JP2000099193A - 同期装置および同期方法ならびにインタフェ―ス回路 - Google Patents
同期装置および同期方法ならびにインタフェ―ス回路Info
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- G06F1/04—Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom
- G06F1/12—Synchronisation of different clock signals provided by a plurality of clock generators
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 デジタルシステム内で信号を同期するための
既知の技術の限界や欠点を解決する手法と装置を提供す
ること。 【解決手段】 課題は、論理回路の第1のクロックドメ
インと第2のクロックドメインの間でやりとりされる複
数のデータ信号を同期させる装置において、第1のクロ
ックドメインに含まれる計数手段と、前記計数手段の出
力を、第2のクロックドメインのクロック信号に応答し
て格納する格納手段と、前記格納手段に形成された一対
の出力をXOR結合するための手段と、データ信号を、
第2のクロックドメインで前記出力パルスの関数として
受け取る受信手段とを有し、前記XOR結合手段は、出
力パルスを計数手段からの出力に生じる遷移に応答して
発生させる、ことを特徴とする同期装置により解決され
る。
既知の技術の限界や欠点を解決する手法と装置を提供す
ること。 【解決手段】 課題は、論理回路の第1のクロックドメ
インと第2のクロックドメインの間でやりとりされる複
数のデータ信号を同期させる装置において、第1のクロ
ックドメインに含まれる計数手段と、前記計数手段の出
力を、第2のクロックドメインのクロック信号に応答し
て格納する格納手段と、前記格納手段に形成された一対
の出力をXOR結合するための手段と、データ信号を、
第2のクロックドメインで前記出力パルスの関数として
受け取る受信手段とを有し、前記XOR結合手段は、出
力パルスを計数手段からの出力に生じる遷移に応答して
発生させる、ことを特徴とする同期装置により解決され
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に同期回路に関
し、特に複数のクロックドメインを有するシステム内で
複数の信号を同期するデジタル回路に関する。
し、特に複数のクロックドメインを有するシステム内で
複数の信号を同期するデジタル回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電子システムには、種々のクロックによ
り動作する複数の同期論理回路のセクションがあるのが
普通である。これらのクロックはたいてい同期されてい
ない。つまりそれらの位相および/または周波数の間に
は所定の関係がないことを意味する。ほかのクロックと
同期していない共通のクロックに従って動作する回路の
各場所を、一般的にその回路内のクロックドメインと呼
ぶ。より高い周波数の同期クロック信号をその共通クロ
ックから導出することができ、その同じドメイン内で使
用できるということを、特に言及しておく。
り動作する複数の同期論理回路のセクションがあるのが
普通である。これらのクロックはたいてい同期されてい
ない。つまりそれらの位相および/または周波数の間に
は所定の関係がないことを意味する。ほかのクロックと
同期していない共通のクロックに従って動作する回路の
各場所を、一般的にその回路内のクロックドメインと呼
ぶ。より高い周波数の同期クロック信号をその共通クロ
ックから導出することができ、その同じドメイン内で使
用できるということを、特に言及しておく。
【0003】しばしば、異なるクロックドメイン間でデ
ータのやりとりをする必要がある。これは「準安定性」
と呼ばれる問題を引き起こすことがある。準安定性は、
フリップフロップまたはレジスタのような、クロックの
エッジでトリガされる論理素子へのデータ入力が、クロ
ック遷移と同時にその値を変化する場合に生じる。この
場合、そのエッジトリガ形素子の出力は有限時間振動
し、その間その値は不確定である。この時間の間、その
出力は「準安定」であるとみなされる。準安定性はデー
タエラーや不確実な動作を引き起こす。
ータのやりとりをする必要がある。これは「準安定性」
と呼ばれる問題を引き起こすことがある。準安定性は、
フリップフロップまたはレジスタのような、クロックの
エッジでトリガされる論理素子へのデータ入力が、クロ
ック遷移と同時にその値を変化する場合に生じる。この
場合、そのエッジトリガ形素子の出力は有限時間振動
し、その間その値は不確定である。この時間の間、その
出力は「準安定」であるとみなされる。準安定性はデー
タエラーや不確実な動作を引き起こす。
【0004】準安定性により生じる問題を解決するため
に、この分野では、非同期入力をダブルバッファする事
が公知である。ダブルバッファ14の例を図1に示す。
図1は、従来技術によるデジタルシステム10であり、
クロックドメイン1で動作する第1の回路12、クロッ
クドメイン2で動作する第2の回路13とを有する。第
2の回路13はコモンクロック(CLK)を使用する同
期論理回路である。第1の回路12から受け渡される非
同期データはダブルバッファ14によりCLKに同期さ
れる。ダブルバッファ14は、第1のDフリップフロッ
プ16と第2のDフリップフロップ18を有する。それ
ぞれのフリップフロップ16〜18はデータをCLKの
共通のトリガエッジに基づいて転送させる。ダブルバッ
ファ14では、第1のフリップフロップの出力(Q0)
がCLKのトリガエッジに続いて準安定状態に入り込む
ことがある。しかしながら、Q0は一般的にそれに続く
CLKのトリガーエッジより先に安定することがよく知
られている。従って、第2番目のフリップフロップ18
の出力(Q1)は第1の回路12からの非同期データ入
力を確実に表す。
に、この分野では、非同期入力をダブルバッファする事
が公知である。ダブルバッファ14の例を図1に示す。
図1は、従来技術によるデジタルシステム10であり、
クロックドメイン1で動作する第1の回路12、クロッ
クドメイン2で動作する第2の回路13とを有する。第
2の回路13はコモンクロック(CLK)を使用する同
期論理回路である。第1の回路12から受け渡される非
同期データはダブルバッファ14によりCLKに同期さ
れる。ダブルバッファ14は、第1のDフリップフロッ
プ16と第2のDフリップフロップ18を有する。それ
ぞれのフリップフロップ16〜18はデータをCLKの
共通のトリガエッジに基づいて転送させる。ダブルバッ
ファ14では、第1のフリップフロップの出力(Q0)
がCLKのトリガエッジに続いて準安定状態に入り込む
ことがある。しかしながら、Q0は一般的にそれに続く
CLKのトリガーエッジより先に安定することがよく知
られている。従って、第2番目のフリップフロップ18
の出力(Q1)は第1の回路12からの非同期データ入
力を確実に表す。
【0005】図1に示したダブルバッファの欠点は、到
来する非同期信号それぞれが固有のダブルバッファを必
要とすることである。結果として、現代のデジタルシス
テムではクロックドメイン境界をクロスする多数の信号
を有するため、非同期入力ごとにダブルバッファの実施
を必要とする論理資源は大きな負担となる。例えば、超
大規模集積回路(VLSI)において、すべての非同期
信号にダブルバッファを設けるには大きなシリコン領域
を必要とする。これは電力消費を大きくするとともに、
製造コストおよび故障率を増大させる。
来する非同期信号それぞれが固有のダブルバッファを必
要とすることである。結果として、現代のデジタルシス
テムではクロックドメイン境界をクロスする多数の信号
を有するため、非同期入力ごとにダブルバッファの実施
を必要とする論理資源は大きな負担となる。例えば、超
大規模集積回路(VLSI)において、すべての非同期
信号にダブルバッファを設けるには大きなシリコン領域
を必要とする。これは電力消費を大きくするとともに、
製造コストおよび故障率を増大させる。
【0006】米国特許出願第5638015号明細書は
2つの代替同期回路を開示していて、それぞれが、3個
の直列フリップフロップを、到来する信号の同期のため
に備えたセクションを有する。それらは非常に単純であ
るにも関わらず、これらの回路にはその実用性を制限す
るような重大な欠点がある。例えば、第1の回路(前記
明細書の図2)は、1クロック期間分の長さの入力パル
スを必要とする。この入力に応答して、この回路はレベ
ル出力だけを発生する。第2番目の回路(前記明細書の
図3)は非同期入力の正のエッジ遷移だけを検出する。
これらの機能の制限は前記明細書の回路の実用性を縮小
する。例えば多くの論理回路では、非同期入力の正また
は負の遷移ごとに、1パルスを発生させることが必要で
ある。前記明細書に開示してある回路のいずれも、この
機能を提供できない。
2つの代替同期回路を開示していて、それぞれが、3個
の直列フリップフロップを、到来する信号の同期のため
に備えたセクションを有する。それらは非常に単純であ
るにも関わらず、これらの回路にはその実用性を制限す
るような重大な欠点がある。例えば、第1の回路(前記
明細書の図2)は、1クロック期間分の長さの入力パル
スを必要とする。この入力に応答して、この回路はレベ
ル出力だけを発生する。第2番目の回路(前記明細書の
図3)は非同期入力の正のエッジ遷移だけを検出する。
これらの機能の制限は前記明細書の回路の実用性を縮小
する。例えば多くの論理回路では、非同期入力の正また
は負の遷移ごとに、1パルスを発生させることが必要で
ある。前記明細書に開示してある回路のいずれも、この
機能を提供できない。
【0007】よって、デジタル信号の同期化には、正負
両方の入力エッジに応答し、さらに電力消費量、製造コ
ストおよび故障率が少なくなるような改良が必要であ
る。
両方の入力エッジに応答し、さらに電力消費量、製造コ
ストおよび故障率が少なくなるような改良が必要であ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、クロ
ックドメイン境界をクロスする非同期データ信号すべて
にダブルバッファを必要とはしないような同期装置を提
供することである。
ックドメイン境界をクロスする非同期データ信号すべて
にダブルバッファを必要とはしないような同期装置を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、第1クロックドメインに含まれる計数手段と、その
計数手段からの出力を、第2のクロックドメインのクロ
ック信号に応答して格納する格納手段と、その格納手段
に形成された一対の出力をXOR結合するための手段
と、データ信号を、第2のクロックドメインで前記出力
パルスの関数として受け取る受信手段とを有し、前記X
OR結合手段は、出力パルスを計数手段からの出力に生
じる遷移に応答して発生させるように構成されて解決さ
れる。
り、第1クロックドメインに含まれる計数手段と、その
計数手段からの出力を、第2のクロックドメインのクロ
ック信号に応答して格納する格納手段と、その格納手段
に形成された一対の出力をXOR結合するための手段
と、データ信号を、第2のクロックドメインで前記出力
パルスの関数として受け取る受信手段とを有し、前記X
OR結合手段は、出力パルスを計数手段からの出力に生
じる遷移に応答して発生させるように構成されて解決さ
れる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の一態様によれば、同期回
路が設けられており、これは共通のクロック信号(CL
K)に応答する3つのフリップフロップを有する。第1
のフリップフロップへの入力は、第1のクロックドメイ
ンに含まれるカウンタの最下位ビット(LSB)を表し
ている。CLK信号は第2のクロックドメインから発生
する。第1のフリップフロップの出力は、入力として第
2のフリップフロップへ供給される。一方第2のフリッ
プフロップの出力は、入力として第3のフリップフロッ
プおよび排他的論理和(XOR)ゲートへ供給される。
第2および第3のフリップフロップからの出力に応答し
て、XORゲートは第2のクロックドメインで使用され
る同期信号を発生する。同期信号はCLKの1期間の間
アクティブ状態にあり、LSB入力に生じるすべての遷
移に続いて発生する。同期信号のアクティブ状態は、非
同期データ入力の所定のセットが安定していて妥当であ
ることを示す。このようにして、1つの非同期入力信
号、すなわちLSB入力を、大多数のデータ入力を同期
するために使用できる。これはダブルバッファをすべて
の非同期データ入力に対して行う必要性を除く。カウン
タは付加的な利点を提供する。その理由は、LSBを含
むカウンタのマルチビット出力を、どちらのクロックド
メインの回路構成要素の制御にも使用できるからであ
る。
路が設けられており、これは共通のクロック信号(CL
K)に応答する3つのフリップフロップを有する。第1
のフリップフロップへの入力は、第1のクロックドメイ
ンに含まれるカウンタの最下位ビット(LSB)を表し
ている。CLK信号は第2のクロックドメインから発生
する。第1のフリップフロップの出力は、入力として第
2のフリップフロップへ供給される。一方第2のフリッ
プフロップの出力は、入力として第3のフリップフロッ
プおよび排他的論理和(XOR)ゲートへ供給される。
第2および第3のフリップフロップからの出力に応答し
て、XORゲートは第2のクロックドメインで使用され
る同期信号を発生する。同期信号はCLKの1期間の間
アクティブ状態にあり、LSB入力に生じるすべての遷
移に続いて発生する。同期信号のアクティブ状態は、非
同期データ入力の所定のセットが安定していて妥当であ
ることを示す。このようにして、1つの非同期入力信
号、すなわちLSB入力を、大多数のデータ入力を同期
するために使用できる。これはダブルバッファをすべて
の非同期データ入力に対して行う必要性を除く。カウン
タは付加的な利点を提供する。その理由は、LSBを含
むカウンタのマルチビット出力を、どちらのクロックド
メインの回路構成要素の制御にも使用できるからであ
る。
【0011】本発明のその他の構成、目的および利点
は、以下の詳細な説明と添付の図を考慮すれば容易に明
らかになり理解されるだろう。
は、以下の詳細な説明と添付の図を考慮すれば容易に明
らかになり理解されるだろう。
【0012】
【実施例】図、特に図2を参照する。そこには本発明の
実施形態による同期回路30が示してある。その同期回
路30はカウンタ31、第1のフリップフロップ32、
第2のフリップフロップ34、第3のフリップフロップ
36およびXORゲート38を有する。カウンタ31は
第1のクロックドメインにあり、第1のクロック信号
(CLK1)によって増分される。フリップフロップ3
2〜36は第2のクロックドメインにあり、第2のクロ
ック信号(CLK2)に応答するエッジトリガ形素子で
ある。クロック信号CLK1とCLK2は相互に非同期
である。実施形態によれば、CLK2はLSB入力の2
倍以上の周波数を有する。
実施形態による同期回路30が示してある。その同期回
路30はカウンタ31、第1のフリップフロップ32、
第2のフリップフロップ34、第3のフリップフロップ
36およびXORゲート38を有する。カウンタ31は
第1のクロックドメインにあり、第1のクロック信号
(CLK1)によって増分される。フリップフロップ3
2〜36は第2のクロックドメインにあり、第2のクロ
ック信号(CLK2)に応答するエッジトリガ形素子で
ある。クロック信号CLK1とCLK2は相互に非同期
である。実施形態によれば、CLK2はLSB入力の2
倍以上の周波数を有する。
【0013】フリップフロップは、 次のいずれかの等
価的エッジトリガ形メモリ素子であってもよい。例えば
Dフリップフロップ(図示されている)、JKフリップ
フロップ、またはランダムアクセスメモリ(RAM)セ
ルなどである。フリップフロップ32〜36それぞれは
CLK2の同じ向きの遷移によってトリガされる。すな
わち、フリップフロップ32〜36はすべてCLK2の
正のエッジ、または負のエッジに応答する。
価的エッジトリガ形メモリ素子であってもよい。例えば
Dフリップフロップ(図示されている)、JKフリップ
フロップ、またはランダムアクセスメモリ(RAM)セ
ルなどである。フリップフロップ32〜36それぞれは
CLK2の同じ向きの遷移によってトリガされる。すな
わち、フリップフロップ32〜36はすべてCLK2の
正のエッジ、または負のエッジに応答する。
【0014】第1のフリップフロップ32への入力(L
SB)はカウンタ31によって発生される。カウンタ3
1は、クロック信号に応答してその出力値を増分できる
形式のデジタルカウンタならどれでもよい。例えば、カ
ウンタ31はリップルカウンタ、けた上げ先見加算器な
どを含むことができる。カウンタ31はマルチビットの
出力値を発生することができる。出力値は所定の最大値
に到達するとゼロにリセットされる。カウンタ出力の1
ビットが、第1のフリップフロップ32に入力として供
給される。第1のフリップフロップ32は、カウンタ出
力のいずれのビットでも使用することができる。すでに
示したように、これにはカウンタ出力の最下位ビット
(LSB)も含まれる。
SB)はカウンタ31によって発生される。カウンタ3
1は、クロック信号に応答してその出力値を増分できる
形式のデジタルカウンタならどれでもよい。例えば、カ
ウンタ31はリップルカウンタ、けた上げ先見加算器な
どを含むことができる。カウンタ31はマルチビットの
出力値を発生することができる。出力値は所定の最大値
に到達するとゼロにリセットされる。カウンタ出力の1
ビットが、第1のフリップフロップ32に入力として供
給される。第1のフリップフロップ32は、カウンタ出
力のいずれのビットでも使用することができる。すでに
示したように、これにはカウンタ出力の最下位ビット
(LSB)も含まれる。
【0015】XORゲート38の出力(LSB_SYN
C)は同期信号を表し、従って、第2のクロックドメイ
ンの回路構成要素に供給される。
C)は同期信号を表し、従って、第2のクロックドメイ
ンの回路構成要素に供給される。
【0016】図3は、図2の同期回路30の動作特性の
例を表すタイミング線図である。タイミング線図に示さ
れているように、CLK2は一定周波数の信号である。
LSB入力はCLK2と非同期であり、遷移はLSBに
いつでも生じ得る。図示の例では、CLK2のクロック
期間0の間に、負の遷移がLSB入力に生じる。このL
SB遷移は、CLK1の正の遷移によってトリガされ
る。
例を表すタイミング線図である。タイミング線図に示さ
れているように、CLK2は一定周波数の信号である。
LSB入力はCLK2と非同期であり、遷移はLSBに
いつでも生じ得る。図示の例では、CLK2のクロック
期間0の間に、負の遷移がLSB入力に生じる。このL
SB遷移は、CLK1の正の遷移によってトリガされ
る。
【0017】この例では、フリップフロップ32〜36
はCLK2の正のエッジによりトリガされる。従ってL
SB入力の遷移は、CLK2のクロック期間1の正のリ
ーディングエッジで、第1のフリップフロップ32に入
力される。第1のフリップフロップ32は、出力Q0を
表すトレースラインに示されているように、準安定期間
に入り込むことがある。クロック期間2の正のリーディ
ングエッジで、LSB入力の遷移は第2のフリップフロ
ップ34の出力(Q1)として現れる。その直後に、
LSB_SYNC出力はアクティブ状態へ遷移する。ク
ロック期間3の正のリーディングエッジで、LSBの遷
移は第3のフリップフロップ36の出力(Q2)に現れ
る。このことにより、XORゲートはそのLSB_SY
NC出力を非アクティブ状態に戻す。
はCLK2の正のエッジによりトリガされる。従ってL
SB入力の遷移は、CLK2のクロック期間1の正のリ
ーディングエッジで、第1のフリップフロップ32に入
力される。第1のフリップフロップ32は、出力Q0を
表すトレースラインに示されているように、準安定期間
に入り込むことがある。クロック期間2の正のリーディ
ングエッジで、LSB入力の遷移は第2のフリップフロ
ップ34の出力(Q1)として現れる。その直後に、
LSB_SYNC出力はアクティブ状態へ遷移する。ク
ロック期間3の正のリーディングエッジで、LSBの遷
移は第3のフリップフロップ36の出力(Q2)に現れ
る。このことにより、XORゲートはそのLSB_SY
NC出力を非アクティブ状態に戻す。
【0018】図3のタイミング線図から、回路10は1
クロック期間分のパルスを第2のクロックドメインに、
非同期入力(LSB)に生じる正および負の各遷移ごと
に、発生させることが明らかである。回路10のこの構
成は、本明細書において先に述べたような従来の技術に
よる同期回路に対して有利である。
クロック期間分のパルスを第2のクロックドメインに、
非同期入力(LSB)に生じる正および負の各遷移ごと
に、発生させることが明らかである。回路10のこの構
成は、本明細書において先に述べたような従来の技術に
よる同期回路に対して有利である。
【0019】図4は、例としての論理回路40のブロッ
ク回路図を示し、同期回路30が本発明の別の実施例に
従い組み込まれている。同期回路30に加えて、論理回
路40はフレームカウンタ41、シフトレジスタ42、
バッファメモリ44および状態マシン46を有する。フ
レームカウンタ41およびシフトレジスタ42は第1の
クロックドメイン(PCMクロックドメイン)にあり、
一方バッファメモリ44および状態マシン46は第2の
クロックドメイン(PCIクロックドメイン)にある。
同期回路30は第2のドメインに発生するクロック信号
(PCIクロック)に応答する。この回路を、シフトレ
ジスタ42からバッファメモリ44へのデータ転送の同
期化に使用することができる。
ク回路図を示し、同期回路30が本発明の別の実施例に
従い組み込まれている。同期回路30に加えて、論理回
路40はフレームカウンタ41、シフトレジスタ42、
バッファメモリ44および状態マシン46を有する。フ
レームカウンタ41およびシフトレジスタ42は第1の
クロックドメイン(PCMクロックドメイン)にあり、
一方バッファメモリ44および状態マシン46は第2の
クロックドメイン(PCIクロックドメイン)にある。
同期回路30は第2のドメインに発生するクロック信号
(PCIクロック)に応答する。この回路を、シフトレ
ジスタ42からバッファメモリ44へのデータ転送の同
期化に使用することができる。
【0020】同期回路30は多数の異なる形式のデジタ
ルシステムに使用できるが、回路40は、典型的には電
話通信と関連するパルス符号変調(PCM)データ環境
と、通常はパーソナルコンピュータと関連するPCI環
境との間のインタフェースである。PCMクロック信号
とPCIクロック信号は相互に非同期である。
ルシステムに使用できるが、回路40は、典型的には電
話通信と関連するパルス符号変調(PCM)データ環境
と、通常はパーソナルコンピュータと関連するPCI環
境との間のインタフェースである。PCMクロック信号
とPCIクロック信号は相互に非同期である。
【0021】図示の実施例では、第1のクロックドメイ
ンはPCM音声データを扱う回路を表している。PCM
音声データは、ベル研究所が開発したT1方式のよう
な、電話通信に対する公知の業界規格に従い、コード化
されて送信された情報である。フレームカウンタ41お
よびシフトレジスタ42は同期素子であり、共通のPC
Mクロック信号に応答する。PCMクロックは2MHz
の標準的な周波数で動作できる。
ンはPCM音声データを扱う回路を表している。PCM
音声データは、ベル研究所が開発したT1方式のよう
な、電話通信に対する公知の業界規格に従い、コード化
されて送信された情報である。フレームカウンタ41お
よびシフトレジスタ42は同期素子であり、共通のPC
Mクロック信号に応答する。PCMクロックは2MHz
の標準的な周波数で動作できる。
【0022】フレームカウンタ41は従来型のデジタル
カウンタであり、出力を各クロック期間に一度増分す
る。図示の例では、フレームカウンタは8ビットの出力
を供給する。その出力は、T1方式の標準PCMデータ
フレームに含まれる256ビットのビット位置を表す。
カウンタ出力(FC0)の最下位ビット(LSB)は、
同期回路30にLSB入力として供給される。フレーム
カウンタ41の他の出力ビット(FC1〜FC7)は、
どちらのクロックドメインでも制御信号として使用する
ことができる。図示の例では、FC1〜FC3が状態マ
シン46に制御入力として供給される。
カウンタであり、出力を各クロック期間に一度増分す
る。図示の例では、フレームカウンタは8ビットの出力
を供給する。その出力は、T1方式の標準PCMデータ
フレームに含まれる256ビットのビット位置を表す。
カウンタ出力(FC0)の最下位ビット(LSB)は、
同期回路30にLSB入力として供給される。フレーム
カウンタ41の他の出力ビット(FC1〜FC7)は、
どちらのクロックドメインでも制御信号として使用する
ことができる。図示の例では、FC1〜FC3が状態マ
シン46に制御入力として供給される。
【0023】シフトレジスタ42は、PCMクロックド
メインに存在できる回路の一例である。シフトレジスタ
42はPCM入力ビットを、各PCMクロック期間の
間、順次桁送りする。シフトレジスタ42は、到来する
PCM直列データの直/並列変換を実行し、8ビットの
PCM出力をバッファメモリ44に供給する。
メインに存在できる回路の一例である。シフトレジスタ
42はPCM入力ビットを、各PCMクロック期間の
間、順次桁送りする。シフトレジスタ42は、到来する
PCM直列データの直/並列変換を実行し、8ビットの
PCM出力をバッファメモリ44に供給する。
【0024】PCIバスプロトコルの業界規格に従って
動作する回路は、PCIクロックドメインの構成要素
(バッファメモリ44および状態マシン46)を含むこ
とができる。バッファメモリ44および状態マシン46
は、PCIクロックに応答する同期回路である。PCI
クロックは、33MHzの標準的な周波数で動作でき
る。
動作する回路は、PCIクロックドメインの構成要素
(バッファメモリ44および状態マシン46)を含むこ
とができる。バッファメモリ44および状態マシン46
は、PCIクロックに応答する同期回路である。PCI
クロックは、33MHzの標準的な周波数で動作でき
る。
【0025】バッファメモリ44は、シフトレジスタ4
2からの並列データ出力を受け取る。バッファメモリ4
4は、レジスタまたはランダムアクセスメモリ(RA
M)のような、デジタルデータを格納するどのようなメ
モリ素子でもよい。バッファメモリ44は状態マシン4
6によって制御されている。
2からの並列データ出力を受け取る。バッファメモリ4
4は、レジスタまたはランダムアクセスメモリ(RA
M)のような、デジタルデータを格納するどのようなメ
モリ素子でもよい。バッファメモリ44は状態マシン4
6によって制御されている。
【0026】同期回路30のLSB_SYNC出力は、
状態マシン46にイネーブル入力として供給される。状
態マシン46は状態を変化させ、LSB_SYNC信号
がアクティブ状態にあるときだけFC1〜FC3に応答
する。状態マシン46は、複数の異なる状態を有する有
限状態マシンであればどのような形式でもよい。図示の
実施例では、状態マシン46は制御信号をバッファメモ
リ44に供給する。
状態マシン46にイネーブル入力として供給される。状
態マシン46は状態を変化させ、LSB_SYNC信号
がアクティブ状態にあるときだけFC1〜FC3に応答
する。状態マシン46は、複数の異なる状態を有する有
限状態マシンであればどのような形式でもよい。図示の
実施例では、状態マシン46は制御信号をバッファメモ
リ44に供給する。
【0027】状態間の遷移はFC1〜FC3の関数とす
ることができる。例えば状態マシンは、FC1〜FC3
に現れる3つの値の所定のシーケンスを検出するため
に、3つの状態をとることができる。そのシーケンスを
検出すると、同期信号がアクティブ状態である間はバッ
ファコントロール(Control)出力をイネーブル
できるようになる。シーケンスの検出は、状態マシンを
第1の状態に初期化することにより実行される。状態マ
シン46はシーケンス中の第1の値を検出すると、LS
B_SYNCがアクティブ状態である間に第2の状態へ
遷移する。FC1〜FC3の次の値がシーケンス中の第
2の値であるなら、状態マシン46は第3の状態へ遷移
する。次の値が第2の値でないならば、状態マシンは第
1の状態に戻る。第3の状態に到達すると、FC1〜F
C3の次の値がシーケンスの第3の値である場合は、状
態マシン46はバッファコントロール(Contro
l)出力をイネーブルにして、第1の状態に戻り、別の
シーケンスを待機する。第3の状態にある間に、次の値
が第3の値でなければ、状態マシン46はバッファコン
トロールをイネーブルにせず第1の状態に戻る。
ることができる。例えば状態マシンは、FC1〜FC3
に現れる3つの値の所定のシーケンスを検出するため
に、3つの状態をとることができる。そのシーケンスを
検出すると、同期信号がアクティブ状態である間はバッ
ファコントロール(Control)出力をイネーブル
できるようになる。シーケンスの検出は、状態マシンを
第1の状態に初期化することにより実行される。状態マ
シン46はシーケンス中の第1の値を検出すると、LS
B_SYNCがアクティブ状態である間に第2の状態へ
遷移する。FC1〜FC3の次の値がシーケンス中の第
2の値であるなら、状態マシン46は第3の状態へ遷移
する。次の値が第2の値でないならば、状態マシンは第
1の状態に戻る。第3の状態に到達すると、FC1〜F
C3の次の値がシーケンスの第3の値である場合は、状
態マシン46はバッファコントロール(Contro
l)出力をイネーブルにして、第1の状態に戻り、別の
シーケンスを待機する。第3の状態にある間に、次の値
が第3の値でなければ、状態マシン46はバッファコン
トロールをイネーブルにせず第1の状態に戻る。
【0028】コントロール信号はイネーブルされると、
シフトレジスタから受け取ったデータ入力をバッファメ
モリにラッチさせる。コントロール信号は、LSB_S
YNC信号がアクティブ状態であるときだけイネーブル
である。このようにして、シフトレジスタ42からのデ
ータ出力は、それらが妥当で安定していると分かってい
るときだけ、バッファメモリ44に読み込まれる。その
結果、シフトレジスタ42からの、従来の技術では非同
期である入力がバッファメモリ44の動作で同期され
る。
シフトレジスタから受け取ったデータ入力をバッファメ
モリにラッチさせる。コントロール信号は、LSB_S
YNC信号がアクティブ状態であるときだけイネーブル
である。このようにして、シフトレジスタ42からのデ
ータ出力は、それらが妥当で安定していると分かってい
るときだけ、バッファメモリ44に読み込まれる。その
結果、シフトレジスタ42からの、従来の技術では非同
期である入力がバッファメモリ44の動作で同期され
る。
【0029】カウンタ出力FC0〜FC7を、アドレス
(ADDR)をバッファメモリ44に供給するために使
用することもできる。図示の実施例では、FC3〜FC
7がメモリ44に供給されている。これは、シフトレジ
スタ42に送られた各バイトが、バッファメモリ44内
の独自の場所に格納されることを可能にする。この構成
では状態マシン46を、それがFC3の遷移を検出する
たびにメモリコントロール信号を出力するように構成す
ることができる。
(ADDR)をバッファメモリ44に供給するために使
用することもできる。図示の実施例では、FC3〜FC
7がメモリ44に供給されている。これは、シフトレジ
スタ42に送られた各バイトが、バッファメモリ44内
の独自の場所に格納されることを可能にする。この構成
では状態マシン46を、それがFC3の遷移を検出する
たびにメモリコントロール信号を出力するように構成す
ることができる。
【0030】図2および図4に示した回路は、いずれの
適切な論理回路を使用しても実施することができる。例
えば離散的な論理素子の組み合わせ、または1つ以上の
特定用途向けの集積回路(ASIC)などである。
適切な論理回路を使用しても実施することができる。例
えば離散的な論理素子の組み合わせ、または1つ以上の
特定用途向けの集積回路(ASIC)などである。
【0031】図5は、本発明のさらなる実施形態による
入力信号を同期する方法50のフローチャートである。
ステップ52では、カウンタ31の出力が第1のクロッ
クドメインにあるクロックの信号(CLK1)に従って
増分される。カウンタの値の増分は、カウンタ出力のL
SBに遷移を引き起こす。
入力信号を同期する方法50のフローチャートである。
ステップ52では、カウンタ31の出力が第1のクロッ
クドメインにあるクロックの信号(CLK1)に従って
増分される。カウンタの値の増分は、カウンタ出力のL
SBに遷移を引き起こす。
【0032】ステップ54では、カウンタのLSBは入
力として第1のフリップフロップ(FF)32へ供給さ
れる。第1のフリップフロップ32の出力は、第2のク
ロックドメインで発生する第2のクロック信号(CLK
2)に従って更新される。ステップ56では、第1のフ
リップフロップの出力は、入力として第2のフリップフ
ロップ34へ供給される。第2のフリップフロップの出
力は同様に、第2のクロックに従って更新される。ステ
ップ58では、第2のフリップフロップ34の出力は、
第3のフリップフロップ36へ供給される。第3のフリ
ップフロップも第2のクロック信号でクロッキングされ
ている。ステップ60では、第2と第3のフリップフロ
ップ34〜36の出力が、XORゲート38へ入力とし
て供給される。 XORゲートの出力は、同期信号(s
ync)を表している。同期信号は、カウンタのLSB
の正または負の遷移に続く1クロック期間の間、アクテ
ィブ状態にある。
力として第1のフリップフロップ(FF)32へ供給さ
れる。第1のフリップフロップ32の出力は、第2のク
ロックドメインで発生する第2のクロック信号(CLK
2)に従って更新される。ステップ56では、第1のフ
リップフロップの出力は、入力として第2のフリップフ
ロップ34へ供給される。第2のフリップフロップの出
力は同様に、第2のクロックに従って更新される。ステ
ップ58では、第2のフリップフロップ34の出力は、
第3のフリップフロップ36へ供給される。第3のフリ
ップフロップも第2のクロック信号でクロッキングされ
ている。ステップ60では、第2と第3のフリップフロ
ップ34〜36の出力が、XORゲート38へ入力とし
て供給される。 XORゲートの出力は、同期信号(s
ync)を表している。同期信号は、カウンタのLSB
の正または負の遷移に続く1クロック期間の間、アクテ
ィブ状態にある。
【0033】同期信号がアクティブ状態である間、第2
のクロックドメインへの非同期データ入力は、妥当で安
定しているとみなされる。従って同期信号を第2のクロ
ックドメインにある他の論理素子の制御に使うことがで
き、それらの素子が第1のクロックドメインからの非同
期データ信号に対して、その入力が妥当で安定している
ことが分かっている間に、応答することを可能にしてい
る。
のクロックドメインへの非同期データ入力は、妥当で安
定しているとみなされる。従って同期信号を第2のクロ
ックドメインにある他の論理素子の制御に使うことがで
き、それらの素子が第1のクロックドメインからの非同
期データ信号に対して、その入力が妥当で安定している
ことが分かっている間に、応答することを可能にしてい
る。
【図1】ダブルバッファを有する従来技術の電子システ
ムを表すブロック線図である。
ムを表すブロック線図である。
【図2】本発明の実施形態に従った同期回路のブロック
線図である。
線図である。
【図3】図2で示した回路に対するタイミング線図であ
る。
る。
【図4】2つの独立したクロックドメインの間でやりと
りされる複数のデータ信号を、本発明の別の実施形態に
より同期させるために図2の回路を使用した、典型的な
システムを示したブロック線図である。
りされる複数のデータ信号を、本発明の別の実施形態に
より同期させるために図2の回路を使用した、典型的な
システムを示したブロック線図である。
【図5】本発明のさらに別の実施形態により入力信号を
同期する方法を示したフローチャートである。
同期する方法を示したフローチャートである。
16、18、32、34、36 フリップフロップ 30 同期回路 31 カウンタ 38 排他的論理和(XOR)ゲート 41 フレームカウンタ 42 シフトレジスタ 44 バッファメモリ 46 状態マシン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラッセル ティー ベイカ アメリカ合衆国 カリフォルニア フレモ ント アドコック 38670
Claims (13)
- 【請求項1】 論理回路の第1のクロックドメインと第
2のクロックドメインの間でやりとりされる複数のデー
タ信号を同期させる装置において、 第1のクロックドメインに含まれる計数手段と、 前記計数手段の出力を、第2のクロックドメインのクロ
ック信号に応答して格納する格納手段と、 前記格納手段に形成された一対の出力をXOR結合する
ための手段と、 データ信号を、第2のクロックドメインで前記出力パル
スの関数として受け取る受信手段とを有し、 前記XOR結合手段は、出力パルスを計数手段からの出
力に生じる遷移に応答して発生させる、ことを特徴とす
る同期装置。 - 【請求項2】 前記計数手段は、パルス符号変調(PC
M)音声データのフレームに含まれるビットを計数する
手段を含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記計数手段からの出力は、最下位ビッ
ト(LSB)を表す、請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記受信手段はPCIに含まれる、請求
項1記載の装置。 - 【請求項5】 論理回路の第1のクロックドメインと第
2のクロックドメインの間でやりとりされる複数のデー
タ信号を同期させる装置において、 第1のクロック信号に応答して最下位ビット(LSB)
を発生するカウンタと、 第1のクロック信号に同期されていない第2のクロック
信号に応答して、LSBを出力する第1のフリップフロ
ップと、 第2のクロック信号に応答して第1のフリップフロップ
の出力を出力する第2のフリップフロップと、 第2のクロック信号に応答して第2のフリップフロップ
の出力を出力する第3のフリップフロップと、 第2および第3のフリップフロップの出力に応答して同
期信号を発生するXORゲートとを有する、ことを特徴
とする同期装置。 - 【請求項6】 第1のクロック信号に応答してデータ信
号を出力するシフトレジスタをさらに含む、請求項5記
載の装置。 - 【請求項7】 同期信号に応答する有限状態マシンをさ
らに含む、請求項5記載の装置。 - 【請求項8】 データ信号に、有限状態マシンの出力の
関数として応答するバッファメモリをさらに含む、請求
項7記載の装置。 - 【請求項9】 有限状態マシンおよびバッファメモリは
第2のクロック信号に応答する、請求項8記載の装置。 - 【請求項10】 論理回路の第1のクロックドメイン
と、第2のクロックドメインとの間でやりとりされる複
数のデータ信号を同期する方法において、 第1のクロック信号に従ってカウンタを増分して、カウ
ンタ出力信号の遷移を生じさせ、 カウンタ出力信号を第1のエッジトリガ型記憶装置に供
給し、 第1のエッジトリガ型装置の出力を第2のエッジトリガ
型装置に供給し、 第2のエッジトリガ型装置の出力を第3のエッジトリガ
型装置に供給し、 第2のクロック信号を第1、第2および第3のエッジト
リガ型装置に供給し、ただし第2のクロック信号は第1
のクロック信号に対して同期おらず、 第2および第3のエッジトリガ型装置の出力を、XOR
ゲートに供給して、同期信号を生じさせ、 第2のクロックドメインでデータ信号を同期信号の関数
として受信する、ことを特徴とする同期方法。 - 【請求項11】 パルス符号変調(PCM)音声信号を
第1のクロック信号に従ってシフトし、データ信号を発
生させる、請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 有限状態マシンを同期信号に基づいて
イネーブルする、請求項10記載の方法。 - 【請求項13】 複数のデータ信号を、PCMクロック
ドメインとPCIクロックドメインとの間で転送するイ
ンタフェース回路において、 最下位ビット(LSB)を含むマルチビットのカウンタ
出力を、PCMクロック信号に応答して発生するカウン
タと、 PCMクロック信号に同期されていないPCIクロック
信号に応答して、LSBを出力する第1のフリップフロ
ップと、 PCIクロック信号に応答して第1のフリップフロップ
の出力を出力する第2のフリップフロップと、 PCIクロック信号に応答して第2のフリップフロップ
の出力を出力する第3のフリップフロップと、 第2および第3のフリップフロップの出力に応答して同
期信号を発生するXORゲートと、 同期信号に従ってカウンタ出力により示された1つ以上
のアドレスにデータ信号を格納する、PCIクロック信
号に応答するバッファメモリとを有する、ことを特徴と
するインタフェース回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/126430 | 1998-07-30 | ||
US09/126,430 US6260152B1 (en) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Method and apparatus for synchronizing data transfers in a logic circuit having plural clock domains |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000099193A true JP2000099193A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=22424794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11217252A Pending JP2000099193A (ja) | 1998-07-30 | 1999-07-30 | 同期装置および同期方法ならびにインタフェ―ス回路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6260152B1 (ja) |
EP (1) | EP0977109A1 (ja) |
JP (1) | JP2000099193A (ja) |
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