JP2002521917A - 高速シリアルデータ通信システム - Google Patents
高速シリアルデータ通信システムInfo
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- H04L7/0066—Detection of the synchronisation error by features other than the received signal transition detection of error based on transmission code rule
Abstract
Description
少なくとも1つの受信回路を有するシリアル通信システムであって、前記通信媒
体は少なくとも、前記送信回路から前記受信回路に第1及び第2信号をそれぞれ
トランスポートするための第1及び第2のパラレル信号キャリアを備え、前記送
信回路は、前記第1または前記第2信号のいずれかの信号遷移がデータ項目境界
で生じるように、クロック信号に同期して、該クロック信号とデータメッセージ
の(複数の)データ項目との組み合わせを前記第1及び前記第2信号としてシリア
ルに表現する手段を含み、前記受信回路は、前記第1及び前記第2信号の信号遷
移を検出し組み合わせることによってクロック信号を回復させ、該第1及び/又
は該第2信号から前記データメッセージを回復させる手段を含むシリアル通信シ
ステムに関連する。
と少なくとも1つの受信回路との間でシリアル通信を行う方法であって、前記通
信媒体は、前記送信回路から前記受信回路に第1及び第2信号をそれぞれトラン
スポートするための第1及び第2のパラレル信号キャリアを少なくとも備え、デ
ータ項目境界で前記第1または前記第2信号のいずれかに遷移が生じるように、
クロック信号及びデータメッセージの(複数の)データ項目の組み合わせを該第1
及び該第2信号として該クロック信号に同期してシリアルに符号化し、前記送信
回路からそれぞれの前記信号キャリアを介して前記第1及び前記第2信号を出力
し、それぞれの前記信号キャリアから前記受信回路に前記第1及び前記第2信号
を入力し、前記第1及び前記第2信号の信号遷移を検出し組み合わせることによ
ってクロック信号を回復させ、該第1及び第2信号を復号化して該第1及び/又
は該第2信号から前記データメッセージを回復させることを含む方法に関連する
。
書に記載されている。このシステムは、それぞれデータ信号及びストローブ(str
obe)信号と呼ばれる2つのパラレル信号を介して送信回路及び受信回路を接続す
る高速通信インタフェースを開示している。クロックの制御下で、データメッセ
ージのデータビットはシリアルに出力される。データビットは従来通りバイナリ
形式で表現される。この場合、0データビットは低い信号レベルとして、1データ
ビットは高い信号レベルとして伝送される。データが変わるときのみ、データ信
号に遷移が生じる。1/2期間のクロック信号が使用され、このクロック信号の両
端が使用される。この1/2期間クロック信号は、ストローブ信号で表現される。
データ信号上に遷移が無いとき、送信機はストローブ信号上にのみ信号の遷移を
生じさせる。受信機は、ストローブ信号とデータ信号の両方からの遷移情報を組
み合わせることによりクロック信号を回復させる。受信機は、回復されたクロッ
クの制御下でデータ信号をサンプリングすることによりデータビットを取り出す
。
信プロトコルを開示している。トークンはパリティ・ビットから始まり、その後
に続く1ビットは、トークンが1データバイトを運ぶのか又は制御のために使用
されるのかを示す。こうして、1データバイトは、10ビット・トークンを使用し
て転送される。このシステムは、1つのメッセージが1または複数バイトからな
る可変長メッセージの転送を可能にする。Nバイト・メッセージは、各々が1デ
ータバイトを運ぶ一連のN個のトークンとして送信される。メッセージの終わり
を示すために、3ビットの特別なパケット終わり又はメッセージ終わりトークン
が送信される。
内で使用するための送信及び受信装置、並びに通信方法を提供することである。
目dの関数f(d)が第1の値をもつ場合、データ項目dに先行するデータ項目境界で
第1信号の遷移を生じさせ、上記f(d)が異なる第2の値をもつ場合、データ項目
境界で第2信号の遷移を生じさせるように送信回路が動作することを特徴とする
。こうしてシステムが達成され、f(d)を表すために両方の信号を同様の相補的な
方法で使用して、システムの対称性を強化している。f(d)の2進値は、どの信号
の中で遷移が生じるかを決める。データメッセージの転送の間、それぞれのデー
タビット境界で常に信号の一方がレベルを変えるので、クロックの回復が可能で
ある。この回復は、例えば単純なXOR演算に基づくものである。データメッセー
ジの転送の間、両方の信号は概して、名目上のクロック周波数の1/2でレベルを
変え(遷移はデータビット境界でのみ生じる)、低周波数信号を保証する。データ
メッセージの転送の間、両方の信号がデータビット境界でレベルを変えることは
回避される。
号化/復号化のための追加の論理を必要としない。代替として、システムのビッ
トレートに否定的な影響を及ぼさない単純な2進論理を使用することができる。
例えばf(d)は、データビットdと、あらかじめ決められたコードワードの少なく
とも1ビットとの2進の組合せ(例えばXOR)である。コードワードは、例えばシス
テムの安全性を高めるために使用することができる。より安全かつ確実なシステ
ムの場合には、関数f(d)は、ストリーム暗号のような高度化された暗号原則に基
づくものでありうるが、これは、ビットレートに影響を及ぼすことがある。
どちらに遷移が生じているかを検出することによってf(d)の値を判断する。この
ために、受信機は、一方又は両方の信号の立ち上がり/立ち下がり端を検出する
ための手段を含むことができる。回復されたクロックによって示されるようにデ
ータビット境界と実質的に一致する瞬間において、信号の一方でエッジが検出さ
れない場合、これは、エッジが他方の信号で生じているにちがいないことを示唆
すると考えることができる。このように、システムの対称性によって、遷移が信
号の一方で生じているかどうかを検出すれば十分である。
用して、信頼できる単純な方法で信号をサンプリングする。2つの連続するサン
プルの安定した信号レベルを比較して、遷移が生じたかどうかを単純な方法で判
断する。
号からデータを回復させその結果を比較することによって実施される。このよう
に、パリティ・ビットを用いることなく特定の伝送エラー(例えば1ビット・エ
ラー)を検出することが可能である。これは、プロトコルを簡潔にし、先行技術
システムと比較してバス上の1ビット位置を節約する。
ームを並列ワードに変換した後に連続するサンプルを比較することによって遷移
が生じたかどうかを判断する。このように、上記の比較は、時間がそれほど重要
ではなく、比較的低い周波数で実施することができる。
ーディオ又はビデオ・データを転送する場合のようにデータメッセージ(ワード
とも呼ぶ)のストリームを転送するのに好適であるように構成される。このシス
テムは、ワードの終わりの単なる検出に同期する方法でそのようなデータを転送
することが可能である。ワード境界(開始/終了)を表すために、信号の1又は複
数の遷移の欠如が使用される。原則として、そのような検出は、最後の遷移の後
に続く2以上のデータビット期間の後に実施することができる。さらに、遷移の
間の「ギャップ」は非常に単純な方法で生成し検出することができる。これは、
特別な3ビット・トークンが生成され検出されることを必要とする米国特許第5,3
42,371号のシステムと比べて遜色がない。さらに、本発明に従うシステムは、ビ
ット境界において可変ワード長を許しており、ワード長を8ビットの倍数に限定
しない。これは、本発明に従うシステムをオーディオ又はビデオ・データの転送
に特に適したものにする。この場合一般には、バイト境界で並べられないデータ
ワードが使用される。
送を可能にすることが分かるであろう。低コストの送信回路及び受信回路を用い
た具体化によって、秒あたり500メガビット以上の伝送レートを容易に達成する
ことができる。このように、このシステムは、例えば信号プロセッサをA/D又はD
/A変換器に接続するコンシューマ・エレクトロニクス機器の中で使用するのに非
常に適している。このシステムはさらに、CE装置を接続したり、コンピュータを
周辺装置(例えばモニタ、プリンタ、スキャナ及びカメラ)に結合するために使用
することができる。
れかの信号遷移がデータ項目境界で生じるように、クロック信号に同期して、該
クロック信号とデータメッセージの(複数の)データ項目との組み合わせを、受信
回路に転送するため第1及び第2信号としてシリアルに表現する手段を含む送信
回路を備え、データメッセージのデータ項目dの関数f(d)が第1の値をもつ場合
、前記データ項目dに先行するデータ項目境界において前記第1信号の遷移を生
じさせ、前記関数f(d)が異なる第2の値をもつ場合、前記データ項目境界におい
て前記第2信号の遷移を生じさせるように前記送信回路が動作することを特徴と
する。
を受信し、前記第1及び前記第2信号の信号遷移を検出し組み合わせることによ
ってクロック信号を回復させ、前記第1及び/又は第2信号からデータメッセー
ジを回復させる手段を含む受信回路を備えており、
界において、遷移が前記第1又は前記第2信号の中で生じたかどうかを判断し、
前記第1信号の中で遷移が生じた場合、第1の値をもつデータ項目が受信され、
前記第2信号の中で遷移が生じる場合、異なる第2の値をもつデータ項目が受信
されたと判断するように動作することを特徴とする。
ータ項目dの関数f(d)が第1の値をもつ場合、データ項目dに先行するデータ項目
境界で前記第1信号の遷移を生じさせ、関数f(d)が異なる第2の値をもつ場合、
前記データ項目境界で前記第2信号の遷移を生じさせることを特徴とする。
明らかになるであろう。 図1は、本発明に従うシステム100のブロック図を示
す。このシステムは、送信回路110及び受信回路120を含む。送信回路110は、2
つの個別の出力112及び114上に第1信号130及び第2信号140を生成するための符
号器手段を含む。第1信号130及び第2信号140が協働して、クロック信号150と
、該クロック信号150に同期するデータ信号160とを表す。図1の例では、送信回
路110は、別個のクロック信号150及びデータ信号160をそれぞれ受信するための
入力116及び118を含む。例として、DSP、A/D変換器又は復号器からオーディオま
たはビデオデータを受信することができる。同様に、コンピュータ内のプロセッ
サ又は記憶コントローラから汎用データを受信することもできる。代替として、
送信回路110は、クロック及び/又はデータを内部で生成してもよいことが分かる
であろう。あるいは、送信回路110は、例えばメモリから並列形式のデータを受
信し、クロック信号150又は内部クロックの制御下でその並列データをシリアル
ストリームに変換することができる。受信回路120は、第1信号130及び第2信号
140をそれぞれ受信するための入力122及び124を含む。受信回路120は、元のクロ
ック信号150及びデータ信号160を表現するクロック信号170及びデータ信号180を
取り出すために第1及び第2信号を復号する復号器手段を含む。受信回路120は
、取り出された信号を、例えばDSP、プロセッサ、D/A変換器又はI/Oコントロー
ラに出力するための出力126及び128を含む。受信回路120は、取り出された信号
の一方又は両方を内部で処理する(例えばシリアルデータをパラレルデータに変
換してメモリに記憶し、クロック信号を廃棄する)ための手段を含むこともでき
る。
置)の中に設けて当該装置内でデータ転送することができることが分かるであろ
う。そのような構成において、これらの回路は、データのソース又はシンクの各
々と一体化されることが好ましい。例えば、送信回路110はA/D変換器と一体化す
ることができ、受信回路120はD/A変換器と一体化することができるのに対し、DS
Pは、送信回路110及び受信回路120を両方とも含むことができる。同じ装置内で
使用する場合、第1信号130及び第2信号140は、適当な配線ドライバを使用する
PCB上のそれぞれの配線を通して送信回路110から受信回路120へ送ることができ
る。本発明によるシステムは、MDP(マルチ・ダイ・パッケージ)またはMCM(マル
チ・チップ・モジュール)上のダイの間の通信に使用することもできる。代替と
して、それぞれの回路は、外部の通信媒体を使用する別個の装置に設けてもよい
。媒体は、第1及び第2信号を運ぶための2つのパラレル・キャリアを供給する
。そのようなキャリアは、例えば電気導体によって形成することができる。高速
外部伝送のため、各キャリアについて異なる伝送が用いられることが好ましい。
周波数変調のような他の技法を使用して2つの並列伝送チャネルを得ることがで
きることは明らかであろう。有線通信媒体の代わりに、ワイヤレス媒体を使用す
ることもできる。多様な媒体について適当なドライバが利用可能であるが、それ
は本発明の一部ではない。
びデータ信号160の一例を示す(これらの信号は受信回路120によって信号170及び
180として出力することができる)。1/2周波数のクロック信号150が図示されてい
る(完成したクロック・パルスは、2データビット期間続く。クロック周波数は
、データビットレートの半分である)。そのようなクロック信号の両端を使用す
る。完全な周波数のクロック信号を使用しても良いことが分かるであろう。しか
し、詳しく後述するように、図示される1/2周波数クロック信号で動作する送信
回路110及び受信回路120を使用して電力消費を低減することが有利である。図2A
のデータ信号160は、クロック信号150に同期する従来通りの2進形式で示されて
いる。
び140をそれぞれ示している。次に伝送されるデータビットdが2進値「0」をも
つ場合、送信回路110は、第1信号130のレベルの遷移を生じさせる。他方、デー
タビットdが2進値「1」を持つ場合、送信回路110は、第2信号140のレベルの遷
移を生じさせる。遷移は、クロック信号150に同期して生じる(図示するクロック
信号のエッジによってトリガされる)。クロック信号150のすべてのエッジは、信
号130及び140の組み合わせによって表わされる。1データビット期間の中では信
号130及び140のどちらにおいても他の遷移は生じない。さらに、それぞれのクロ
ックエッジは、1ビット期間の間に一度だけ表現され最小周波数伝送を可能にす
る。
初期レベルを選択することができることが分かるであろう。例えば、デフォルト
のレベルを選択することができる。このような方法は、特に、異なる送信回路に
よって連続するメッセージが発生されうる場合に有用である。しかし、1つの送
信回路が、後述するようなワード分離技法を使用して分離される可変長データメ
ッセージのストリームを生成する場合には、最後のメッセージが終了するレベル
を初期レベルとして保持することが好ましい。このようにして、追加の時間及び
遷移を必要とするそれぞれのレベルのデフォルト・レベルへのリセットの必要が
回避される。図2Bでは、信号は両方とも初期の「低」レベルにあると仮定する。
「低」及び「高」は、システムに影響を及ぼすことなく逆にすることができるこ
とが分かるであろう。
は、遷移がないことを示す: 第1信号: N N T T T N T T N T N N N N T T 第2信号の遷移情報は単にこの逆である。
レベルを示し、Hは高レベルを示す: 第1信号: L L H L H H L H H L L L L L H L 第2信号: H L L L L H H H L L H L H L L L これは、図2Bに示す信号レベルに対応する。 図2において、データビット「0」は、第1信号130の遷移を生じさせる。信号1
30と信号140は共に同等に交換することができ、この場合、データビット「1」が
信号130の遷移を生じさせることが分かるであろう。さらに、2進データを伝送
する代わりに、より多くのレベルをもつデータを同じ概念を用いて伝送すること
ができることを理解されたい。例えば、4値のデータ項目(2ビットの組み合わ
せ)を4つのパラレル信号を使用して転送することができ、このとき、各信号が
それぞれの値の1つに割り当てられる(すなわち信号の遷移は対応する値を示す)
。代替として、各々が3つの信号レベルをもつ2つのパラレル信号を使用するこ
ともできる。このようなシステムでは、「0」は、第1信号上の1レベル変化を
使用して表現することができ、「1」は、第1信号上の2レベル変化によって、
「2」は、第2信号上の1レベル変化によって、「3」は、第2信号上の2レベル
変化によって表現することができる。L(低)、M(中)及びH(高)によって示される
3つのレベルを使用する場合、1レベル変化は、LからMへ、MからHへ、HからLへ
の変化(周期的変化)によって表現することができる。同様に、2レベル変化は、
LからHへ、MからLへ、HからMへの変化によって表現することができる。4値を表
すための2つの信号の使用は、クロック信号の周波数を再び半分にする。簡潔に
するため、図2Bの信号については説明の残りの部分で言及する。
の低レベルを「0」とする場合、以下の表は、第2信号の既存のレベル及び伝送
されるデータビットから如何にして第2信号の新しいレベルを導くことができる
かを示す。
ータビットとの排他的論理和(XOR)として得られることを示す。
い出されたい。メッセージの伝送を開始する前に、両方の信号が同じ初期レベル
にあると仮定すると、メッセージの第1データビット(b0と番号を付す)について
第1信号130として伝送されるレベルは、第2信号140のレベルの逆である。第2
ビット(b1)については、信号の一方が変化することによって両方の信号を等しく
する。これは、残りのビットについても続く。このように、第2信号の「偶数」
の番号を付されたレベル(すなわちb0、b2、b4…を表すレベル)を反転させ、「奇
数」の番号を付されたレベル(すなわちb1、b3、b5…を表すレベル)をそのまま保
持することによって、第1信号130を導き出すことができる。このように信号を
互いに導き出す方法は、米国特許第5,341,371号の明細書に示される符号化に関
しても利用することができることに注意されたい。
ータビットから新しい第1信号のレベルを導き出すことができることが分かるで
あろう。
とによってクロック信号150を取り出すことができる。代替として、図2Bに示す
符号化において、択一的に、第1信号130と第2信号140との排他的論理和(XOR)
を求めることによってクロック信号150を簡単に取り出すこともできる。データ
信号160は、第1信号130に遷移が生じているか、すなわち「0」データビットを
表しているか、又は、第2信号140が「1」ビットを表しているかどうかを検出す
ることによって取り出すことができる。この取り出しは、エッジ検出を利用する
ことによって実施することもできる。この場合、クロック信号が受信回路内で他
の目的のために使用されたり受信端で他の機能のために使用されないならば、ク
ロック信号を個別に取り出す必要がない。また、この取り出しは、取り出された
クロック信号を使用して信号の一方(または両方)をサンプリングし、連続してサ
ンプリングされた2つの値を使用して遷移が生じたかどうかを判断することによ
り実施することができる。例えば、連続するサンプルをXOR論理を使用して比較
することができる。サンプルが同一である場合、XOR論理は「0」を形成する。そ
うでなければ「1」が形成される。XOR論理が使用される場合、第2信号140がサ
ンプリングされることが好ましい。この場合、信号遷移は、「1」ビットが伝送
されたことを示す。このように、XOR論理は、データビットを直接生成する。第
1信号130がサンプリングされる場合には、追加のインバータが必要である(ある
いはXORゲートとインバータの代わりにXNORゲートを使用してもよい)。信号のい
ずれか一方をサンプリングすれば十分であることが明らかであろうが、エラー検
出の理由で、両方の信号をサンプリングしその結果を比較してもよい。この比較
は、信号サンプルがデータビットに変換された後に行われることが好ましい。変
換/復号化はいずれにしろ必要であるので、このように両方の信号のそれぞれの
サンプルを比較するための追加の論理は必要でない。
イント・ツー・ポイントの一方向通信システムとして使用することができる。こ
のシステムはさらに、1つの送信機及び1または複数の受信機をもつ1対多数の
分散システムとして使用することもできる。原則として、2以上の送信機を使用
することもできる。そのような状況では、2またはそれ以上の送信機によって発
信される伝送が衝突することを回避するため、より高水準の機構が必要とされる
。そのような状況を回避し又は処理するために、トークン・パッシング、CSMA/C
D又はビット・アービトレーションといったな多様な技法が知られている。この
ように、本発明による伝送方式は、双方向のマルチマスター・システムの中で使
用することもできる。
一般的であるようにデータメッセージ(ワード)のストリームを転送するために使
用される場合、以下のワード分離技法を利用することが有利である。最後の遷移
から少なくとも1データビット期間、新しい遷移が起こらない場合、送信回路11
0は、メッセージ・ストリームのメッセージが遷移の間のギャップによって分離
されることを保証する。この「遅延期間」の間、送信回路は、第1及び第2信号
を実質的に一定のレベルに保つ。この結果、クロック信号の1つのエッジも信号
の中に表されない。少なくとも1ビット期間の遅延は、クロック信号150を基準
に計測される。受信回路120は、最後の遷移から1データビット期間が満了した
直後のクロック端の欠如を検出する。原則として、1ビット期間の遅延で十分で
あるが、受信回路を簡単に/信頼性をもって具体化するために2ビット期間の遅
延を用いることが好ましい。2ビット遅延の使用は、(例えばより短い遅延期間
の場合の1/2ビット許容の代わりに)1ビット許容(tolerance)をもつ具体化を可
能にする。さらに、クロックパリティは同じままである。従って、1つのNビッ
トワードは、バス上のN+2データビット期間を使用して伝送される。信号は、完
了したばかりのメッセージの最終ビットの間に伝送される一定レベルに保持され
ることが好ましい。特に、連続するワードを異なる送信機によって伝送すること
ができるシステムにおいては、最後のメッセージに依存しないデフォルトの一定
レベルを用いることが有益である。しかしこれは、メッセージの最後のビットが
伝送された後にこのデフォルト・レベルへの遷移を必要とするので、遅延持続時
間を1ビットだけ長くする。一定レベルが使用される場合、このレベル自身を使
用して、先行する又は後続のワードに関して追加の情報を提供することが好まし
い。例えば、第1及び/又は第2信号の一定のレベルを使用して、同期を可能に
しながらストリームの特定のワードを識別することができる。オーディオの場合
、(複数の)一定レベルを使用して、左、右、中央または周辺というような多様な
オーディオ・ワードを識別することが好ましい。
のデータメッセージの伝送を可能にする。データビットの数は、例えば8ビット
の倍数に制限されない。実際の具体化において、受信回路を簡単に実現するには
、例えば最小2ないし4ビットの長さが必要である。例えば、最小の2ビットが
保証される場合、サンプリング・レジスタの最初の2つのサンプリング・セルを
リセットする必要がなくなり(それらは上書きされる)、サンプリング・レジスタ
の残りのセルのほぼ2つのデータビットのリセット期間を与える。クロック・ロ
ッキング回路の具体化に依存して、一連の小さなワードのワード終わりを信頼性
をもって検出することができるように、最小数である4データビット(すなわち
4つの遷移)を用いて正確なロッキングを行うことが好ましい。好ましくは、メ
ッセージ(ワード)は、まず最上位ビット(MSB)と共に送信される。このように、
送信機及び受信機は、異なるワード長を簡単な方法で支援することができる。例
えば、送信機は、20ビットのオーディオ・ワードまたは32ビットのビデオ・ワー
ドを使用することができるのに対し、受信機は、16ビットのオーディオ・ワード
又は24ビットのビデオ・ワードしか支援せず、あるいはその逆もありうる。送信
回路は単に、ワードのすべてのビットを転送し、その後にワードの終わりを示す
。受信回路120が、実際に転送されるよりも大きいサイズのワードを支援する場
合、受信回路120は、シリアルからパラレルに変換した後、データビットが受信
されなかった(複数の)最下位ビットがデフォルト値(例えば「0」)にセットされ
ることを保証する。これは、最初にパラレル受信レジスタをクリアし、新しく受
信されたワードのデータビットでレジスタを満たし、それをレジスタのMSB(最上
位ビット)から開始することによって実現されることが好ましい。これは、レジ
スタのLSB記憶セルを自動的にリセット値のままにする。受信回路120がワード終
わりの表示を受信することに応じて、レジスタが読み出される。この読み出しの
後に、再びレジスタのリセットが続く。シーケンスのすべてのメッセージが同じ
サイズであることがあらかじめ分かっている場合、この最後のクリアリングは必
要でない。レジスタの使用されたMSBセル内のデータは自動的に上書きされ、不
使用の(複数の)LSBセルは、デフォルト値のままであるからである。他方、受信
回路120が、実際に転送されるものよりも小さいサイズのワードを支援する場合
、受信回路120は、支援される数のサンプリング値(またはデータビット、すなわ
ち復号化されたサンプル)を受信した後、それ以上のサンプルまたはデータビッ
トを記憶しないようにする。これは、例えば所望の数のサンプル/データビット
が記憶された後、クロック信号が更なる記憶動作を引き起こさないようにするカ
ウンタを使用することによって実現することができる。この機能は、後述するよ
うにシリアルからパラレルへの変換の一部として簡単に達成することができる。
ード終わり(及び選択的にワード開始)を示す「ワード選択」信号が送信回路110
に供給されると仮定する。この信号は、要求される遅延期間それぞれの出力への
符号化された信号の供給を停止させるために利用される。この結果として、出力
は、最後のデータビットについて使用されたものと同じ一定レベルに保持される
。受信回路120において、取り出されたクロック信号と1データビット期間遅延
されたクロック信号との比較を制御するために遅延ロック・ループを使用するこ
とが好ましい。比較の結果としてクロック信号の中で遷移が生じていないことが
示される場合、この信号はワードの終わりを示す。
ク図を示す。図示される実施例は、1/2クロック周波数で動作し、受信機におい
て可変長ワード及びワードの自動末端切り捨て(truncating)/補完を支援し、並
列に符号化/復号化を実施する(低周波数のコード化を可能にする)。これらの機
能は個別に使用することができることが分かるであろう。さらに、根本的な原則
は、米国特許第5,341,371号の明細書に示されるコード化/符号化に同等に適用す
ることができることを理解されたい。
ついて、送信回路110内のワードは、N個のデータビット300を含み、これらは送
信回路110の入力データ・レジスタ310に並列に記憶されると仮定する。要求され
る場合、データビットのシリアル・ストリームはまず、パラレルレジスタ310へ
の記憶のために既知の方法で変換することができる。さらに、クロック信号clk3
02及び反転されたクロック信号clkn304が利用できると仮定する。1/2周波数クロ
ックの使用を可能にするため、両方のクロック信号が使用される。更なるワード
clk信号306が利用できるものと仮定する。この信号は、受信回路110への信号300
を介するワードのすべてのデータビットの供給の終わりを直接または間接的に示
す。図示する実施例では、ワードclk信号306を使用して並列形式でデータをクロ
ックし、入力されたデータ・レジスタ310に記憶する。従って、ワードclk信号30
6はさらに、データビットがパラレル入力データ・レジスタ310から取り出され、
論理320によってN個の符号化された値(信号レベル)に符号化され、2つのシフト
レジスタ330及び340に分けられることを制御するために使用される。この例では
、奇数番号を付された符号化された値は、「奇数」シフトレジスタ340に記憶さ
れ、偶数番号を付された符号化された値は、「偶数」シフトレジスタ330に記憶
される。マルチプレクサ350及び360は、符号化された値を個々の符号化された値
130及び140として供給する。マルチプレクサ350及び360はそれぞれ、奇数シフト
レジスタ340又は偶数シフトレジスタ330から符号化された値を抽出するため、1/
2周波数clk302及びclkn304の制御下で切り替えられる。2つの相補シフトレジス
タを使用することによって、1/2周波数クロック信号を利用して完全な周波数の
データストリームを出力することができる。図示する例では、論理320による符
号化は、第2信号140に関する信号レベルを生成する。詳しく上述したように、
これらの信号の偶数番号が付された信号レベル(番号付けはビット0から始まると
ものとする)を反転させるインバータ370を使用することによって、第1信号130
に関する信号レベルを簡単に導き出すことができる。
わりに応じて、クロック信号がシフトレジスタ330及び340をシフトしないように
する。図示する例において、ワードのサイズは、その瞬間にマルチプレクサ350
及び360が奇数レジスタ340に切り替えられるものであると仮定する。このレジス
タは、最後に出力されるレベルを保持するために1つの追加のセル342をもって
おり、これは、新しいワードに関するレベルがロードされる間はクリアされない
。このようにして、信号レベル130及び140は一定に保たれる。マルチプレクサ35
0及び360は、クロック信号の制御下で切り替えられる。これは、ワード終わりの
後の切替をディスエーブルするため、ワード同期ジェネレータ380の制御下では
行われないようにすることができる。奇数サイズ及び偶数サイズの両方のワード
が送信回路110によって伝送される場合、レジスタ330及び340は共に保持セル(ho
lding cell)を含むことが好ましい分かるであろう。次のワードの第1のデータ
ビットに関するレベルを適切に符号化するために、第2信号130の保持されてい
る出力レベルが、信号390として符号器論理320へ帰還される。これは、ワード間
で第1及び第2信号の最後の出力レベルが保持されると仮定する。従って、新し
いワードは、最後のワードに関連して符号化される。ワードの終わりが信号の固
定のデフォルトレベル(例えば低レベル)を用いて表される場合には、帰還信号39
0は必要でない。
いて、次のレベルはそれぞれ、現在のレベルと、転送されるデータビットとのXO
Rとして生成される。biが、データビットdiに関する第2信号140のレベルを示す
場合、図4に示すように、i=1ないしN-1についてbi+1=XOR(bi,di+1)である。図3
の例に従って、b0は、d0と、第2信号140の現在のレベルを表す帰還信号390との
XORとして求められる。
ク信号は、XOR関数410を使用して第1信号130及び第2信号140から取り出される
。遅延制御ループ420は、回復されたクロック信号を2データビット期間(すなわ
ち完全な1クロック期間)だけ遅延させる遅延ライン422を含む。ワード終わり検
出器430は、回復されたクロック及び遅延されたクロックを使用して、回復され
たクロック内のエッジが落ちていること(ワードの終わりを表す)を検出する。そ
れに応じて、ワード選択信号(ws)が生成され、その結果、イネーブル値がポイン
タ・シフトレジスタ440にロードされる。回復されたクロック信号の制御下で、
イネーブル値は、シフトレジスタ440の中でシフトされる。第2信号140のレベル
をサンプリングし保持するために、シフトレジスタ内のイネーブル値の位置に依
存して、パラレルサンプル・レジスタ450のサンプラーの1つがイネーブルされ
る。ワード選択信号はさらにシフトレジスタ440のリセットを制御して、短いワ
ードが受信される場合原則としてシフトレジスタ440内のあらゆる位置にありう
るイネーブル値を除去する。シフトレジスタ440のリセットが完了した後にのみ
新しいイネーブル値がロードされる。代替として、シフトレジスタ440の最初の(
複数の)セルはリセットされない。ワード選択信号の制御下で、サンプリングさ
れたレベルは、復号器460を通してパラレル出力レジスタ470へ並列に転送される
。連続するデータワードが異なる長さをもつ場合、サンプル・レジスタ450は部
分的または完全にリセットされる。そうでない場合は、次のワードの新しいサン
プルによって再ロードされることが約束されるサンプル・レジスタの位置をリセ
ットする必要はない。取り出されたデータ480は、出力レジスタ470から出力され
る。別のサンプル490を使用して、第2信号140の最後にサンプリングされたレベ
ルを保持する。このサンプリングされたレベルは、メッセージの第1のビットを
復号化するために信号495として復号器460に供給される。復号化自体は単純であ
る。サンプル・レジスタ450に記憶されるサンプリングされたレベルが、b0ない
しbN(b0はMSBデータビットを表す)の番号を付される場合、対応するデータビッ
トd0ないしdNは、以下のように取り出される。第2信号140のレベルの変化が、
「1」データビットを示すことを思い出されたい。実際上データビット値は、第
2信号140の2つの連続するサンプリングされたレベルのXORとして取り出するこ
とができる。従って、biが、データビットdiに関する第2信号140のレベルを示
す場合、di+1=XOR(bi,bi+1)である(ここでi=1ないしN-1)。ワードの最初のレベ
ルが、直前のワードの最後のレベルに関連してコード化されると仮定すると、d0 は、b0と信号495とのXORとして取り出すことができる。回復されたクロック信号
と、サンプラーに供給され符号化されたデータを表すレベルとの異なる伝搬遅延
を補償するため、任意の遅延415を追加することができる。ラッチ435は、ワード
終わり/リセットの同期を保証する。ワード選択信号は、ワード終わりをトリガ
し、さらにサンプル・レジスタ450及びシフトレジスタ440のいくつかのセルをリ
セットさせる。リセットは、シフトレジスタ440の中のイネーブル値によって終
了されることが好ましい。図示する実施例では、それぞれのメッセージは、少な
くとも2データビットを含むと仮定される。従って、シフトレジスタ440及びサ
ンプル・レジスタ450の最初の2つのセルはリセットされる必要がない。イネー
ブル値がシフト・レジスタ440の第2セルにシフトされると、シフトレジスタ440
からラッチ435へ信号を供給することによってリセットが終えられることが保証
される。
40上の信号レベルとして直接的に表現し、その中でXOR関数を使用して、データ
ビットを符号化された信号に及びその逆に変換すると説明した。他の2進論理を
使用してもよいことが分かるであろう。従って、より一般的な形式では、送信回
路110は、データメッセージのデータビットdの関数f(d)が第1の値(例えば「0」
)をもつ場合、データビットdに先行するデータビット境界で第1信号110の遷移
を生じさせ、関数f(d)が異なる第2の値(例えば「1」)をもつ場合、データビッ
ト境界で第2信号の遷移を生じさせる。このような関数は、非常に簡単であり符
号化/復号化と一体化させることができる。例えば、関数f(d)は、データビットd
と、あらかじめ決められたコードワードの1又は複数のビットとの2進の組合せ
でありうる。伝送されるデータワードと同じ長さのコードワードを利用する場合
、関数fは、XOR関数を使用してそれぞれのデータビットとコードワードの対応す
るビットとを組み合わせることができる。そのような2進関数を使用するとき、
実際上、第1信号110は、伝送されるデータビットがコードワードの対応するビ
ットに等しいことを表し、第2信号120は、データビットがコードワード・ビッ
トに等しくないことを表すことができる。代替の関数を使用しても良いことが分
かるであろう。さらに、特に3以上の信号または3以上の信号レベルを使用して
データを転送する場合は、3以上の値で出力を供給する関数を使用することがで
きる。
Claims (12)
- 【請求項1】 通信媒体を介して相互接続される少なくとも1つの送信回路
及び少なくとも1つの受信回路を有するシリアル通信システムであって、前記通
信媒体は、前記送信回路から前記受信回路に第1及び第2信号をそれぞれトラン
スポートするための第1及び第2のパラレル信号キャリアを少なくとも備え、前
記送信回路は、前記第1又は前記第2の信号のいずれかの信号遷移がデータ項目
境界で生じるように、クロック信号に同期して、該クロック信号とデータメッセ
ージの1つまたは複数のデータ項目との組合せを前記第1及び第2信号としてシ
リアルに表現する手段を有し、前記受信回路は、前記第1及び前記第2信号の信
号遷移を検出し組み合わせることによって前記クロック信号を回復させ、該第1
及び/又は該第2信号から前記データメッセージを回復させる手段を有する、シ
リアル通信システムであって、 前記送信回路は、前記データメッセージのデータ項目dの関数f(d)が第1の値
をもつ場合、該データ項目dに先行するデータ項目境界で前記第1信号の遷移を
生じさせ、前記関数f(d)が異なる第2の値をもつ場合、前記データ項目境界で前
記第2信号の遷移を生じさせるように動作することを特徴とする、シリアル通信
システム。 - 【請求項2】 前記受信回路は、前記第1及び/又は前記第2信号の中に信
号遷移が生じているかどうかを検出し、この検出の結果に依存して前記関数f(d)
の値を判断する手段を有することを特徴とする、請求項1に記載のシリアル通信
システム。 - 【請求項3】 前記データ項目はデータビットであり、前記受信回路は第1
のデータビット回復手段を備え、前記第1のデータビット回復手段は、 前記回復されたクロック信号に同期して前記第1信号をサンプリングし、 時間ti+1でサンプリングされたサンプリング値bi+1を、時間ti+1の直前の時間
tiでサンプリングされたサンプリング値biと比較し、 bi≠bi+1の場合、データビットdi+1の前記関数f(di+1)は前記第1の値をもち
、bi=bi+1の場合、前記関数f(di+1)は前記第2の値をもつと判断すること、 を特徴とする請求項1に記載のシリアル通信システム。 - 【請求項4】 前記データ項目はデータビットであり、前記受信回路は第2
のデータビット回復手段を備え、前記第2のデータビット回復手段は、 前記回復されたクロック信号に同期して前記第2信号をサンプリングし、 時間ti+1でサンプリングされたサンプリング値bi+1を、時間ti+1の直前の時間
tiでサンプリングされたサンプリング値biと比較し、 bi=bi+1の場合、データビットdi+1の前記関数f(di+1)は前記第1の値をもち、
bi≠bi+1の場合、前記関数f(di+1)は前記第2の値をもつと判断すること、 を特徴とする請求項1に記載のシリアル通信システム。 - 【請求項5】 前記受信回路は、前記第1のデータビット回復手段によって
判断される前記関数f(di+1)が前記第2のデータビット回復手段によって判断さ
れる前記関数f(di+1)と異なる場合、エラーが生じたと検出するように動作する
エラー検出手段を有することを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載のシリ
アル通信システム。 - 【請求項6】 前記受信回路は、複数のシリアル・サンプルをパラレル・サ
ンプルワードに変換し、前記パラレル・サンプルに関して前記サンプリング値bi +1 と前記サンプリング値biとの比較を実施する手段を有することを特徴とする、
請求項3、4又は5に記載のシリアル通信システム。 - 【請求項7】 f(d)=dであることを特徴とする、請求項1に記載のシリアル
通信システム。 - 【請求項8】 関数f(d)は、前記データビットdと、あらかじめ決められた
コードワードの少なくとも1ビットとの2進の組合せであることを特徴とする、
請求項1に記載のシリアル通信システム。 - 【請求項9】 前記送信回路は、ストリーム内のあるメッセージの伝送を終
了した後、前記クロック信号によって示される少なくとも1データビット期間の
遅延期間の間、前記第1及び前記第2信号を実質的にそれぞれの一定レベルに保
ち、前記遅延期間が満了した後に前記ストリーム内の後続のメッセージの伝送を
可能にすることによって可変長データメッセージのストリームを伝送する手段を
有し、前記受信回路は、実質的に2データ項目期間以上の間、前記第1及び前記
第2信号の両方に信号遷移が生じていないかどうか判断し、信号遷移が生じてい
ない場合、メッセージは終了したと判断する手段を有することを特徴とする、請
求項1に記載のシリアル通信システム。 - 【請求項10】 第1又は第2信号の信号遷移がデータ項目境界で生じるよ
うに、クロック信号に同期して、該クロック信号とデータメッセージの1つ又は
複数のデータ項目との組み合わせを第1及び第2信号としてシリアルに表現し、
パラレル信号キャリアを介して受信回路に転送する手段を有する送信回路を備え
る送信装置であって、 前記送信回路は、前記データメッセージのデータ項目dの関数f(d)が第1の値
をもつ場合、該データ項目dに先行するデータ項目境界で前記第1信号の遷移を
生じさせ、前記関数f(d)が異なる第2の値をもつ場合、前記データ項目境界で前
記第2信号の遷移を生じさせるように動作することを特徴とする、請求項1ない
し請求項9のいずれか1項に記載のシステムの中で使用するための送信装置。 - 【請求項11】 送信回路からパラレル信号キャリアを介して第1及び第2
信号を受信し、前記第1及び前記第2信号の信号遷移を検出し組み合わせること
によってクロック信号を回復させ、前記第1及び/又は第2信号からデータメッ
セージを回復させる手段を有する受信回路を備える受信装置であって、 前記受信回路は、前記回復されたクロック信号から導き出されるように、実質
的にデータビット境界で、前記第1又は前記第2信号の遷移が生じているかどう
かを判断し、前記第1信号に遷移が生じている場合、第1の値をもつデータ項目
が受信され、前記第2信号に遷移が生じている場合、異なる第2の値をもつデー
タ項目が受信されたと判断するように動作することを特徴とする、請求項1ない
し請求項10のいずれか1項に記載のシステムの中で使用する受信装置。 - 【請求項12】 通信媒体を介して相互接続される少なくとも1つの送信回
路と少なくとも1つの受信回路との間のシリアル通信方法であって、前記通信媒
体は、前記送信回路から前記受信回路に第1及び第2信号をそれぞれトランスポ
ートするための第1及び第2のパラレル信号キャリアを備え、 第1又は第2信号のいずれかの信号遷移がデータ項目境界で生じるように、ク
ロック信号に同期して、該クロック信号とデータメッセージの1つ又は複数のデ
ータ項目との組み合わせを第1及び第2信号としてシリアルに符号化し、 前記送信回路からそれぞれの前記信号キャリアを介して前記第1及び前記第2
信号を出力し、 それぞれの前記信号キャリアから前記受信回路に前記第1及び第2信号を入力
し、 前記第1及び前記第2信号の信号遷移を検出し組み合わせることによってクロ
ック信号を回復させ、該第1及び/又は該第2信号から前記データメッセージを
回復させて、前記第1及び第2信号を復号化する、 ことを含むシリアル通信方法であって、 前記符号化は、前記データメッセージのデータ項目dの関数f(d)が第1の値を
もつ場合、該データ項目dに先行するデータ項目境界で前記第1信号の遷移を生
じさせ、関数f(d)が異なる第2の値をもつ場合、前記データ項目境界で前記第2
信号の遷移を生じさせることを特徴とする方法。
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