JP2007219875A - データ転送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要輻射対策を行ないつつ、伝送路の長さには影響されずにクロック同期データ転送ができるようにする。
【解決手段】入出力セル１０１〜１０３のうちの何れか１つ（例えば入出力セル１０２）からクロックをデータ出力装置２００に出力する。クロックの出力に使用していないセル（例えば入出力セル１０３）で、データ転送装置１００とデータ出力装置２００との間を往復して帰ってきたクロックを受ける。そして、データ出力装置２００がクロックに同期して出力したデータを、入力段フリップフロップ１０７によって、入出力セル１０３が受信したクロックに同期して保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クロック同期データ転送を行なうデータ転送装置に関するものである。

データ転送装置の出力バッファは、不要輻射対策が必要であり、不要輻射対策のためには、出力バッファの出力能力を小さくすると効果がある。この場合、出力能力を小さくしすぎると機能的に不具合が発生するので、出力能力を可変できる出力バッファが考案されている（例えば特許文献１を参照）。また、出力能力違いの出力バッファを複数個用意して、機能的に動作できる最低出力能力の出力バッファを選択し、使用しない出力バッファをオフにしておくデータ転送装置もある。

図３は、出力能力違いの複数の出力バッファ（出力バッファ３０１・３０２・３０３）を備えた半導体集積回路３００の例である。この半導体集積回路３００は、出力信号（ｏｕｔ）を端子３０４・３０５・３０６の何れかから出力する。出力バッファ３０１・３０２・３０３は、出力能力が互いに異なる出力バッファである。この例では、それぞれの出力能力は、１６ｍＡ、４ｍＡ、１ｍＡである。端子３０４は、出力バッファ３０１（出力能力１６ｍＡセル）に接続されていて、３端子の中で最強の出力能力である（高能力端子と呼ぶ）。端子３０５は、出力バッファ３０２（出力能力４ｍＡセル）に接続されている（中能力端子と呼ぶ）。端子３０６は、出力バッファ３０３（出力能力１ｍＡセル）に接続されていて、３端子の中で最低の能力である低能力端子である（低能力端子と呼ぶ）。

半導体集積回路３００では、機能的に動作する出力バッファのうちで、最低出力能力の出力バッファを選択して、出力信号（ｏｕｔ）の出力に使用する。例えば図３に示すように、出力バッファ３０２を使用する場合は、端子３０５と他の半導体集積回路等を接続して使用する。

一方、半導体集積回路（データ転送装置）には、他の半導体集積回路とクロックを共通にしてそのクロックに同期してデータを出力するクロック同期データ転送を行なうものがある。図４は、データ転送装置４００が出力したクロックを、データ出力装置５００の出力段フリップフロップ５０１とデータ転送装置４００の入力段フリップフロップ４０１に接続し、それにより同期を取ってデータ通信を行なう例である。ここで、データ転送装置４００がデータを受ける装置であり、データ出力装置５００がデータを出力する装置である。入出力セル４０２の出力は、データ出力装置５００における出力段フリップフロップ５０１のクロック端子に接続され、さらにデータ転送装置４００における入力段フリップフロップ４０１のクロック端子にも接続されている。通信データは、出力段フリップフロップ５０１から、入力バッファ４０３を通過して入力段フリップフロップ４０１で取り込まれる。

クロック同期データ転送を行なう装置においても、不要輻射対策は必要である。例えば図５に示すデータ転送装置６００は、能力違いの出力バッファを複数個用意して、不要輻射対策を行ないつつ、クロック同期データ転送を行なう例である。ここで、データ転送装置６００がデータを受ける半装置であり、データ出力装置７００がデータを出力する装置である。

データ転送装置６００は、出力能力違いの入出力セル６０１・６０２・６０３の３種類の入出力セルを実装している。入出力セル６０１・６０２・６０３はそれぞれ、データ転送装置６００の外部に信号を出力する出力バッファ（出力バッファ６０１ａ・６０２ａ・６０３ａ）と、データ転送装置６００の外部からの信号を受ける入力バッファ（入力バッファ６０１ｂ・６０２ｂ・６０３ｂ）とを備えている。出力バッファ６０１ａ・６０２ａ・６０３ａは、オン状態またはオフ状態に制御可能な出力用バッファである。入力バッファ６０４は、データ出力装置７００の出力（出力段フリップフロップ７０１の出力）を受ける入力バッファである。セレクタ６０５は、入力バッファ６０１ｂ・６０２ｂ・６０３ｂの出力なかから１つを選択して、入力段フリップフロップ６０７のクロック端子に出力するようになっている。選択回路６０６は、入出力セル６０１・６０２・６０３の出力をするかしないのかの制御を行うとともに、セレクタ６０５における選択を制御する。

データ出力装置７００は、出力段フリップフロップ７０１を備え、出力段フリップフロップ７０１は、データ転送装置６００から送られたクロックに同期して、端子７０３を介して、データをデータ転送装置６００に送る。

データ転送装置６００では、機能的に動作できる出力バッファのうち、最低出力能力の出力バッファ（この例では入出力セル６０２）を選択して出力に使用し、使用しない入出力セル６０１・６０３をオフにしている。また、この例では入出力セル６０２の出力は、入出力セル６０２内の入力バッファ６０２ｂを介してセレクタ６０５に出力されている。すなわち、データ転送装置６００では、入出力セル６０２から出力されたクロックは、図５において太い線で記載している経路を通ってセレクタ６０５に入力される。

上記のデータ転送装置６００は、クロック（ＣＬＫｏｕｔ）を端子６０９からデータ出力装置７００に供給する。また、データ出力装置７００では出力段フリップフロップ７０１が、端子７０２から得たクロックに同期して、転送データを端子７０３からデータ転送装置６００（入力バッファ６０４）に送る。一方、データ転送装置６００は、入出力セル６０２から出力したクロックを入出力セル６０２内の入力バッファ６０２ｂを介してセレクタ６０５に出力する。選択回路６０６は、セレクタ６０５を制御して、入力バッファ６０２ｂの出力が入力段フリップフロップ６０７のクロック端子に入力されるように制御する。これにより、入力段フリップフロップ６０７は、クロックに同期してデータ出力装置７００出力された転送データを、同じクロックに同期して保持する。

図６は、データ転送装置６００等のタイミングチャートである。図６において、信号Ｓ１０１は、端子６０９におけるクロックである。信号Ｓ１０１の波形は、基準の波形である。信号Ｓ１０２は、端子７０２におけるクロックである。信号Ｓ１０２は、伝送路を通ることにより遅延する。そのため信号Ｓ１０２は、波形が基準波形よりもなまっている。信号Ｓ１０３は、端子７０３における出力段フリップフロップ７０１の出力である。信号Ｓ１０３は、信号Ｓ１０２に同期して出力されている。信号Ｓ１０４は、端子６１１における出力段フリップフロップ７０１の出力である。信号Ｓ１０４は、伝送路を伝送されたことによって、信号Ｓ１０３よりも遅延している。信号Ｓ１０５は、入力バッファ６０４の出力波形である。信号Ｓ１０５は、入力バッファ６０４における内部遅延によって、信号Ｓ１０４よりも遅延している。信号Ｓ１０６は、セレクタ６０５の出力波形である。信号Ｓ１０６は、入出力セル６０２とセレクタ６０５における内部遅延によって、信号Ｓ１０１よりも遅延している。データ転送装置６００においては、図６に示すＳＥＴＵＰ時間が十分ある限り、不要輻射対策を行ないつつ、クロック同期データ転送が可能になる。
特開平１１−２６１３９１号公報

しかしながら、上記のデータ転送装置６００では、信号Ｓ１０６の遅延時間は、伝送路の長さには影響されないが、信号Ｓ１０５の遅延時間は伝送路の長さによって変ってくるので、伝送路が長くなって遅延量が大きくなると、入力段フリップフロップ６０７のクロックに対するデータのＳＥＴＵＰ時間に余裕がなくなり、入力段フリップフロップ６０７におけるデータ取り込みの信頼性が低くなってしまうという問題を有している。

本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、不要輻射対策を行ないつつ、伝送路の長さには影響されずにクロック同期データ転送が可能なデータ転送装置を提供することを目的としている。

前記の課題を解決するため、請求項１の発明は、
クロックに同期してデータを出力するデータ出力装置に対して前記クロックを出力するとともに、前記データ出力装置が出力したデータを、伝送路を介して受信するデータ転送装置であって、
前記クロックを受けるとともに、出力をオン状態およびオフ状態の何れかに制御されて、オン状態の場合に前記クロックを出力する複数のクロック出力用セルと、
前記データ出力装置との間を往復して帰ってきたクロックを受けて出力するクロック受信用セルと、
複数のクロック出力用セルのうちの何れか１つをオン状態に制御する選択回路と、
前記クロック受信用セルが出力したクロックに同期して、前記データを保持する入力段フリップフロップと、
を備えたことを特徴とする。

これにより、伝送路の長さに応じて、クロックの遅延時間が調整されるので、不要輻射対策を行ないつつ、伝送路の長さには影響されずにクロック同期データ転送ができる。

また、請求項２の発明は、
請求項１のデータ転送装置であって、
前記クロック出力用セルは、
出力をオン状態およびオフ状態の何れかに制御可能な出力バッファと、
入力が前記出力バッファの出力と接続された入力バッファとを有して、双方向の入出力ができるように構成され、
前記クロック受信用セルは、前記選択回路によって出力がオフ状態に制御されているクロック出力用セルのうちの何れか１つにおける入力バッファと兼用されていることを特徴とする。

これにより、使用していないクロック出力用セルの１つをクロック受信用セルとして使用できるので、回路規模を増大させずに、不要輻射対策を行ないつつ、伝送路の長さには影響されずにクロック同期データ転送ができる。

本発明によれば、クロックの伝送路を往復にすることによって、伝送路の長さに応じて、クロックの遅延時間が調整されるので、不要輻射対策を行ないつつ、伝送路の長さには影響されずにクロック同期データ転送ができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置１００の構成を示すブロック図である。このデータ転送装置１００は、クロックをデータ出力装置２００に出力し、データ出力装置２００がそのクロックに同期して出力したデータを、伝送路を介して受信する装置である。

（データ転送装置１００の構成）
データ転送装置１００は、図１に示すように、入出力セル１０１〜１０３、入力バッファ１０４、セレクタ１０５、選択回路１０６、入力段フリップフロップ１０７、および端子１０８〜１１１を備えている。

入出力セル１０１〜１０３は、それぞれ端子１０８〜１１０に接続され、双方向の信号入出力ができるようになっている。入出力セル１０１は出力バッファ１０１ａと入力バッファ１０１ｂを備え、入出力セル１０２は、出力バッファ１０２ａと入力バッファ１０２ｂを備え、入出力セル１０３は入出力セル１０３と入力バッファ１０３ｂを備えている。

出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａは、それぞれ出力能力が異なる出力用バッファである。本実施形態では、出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａの出力能力は、それぞれ１６ｍＡ、４ｍＡ、および１ｍＡである。また、出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａは、出力をオン状態およびオフ状態の何れかに制御できるようになっている。ここで、オフ状態とはハイインピーダンス状態である。また、出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａはそれぞれ、出力が端子１０８・１０９・１１０に接続され、入力には何れもクロック（ＣＬＫｏｕｔ）が入力されている。これにより、入出力セル１０１・１０２・１０３は、クロック出力用セルとして機能する。

入力バッファ１０１ｂ・１０２ｂ・１０３ｂは、入力がそれぞれ出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａの出力と接続され（すなわち、端子１０８〜１１０に接続される）、出力がセレクタ１０５に接続されている。

入力バッファ１０４は、端子１１１に入力された信号を受けて、入力段フリップフロップ１０７に出力するようになっている。

セレクタ１０５は、入力バッファ１０１ｂ・１０２ｂ・１０３ｂの出力から何れか１つを選択して、入力段フリップフロップ１０７のクロック端子に出力するようになっている。

選択回路１０６は、出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａのうちの何れか１つをオン状態に制御し、残りの２つをオフ状態に制御するとともに、さらに、セレクタ１０５による信号の選択を制御するようになっている。

入力段フリップフロップ１０７は、セレクタ１０５が出力した信号（クロック）に同期して、入力バッファ１０４の出力を保持するようになっている。

（データ出力装置２００の構成）
データ出力装置２００は、出力段フリップフロップ２０１、および端子２０２〜２０３を備えている。出力段フリップフロップ２０１は、端子２０２から入力されたクロックがクロック端子に入力され、このクロックに同期して、端子２０３を介してデータを出力するようになっている。

（データ転送装置１００とデータ出力装置２００の接続）
上記のデータ転送装置１００では、出力バッファ１０１ａ・１０２ａ・１０３ａのうちの１つがクロック（ＣＬＫｏｕｔ）を出力するように、オンオフが制御される。本実施形態では、不要輻射対策の観点から、機能的に動作可能な出力バッファのなかから最低出力のものがクロックの出力に使用される。ここでは、例えば出力バッファ１０２ａがクロックの出力に使用されるものとする。クロックの出力に使用される出力バッファは、伝送路を介してデータ出力装置２００と接続される。そのため、本実施形態では、端子１０９と端子２０２とが伝送路で接続されることによって、出力バッファ１０２ａと出力段フリップフロップ２０１のクロック端子が接続されている。

また、クロックの出力に使用されない出力バッファ（本実施形態では出力バッファ１０１ａ・１０３ａ）に対応する入力バッファ（入力バッファ１０１ｂ・１０３ｂ）の１つには、データ転送装置１００とデータ出力装置２００との間を往復して帰ってきたクロックが入力される。本実施形態では、入力バッファ１０３ｂに帰ってきたクロックが入力されるものとする。そのため、本実施形態では、端子２０２と端子１１０とが伝送路によって接続されている。それにより、入出力セル１０２から出力されたクロックは、図１において太い線で記載している経路を通ってセレクタ１０５に帰り、入出力セル１０３は、クロック受信用セルとして機能する。

また、端子１１１と端子２０３も伝送路を介して接続され、入力バッファ１０４は、出力段フリップフロップ２０１が出力したデータを受けている。

（データ転送装置１００の動作）
上記のデータ転送装置１００では、クロックの出力に出力バッファ１０２ａを使用するので、選択回路１０６は、出力バッファ１０２ａをオン状態に制御する。出力バッファ１０２ａが出力するクロック（ＣＬＫｏｕｔ）は、伝送路を介して端子２０２に供給される。データ出力装置２００は、端子２０２から得たクロックを出力段フリップフロップ２０１のクロックとして使用し、このクロックに同期した転送データを端子２０３に出力する。端子２０３に出力された転送データは、伝送路を介してデータ転送装置１００の端子１１１に入力される。端子１１１に入力された転送データは、入力バッファ１０４を介して入力段フリップフロップ１０７に入力される。

一方、端子２０２に到達したクロックは、別の経路を通って端子１１０に帰ってくる。端子１１０に帰ってきたクロックは、入力バッファ１０３ｂを介してセレクタ１０５に入力される。その際、選択回路１０６は、入力バッファ１０３ｂの出力が入力段フリップフロップ１０７のクロック端子に入力されるように、セレクタ１０５を制御する。これにより、入力段フリップフロップ１０７は、セレクタ１０５を介して入力されたクロックに同期して、入力バッファ１０４が出力したデータを受け取る。

図２は、データ転送装置１００とデータ出力装置２００が上記の動作を行なった場合のタイミングチャートである。図２において、信号Ｓ０１は、端子１０９におけるクロックである。信号Ｓ０１の波形は、基準の波形である。また、信号Ｓ０２は、端子２０２におけるクロックである。信号Ｓ０２は、信号Ｓ０１が伝送路を通った後の信号であり、信号Ｓ０１よりも遅延し、波形が基準波形よりなまっている。信号Ｓ０３は、端子１１０におけるクロックである。信号Ｓ０３は、信号Ｓ０２が伝送路を通った後の信号であり、信号Ｓ０２よりも遅延し、波形が信号Ｓ０２よりなまっている。信号Ｓ０４は、端子２０３における出力段フリップフロップ２０１の出力（転送データ）である。信号Ｓ０４は、信号Ｓ０２に同期して出力されている。信号Ｓ０５は、端子１１１における転送データの波形である。信号Ｓ０５は、信号Ｓ０４が伝送路を通った後の信号であり、信号Ｓ０４よりも遅延している。信号Ｓ０６は、入力バッファ１０４の出力波形である。信号Ｓ０６は、入力バッファ１０４における内部遅延によって、信号Ｓ０５よりも遅延している。信号Ｓ０７は、セレクタ１０５の出力波形である。信号Ｓ０７は、入出力セル１０３とセレクタ１０５における内部遅延によって、信号Ｓ０３よりも遅延している。

図２からわかるように、入力段フリップフロップ１０７に入力されるクロック（信号Ｓ０７）に対する転送データ（信号Ｓ０６）のＳＥＴＵＰ時間は、余裕のもったものになっている。

上記のように本実施形態によれば、クロックの伝送路を往復にすることによって、伝送路の長さに応じ、入力段フリップフロップ１０７に入力されるクロックの遅延時間が調整される（すなわち、クロックと転送データの両方がデータ出力装置２００から出力されたようにみせかけることができる）。それゆえ、入力段フリップフロップ１０７におけるセットアップ時間が余裕のあるものになり、タイミング関係が保たれる。

なお、上記の実施形態では、データ出力装置２００から帰ってきたクロックを入出力セル１０３で受ける例を説明したが、例えば帰ってくるクロックを入出力セル１０１によって受けるようにしてもよい。この場合は、入出力セル１０１は、入力バッファ１０１ｂの出力が入力段フリップフロップ１０７に入力されるようにセレクタ１０５を制御する。

本発明に係るデータ転送装置は、クロックの伝送路を往復にすることによって、伝送路の長さに応じて、クロックの遅延時間が調整されるので、不要輻射対策を行ないつつ、伝送路の長さには影響されずにクロック同期データ転送ができるという効果を有し、クロック同期データ転送を行なうデータ転送装置等として有用である。

実施形態１に係るデータ転送装置１００の構成を示すブロック図である。 データ転送装置でクロック同期データ転送が行なわれた場合のタイミングチャートである。 出力能力違いのバッファを複数備えたデータ転送装置の構成例を示すブロック図である。 クロック同期データ転送を行なうデータ転送装置の構成例を示すブロック図である。 不要輻射対策を行いつつ、クロック同期データ転送を行なうデータ転送装置の構成例を示すブロック図である。 図５に示すデータ転送装置のタイミングチャートである。

符号の説明

１００ データ転送装置
１０１〜１０３ 入出力セル
１０１ａ・１０２ａ・１０３ａ 出力バッファ
１０１ｂ・１０２ｂ・１０３ｂ 入力バッファ
１０４ 入力バッファ
１０５ セレクタ
１０６ 選択回路
１０７ 入力段フリップフロップ
１０８〜１１１ 端子
２００ データ出力装置
２０１ 出力段フリップフロップ
２０２〜２０３ 端子

Claims (2)

1. クロックに同期してデータを出力するデータ出力装置に対して前記クロックを出力するとともに、前記データ出力装置が出力したデータを、伝送路を介して受信するデータ転送装置であって、
   前記クロックを受けるとともに、出力をオン状態およびオフ状態の何れかに制御されて、オン状態の場合に前記クロックを出力する複数のクロック出力用セルと、
   前記データ出力装置との間を往復して帰ってきたクロックを受けて出力するクロック受信用セルと、
   複数のクロック出力用セルのうちの何れか１つをオン状態に制御する選択回路と、
   前記クロック受信用セルが出力したクロックに同期して、前記データを保持する入力段フリップフロップと、
   を備えたことを特徴とするデータ転送装置。
2. 請求項１のデータ転送装置であって、
   前記クロック出力用セルは、
   出力をオン状態およびオフ状態の何れかに制御可能な出力バッファと、
   入力が前記出力バッファの出力と接続された入力バッファとを有して、双方向の入出力ができるように構成され、
   前記クロック受信用セルは、前記選択回路によって出力がオフ状態に制御されているクロック出力用セルのうちの何れか１つにおける入力バッファと兼用されていることを特徴とするデータ転送装置。
   

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