestellt. 4B ist
eine bildhafte Darstellung der Anordnung der einzelnen Bits auf
den Leitungen 26 zur Zeit t = 1. In dem H.110-kompatiblen
Ausführungsbeispiel
ist die Zeitdifferenz zwischen t = 0 und t = 1 8·(1/8192000) Sekunden.
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5 ist
eine bildhafte Darstellung von bezeichneten Speicherzellen innerhalb
des in 3 dargestellten Serien-Parallel-Doppelanschlussspeichers 46.
Das Speicherbauelement 46 umfasst zwei Speicherbänke 48, 50,
was ermöglicht,
dass eine Information in eine erste Bank 48 zur gleichen
Zeit geschrieben wird, wie eine Information aus einer zweiten Bank 50 gelesen
wird. In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst jede Bank 48, 50 vierundsechzig separat
schreibadressierbare Vier-Bit-Speicherzellen.
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Mit
Bezug nun auf 3, 4A und 5 unterteilt
die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3),
wie vorstehend dargelegt, das Zweiunddreißig-Bit-Datenwort (4A) beispielsweise
in acht Vierbitworte 50–57 (4A).
Die acht Vierbitworte 50–57 (4A)
werden dann nacheinander in das Speicherbauelement 46 geschrieben.
Während
der Zeit t = 0 werden die acht Vierbitworte 50–57 (4A)
beispielsweise in die erste Spalte der ersten Speicherbank 48 geschrieben,
die acht einzeln schreibadressierbare Vier-Bit-Speicherzellen 60–67 umfasst.
Insbesondere wird das Vierbitwort #1 50 (4A)
in die Speicherzelle 0 60 (5) geschrieben;
das Vierbitwort #2 51 (4A) wird
in die Speicherzelle 8 61 (5) geschrieben;
das Vierbitwort #3 52 (4A) wird
in die Speicherzelle 16 62 (5) geschrieben
und schließlich
wird das Vierbitwort #8 (4A) in
die Speicherzelle 56 67 (5) geschrieben.
Bedeutenderweise müssen
die Schreibvorgänge
in das Doppelanschluss-Speicherbauelement 46 für das bei
t = 0 empfangene Datenwort vollendet werden, bevor neue Daten in
die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3)
zur Zeit t = 1 eingetaktet werden. Daher finden die Schreibvorgänge in das
Doppelanschluss-Speicherbauelement zumindest achtmal so schnell
wie die Rate, mit der Bits vom Eingangsregister 24 (2)
empfangen werden, statt, um sicherzustellen, dass die acht Vierbitworte 50–57 (4A)
vor dem Empfang der nächsten
Datenbits zur Zeit t = 1 geschrieben werden.
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6 ist
eine weitere bildhafte Darstellung der Anordnung von Daten innerhalb
des Doppelanschluss-Speicherbauelements 46 (3).
Wie gezeigt, wurde das Vierbitwort #1, das die Bits A0B0C0D0 enthält, in die
Speicherzelle 0 geschrieben, das Vierbitwort #2, das E0F0G0H0 enthält, wurde
in die Speicherzelle 8 geschrieben, usw.
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Mit
Bezug nun auf 3, 4B und 5 taktet
die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3)
zur Zeit t = 1 die nächsten
zweiunddreißig Bits
von Daten auf den Leitungen 26 ein und die zweiunddreißig Bits
werden in acht Vierbitworte 70–77 unterteilt (4B).
Die acht Vierbitworte 70–77 (4B)
werden dann nacheinander in die zweite Spalte des Speicherbauelements 46 (5) geschrieben,
welches acht einzeln schreibadressierbare Vier-Bit-Speicherzellen
umfasst. Insbesondere wird das Vierbitwort #1 70 (4B)
in die Speicherzelle 1 80 (5) geschrieben;
das Vierbitwort #2 71 (4B) wird
in die Speicherzelle 9 81 (5) geschrieben;
das Vierbitwort #3 72 (4B) wird
in die Speicherzelle 17 82 (5) geschrieben
und schließlich
wird das Vierbitwort #8 77 (4B) in
die Speicherzelle 57 84 (5) geschrieben.
Die Schreibvorgänge
in das Speicherbauelement 46 (3) für das zur
Zeit t = 1 empfangene Datenwort müssen vollendet werden, bevor
neue Daten in die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3)
zur Zeit t = 2 eingetaktet werden.
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Mit
erneutem Bezug auf 6 wurde das Vierbitwort #1,
das die Bits A1B1C1D1 enthält, in die Speicherzelle
1 geschrieben und das Vierbitwort #2, das E1F1G1H1 enthält, wurde
in die Speicherzelle 9 geschrieben. Die Vierbitworte #3–#7 werden
in ihre zugehörige
Speicherzelle geschrieben und das Vierbitwort #8, das CC1DD1EE1FF1 enthält,
wird in die Speicherzelle 57 geschrieben.
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Dieses
Muster wiederholt sich, wenn die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3)
Daten in den Zeiträumen
t = 2, 3, 4, 5 und 6 empfängt.
Die in jedem dieser Zeiträume
empfangenen Daten werden jeweils in die dritte bis siebte Spalte
des Doppelanschluss-Speicherbauelements 46 geschrieben. Während der
Zeit t = 7 wird das Datenwort mit zweiunddreißig Bits A7B7C7...FF7 von
der Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3)
empfangen, in Vierbitworte unterteilt und jedes der Vierbitworte
wird in die zugehörigen
Speicherzellen (d.h. SchreibSpeicherzellen 7, 15, 23, 31, 39, 47,
55 und 63 – siehe 5)
in der achten Spalte des Speicherbauelements 46 geschrieben.
Die nächste Reihe
von Schreibvorgängen
findet in der zweiten Bank 50 und die Lesevorgänge in der
ersten Bank 48 statt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
kann das Doppelanschluss-Speicherbauelement 46 acht
16 × 4-Bit-Doppelanschluss-RAMs
umfassen, die gemeinsam das Speicherbauelement 46 festlegen,
wobei jeder der RAMs eine der in 5 und 6 dargestellten
acht Spalten bereitstellt. Alternativ kann das Doppelanschluss-Speicherbauelement
einen einzelnen 16 × 32-Bit-Doppelanschluss-RAM
umfassen.
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Mit
Bezug auf 3 und 5 wird,
während
in die erste Bank 48 (5) des Doppelanschluss-Speicherbauelements 46 durch
die Serien-Parallel-Abbildungsschaltung 44 (3)
geschrieben wird, die zweite Bank 50 (5)
durch eine parallele Ausgangsabbildungsschaltung 92 (3)
ausgelesen. Diese Ausgangsabbildungsschaltung 92 erzeugt
die erforderlichen Adressensignale und Steuersignale, um das Lesen
durchzuführen,
und empfängt
zweiunddreißig
Datenbits auf den Leitungen 94 (3) vom Speicherbauelement 46 (3).
Während
der Zeit t = 0 liest die parallele Abbildungsausgangsschaltung 92 (3)
beispielsweise aus der Leseadresse 8 100 (5)
des Speicherbauelements 46, die die an den Schreibadressen 64–71 gespeicherten
Daten enthält.
Während
der Zeit t = 1 liest die parallele Abbildungsausgangsschaltung 92 von
der Leseadresse 9 102, die die Schreibadresse 72–79 umfasst;
während
t = 2 liest die Schaltung 92 von der Leseadresse 10 104,
die die Schreibadressen 80–87 umfasst, usw.
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7 stellt
eine Bitabbildung ("Umordnung") zwischen der Ausgangsabbildungsschaltung 92 (3)
und der parallelen Ausgangsschnittstelle 109 (3)
dar, um ein Ausgangssignal bereitzustellen, das zur Verwendung durch
Verarbeitungsvorrichtungen (z.B. DSPs) formatiert ist. Insbesondere
stellt das Zweiunddreißig-Bit-Wort 110 den
Inhalt der Ausgangsabbildungsschaltung 92 (3)
dar, während das
Zweiunddreißig-Bit-Wort 112 den
Inhalt der parallelen Ausgangsschnittstelle 109 (3)
darstellt. Wie gezeigt, umfassen die Worte 110 und 112 dieselben
Bits, aber einige der Bitpositionen wurden geändert. Diese Änderung
wird durch Abbildung der Zwischenverbindungen zwischen der Ausgangsabbildungsschaltung 92 und
der parallelen Ausgangsschnittstelle 109 durchgeführt. Mit
Bezug auf 7 befindet sich beispielsweise
das Bit A1 in der fünften Bitposition des Worts 110,
das sich in der Ausgangsabbildungsschaltung 92 (3)
befindet. Die Zwischenverbindungen zwischen der Ausgangsabbildungsschaltung 92 und
der parallelen Ausgangsschnittstelle 109 sind jedoch derart
konfiguriert, dass das Bit A1 in die zweite
Bitposition des Worts 112 abgebildet wird, das sich in
der parallelen Ausgangsschnittstelle 109 (3)
befindet. Das Bit B0 befindet sich in der
zweiten Bitposition der Ausgangsabbildungsschaltung 92 und,
wenn es in die parallele Ausgangsschnittstelle 109 eingetaktet
wird, wird es aufgrund der Zwischenverbindungsabbildung in der neunten
Bitposition angeordnet. Die restlichen Abbildungen sind in 7 gezeigt.
Die parallele Ausgangsschnittstelle umfasst vorzugsweise ein getaktetes
Zweiunddreißig-Bit-Register.
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Wir
werden nun den Parallel-Seriell-Umwandlungspfad der in 2 dargestellten
Umwandlungsmaschine 20 erörtern.
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Mit
erneutem Bezug auf 2 umfasst die Serien-Parallel/Parallel-Serien-Umwandlungsmaschine 20 auch
einen Parallel-Serien-Umwandlungspfad mit dem Ausgangsbitumordnungs-Speicherbauelement 38 und
der seriellen Datenausgangsschnittstelle 40. 8 ist
eine Funktionsdarstellung des Parallel-Serien-Umwandlungspfades.
Das Ausgangsbitumordnungs-Speicherbauelement 38 umfasst
eine Parallel-Serien-Eingangsabbildungsschaltung 130, die
eine Vielzahl von getakteten Registern umfasst. In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
sind die getakteten Daten beispielsweise zweiunddreißig Bits breit
und daher umfasst die Abbildungsschaltung 130 zweiunddreißig Register.
Die Parallel-Serien-Abbildungsschaltung 130 erzeugt auch
Befehlssignale (z.B. Schreibfreigaben) und Adressensignale zum Schreiben
der Daten in der Schaltung 130 in einen Parallel-Serien-Doppelanschlussspeicher 132.
Ein Beispiel eines Schreibvorgangs in den Parallel-Serien-Doppelanschlussspeicher 132 soll
nun dargestellt werden.
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9 ist
eine bildhafte Darstellung der Bitabbildung zwischen der Parallel-Serien-Abbildungsschaltung 130 (8)
und dem Doppelanschlussspeicher 132 (8).
Insbesondere stellt ein Zweiunddreißig-Bit-Wort 140 die
Daten dar, die von der Parallel-Serien-Eingangsabbildungsschaltung 130 (8)
empfangen werden, während
das Zweiunddreißig-Bit-Wort 142 die
Daten darstellt, die vom Parallel-Serien-Doppelanschlussspeicher 132 empfangen
werden. Wie gezeigt, umfassen die Worte 140 und 142 dieselben
Bits, aber einige der Bitpositionen wurden geändert. Die Positionsänderungen
werden durch Abbildung der Zwischenverbindungen zwischen der Parallel-Serien-Eingangsabbildungsschaltung 130 und
dem Parallel-Serien-Doppelanschlussspeicher 132 durchgeführt, wie
in 9 gezeigt. Das gesamte Wort 142 wird
in den Parallel-Serien-Doppelanschlussspeicher 132 geschrieben.
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10 ist
eine bildhafte Darstellung von bezeichneten Speicherzellen innerhalb
des Parallel-Serien-Doppelanschlussspeichers 132,
der in 8 dargestellt ist. Das Speicherbauelement 132 umfasst auch
zwei Bänke 147, 148.
Mit Bezug auf 8–10 wird
nun das Datenwort 142 in die Schreibadresse 0 150 geschrieben,
wie in 10 gezeigt. Während des
nächsten
Schreibzyklus zur Zeit t = 1 wird das nächste Datenwort in die Schreibstelle 1 152 geschrieben.
Die anschließenden
Schreibvorgänge
werden die Spalte 154 hoch fortgeführt, bis das achte Wort in
die Schreibadressenstelle 7 156 geschrieben ist. Der nächste Schreibvorgang
geschieht in der zweiten Bank 148 des Speicherbauelements
und findet an der Schreibstelle 8 160 statt und das Schreiben
wird die Spalte 154 hoch fortgeführt. Nach dem Schreiben in
die Speicherzelle 15 162 erfolgt das nächste Schreiben in zyklischer
Adressfolge bei der Speicherzelle 0 150 und die Schreibvorgänge werden
wieder die Spalte 154 hoch fortgeführt.
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Mit
erneutem Bezug auf 8 umfasst der Parallel-Serien-Umwandlungspfad auch
eine Parallel-Serien-Ausgangsabbildungsschaltung 164,
die Daten aus dem Doppelanschluss-Speicherbauelement 132 liest.
Die Parallel-Serien-Ausgangsabbildungsschaltung 164 erzeugt
die Adressensignale und Steuersignale, um Daten aus dem Speicherbauelement 132 zu
lesen. Zur gleichen Zeit wie die Eingangsabbildungsschaltung 130 Daten
in die erste Bank 147 (10) des
Doppelanschluss-Speicherbauelements 132 schreibt, liest
die Ausgangsabbildungsschaltung 164 Daten von der zweiten
Bank 148 (10). In einem Ausführungsbeispiel
beginnen die Lesezugriffe an den Leseadressen 0 166 und
werden die Spalte hoch bei den Adressen 8, 16, 24, 32, 40, 48 und
56 fortgeführt
( 10). Jede dieser Leseadressen enthält vier
Bits von Daten. Daher sieht jeder Lesevorgang ein Vierbitwort von
Daten vor, das in die Parallel-Serien-Ausgangsabbildungsschaltung 164 eingegeben
wird. 11 stellt beispielsweise ein
Datenwort 180 dar, das sich in der Ausgangsabbildungsschaltung 164 befindet.
Diese Figur stellt bemerkenswerterweise die Bitpositionen der aus
dem Doppelanschlussspeicher in der Ausgangsabbildungsschaltung 164 während des
Zeitraums t = 0 gelesenen Daten dar. Das Datenwort 182 stellt
die Positionierung der aus dem Doppelanschlussspeicher in der Ausgangsabbildungsschaltung
während
des Zeitraums t = 1 gelesenen Daten dar. Die Umwandlungsmaschine
schaltet die Lese- und Schreibvorgänge zwischen der ersten und
der zweiten Bank der Speicherbauelemente hin und her.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem mit dem H.110-Bus
kompatiblen System erörtert
wurde, wird ein üblicher
Fachmann erkennen, dass die vorliegende Erfindung sicher nicht so
begrenzt ist. Man betrachte das Folgende:
- N
- = Anzahl von seriellen
Strömen
in der seriellen TDM-Vielfachleitung;
- B
- = Anzahl von Bits
in jedem Zeitschlitz;
- M
- = Taktmultiplikationsfaktor;
- D
- = Tiefe von jedem
der Doppelanschluss-Speicher-RAMs;
- W
- = Breite von jedem
der Doppelanschluss-RAMs;
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Für ein beliebiges
System müssen
zuerst N und B ermittelt werden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl
von Doppelanschluss-RAMs gleich B. Die Tiefe der RAMs ist D = 2M
und die Breite W = N/M. Der Taktmultiplikationsfaktor wird gewöhnlich gleich
der Anzahl von Strömen
N gesetzt. An einem gewissen Punkt übersteigt jedoch die resultierende
Taktfrequenz eine Frequenz, die praktisch implementiert werden kann.
Wenn beispielsweise ein Takt von 8,192 MBit/s mit N = M = 32 verwendet
werden würde,
würde die
erforderliche Taktfrequenz über
285 MHz liegen. Für
ein solches System ist eine bessere Wahl N = 16 und M = 8, was D
= 16 und W = 2 und folglich eine Taktfrequenz von 65,536 MHz ergibt.
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Die
vorliegende Erfindung kann mit Systemen verwendet werden, bei denen
die Bitraten der seriellen Ströme
nicht gleich sind. Das Verhältnis
der größeren Frequenz
zur kleineren Frequenz sollte jedoch ein Faktor von Zwei sein. In
diesem Fall wird der parallele Bus mit der höheren der Frequenzen und der
Rate, mit der jedes Bit der Eingangs- und Ausgangsregister auf die zweckmäßige Rate
eingestellt wird, betrieben. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Daten
von irgendwelchen "zusätzlichen" Speicherlesevorgängen ignoriert.
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Es
genügt,
dass, obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit Acht-Bit-Worten
und bestimmten Taktfrequenzen und Speichergrößen erörtert wurde, ein üblicher
Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung nicht so begrenzt
ist. Es wird in Erwägung
gezogen, dass die vorliegende Erfindung in einem System verwendet
werden soll, das verschiedene Wortgrößen verwendet, und die Größen der
entsprechenden Schaltung werden dementsprechend geändert, um
eine effiziente Serien-Parallel- und/oder Parallel-Serien-Umwandlungsmaschine bereitzustellen.
Außerdem
ist die vorliegende Erfindung sicher nicht auf die Kopplung mit
einer 32-Bit-TDM-Vielfachleitung begrenzt. Obwohl die vorliegende
Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt
wurde, das Doppelanschluss-Speicherbauelemente verwendet, wird ferner
in Erwägung
gezogen, dass bei einem alternativen Ausführungsbeispiel Einzelanschluss-Speicherbauelemente
kombiniert werden und die erforderliche Steuerlogik hinzugefügt wird, um
die Funktion der hierin dargelegten Doppelanschluss-Speicherbauelemente
zu erfüllen.
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Mit
Bezug auf 3 wird für ein Ausführungsbeispiel, das keinen
Teil der beanspruchten Erfindung bildet, vorgeschlagen, dass eine
Bitumordnungs-Decodiererlogik (nicht dargestellt) zwischen dem Speicherbauelement 46 und
der Ausgangsabbildungsschaltung 92 angeordnet wird, um
die Bit-"Umordnung" durchzuführen, wobei
somit die Abbildung (d.h. Verkreuzung) der Zwischenverbindungen
zwischen der Ausgangsabbildungsschaltung und der parallelen Ausgangsschnittstelle
beseitigt wird.