JP2014239363A - Received clock extraction circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はシリアルデータ通信システムに適用される受信クロック抽出回路に関する。 The present invention relates to a reception clock extraction circuit applied to a serial data communication system.
シリアルデータ通信では受信データから受信クロックが抽出される。この受信クロックの抽出方法は同期方式により異なる。例えば、調歩同期式の場合は1バイト(8ビット)単位にスタートビットが挿入されるので、このスタートビットにより受信クロック抽出回路を初期化し、受信クロックの立ち上がりをビット中央に持っていくように制御している。 In serial data communication, a reception clock is extracted from reception data. The reception clock extraction method differs depending on the synchronization method. For example, in the case of asynchronous mode, a start bit is inserted in units of 1 byte (8 bits), so the reception clock extraction circuit is initialized by this start bit, and control is performed so that the rising edge of the reception clock is brought to the center of the bit. doing.
また、HDLC伝送等で使用されるビット同期式(BOP)の場合はDPLL回路方式を採用している(例えば特許文献1〜3等)。DPLL回路ではデータ伝送速度の16倍または32倍の周波数クロックを基準クロックとし、データの変化点毎に受信データと受信クロックのずれ(位相差)を測定し、このずれの大きさによって受信クロックの位相を基準クロックの±1〜±2ビット補正している。
Further, in the case of a bit synchronous type (BOP) used in HDLC transmission or the like, a DPLL circuit method is employed (for example,
調歩同期式の場合はデータ8ビット毎にスタートビット1ビット、ストップビット1ビット(または2ビット)、パリティビット1ビットが付加されるので、データ量が大きい場合は伝送効率が悪くなる。 In the asynchronous mode, 1 start bit, 1 stop bit (or 2 bits), and 1 parity bit are added for every 8 bits of data, so that transmission efficiency deteriorates when the amount of data is large.
DPLL回路方式の場合は、データ伝送速度の16倍〜32倍程度の基準クロックが必要となるので、伝送速度のアップに限界がある。また、受信クロックの位相を一度に補正する量が限られているので補正が完了するまでに時間を要すると共に受信データの許容ジッタも±20%程度で比較的小さくなる。 In the case of the DPLL circuit system, a reference clock that is about 16 to 32 times the data transmission rate is required, so that there is a limit to increasing the transmission rate. In addition, since the amount of correction of the phase of the reception clock at a time is limited, it takes time to complete the correction and the allowable jitter of the reception data is relatively small at about ± 20%.
そこで、本発明は、ビットの変化毎の受信クロックの補正する受信クロック抽出回路において、受信データが正規のビット幅より長くなっているか否かの検出を行い、受信クロックの抽出を制御することにより、ジッタの許容範囲を拡大させている。 Therefore, the present invention detects whether or not the received data is longer than the normal bit width in the reception clock extraction circuit that corrects the reception clock for each bit change, and controls the extraction of the reception clock. The jitter tolerance is expanded.
すなわち、本発明の受信クロック抽出回路は、シリアルデータ構成の受信データから受信クロックを抽出する受信クロック抽出回路であって、受信データを基準クロックでサンプリングして順次にシフトさせたデータの変化点を検出する排他的論理和回路と、前記変化点を検出した場合にカウント値をクリアする一方で前記変化点を検出しない場合は所定の数値の範囲でカウントを繰り返すカウンタと、前記受信データが正規のビット幅よりも長くなっているか否かを検出する検出回路と、前記カウントの数値が所定の値となった場合に受信クロックを発信する一方で前記検出回路にて前記受信データが正規のビット幅よりも長くなっていることが検出されている間は受信クロックを発信させないようにする判定回路と、を備える。 In other words, the reception clock extraction circuit of the present invention is a reception clock extraction circuit that extracts a reception clock from reception data having a serial data configuration, and the change point of data obtained by sampling the reception data with a reference clock and sequentially shifting the received data. An exclusive OR circuit to detect, a counter that clears the count value when the change point is detected, but repeats counting within a predetermined numerical range when the change point is not detected, and the received data is a normal one A detection circuit for detecting whether or not the bit width is longer than a bit width; and when the count value becomes a predetermined value, a reception clock is transmitted, while the reception data is a normal bit width in the detection circuit. And a determination circuit that prevents the reception clock from being transmitted while it is detected that the length is longer.
以上の発明によればデータ伝送速度に対する基準クロック周波数の比率が小さくても簡素な回路構成でジッタの許容範囲を拡大させて受信クロックを抽出できる。 According to the above invention, even if the ratio of the reference clock frequency to the data transmission rate is small, it is possible to extract the reception clock by expanding the allowable range of jitter with a simple circuit configuration.
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に例示された本実施形態のシリアルデータ通信システムにおける受信クロック抽出回路1は、シリアル通信相手装置2から受信データRXDの入力を受けると、基準クロックBCLKでサンプリングした受信データSRXDと、前記受信データRXDの変化点の検出に基づき抽出した受信クロックSRXCとを、通信コントローラ3に供給する。通信コントローラ3はSRXC=1の時に受信データSRXDを基準クロックBCLKで取り込んでいる。
When the reception
[受信クロック抽出回路1の具体的な構成]
図2に例示された受信クロック抽出回路1は、シリアル通信相手装置2から受信データRXDの入力を受けると、基準クロックBCLKでサンプリングし、データシフト回路DS0,DSi,DSi+1によって順次にシフトしてシリアルデータRXD_S0〜RXD_Si+1を生成する(但し、i=1,2,3,…)。抽出回路1からはシリアルデータRXD_Si+1が受信データSRXDとして通信コントローラ3に供給される。
[Specific Configuration of Reception Clock Extraction Circuit 1]
The reception
受信クロック抽出回路1は、排他的論理和回路EX_ORi(但し、i=1,2,3,…)と、カウンタDPLCNTと、検出回路BITOVRと、カウント検出回路CNTOVRと、判定回路ANDとを備える。
The reception
排他的論理和回路EX_ORiは、シリアルデータRXD_Si,RXD_Si+1からシリアルデータRXD_Siの変化検出信号DETECTiを生成する。 The exclusive OR circuit EX_ORi generates a change detection signal DETECTi of the serial data RXD_Si from the serial data RXD_Si, RXD_Si + 1.
排他的論理和回路EX_ORiの具体例について説明すると、排他的論理回路EX_OR1は、シリアルデータRXD_S1,RXD_S2からシリアルデータRXD_S1の変化検出信号DETECT1を生成する。排他的論理回路EX_OR2は、シリアルデータRXD_S2,RXD_S3からシリアルデータRXD_S2の変化検出信号DETECT2を生成する。排他的論理回路EX_OR3は、シリアルデータRXD_S3,RXD_S4からシリアルデータRXD_S3の変化検出信号DETECT3を生成する。 Explaining a specific example of the exclusive OR circuit EX_ORi, the exclusive logic circuit EX_OR1 generates a change detection signal DETECT1 of the serial data RXD_S1 from the serial data RXD_S1 and RXD_S2. The exclusive logic circuit EX_OR2 generates a change detection signal DETECT2 of the serial data RXD_S2 from the serial data RXD_S2 and RXD_S3. The exclusive logic circuit EX_OR3 generates a change detection signal DETECT3 of the serial data RXD_S3 from the serial data RXD_S3 and RXD_S4.
カウンタDPLCNTは、1から基準クロックBCLKをデータ伝送速度で割った数までカウントするカウンタである。同カウンタDPLCNTは、排他的論理和回路EX_ORiにてシリアルデータRXD_Siの変化点を検出した場合にカウント値をクリアする一方で前記変化点を検出しない場合は所定の数値の範囲でカウントを繰り返す。 The counter DPLCNT is a counter that counts from 1 to the number obtained by dividing the reference clock BCLK by the data transmission speed. The counter DPLCNT clears the count value when the change point of the serial data RXD_Si is detected by the exclusive OR circuit EX_ORi, and repeats counting within a predetermined numerical range when the change point is not detected.
カウンタDPLCNTは、例えば後述の動作例によると、データ伝送速度を10Mbps、基準クロックをデータ伝送速度の10倍の周波数100MHzとし、1〜10までカウントする。同カウンタDPLCNTは、受信データSRXDに変化(例えば、変化検出信号DETECT3の検出)があった場合にカウント値nをクリア(「1」にリセット)する一方で、受信データSRXDに変化がない場合は1〜10のカウントを繰り返す。 For example, according to an operation example described later, the counter DPLCNT counts from 1 to 10 with a data transmission rate of 10 Mbps and a reference clock frequency of 100 MHz which is 10 times the data transmission rate. The counter DPLCNT clears the count value n when there is a change in the reception data SRXD (for example, detection of the change detection signal DETECT3) (reset to “1”), while there is no change in the reception data SRXD. Repeat 1 to 10 counts.
検出回路BITOVRは、受信データRXDが正規のビット幅よりも長くなっているか否かを検出する。また、同回路BITOVRは、カウンタDPLCNTのカウント値nが最大値(例えば10)になった場合に出力信号を「1」にセットし、受信データSRXDに変化がない場合に「1」のままに保持し、その後の受信データSRXDの変化(例えば、変化検出信号DETECT3の検出)がある場合に「0」にリセットする。 The detection circuit BITOVR detects whether or not the reception data RXD is longer than the normal bit width. The circuit BIOTVR sets the output signal to “1” when the count value n of the counter DPLCNT reaches the maximum value (for example, 10), and remains “1” when the received data SRXD does not change. And reset to “0” when there is a change in received data SRXD (for example, detection of a change detection signal DETECT3).
カウント検出回路CNTOVRは、カウンタDPLCNTのカウント値nが所定の値を超えたか否かを検出する。同検出回路CNTOVRは、前記カウント値nが所定の値を超えると、出力信号を「1」にセットする。 The count detection circuit CNTOVR detects whether or not the count value n of the counter DPLCNT exceeds a predetermined value. The detection circuit CNTOVR sets the output signal to “1” when the count value n exceeds a predetermined value.
判定回路ANDは、カウント検出回路CNTOVRにてカウンタDPLCNTのカウント値nが所定の値となったと検出されている場合に受信クロックSRXCを発信する一方で、検出回路BITOVRにて前記受信データRXDが正規のビット幅よりも長くなっていることが検出されている間は受信クロックSRXCを発信させないようにしている。 The determination circuit AND transmits the reception clock SRXC when the count detection circuit CNTOVR detects that the count value n of the counter DPLCNT has reached a predetermined value, while the detection circuit BITOVR determines that the reception data RXD is normal. The reception clock SRXC is not transmitted while it is detected that it is longer than the bit width of.
例えば、カウント検出回路CNTOVRにてカウンタDPLCNTのカウント値nが所定の値「3」を経過していると検出されている場合、判定回路ANDは、基準クロックで「1」にセットし、受信クロックSRXCを発信する。一方、検出回路BITOVRが「1」にセットされている間、カウンタDPLCNTの数値nが「3」を経過し且つ変化検出信号DETECT1が「0」の場合には、判定回路ANDは、基準クロックで「0」にセットし、受信クロックSRXCを発信しないようにする。 For example, when the count detection circuit CNTOVR detects that the count value n of the counter DPLCNT has passed a predetermined value “3”, the determination circuit AND sets “1” with the reference clock, and the reception clock Send SRXC. On the other hand, while the detection circuit BITOVR is set to “1”, when the numerical value n of the counter DPLCNT has passed “3” and the change detection signal DETECT1 is “0”, the determination circuit AND is the reference clock. Set to “0” so that the reception clock SRXC is not transmitted.
[受信クロック抽出回路1の動作例の説明]
図2,3を参照しながら受信クロック抽出回路1の動作例について説明する。ここでは、回路1内に排他的論理和回路EX_ORi(i=1,2,3)が具備され、データ伝送速度が10Mbps,基準クロックがデータ伝送速度の10倍の100MHz、受信データRXDに±50%の歪みがある場合の動作例について説明する。
[Description of Operation Example of Reception Clock Extraction Circuit 1]
An operation example of the reception
受信データRXDをサンプリングしたシリアルデータRXD_S0〜RXD_S4の0の幅は15×基準クロック分、1の幅は5×基準クロック分となっている。 The serial data RXD_S0 to RXD_S4 obtained by sampling the reception data RXD has a width of 0 for 15 × reference clock and a width of 1 for 5 × reference clock.
本実施形態では、カウント検出回路CNTOVRにてカウンタDPLCNTのカウント値nが「n=3」になったと検出されると、判定回路ANDは、受信クロックSRXCを「1」にセットして外部(通信コントローラ3)にパルス出力する。 In the present embodiment, when the count detection circuit CNTOVR detects that the count value n of the counter DPLCNT is “n = 3”, the determination circuit AND sets the reception clock SRXC to “1” and externally (communication) Pulse output to controller 3).
次いで、検出回路BITOVRにてカウンタDPLCNTのカウント値nが「n=10」になったことが検出されると、カウンタDPLCNTのカウント値nが「n=1」にセットされて、カウントが継続される。 Next, when it is detected by the detection circuit BITOVR that the count value n of the counter DPLCNT is “n = 10”, the count value n of the counter DPLCNT is set to “n = 1” and the count is continued. The
その後、前記カウント値nが「n=3」となったことがカウント検出回路CNTOVRによって検出されると、判定回路ANDは、受信クロックSRXCを「1」にセットし、外部にパルス出力する。 Thereafter, when the count detection circuit CNTOVR detects that the count value n becomes “n = 3”, the determination circuit AND sets the reception clock SRXC to “1” and outputs a pulse to the outside.
本事例において、受信データRXDが正規のビット幅より長くなった場合、検出回路BITOVRはカウンタDPLCNTのカウンタ値nが「n=10」を超えたときに「1」にセットされる。 In this example, when the reception data RXD becomes longer than the normal bit width, the detection circuit BITOVR is set to “1” when the counter value n of the counter DPLCNT exceeds “n = 10”.
検出回路BITOVRの出力信号が「1」にセットされている間は、カウンタDPLCNTのカウント値nが「n=3」と検出されていても、DETECT1が「1」となっているので、判定回路ANDは受信クロックSRXCをパルス出力しない。 While the output signal of the detection circuit BITOVR is set to “1”, even if the count value n of the counter DPLCNT is detected as “n = 3”, DETECT1 is “1”. The AND does not output the reception clock SRXC.
次いで、DETECT3が検出されると、カウンタDPLCNTのカウンタ値nがクリアされて当該カウンタ値nが「n=1」から起算されると共に検出回路BITOVRの出力信号がが「0」にリセットされる。 Next, when DETECT3 is detected, the counter value n of the counter DPLCNT is cleared, the counter value n is calculated from “n = 1”, and the output signal of the detection circuit BITOVR is reset to “0”.
その後、前記カウント値nが「n=3」になったことがカウント検出回路CNTOVRにて検出されると、判定回路ANDは、次ぎの基準クロックBCLKの立ち上がりにより「1」にセットされて、受信クロックSRXCを外部にパルス出力する。 Thereafter, when the count detection circuit CNTOVR detects that the count value n has reached “n = 3”, the determination circuit AND is set to “1” at the next rising edge of the reference clock BCLK and received. The clock SRXC is output as a pulse.
本実施形態において、受信クロックSRXCのセット条件に上述の検出回路BITOVRを適用しない場合、ビット幅が長くなった時、2回目のカウンタDPLCNTのカウント数値nが「n=3」を経過した次の基準クロックの立ち上がりで受信クロックSRXCがセットされ、同じ受信データを2回取り込んでしまう。具体的には、検出回路BITOVRが適用されない場合、受信データRXD_S0〜RXD_S4の「0」の幅が14×基準クロック分が限界で許容ジッタが±40%となる。 In this embodiment, when the detection circuit BITOVR described above is not applied to the setting condition of the reception clock SRXC, when the bit width becomes long, the count value n of the second counter DPLCNT has passed “n = 3”. The reception clock SRXC is set at the rising edge of the reference clock, and the same reception data is fetched twice. Specifically, when the detection circuit BITOVR is not applied, the allowable jitter is ± 40% when the width of “0” of the received data RXD_S0 to RXD_S4 is limited to 14 × reference clock.
上記説明した動作例から明らかなように。本実施形態の受信クロック抽出回路1は、検出回路BITOVRを備えたことで、データ伝送速度に対する基準クロック周波数の比率が小さくても、比較的簡素の回路構成でジッタの許容範囲が従来よりも拡大した±50%近い範囲で受信クロックを抽出できる。
As is clear from the operation example described above. The reception
1…シリアル通信相手装置
2…受信クロック抽出回路
3…通信コントローラ
EX_ORi(i=1,2,3,…)…排他的論理和回路
DPLCNT…カウンタ
BITOVR…検出回路
AND…判定回路
DESCRIPTION OF
Claims (1)
受信データを基準クロックでサンプリングして順次にシフトさせデータの変化点を検出する排他的論理和回路と、
前記変化点を検出した場合にカウント値をクリアする一方で前記変化点を検出しない場合は所定の数値の範囲でカウントを繰り返すカウンタと、
前記受信データが正規のビット幅よりも長くなっているか否かを検出する検出回路と、
前記カウントの数値が所定の値となった場合に受信クロックを発信する一方で、前記検出回路にて前記受信データが正規のビット幅よりも長くなっていることが検出されている間は受信クロックを発信させないようにする判定回路と
を備えたこと
を特徴とする受信クロック抽出回路。 A reception clock extraction circuit that extracts a reception clock from reception data in a serial data configuration,
An exclusive OR circuit that samples received data with a reference clock and sequentially shifts to detect a data change point;
A counter that repeats counting in a range of a predetermined numerical value while clearing the count value when the change point is detected and not detecting the change point;
A detection circuit for detecting whether or not the received data is longer than a regular bit width;
While the reception clock is transmitted when the count value reaches a predetermined value, the reception clock is received while the detection circuit detects that the reception data is longer than a normal bit width. And a determination circuit for preventing transmission of a received clock.
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JP2018152643A (en) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | Data receiving circuit of start-stop synchronization serial data communication device |
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- 2013-06-10 JP JP2013121465A patent/JP6163895B2/en active Active
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