JP2006217488A - Parallel-serial conversion circuit and parallel-serial converting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パラレル−シリアル変換回路およびパラレル−シリアル変換方法に係り、特にパラレルデータをシリアルデータに変換して出力するパラレル−シリアル変換回路およびパラレル−シリアル変換方法に関する。 The present invention relates to a parallel-serial conversion circuit and a parallel-serial conversion method, and more particularly to a parallel-serial conversion circuit and a parallel-serial conversion method for converting parallel data into serial data and outputting the serial data.
例えばパラレル−シリアル変換回路は、シフトレジスタを用いたものが一般的に知られている。シフトレジスタを用いたパラレル−シリアル変換回路では、シリアルデータを送信する為のデータクロックと、パラレルデータを入力する為のシンボルクロックと、パラレルデータをロードする為のロード信号とを持つ。 For example, a parallel-serial conversion circuit using a shift register is generally known. A parallel-serial conversion circuit using a shift register has a data clock for transmitting serial data, a symbol clock for inputting parallel data, and a load signal for loading parallel data.
シンボルクロックは、データクロックをn分周したものである。言い換えれば、データクロックはシンボルクロックのn倍の周波数を持つ。また、ロード信号はシンボルクロックの立ち上がりエッジに合わせてアサートされる。ロード信号は、データクロックに同期している。 The symbol clock is a data clock divided by n. In other words, the data clock has a frequency n times that of the symbol clock. The load signal is asserted in synchronization with the rising edge of the symbol clock. The load signal is synchronized with the data clock.
外部より入力されたパラレルデータは、シンボルクロックで一旦取り込まれ、ロード信号がアサートされたとき、シフトレジスタにロードされる。ロード信号がアサートされていなければ、シフトレジスタはデータクロックにより1ビットずつシフトされることでパラレル−シリアル変換が行われる。 The parallel data input from the outside is once fetched by the symbol clock, and is loaded into the shift register when the load signal is asserted. If the load signal is not asserted, the shift register is shifted bit by bit by the data clock to perform parallel-serial conversion.
シフトレジスタを用いたパラレル−シリアル変換回路では、シリアルデータがデータクロックに同期して生成される。従って、高速なパラレル−シリアル変換を行う為には、高速なデータクロックが必要となる。今日の高速シリアル伝送では、データクロックとして高周波数(数GHz帯)のクロックが求められている。 In a parallel-serial conversion circuit using a shift register, serial data is generated in synchronization with a data clock. Therefore, in order to perform high-speed parallel-serial conversion, a high-speed data clock is required. In today's high-speed serial transmission, a high-frequency (several GHz band) clock is required as a data clock.
しかし、高周波数のクロックを伝送可能な回路は作成が容易でなく、規模が大きなものとなってしまう。また、クロックの周波数が上がると、クロックバッファの貫通電流などにより、大幅に消費電力が増大してしまう。 However, it is not easy to create a circuit that can transmit a high-frequency clock, and the scale becomes large. Further, when the clock frequency is increased, power consumption is significantly increased due to a through current of the clock buffer.
従来のパラレル−シリアル変換回路では、データクロックとして用いるクロックの周波数を下げてパラレル−シリアル変換を行っていた(例えば、特許文献1及び2参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されているパラレル−シリアル変換では、データクロックの周波数がシンボルクロックのn/2倍と決まっており、求められるシリアルデータの周波数が高くなったときに結局、高周波数のクロックを用いなければならないという問題があった。
However, in the parallel-serial conversion described in
また、特許文献2に記載されているパラレル−シリアル変換では、入力されたパラレルデータを元に、出力として選択される信号を決定しているが、パラレルデータのビット数が増えるに従って、処理が複雑なものになってしまう。また、データ変換の際に、いわゆるヒゲや割れ目のようなディフェクトが発生してしまい、それを除去する回路を付加する必要がある為、回路規模が大きくなってしまうという問題があった。
In the parallel-serial conversion described in
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、低周波数のクロックで高速なパラレル−シリアル変換が可能なパラレル−シリアル変換回路およびパラレル−シリアル変換方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a parallel-serial conversion circuit and a parallel-serial conversion method capable of performing high-speed parallel-serial conversion with a low-frequency clock.
上記課題を解決するため、本発明は、nビットのパラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル−シリアル変換回路であって、前記パラレルデータを入力する入力部と、前記パラレルデータの入力周波数と同じ周波数で、前記パラレルデータの周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群を生成するクロック生成部と、前記パラレルデータの各ビットを前記n相のデータクロック群の各位相に同期させ、同期データ群として出力する同期部と、前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力する信号選択部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a parallel-serial conversion circuit that converts n-bit parallel data into serial data, the input unit that inputs the parallel data, and the same frequency as the input frequency of the parallel data And a clock generator for generating an n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the period of the parallel data into n equal parts, and synchronizing each bit of the parallel data with each phase of the n-phase data clock group. A synchronization unit that outputs as a synchronization data group; and a signal selection unit that selects synchronization data corresponding to the state of the data clock group from the synchronization data group and outputs the data as serial data.
また、本発明は、n×k(n≧3,k≧2の整数)ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル−シリアル変換回路であって、前記パラレルデータを入力する入力部と、前記パラレルデータの入力周波数のk倍の周波数で、その周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群を生成するクロック生成部と、前記パラレルデータをnビットのパラレルデータに変換する変換部と、前記nビットのパラレルデータの各ビットを前記n相のデータクロック群の各位相に同期させ、同期データ群として出力する同期部と、前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力する信号選択部とを備えることを特徴とする。 The present invention is a parallel-serial conversion circuit for converting parallel data of n × k (n ≧ 3, k ≧ 2) bits into serial data, the input unit for inputting the parallel data, A clock generator for generating an n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the period by n at a frequency k times the input frequency of the parallel data, and a conversion for converting the parallel data into n-bit parallel data A synchronization unit that synchronizes each bit of the n-bit parallel data with each phase of the n-phase data clock group and outputs it as a synchronization data group, and corresponds to the state of the data clock group from the synchronization data group And a signal selection unit that selects the synchronization data to be output and outputs the data as serial data.
また、本発明は、nビットのパラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル−シリアル変換方法であって、前記nビットのパラレルデータを前記パラレルデータの入力周波数と同じ周波数で、前記パラレルデータの周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群の各位相に同期させて同期データ群として出力し、前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力することを特徴とする。 The present invention is also a parallel-serial conversion method for converting n-bit parallel data into serial data, wherein the n-bit parallel data has the same frequency as the input frequency of the parallel data and the period of the parallel data is changed. Synchronized with each phase of an n-phase data clock group having a phase difference divided by n, and outputs as a synchronous data group, and selects synchronous data corresponding to the state of the data clock group from the synchronous data group, and serial data Is output as
また、本発明は、n×k(n≧3,k≧2の整数)ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル−シリアル変換方法であって、前記パラレルデータの入力周波数のk倍の周波数からなるクロックにより前記パラレルデータをnビットのパラレルデータに変換し、前記nビットのパラレルデータを前記パラレルデータの入力周波数のk倍の周波数で、その周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群の各位相に同期させて同期データ群として出力し、前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力することを特徴とする。 The present invention is also a parallel-serial conversion method for converting n × k (n ≧ 3, k ≧ 2) bits of parallel data into serial data, the frequency being k times the input frequency of the parallel data. The parallel data is converted into n-bit parallel data by a clock composed of n-phase, and the n-phase parallel data has a phase difference obtained by dividing the cycle by n at a frequency k times the input frequency of the parallel data. The data clock group is synchronized with each phase of the data clock group and output as a synchronous data group, and the synchronous data corresponding to the state of the data clock group is selected from the synchronous data group and output as serial data.
本発明では、多相のクロックを用いることにより、低周波数のクロックで高速なパラレル−シリアル変換を行なうことができる。また、位相差が細かい多相のクロックを用いることにより、単純なクロックでは得られない時間分解能で所望のシリアルデータを生成することもできる。 In the present invention, high-speed parallel-serial conversion can be performed with a low-frequency clock by using a multi-phase clock. In addition, by using a multiphase clock with a small phase difference, desired serial data can be generated with time resolution that cannot be obtained with a simple clock.
本発明によれば、低周波数のクロックで高速なパラレル−シリアル変換が可能なパラレル−シリアル変換回路およびパラレル−シリアル変換方法を提供可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a parallel-serial conversion circuit and a parallel-serial conversion method capable of performing high-speed parallel-serial conversion with a low-frequency clock.
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the following embodiments with reference to the drawings.
図1は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第1実施例の構成図である。図2はパラレル−シリアル変換回路における各信号のタイミングチャートである。なお、図2のタイミングチャートにおいて、データクロック[0]〜[3]はそれぞれデータクロックの0ビット目〜3ビット目を表し、他の信号についても同様とする。また、図2のパラレルデータのパターンはLSB(0ビット目)が右側となっている。さらに、第1実施例では4ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換する例を説明するが、これに限らない。 FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a parallel-serial conversion circuit according to the present invention. FIG. 2 is a timing chart of each signal in the parallel-serial conversion circuit. In the timing chart of FIG. 2, data clocks [0] to [3] represent the 0th to 3rd bits of the data clock, respectively, and the same applies to other signals. In the parallel data pattern of FIG. 2, LSB (0th bit) is on the right side. Further, in the first embodiment, an example in which 4-bit parallel data is converted into serial data will be described, but the present invention is not limited to this.
図1のパラレル−シリアル変換回路は、クロック生成部1,入力部2,同期回路3及び信号選択回路4を備えている。クロック生成部1は、図2(a)に示すシンボルクロックを生成して入力部2に入力する。入力部2は、シンボルクロックに同期して図2(b)に示すパラレルデータを同期回路3に入力する。入力部2の具体例としては画像処理装置など適当な論理回路が挙げられる。
The parallel-serial conversion circuit of FIG. 1 includes a
また、クロック生成部1は図2(c)〜(f)に示すデータクロック群を生成して同期回路3及び信号選択回路4に入力する。シンボルクロックは、データクロック群と同じ周波数を持ち、データクロック群の中のある1つのデータクロックと同じ(ほぼ同じ)位相を持つ。その為、パラレルデータは、データクロック群の中のある1つのデータクロックに同期して同期回路3に入力される。
The
例えば図2のタイミングチャートでは、パラレルデータがデータクロック[0]に同期して同期回路3に入力されているが、必ずしもこの限りではない。クロック生成部1の具体例としてはPLL(Phase Locked Loop)回路等が挙げられる。例えばパラレルデータのビット数nが偶数であれば、PLL回路の発振部を図3に示すようなn/2段の差動リングオシレータで構成することにより、パラレルデータの周期をn等分(概ねn等分)した位相差を持つデータクロック群を生成できる。
For example, in the timing chart of FIG. 2, parallel data is input to the
図1において、同期回路3は図2(b)に示すパラレルデータを図2(c)〜(f)に示すデータクロックに同期するように取り直し、図2(g)〜(j)に示す同期データ群として信号選択回路4に出力する。同期データのそれぞれのビットは、同じビット番号のデータクロックと同期している。つまり、同期データ[m]はデータクロック[m]と同期して同期回路3から出力される。
In FIG. 1, the
例えば同期回路3の具体例としては、図4に示すようなフリップフロップの構成が挙げられる。同期回路3は、図2のタイミングチャートに示すように、各データクロックに同期した同期データ群を出力できる。
For example, a specific example of the
信号選択回路4は、データクロック群の状態に基づき、同期データ群の中から出力が有効な1つの同期データを選択し、図2(k)に示すシリアルデータとして出力する。信号選択回路4の具体例としては、図5に示すように、各同期データに対してスイッチを2個直列に入れ、それぞれの出力ノードを接続する構成が挙げられる。
The
例えば、各スイッチに入る信号がHigh(以下、単にHという)のときにスイッチはオンされるものとする。m番目の同期データ[m]を選択するスイッチの場合は、例えばパラレルデータのビット数nが偶数であれば、そのスイッチをコントロールするオンオフ信号としてデータクロック[m+1]とデータクロック[m+n/2]とを用いることができる。パラレルデータのビット数nが奇数であっても、適当なデータクロックをスイッチのオンオフ信号として用いることができる。 For example, it is assumed that the switch is turned on when a signal entering each switch is High (hereinafter simply referred to as H). In the case of a switch that selects the m-th synchronization data [m], for example, if the number of bits n of the parallel data is an even number, the data clock [m + 1] and the data clock [m + n / 2] are used as on / off signals for controlling the switch. And can be used. Even if the number of bits n of the parallel data is an odd number, an appropriate data clock can be used as an on / off signal for the switch.
図5の例では、同期データ[0]に対する二つのスイッチのオンオフ信号として、それぞれデータクロック[1]とデータクロック[2]とが用いられている。スイッチが両方オンであれば、同期データ[0]はシリアルデータとして出力される。少なくとも一方のスイッチがオフであれば、出力ノードがハイインピーダンスとなり、同期データ[0]は出力されず、他の何れかの同期データが出力される。 In the example of FIG. 5, the data clock [1] and the data clock [2] are used as ON / OFF signals of the two switches for the synchronous data [0], respectively. If both switches are on, the synchronization data [0] is output as serial data. If at least one of the switches is off, the output node becomes high impedance, the synchronization data [0] is not output, and any other synchronization data is output.
したがって、本発明によるパラレル−シリアル変換回路から出力されるシリアルデータは図2に示すように、入力されたパラレルデータがシリアルデータに変換されたものとなる。このように、多相のデータクロック群を用いてパラレル−シリアル変換を行うことにより、データクロックより速い周波数のシリアルデータを出力できる。 Therefore, the serial data output from the parallel-serial conversion circuit according to the present invention is obtained by converting the input parallel data into serial data as shown in FIG. In this way, serial data having a faster frequency than the data clock can be output by performing parallel-serial conversion using the multi-phase data clock group.
本発明のパラレル−シリアル変換回路は、低い周波数のデータクロックでパラレル−シリアル変換を行うことができ、回路規模や消費電力を低減することができる。また、多相のデータクロック群の位相差が、そのまま時間分解能となるので、図6に示すように単純なクロックでは得られない数十ピコ秒の時間刻みでコントロールされたシリアルデータを生成することもできる。 The parallel-serial conversion circuit of the present invention can perform parallel-serial conversion with a low-frequency data clock, and can reduce circuit scale and power consumption. In addition, since the phase difference of the multi-phase data clock group becomes the time resolution as it is, the serial data controlled in units of tens of picoseconds that cannot be obtained with a simple clock as shown in FIG. 6 is generated. You can also.
第1実施例のパラレル−シリアル変換回路では、出力するシリアルデータより低い周波数の多相のデータクロックを用いてパラレル−シリアル変換を行うので、高周波数のクロックを用いる為の回路が不要であり、回路規模の縮小、消費電力の低減に繋がり、コストの低減を実現できる。 In the parallel-serial conversion circuit of the first embodiment, since parallel-serial conversion is performed using a multi-phase data clock having a frequency lower than that of the serial data to be output, a circuit for using a high-frequency clock is unnecessary. This leads to a reduction in circuit scale and power consumption, thereby realizing cost reduction.
図7は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第2実施例の構成図である。図8はパラレル−シリアル変換回路における各信号のタイミングチャートである。なお、図8のタイミングチャートにおいて、データクロック[0]〜[3]はそれぞれデータクロックの0ビット目〜3ビット目を表し、他の信号についても同様とする。また、第2実施例では8(4×2)ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換する例を説明するが、これに限らない。 FIG. 7 is a block diagram of a second embodiment of the parallel-serial conversion circuit according to the present invention. FIG. 8 is a timing chart of each signal in the parallel-serial conversion circuit. In the timing chart of FIG. 8, data clocks [0] to [3] represent the 0th to 3rd bits of the data clock, respectively, and the same applies to other signals. In the second embodiment, an example in which parallel data of 8 (4 × 2) bits is converted into serial data will be described, but the present invention is not limited to this.
図7のパラレル−シリアル変換回路は、同期回路3,信号選択回路4,入力部5,変換回路6及びクロック生成部7を備えている。クロック生成部7は、図8(a)に示すシンボルクロックaを生成して入力部5に入力する。入力部5は、シンボルクロックaに同期して8ビットのパラレルデータを変換回路6に入力する。
The parallel-serial conversion circuit of FIG. 7 includes a
また、クロック生成部7は図8(b)に示すシンボルクロックbを生成して変換回路6に入力する。変換回路6は、シンボルクロックbに同期して8ビットのパラレルデータを4ビットのパラレルデータに変換する。変換回路6は変換した4ビットのパラレルデータをシンボルクロックbに同期して同期回路3に入力する。
The clock generation unit 7 generates a symbol clock b shown in FIG. 8B and inputs it to the conversion circuit 6. The conversion circuit 6 converts 8-bit parallel data into 4-bit parallel data in synchronization with the symbol clock b. The conversion circuit 6 inputs the converted 4-bit parallel data to the
また、クロック生成部7は図8(c)〜(f)に示すデータクロック群を生成して同期回路3及び信号選択回路4に入力する。ここで、シンボルクロックbはシンボルクロックaのk倍の周波数を持ち、立ち上がりエッジがシンボルクロックaの立ち上がりエッジに同期している。また、シンボルクロックbはデータクロック群と同じ周波数を持ち、第1実施例におけるシンボルクロックとデータクロック群との関係と同じである。
The clock generator 7 generates a data clock group shown in FIGS. 8C to 8F and inputs it to the
変換回路6の具体例としては、通常のシフトレジスタを用いたkビットのパラレル−シリアル変換部をn個並列した構成が挙げられる。第1実施例のパラレル−シリアル変換回路では、パラレル−シリアル変換されるビット数だけデータクロックが必要となる。このため、第1実施例のパラレル−シリアル変換回路では、パラレル−シリアル変換されるビット数に比例して消費電流が増えるだけでなく、レイアウトによるデータクロック間のスキュー等の問題が顕著になる。 A specific example of the conversion circuit 6 includes a configuration in which n k-bit parallel-serial conversion units using a normal shift register are arranged in parallel. In the parallel-serial conversion circuit of the first embodiment, as many data clocks as the number of bits subjected to parallel-serial conversion are required. For this reason, in the parallel-serial conversion circuit of the first embodiment, not only the current consumption increases in proportion to the number of bits subjected to parallel-serial conversion, but also problems such as skew between data clocks due to layout become significant.
第2実施例のパラレル−シリアル変換回路では、シンボルクロックbの周波数帯として変換回路6で余裕を持ってパラレル−シリアル変換できる程度の周波数帯を選ぶことにより、パラレル−シリアル変換されるビット数の増加による回路規模や消費電力の増大を回避することができる。 In the parallel-serial conversion circuit of the second embodiment, the frequency band of the symbol clock b is selected so that the conversion circuit 6 can perform parallel-serial conversion with a margin so that the number of bits subjected to parallel-serial conversion can be increased. An increase in circuit scale and power consumption due to the increase can be avoided.
図7において、同期回路3はシンボルクロックbに同期して、第1実施例と同様な4ビットパラレルデータを変換回路6から入力される。したがって、同期回路3及び信号選択回路4の処理は第1実施例と同様であり、説明を省略する。
In FIG. 7, the
第2実施例のパラレル−シリアル変換回路では、n×k(n≧3、k≧2の整数)ビットのパラレル−シリアル変換を、高い周波数のデータクロックを用いることなく、且つ回路規模や消費電力を抑えた構成で実現できる。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。 In the parallel-serial conversion circuit of the second embodiment, n × k (n ≧ 3, integers of k ≧ 2) bits of parallel-serial conversion can be performed without using a high-frequency data clock, and the circuit scale and power consumption. This can be realized with a configuration that suppresses this. In addition, the description about the same part as said parallel-serial conversion circuit was abbreviate | omitted suitably.
図9は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第3実施例の構成図である。図9のパラレル−シリアル変換回路は、第1実施例のパラレル−シリアル変換回路に選択信号生成回路8が追加された構成である。図9のパラレル−シリアル変換回路は、クロック生成部1,入力部2,同期回路3,選択信号生成回路8及び信号選択回路9を備えている。
FIG. 9 is a block diagram of a third embodiment of the parallel-serial conversion circuit according to the present invention. The parallel-serial conversion circuit of FIG. 9 has a configuration in which a selection
選択信号生成回路8は、クロック生成部1から図2(c)〜(f)に示される4ビットのデータクロック群を入力され、その4ビットのデータクロック群の状態に基づき、4ビットの出力選択信号を生成して信号選択回路9に出力する。信号選択回路9は、選択信号生成回路8から入力される4ビットの出力選択信号に基づき、同期データ群の中から1つの同期データを選択し、シリアルデータとして出力する。
The selection
第3実施例のパラレル−シリアル変換回路における信号選択回路9は、第1実施例のパラレル−シリアル変換回路における信号選択回路4の構成よりも単純にできる。例えばパラレルデータのビット数nが偶数であるとき、選択信号生成回路8及び信号選択回路9の具体例としては図10に示すような構成が挙げられる。
The
パラレルデータのビット数nが偶数であれば、m番目の同期データ[m]を選択する出力選択信号はデータクロック[m+1]とデータクロック[m+n/2]との論理積とすることができる。即ち、図10に示すような構成であれば、各同期データに対してスイッチを1個とすることができる。なお、パラレルデータのビット数nが奇数であっても、適当なデータクロックの論理積を出力選択信号として用いることができる。 If the number of bits n of the parallel data is an even number, the output selection signal for selecting the m-th synchronization data [m] can be a logical product of the data clock [m + 1] and the data clock [m + n / 2]. In other words, with the configuration shown in FIG. 10, one switch can be provided for each synchronization data. Even if the number of parallel data bits n is an odd number, an appropriate logical product of data clocks can be used as an output selection signal.
信号選択回路9の出力は、そのままシリアルデータとして出力される為、信号選択回路9の構成を単純にすることがシリアルデータの品質に影響する。具体的には、ジッタ低減などの効果が挙げられる。したがって、第3実施例のパラレル−シリアル変換回路では出力信号の負荷となる回路素子を低減できるので、シリアルデータの品質を向上させることができる。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。
Since the output of the
図11は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第4実施例の構成図である。図11のパラレル−シリアル変換回路は、第2実施例のパラレル−シリアル変換回路に選択信号生成回路8が追加された構成である。図11のパラレル−シリアル変換回路は、同期回路3,入力部5,変換回路6,クロック生成部7,選択信号生成回路8及び信号選択回路9を備えている。
FIG. 11 is a block diagram of a fourth embodiment of the parallel-serial conversion circuit according to the present invention. The parallel-serial conversion circuit of FIG. 11 has a configuration in which a selection
選択信号生成回路8は、クロック生成部7から図8(c)〜(f)に示される4ビットのデータクロック群を入力され、その4ビットのデータクロック群の状態に基づき、4ビットの出力選択信号を生成して信号選択回路9に出力する。信号選択回路9は、選択信号生成回路8から入力される4ビットの出力選択信号に基づき、同期データ群の中から1つの同期データを選択し、シリアルデータとして出力する。
The selection
第4実施例のパラレル−シリアル変換回路における信号選択回路9は、第2実施例のパラレル−シリアル変換回路における信号選択回路4の構成よりも単純にできる。信号選択回路9の出力は、そのままシリアルデータとして出力される為、信号選択回路9の構成を単純にすることがシリアルデータの品質に影響する。具体的には、ジッタ低減などの効果が挙げられる。
The
したがって、第4実施例のパラレル−シリアル変換回路では出力信号の負荷となる回路素子を低減できるので、シリアルデータの品質を向上させることができる。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。 Therefore, in the parallel-serial conversion circuit of the fourth embodiment, the number of circuit elements serving as output signal loads can be reduced, so that the quality of serial data can be improved. In addition, the description about the same part as said parallel-serial conversion circuit was abbreviate | omitted suitably.
図12は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第5実施例の構成図である。図13はパラレル−シリアル変換回路における各信号のタイミングチャートである。なお、図13のタイミングチャートにおいて、データクロック[0]〜[3]はそれぞれデータクロックの0ビット目〜3ビット目を表し、他の信号についても同様とする。また、第5実施例では4ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換する例を説明するが、これに限らない。 FIG. 12 is a block diagram of a fifth embodiment of a parallel-serial conversion circuit according to the present invention. FIG. 13 is a timing chart of each signal in the parallel-serial conversion circuit. In the timing chart of FIG. 13, data clocks [0] to [3] represent the 0th to 3rd bits of the data clock, respectively, and the same applies to other signals. In the fifth embodiment, an example in which 4-bit parallel data is converted into serial data will be described. However, the present invention is not limited to this.
図12のパラレル−シリアル変換回路は、クロック生成部1,入力部2,同期回路3,データ生成回路10及び出力信号生成回路11を備えている。クロック生成部1は、図13(a)〜(d)に示すデータクロック群を生成して同期回路3及びデータ生成回路10に入力する。また、同期回路3は図13(e)〜(h)に示すnビットの同期データ群をデータ生成回路10に出力する。
The parallel-serial conversion circuit of FIG. 12 includes a
データ生成回路10は、それぞれのビットの同期データに対応する適当なデータクロックから図13(i)〜(l)に示すnビットのデータ信号群を生成し、出力信号生成回路11に出力する。
The
具体的なnビットのデータ信号群の具体例としては、出力されるシリアルデータがHのときのみHとなり、それ以外のときにLであるような構成が挙げられる。出力信号生成回路11は、nビットのデータ信号群の全ての論理和を取ることで、図13(m)に示すシリアルデータを出力できる。
As a specific example of a specific n-bit data signal group, there is a configuration in which it is H only when the serial data to be output is H, and L otherwise. The output
例えばパラレルデータのビット数nが偶数であれば、データ生成回路10から出力されるデータ信号は、図13に示すように、同期データ[m],データクロック[m+1]及びデータクロック[m+n/2]の論理和となる。出力信号生成回路11は、生成されたnビットのデータ信号群の論理和からシリアルデータを得ることができる。なお、パラレルデータのビット数nが奇数であっても、適当な同期データ及びデータクロックを選んでnビットのデータ信号群を生成することができる。
For example, if the number of bits n of the parallel data is an even number, the data signal output from the
実施例5のパラレル−シリアル変換回路ではデータ信号にクロックを乗せ、そのデータ信号で出力信号生成回路11を直接駆動する為に、より高速に精度の良いシリアルデータを出力できる。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。
In the parallel-serial conversion circuit of the fifth embodiment, the data signal is clocked and the output
図14は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第6実施例の構成図である。第6実施例では8ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換する例を説明するが、これに限らない。 FIG. 14 is a block diagram of a sixth embodiment of the parallel-serial conversion circuit according to the present invention. In the sixth embodiment, an example in which 8-bit parallel data is converted into serial data will be described, but the present invention is not limited to this.
図14のパラレル−シリアル変換回路は、同期回路3,入力部5,変換回路6,クロック生成部7,データ生成回路10及び出力信号生成回路11を備えている。クロック生成部7は、データクロック群を生成して同期回路3及びデータ生成回路10に入力する。また、同期回路3はnビットの同期データ群をデータ生成回路10に出力する。データ生成回路10は、それぞれのビットの同期データに対応する適当なデータクロックからnビットのデータ信号群を生成し、出力信号生成回路11に出力する。
The parallel-serial conversion circuit of FIG. 14 includes a
実施例6のパラレル−シリアル変換回路ではデータ信号にクロックを乗せ、そのデータ信号で出力信号生成回路11を直接駆動する為に、より高速に精度の良いシリアルデータを出力できる。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。
In the parallel-serial conversion circuit of the sixth embodiment, the data signal is clocked and the output
図15は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第7実施例の構成図である。図15のパラレル−シリアル変換回路は、第1実施例のパラレル−シリアル変換回路の信号選択回路4が2つとなり、出力されるシリアルデータを差動信号としたものである。同期回路12は、入力されたパラレルデータをそのままデータクロック群に同期させた同期データ群と入力されたパラレルデータを反転させ、データクロック群に同期させた反転データ群とを、それぞれ異なる信号選択回路4に出力する。図15のパラレル−シリアル変換回路は、同じパラレルデータを元にした正転信号と反転信号とを差動シリアルデータとして出力できる。
FIG. 15 is a block diagram of a seventh embodiment of a parallel-serial conversion circuit according to the present invention. The parallel-serial conversion circuit of FIG. 15 has two
例えばPCI−ExpressやSerial−ATAといった今日の高速シリアル伝送技術においては、低消費電力でノイズ耐性の高いLVDS(Low Voltage Differential Signaling)と呼ばれる技術が多く採用されている。LVDSでは、差動信号を用いた伝送が主流である。図15のパラレル−シリアル変換回路では、同じデータクロックを元にして正転信号と反転信号とを生成する為、生成した差動信号の信号間スキューを低減することができる。 For example, in today's high-speed serial transmission techniques such as PCI-Express and Serial-ATA, a technique called LVDS (Low Voltage Differential Signaling) with low power consumption and high noise resistance is often used. In LVDS, transmission using differential signals is the mainstream. In the parallel-serial conversion circuit of FIG. 15, the normal signal and the inverted signal are generated based on the same data clock, so that the signal-to-signal skew of the generated differential signal can be reduced.
なお、図16〜図20のパラレル−シリアル変換回路は、第2実施例〜第6実施例のパラレルーシリアル変換回路において、図15のパラレル−シリアル変換回路と同様、出力されるシリアルデータを差動信号としたものである。実施例7のパラレル−シリアル変換回路では、高い周波数のデータクロックを用いることなく、スキューの少ない差動信号を得られるパラレル−シリアル変換を実現できる。 The parallel-serial conversion circuits of FIGS. 16 to 20 are different from the parallel-serial conversion circuits of the second to sixth embodiments in the difference between the output serial data as in the parallel-serial conversion circuit of FIG. It is a dynamic signal. In the parallel-serial conversion circuit of the seventh embodiment, parallel-serial conversion that can obtain a differential signal with little skew can be realized without using a high-frequency data clock.
即ち、図16〜図20のパラレル−シリアル変換回路はLVDS伝送規格に適した差動信号を出力できる。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。 That is, the parallel-serial conversion circuit of FIGS. 16 to 20 can output a differential signal suitable for the LVDS transmission standard. In addition, the description about the same part as said parallel-serial conversion circuit was abbreviate | omitted suitably.
上記したパラレル−シリアル変換回路ではクロック生成部1,7を備えていた。しかしながら、1つのパラレル−シリアル変換回路のみの為にクロック生成部1,7を備えることはコスト等の問題からも考えにくい。実際の回路では、様々な機能を持ったモジュールが組み合わされて1つのシステムを形成する場合が大半である。全てのモジュールに対して供給されるクロックは、単一のクロック生成部で生成されるのが一般的である。
The above-described parallel-serial conversion circuit includes the
したがって、例えば第1実施例のパラレル−シリアル変換回路を構成するクロック生成部1と、それ以外の各回路との間には、数百ミクロンから数ミリメートルの距離がとられることが考えられる。一般に、信号の伝送距離が長くなると、インピーダンス不整合による反射の影響が顕著になり、伝送される信号の品質に影響を与える。ここで言う長い伝送距離とは、信号に含まれる高周波成分の波長をλとしたときに、およそλ/4以上の長さを目安としている。
Therefore, for example, a distance of several hundred microns to several millimeters can be taken between the
上記したパラレル−シリアル変換回路では、データクロック群の伝送路のインピーダンス不整合により反射が起こり、データクロック群の位相関係に乱れが発生する。同期回路3に入力されるデータクロック群の位相関係が乱れると、パラレル−シリアル変換回路では出力されるシリアルデータのジッタが増加するという問題があった。
In the parallel-serial conversion circuit described above, reflection occurs due to impedance mismatch in the transmission path of the data clock group, and the phase relationship of the data clock group is disturbed. When the phase relationship of the data clock group input to the
そこで、第8実施例のパラレル−シリアル変換回路では、クロック生成部1,7のクロック送信部と、同期回路3,12のクロック受信部と、クロック生成部1,7及び同期回路3,12を結ぶ伝送路とにおいて、それぞれインピーダンス整合を取ることを要件としている。
Therefore, in the parallel-serial conversion circuit of the eighth embodiment, the clock transmission units of the
したがって、送信・受信両端で発生する反射を低減することができ、同期回路3,12で受信されるデータクロック群は、送信された元の状態と同じ位相関係を保つことができるので、出力されるシリアルシリアルデータのジッタを低減できる。
Therefore, reflections occurring at both ends of transmission and reception can be reduced, and the data clock group received by the
このようなインピーダンス整合を考えた伝送路の一例としては、図21のような構成が挙げられる。クロック送信側において、送信されるデータクロックはバッファ21から出力されたあと、適当なインピーダンスZ0を持つ抵抗22を直列に通って伝送路23に出力される。データクロックが通る伝送路23のレイアウトを一定の線幅wとすることにより、伝送路23はチップ内にあるストリップラインとして考えることができる。ストリップラインの特性インピーダンスは、線幅wに概ね反比例して変化するので、他のデバイスパラメータを元に線幅wを決定し、伝送路23の特性インピーダンスをZ0に設定することができる。
As an example of a transmission line considering such impedance matching, a configuration as shown in FIG. On the clock transmission side, the data clock to be transmitted is output from the buffer 21 and then output to the transmission line 23 through a
そして、クロック受信側ではデータクロックをインピーダンスZ0を持つ抵抗24で接地してバッファ25で受信する。図21のような構成では、送信側,伝送路及び受信側それぞれの特性インピーダンスをZ0にすることができ、インピーダンス整合の取れた伝送路を実現できる。 On the clock receiving side, the data clock is grounded by the resistor 24 having the impedance Z0 and received by the buffer 25. In the configuration as shown in FIG. 21, the characteristic impedance of each of the transmission side, transmission path, and reception side can be set to Z0, and a transmission path with impedance matching can be realized.
実施例8のパラレル−シリアル変換回路では、インピーダンス整合された伝送路を用いてデータクロックが伝送されるので、データクロックを生成する回路とパラレル−シリアル変換回路との距離が離れていても安定した品質のシリアルデータを出力でき、汎用性を高めることが可能である。 In the parallel-serial conversion circuit according to the eighth embodiment, since the data clock is transmitted using the impedance-matched transmission path, the data-clock generation circuit and the parallel-serial conversion circuit are stable even if the distance is long. Quality serial data can be output, and versatility can be improved.
図22は本発明によるパラレル−シリアル変換回路の第9実施例の構成図である。図22のパラレル−シリアル変換回路は、第1実施例のパラレル−シリアル変換回路に多相クロック生成部14が追加された構成である。図22のパラレル−シリアル変換回路は、クロック生成部1,入力部2,同期回路3,信号選択回路4及び多相クロック生成部14を備えている。
FIG. 22 is a block diagram of a ninth embodiment of a parallel-serial conversion circuit according to the present invention. The parallel-serial conversion circuit of FIG. 22 has a configuration in which a multiphase
多相クロック生成部14は、クロック生成部1からシンボルクロックを入力され、そのシンボルクロックを元にデータクロック群を生成する。多相クロック生成部14は生成したデータクロック群を同期回路3及び信号選択回路4に入力する。多相クロック生成部14で生成されるデータクロック群は、シンボルクロックと同じ周波数を持つ。データクロック群の中のある1つのデータクロックは、シンボルクロックと同じ位相を持つように生成される。その為、パラレルデータは、データクロック群の中のある1つのデータクロックに同期して同期回路3に入力される。多相クロック生成部14の具体例としてはDLL回路等の位相遅延回路が挙げられる。
The multiphase
図22のような回路構成とすることで、クロック生成部1から出力されるクロックは単一位相のクロックでよいことになる。その為、クロック生成部1はICチップ上においてパラレル−シリアル変換回路から離れた位置に置くことができる。また、クロック生成部1から出力されるクロックは他の論理回路にも供給できるので、他の回路との併用が容易となる。さらに、多相クロックの生成をパラレル−シリアル変換回路内の多相クロック生成部14で行なうため、クロック伝送のバラツキによる位相誤差を少なく抑えることができ、出力されるシリアルデータのジッタを低減できる。
With the circuit configuration as shown in FIG. 22, the clock output from the
なお、図23〜図33のパラレル−シリアル変換回路は、第2実施例〜第7実施例のパラレルーシリアル変換回路において、図22のパラレル−シリアル変換回路と同様、多相クロック生成部14,15が追加された構成である。なお、上記のパラレル−シリアル変換回路と同様な部分についての説明は適宜省略した。 The parallel-serial conversion circuits of FIGS. 23 to 33 are the same as the parallel-serial conversion circuit of FIG. 22 in the parallel-serial conversion circuits of the second to seventh embodiments. This is a configuration in which 15 is added. In addition, the description about the same part as said parallel-serial conversion circuit was abbreviate | omitted suitably.
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
1,7 クロック生成部
2 入力部
3,12 同期回路
4,9 信号選択回路
5 入力部
6 変換回路
8 選択信号生成回路
10,13 データ生成回路
11 出力信号生成回路
14,15 多相クロック生成部
21,25 バッファ
22,24 抵抗
23 伝送路
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記パラレルデータを入力する入力部と、
前記パラレルデータの入力周波数と同じ周波数で、前記パラレルデータの周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群を生成するクロック生成部と、
前記パラレルデータの各ビットを前記n相のデータクロック群の各位相に同期させ、同期データ群として出力する同期部と、
前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力する信号選択部と
を備えるパラレル−シリアル変換回路。 A parallel-serial conversion circuit for converting n-bit parallel data into serial data,
An input unit for inputting the parallel data;
A clock generation unit for generating an n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the period of the parallel data by n at the same frequency as the input frequency of the parallel data;
A synchronization unit that synchronizes each bit of the parallel data with each phase of the n-phase data clock group, and outputs the synchronized data group as a synchronization data group;
A parallel-serial conversion circuit comprising: a signal selection unit that selects synchronous data corresponding to the state of the data clock group from the synchronous data group and outputs it as serial data.
前記パラレルデータを入力する入力部と、
前記パラレルデータの入力周波数のk倍の周波数で、その周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群を生成するクロック生成部と、
前記パラレルデータをnビットのパラレルデータに変換する変換部と、
前記nビットのパラレルデータの各ビットを前記n相のデータクロック群の各位相に同期させ、同期データ群として出力する同期部と、
前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力する信号選択部と
を備えるパラレル−シリアル変換回路。 A parallel-serial conversion circuit for converting parallel data of n × k (n ≧ 3, k ≧ 2) bits into serial data,
An input unit for inputting the parallel data;
A clock generator for generating an n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the period by n at a frequency k times the input frequency of the parallel data;
A conversion unit for converting the parallel data into n-bit parallel data;
A synchronizing unit that synchronizes each bit of the n-bit parallel data with each phase of the n-phase data clock group, and outputs the synchronized data group;
A parallel-serial conversion circuit comprising: a signal selection unit that selects synchronous data corresponding to the state of the data clock group from the synchronous data group and outputs it as serial data.
前記シンボルクロックに基づいて、前記シンボルクロックの周期をn等分した位相差を持つ前記n相のデータクロック群を生成するデータクロック生成部と
を備える請求項1乃至4何れか一項記載のパラレル−シリアル変換回路。 The clock generator generates a symbol clock having a frequency equal to or k times the input frequency of the input parallel data;
5. The parallel according to claim 1, further comprising: a data clock generation unit configured to generate the n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the symbol clock period into n equal parts based on the symbol clock. -Serial conversion circuit.
前記信号選択部は、前記出力選択信号に基づいて前記同期データ群から同期データを選択し、シリアルデータとして出力することを特徴とする請求項1乃至5何れか一項記載のパラレル−シリアル変換回路。 A selection signal generation unit that generates an output selection signal based on the state of the n-phase data clock group;
6. The parallel-serial conversion circuit according to claim 1, wherein the signal selection unit selects synchronization data from the synchronization data group based on the output selection signal and outputs the data as serial data. .
前記nビットのパラレルデータを前記パラレルデータの入力周波数と同じ周波数で、前記パラレルデータの周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群の各位相に同期させて同期データ群として出力し、
前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力することを特徴とするパラレル−シリアル変換方法。 A parallel-serial conversion method for converting n-bit parallel data into serial data,
The n-bit parallel data is output as a synchronized data group in synchronization with each phase of an n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the period of the parallel data by n at the same frequency as the input frequency of the parallel data. And
A parallel-serial conversion method, wherein synchronous data corresponding to a state of the data clock group is selected from the synchronous data group and output as serial data.
前記パラレルデータの入力周波数のk倍の周波数からなるクロックにより前記パラレルデータをnビットのパラレルデータに変換し、
前記nビットのパラレルデータを前記パラレルデータの入力周波数のk倍の周波数で、その周期をn等分した位相差を持つn相のデータクロック群の各位相に同期させて同期データ群として出力し、
前記同期データ群から前記データクロック群の状態に対応する同期データを選択し、シリアルデータとして出力することを特徴とするパラレル−シリアル変換方法。 A parallel-serial conversion method for converting parallel data of n × k (n ≧ 3, k ≧ 2) bits into serial data,
The parallel data is converted into n-bit parallel data by a clock having a frequency k times the input frequency of the parallel data,
The n-bit parallel data is output as a synchronized data group in synchronization with each phase of an n-phase data clock group having a phase difference obtained by dividing the period by n at a frequency k times the input frequency of the parallel data. ,
A parallel-serial conversion method, wherein synchronous data corresponding to a state of the data clock group is selected from the synchronous data group and output as serial data.
前記シンボルクロックに基づいて、前記シンボルクロックの周期をn等分した位相差を持つ前記n相のデータクロック群を生成することを特徴とする請求項9乃至12何れか一項記載のパラレル−シリアル変換方法。 Generating a symbol clock having a frequency equal to or k times the input frequency of the input parallel data;
13. The parallel-serial according to claim 9, wherein the n-phase data clock group having a phase difference obtained by equally dividing the symbol clock period into n equal parts is generated based on the symbol clock. Conversion method.
前記出力選択信号に基づいて前記同期データ群から同期データを選択し、シリアルデータとして出力することを特徴とする請求項9乃至13何れか一項記載のパラレル−シリアル変換方法。 An output selection signal is generated based on the state of the n-phase data clock group,
14. The parallel-serial conversion method according to claim 9, wherein synchronous data is selected from the synchronous data group based on the output selection signal and is output as serial data.
前記生成された信号群に基づいて出力信号を生成し、シリアルデータとして出力することを特徴とする請求項9乃至13何れか一項記載のパラレル−シリアル変換方法。 A signal group is generated based on the data clock group and the synchronous data group,
The parallel-serial conversion method according to any one of claims 9 to 13, wherein an output signal is generated based on the generated signal group and output as serial data.
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