JP2005303753A

JP2005303753A - 信号伝送システム

Info

Publication number: JP2005303753A
Application number: JP2004118492A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kobayashi; 雅弘小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】ＬＳＩ間やモジュール間の多ビットデータ伝送のスキュー補正おいて、データ転送容量及びシステム性能の低下を極力防止して高速にスキュー補正を実施する伝送システムを提供する。
【解決手段】システムの環境変動（温度変動、電圧変動）が特定の閾値を超えた場合に、並走クロックのディレイ設定値の再調整を実施し、前記再調整によって生じた変化分のみを各データのディレイ段数に反映させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数信号間のデータ伝播遅延時間差（スキュー）を補正する技術に関し、特にＬＳＩ間やモジュール間における多ビット幅データ信号間の伝播遅延時間差を補正する回路に関する。

近年、ＣＰＵ、メモリ、ＬＳＩ等の高速化に伴い、ＬＳＩ間や複数のモジュールで構成された装置間においても、高速な信号伝送がますます必要となっている。また、従来からデータ伝送量を大容量とするために、多ビットのデータ伝送路を並列に使用してデータを伝送する方法が一般的に用いられる。

しかし、この多ビットデータ伝送系を用いてデータを伝送する場合に問題となるのは、プリント基板上のトレースの特性や各データの配線長のバラツキにより複数の信号線路間のデータ伝搬速度が異なる事による信号間の伝搬遅延時間差（スキュー）である。このスキューが存在するため、送信側では同一のタイミングで送信した多ビットデータが、受信側では相互に異なるタイミングで受信される。その上、近年のデータ伝送速度の高速化に伴い、データ信号の周期に対し、スキューによるデータバラツキの割合が大きくなり、同時に受信すべき信号を同時に受信できなくなってきている。このため、スキューを補正し、確実に受信側でデータを受信可能にする方法（ｄｅｓｋｅｗ回路）が必要となる。しかしながら従来のスキュー補正は、初期セットアップ時に行っていたが、初期セットアップ時のみデスキューの設定をした場合、システムの長期稼働中では素子の温度変動や、システムの電圧変動のため初期時のデスキュー設定値ではデータ受信に失敗する可能性もある。

そのための対応策として、特開2002-44061号公報には、信号伝送中の出スキュー補正を行なうための技術が開示されている。

特開2002-44061号公報には、データ送信部において、伝送されるデータに所定のスキュー補正用の付加ビットを付加し、受信側では、付加ビットのタイミングが許容範囲内か否かを判断し、許容範囲外の場合にスキュー補正を行う。

特開2002-44061号公報

しかしながら上記従来技術では、受信した信号を用いてスキュー検知を行い、検出結果をフィードバックさせるため、事前のスキュー補正が必要となる環境の変化に対応しきれないという問題があった。

本発明の目的は、装置が稼動中でも的確にスキュー補正を行い、システム性能の低下を防止したスキュー補正回路を提供することにある。

システムの環境変動（温度変動、電圧変動）が特定の閾値を超えた場合に、並走クロックのディレイ設定値の再調整を実施し、前記再調整によって生じた変化分のみを各データのディレイ段数に反映させる。

信号伝送中にも周囲の環境の変化に適切に対応したスキュー補整を行なうことができる。データ転送容量ひいてはシステム性能の低下を極力防止した効率の良い高速なスキュー補正を行なうことができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態を説明する構成図である。

図１において、信号伝送システムは、第1、第2の回路ブロックを有する。回路ブロックは、例えばＬＳＩなどの1つのチップでもよいし、1つの機能を実現するＬＳＩが搭載された基板でもよい。第1の回路ブロックは送信側ＬＳＩ１とする。第2の回路ブロックは受信側ＬＳＩ２とする。送信側ＬＳＩ１と受信ＬＳＩ２との間で複数の伝送チャネル２２０〜２２ｎを介して信号線ＤＴ０〜ＤＴｎが伝送されている。例えば送信側ＬＳＩ１、受信側ＬＳＩ２は、例えばマルチプロセッサシステムにおけるＣＰＵやチップセットなどである。

送信側ＬＳＩ１は、調整回路７０、パターン生成回路８０、送信側駆動回路（ドライバ）２０１、２１０〜２１ｎを有する。調整回路７０は、受信側ＬＳＩ２へ通常のデータ転送を行うか、パターン生成回路８０によりスキュー補正用のデータパターンを転送するかを調停する回路である。ドライバ２２０〜２２ｎが受信側ＬＳＩ２へデータを出力する。また、パターン生成回路は、スキュー補正用のパターンデータを格納する。また、補正が必要な場合にパターンデータを調整回路７０に出力する。また、ドライバ201はクロックを受信側ＬＳＩ２へ送信する。供給するクロックは、送信側ＬＳＩ１装置内で生成してもよいし、送信側ＬＳＩ１の外部から供給する構成としてもよい。

受信側ＬＳＩは、受信側駆動回路（レシーバ）203、230〜23n、タイミング調整回路240〜24ｎ、タイミング調整制御回路３０、タイミング判定回路４０、ラッチ２５０〜25ｎ、温度・電圧監視回路５０を有する。レシーバ230〜２３Ｎは、送信側ＬＳＩ１から転送されてきたデータは受信側駆動回路（レシーバ）２３０〜２３ｎを入力する。タイミング調整回路２４０〜２４ｎは、レシーバ230〜23ｎからデータを受け取る。ラッチ回路２５０〜２５ｎは、タイミング調整制御回路３０からのストローブ信号（Ｓｔｂ信号）に合わせて、データ信号を取り込む。

タイミング調整回路は、クロック信号のタイミングを合わせ、ストローブ信号としてラッチ回路２５０〜２５ｎに送信する。タイミング判定回路４０は、ラッチ回路でのデータ信号の取り込みのタイミングを判定する。温度・電圧監視回路５０は、外部にある温度・電圧センサーの測定値を取り込む。

各タイミング調整回路２４０〜２４ｎはタイミング調整制御回路３０よりタイミング設定値が供給され、それぞれの信号線２２０〜２２ｎ毎のスキューに応じて各入力ラッチ（受信回路）２５０〜２５ｎでの信号の取り込みタイミングを最適なものに調整する。ＣＬＫ２０２は送信側ＬＳＩ１でＤＴ０〜ＤＴｎと同位相で送信され、受信側ＬＳＩ２の受信側駆動回路２０３を介してタイミング調整制御回路３０へ供給される。

Ｓｔｂ信号は、図２に示すようにデータＤＴ０〜ＤＴｎのデータウインドウの中央付近なるように、ＣＬＫと９０°位相をずらしたＳｔｂ信号を各入力ラッチ２５０〜２５ｎへ分配する。なお、図２に示す例だけでなく、Ｓｔｂ信号のタイミングは、データ信号の立ち上がり、または立下りと併せてもよい。

さらに、信号伝送システムは、環境測定装置を有する。図１の例では、温度と電圧を測定するセンサー６０である。温度・電圧センサー６０はシステム内の温度、電圧をモニターし、センサー内のＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）を介して受信側ＬＳＩ２へ通知する。温度・電圧監視回路５０は温度・電圧センサー６０からの温度、電圧値を受け取り、基準値と比較し、タイミング調整制御回路３０へスキュー補正の再調整要求を出す。なお、温度・電圧センサー６０は、1つのＬＳＩという構成でもよいし、別々のユニットとして構成されてもよい。

タイミング判定回路４０は初期セットアップ時に予め決められたスキュー補正用のデータパターンを使用し受信部にて到着タイミングのずれを判定し、各ＤＴ０〜ＤＴｎに設けられているタイミング調整回路のディレイ値を設定する際に用いられる。

ここで、受信側ＬＳＩ１および送信側ＬＳＩ２は同一または別々のプリント基板上に実装されていても良い。別々の基板に実装した場合は各基板をプラッタボードやケーブル等で接続すれば良い。

また、1つのＬＳＩが図１の送信側ＬＳＩと受信側ＬＳＩの構成を有するようにしてもよい。このような場合は、信号を送信する側のＬＳＩが図１の送信側ＬＳＩとして動作し、信号を受信する側のＬＳＩが受信側ＬＳＩとして動作する。

次に図３、４を用いてタイミング調整制御回路３０を説明する。図３は、タイミング調整制御回路の構成図である。図４はタイミング調整制御回路３０における動作の一例を示すタイミング図である。

タイミング調整制御回路３０は、可変ディレイ回路３０１、３０２、ＰｈａｓｅＤｅｔｅｃｔｏｒ（ＰＤ）３０３、シフトレジスタ３０４、ロック認識回路３０５、タイミング設定回路３０７を有する。可変ディレイ回路３０１は、受信したクロック信号の位相を遅らせてＳｔｂ信号として出力する。可変ディレイ回路３０２は、さらにＳｔｂ信号の位相を遅らせる。

ＰＤ３０３は、可変ディレイ回路３０１、３０２でタイミングが遅れたＣＬＫＤＬ信号と、受信したクロック信号を比較する。シフトレジスタ３０４は、受信した信号のタイミングをさらに遅らせるものである。ロック認識回路３０５は、アンロック信号を送信側ＬＳＩ１から受信する。タイミング設定回路３０７は、信号を遅らせるためのタイミングを格納する。

まず、入力したクロック信号は、可変ディレイ回路３０１、３０２を経由し、一部はＳｔｂ信号としてラッチ回路250〜25ｎに供給される。残りはＣＬＫＤＬ信号としてＰＤに供給される。同じく、入力したクロック信号はＰＤに供給され、ＰＤが可変ディレイ回路301、302によるクロック信号の位相のずれを検出する。

シフトレジスタ３０４ではＰＤ３０３で位相比較した結果、ＣＬＫＤＬの位相がＣＬＫの位相と１８０°ずれるように可変ディレイ回路３０１、３０２のディレイ段数を設定する。ここで、可変ディレイ回路３０１、３０２のディレイ段数は同じ値に設定されるため、ＳｔｂはＣＬＫに対して９０°位相がずれることになる。ＣＬＫと９０°位相がずれたＳｔｂはＤＴ０〜ＤＴｎの各入力ラッチ２５０〜２５ｎへ供給される。また、位相を９０°ずらした確定信号としてＬＯＣＫ３０６がアサートされ、シフトレジスタ３０４で設定されたディレイ段数ＤＬＳＥＴはタイミング設定回路３０７に格納される。

図５に本発明におけるスキュー補正のフローチャートを示す。装置のＰｏｗｅｒｏｎ後、初期セットアップ時は、パターン生成回路８０から予め決められたスキュー補正用のデータパターンを送信側ＬＳＩ１から受信側ＬＳＩ２へ送信する。受信側ＬＳＩ２では、タイミング調整制御回路のタイミング設定回路を用いて、各データ毎に最適なタイミング調整回路２４０〜２４ｎのディレイ値を決定し、システムを立ち上げる（Ｓ１）。

システム動作中は、システムの温度と電圧値のいずれか一方、または両方を受信側ＬＳＩ２の外部に配置された温度・電圧センサー６０が測定する。測定した値を信号として受信側ＬＳＩ２内部の温度・電圧監視回路５０に送信し、温度・電圧監視回路５０が温度・電圧を監視している。温度・電圧監視回路５０で予め設定されている閾値を超えたか否かの判定を行い（Ｓ２）、超えていなかった場合は、スキュー補正の再調整を実施しない。

超えていた場合は、スキュー補正を実施するため、現在行われているデータ転送を中断させるために、Ｂｕｓｙ信号５００を送信側ＬＳＩ１へ通知する（Ｓ３）。Ｂｕｓｙ信号５００を受け取った送信側ＬＳＩ１内の調停回路７０にてデータ転送を中断もしくは現行のデータが終了するまで待ち、ＡＣＫ信号７００を温度・電圧監視回路５０へ通知する（Ｓ４）。

ＡＣＫ信号７００を受け取った温度・電圧監視回路５０は、ＣＬＫの位相補正再調整を開始させるＵＮＬＯＣＫ信号６００をタイミング調整制御回路３０へ通知する（Ｓ５）。

タイミング調整制御回路３０はＵＮＬＣＯＫ信号６００がアサートされると、位相再調整を開始する（Ｓ６）。位相再調整が完了すると（Ｓ７）、新たに設定されたディレイ段数をタイミング調整回路３０内に格納する（Ｓ８）。タイミング調整回路３０では、新たに設定された再調整後のディレイ値と再調整前のディレイ値を比較し、変化量を算出する（Ｓ９）。ＤＴ０〜ＤＴｎの各タイミング調整回路２４０〜２４ｎは（Ｓ９）で算出された変化量に比例したディレイ値に再設定される。（Ｓ１０）。

例えば、現状のＤＴ０のタイミング調整回路２４０のディレイ段数が１０段、ＤＴｎのディレイ段数が５段に設定されている時、位相再調整によりディレイ設定値が２０段から１６段に変化した場合はＤＴ０のディレイ設定値は１０段×１６／２０＝８段に補正され、ＤＴ１のディレイ設定値は５段×１６／２０＝４段へ変化させる。

全てのデータビットのディレイ設定が終了したら、ＥＮＤ信号４００を温度・電圧監視回路５０へ通知する（Ｓ１１）。温度・電圧監視回路５０はスキュー補正の再調整が終了したことを通知するため、送信側ＬＳＩ１の調停回路７０に対しＢｕｓｙ信号５００をデアサートする（Ｓ１２）。送信側ＬＳＩ１の調停回路７０はＢｕｓｙ信号５００のデアサートを受け取り、通常のデータ転送を開始する（Ｓ１３）。

続いて、スキュー補正の再調整を実施する際のタイミング調整制御回路３０の動作を説明する。

図６は位相再調整の動作の一例を説明するためのタイミング図である。スキュー補正の再調整を開始するためのＵＮＬＣＯＫ信号が数サイクル、アサートされると、ＬＯＣＫ３０６がディアサートされ、ＣＬＫの位相再調整が開始される。位相再調整が完了すると、再びＬＯＣＫ３０６がアサートされ、新たに設定されたディレイ段数ＤＬＳＥＴをタイミング設定回路３０７へ送信する。タイミング設定回路３０７には現状設定されているＳｔｂのディレイ段数とＤＴ０〜ＤＴｎの各タイミング調整回路２４０〜２４ｎで設定されているディレイ段数の情報が格納されている。タイミング設定回路３０７は新たなＤＬＳＥＴと１つ前のＤＬＳＥＴを比較し、変化量を算出する。算出された変化量は、タイミング設定制御回路３０７−２において、現状の各データのディレイ設定値と比較し、ＤＬＳＥＴの変化量に比例したディレイ値をＤＴ０〜ＤＴｎの各タイミング調整回路２４０〜２４ｎへ再設定する。

本発明の別の面は、以下のとおりである。

複数の信号線を用いて信号を送受信する伝送システムにおいて、各信号の送受信の際に生じる各信号のスキューを補正するためのタイミング調整手段と、タイミング調整手段のタイミング設定値を制御する手段と、システム内の温度・電圧変動を検出および監視する手段を有し、温度・電圧がある閾値を超えた場合、信号線のスキュー補正の再調整を行う。

さらには、タイミング設定値を制御する手段は、信号線を介して伝送されたデータをラッチで取り込む際のクロックを生成する回路と、クロックを生成する際に設定されたディレイ値とタイミング調整手段のタイミング設定値を格納する手段を有し、温度・電圧がある閾値を超えた場合、クロック生成回路のディレイ値の再調整を行い、再調整されたディレイ値と再調整前のディレイ値との比較を行い、比較した際の変化量に比例してタイミング調整手段のタイミング設定値を変化させる。

スキュー補整回路を備えた伝送システムの構成図である。図１の動作を説明するタイミング図である。タイミング調整制御回路の構成図である。図２の動作を説明するタイミング図である。スキュー補正時の動作説明図である。図２の動作を説明するタイミング図である。

符号の説明

１：送信側ＬＳＩ
２：受信側ＬＳＩ
２１０〜２１ｎ、２０１：送信側駆動回路
２２０〜２２ｎ、２０２：伝送チャネル（ＤＴ０〜ＤＴｎ）
２３０〜２３ｎ、２０３：受信側駆動回路
２４０〜２４ｎ：タイミング調整回路
２５０〜２５ｎ：入力ラッチ
３０：タイミング調整制御回路
３０１、３０２：可変ディレイ回路
３０３：ＰｈａｓｅＤｅｔｅｃｔｏｒ
３０４：シフトレジスタ
３０５：ロック認識回路
３０６：ＬＯＣＫ信号
３０７：タイミング設定回路
３０７−１：ディレイ値格納メモリ
３０７−２：タイミング設定制御回路
４０：タイミング判定回路
４００：ＥＮＤ信号
４０１：タイミング判定信号
５０：温度・電圧監視回路
５００：ＢＵＳＹ信号
６０：温度・電圧センサ
６００：ＵＮＬＯＣＫ信号
７０：調停回路
７００：ＡＣＫ信号
８０：パターン生成回路
ＣＬＫ：クロック
Ｓｔｂ：ストローブ
Ｓ１〜Ｓ１３：スキュー補正フローチャート

Claims

周囲の環境値を測定する測定装置と、
クロック信号とデータ信号を送信する第1の回路ブロックと、
前記第1の回路ブロックが送信したクロック信号とデータ信号を受信する第2の回路ブロックであって、
前記第2の回路ブロックは、
クロック信号を入力する入力回路と、
前記クロック信号を入力してストローブ信号を出力し前記測定装置の測定値が所定の値を超えた場合にスキュー補正を行なうタイミング調整回路と、
前記ストローブ信号を用いてデータ信号をラッチするラッチ回路を有することを特徴とする信号伝送システム。
請求項１記載の信号伝送装置において、
前記測定装置は前記第1、第2の回路の外部に設置されることを特徴とする信号伝送システム。
請求項１または２記載の信号伝送装置において、
前記環境測定装置は温度と電圧の少なくともいずれか一方を測定することを特徴とする信号伝送システム。