JP2015154135A - Serial/parallel conversion method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリアル信号をパラレル信号に変換するシリアル/パラレル変換方法および装置に係り、特に1本の信号線にてデータの受信を行うシリアル/パラレル変換方法および装置に関する。 The present invention relates to a serial / parallel conversion method and apparatus for converting a serial signal into a parallel signal, and more particularly to a serial / parallel conversion method and apparatus for receiving data through one signal line.
従来より、マイクロコンピュータ等の汎用出力ポートを持つ半導体装置において、出力ポート数の不足を補うために、出力ポート数を拡張する1つの手段として、シリアル/パラレル変換装置が使用されている。 Conventionally, in a semiconductor device having a general-purpose output port such as a microcomputer, a serial / parallel converter is used as one means for expanding the number of output ports in order to compensate for the shortage of the number of output ports.
一般的な8ビットのシリアル/パラレル変換装置200では、図4(a)に示すように、シリアルデータ信号DINの入力端子1、シフトクロック信号SCLKの入力端子2、および入力するシリアルデータ信号DINを最終的にパラレルデータ出力信号に反映させるために使用するラッチ信号LTの入力端子3の合計で3つの入力端子を有している。
In a general 8-bit serial /
10は8個のDFF回路11〜18で構成されシフトクロック信号SCLKによりシリアルデータ信号DINをシフトするシフトレジスタ回路、20は8ビット分のデータがシフトレジスタ回路10にセットされたときその内容をラッチ信号LTによりラッチする8個のラッチ21〜28で構成されたラッチ回路である。ラッチ回路20からの出力パラレルデータは、8ビットの出力端子4に出力される。
10 is a shift register circuit configured by eight
このシリアル/パラレル変換装置200では、図4(b)に示すように、シフトクロック信号SCLKの立ち上がりエッジでサンプリングしたシリアルデータ信号DINがシフトレジスタ回路10に取り込まれ、8ビット分が取り込まれた後に、ラッチ信号LTによってラッチ回路20にラッチされて、出力端子4に出力される。
In the serial /
ところが、このシリアル/パラレル変換装置200を、出力ポートの拡張を図る汎用出力ポートを持つ半導体装置50に接続しようとするときは、図6に示すように、半導体装置50の3つの出力ポートP2〜P4を制御端子として割り当てなくてはならず、非効率である。
However, when this serial /
そこで、シリアル/パラレル変換装置に必要な制御端子の数を削減する方策が提案されている。図5(a)は入力端子を1個削除した別の例のシリアル/パラレル変換装置300を示す図である(例えば特許文献1参照)。このシリアル/パラレル変換装置300は、入力端子として、シリアルデータ信号DINの入力端子1とシフトクロック信号SCLKの入力端子2のみを有している。つまり、ラッチ信号LTの入力端子を削除している。
Therefore, a measure for reducing the number of control terminals required for the serial / parallel converter has been proposed. FIG. 5A is a diagram showing another example of the serial /
シフトクロック信号SCLKに基づいてシリアルデータ信号DINを順次シフトレジスタ回路10に取り込む動作は、図4(a),(b)で説明したシリアル/パラレル変換装置200の動作と同じである。取り込んだ8ビットのシリアルデータをラッチ回路20に取り込むためのラッチ信号NLT2は、入力されるシリアルデータ信号DINをクロック信号として扱い、シフトクロック信号SCLKをデータ信号として処理することで、DFF回路5で生成している。なお、このDFF回路5を追加したことで、シフトレジスタ回路10にも前段にDFF回路19を追加している。
The operation of sequentially taking the serial data signal DIN into the
このように、シフトクロック信号SCLKが“H”のときにシリアルデータ信号DINがに立ち上がるように、シリアルデータ信号DINの8ビットのデータ到来の後のシリアルデータ信号DINの波形とシフトクロック信号SCLKの波形の関係を予め設定しておくと、8ビットデータの受信を完了したラッチタイミングで“H”のラッチ信号NLT2が生成する。図5(b)にその動作波形図を示した。 Thus, the serial data signal DIN waveform after the arrival of the 8-bit data of the serial data signal DIN and the shift clock signal SCLK so that the serial data signal DIN rises when the shift clock signal SCLK is “H”. If the waveform relationship is set in advance, the latch signal NLT2 of “H” is generated at the latch timing when the reception of 8-bit data is completed. FIG. 5B shows the operation waveform diagram.
しかしながら、図5で説明したシリアル/パラレル変換装置300は、汎用出力ポートを持つ図6で説明した半導体装置50の出力ポートに接続しようとすると1つの出力ポートのみで接続できないという課題があった。
However, the serial /
本発明の目的は、シリアルデータ信号を入力する1個の入力端子のみを備えるようにし、汎用出力ポートを持つ半導体集積回路の1つの出力ポートのみを使用できるようにしたシリアル/パラレル変換装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a serial / parallel conversion device which has only one input terminal for inputting a serial data signal and can use only one output port of a semiconductor integrated circuit having a general-purpose output port. It is to be.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、1本の信号線から入力するシリアルデータ信号に基づいてシフトクロック信号とラッチ信号を生成し、前記シフトクロック信号により前記シリアルデータ信号をmビット分(mは2以上の整数)だけシフトし、該mビット分のシフトの後に前記ラッチ信号によって前記mビットのパラレル信号を出力するシリアル/パラレル変換方法であって、前記ラッチ信号は、前記シリアルデータ信号に含まれるパルス信号の前縁エッジを起点として一定時間内にn個(nは2以上の整数)のパルスを受信したときに、該n個目の前記パルスの後縁エッジで生成し、前記シフトクロック信号は、前記一定時間内に前記n個のパルスを受信しないときに、前記一定時間経過時のタイミングの有効エッジをもつように生成する ことを特徴とする。
To achieve the above object, the invention according to
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のシリアル/パラレル変換方法において、前記シリアルデータ信号は、前記前縁エッジから前記一定期間が経過したとき後縁エッジを生成するパルスを含む区間を第1のデータとし、前記前縁エッジから前記一定時間の経過内に1個の後縁エッジを生成するパルスを含む区間を前記第1のデータと論理が逆の第2のデータとし、前記前縁エッジから前記一定期間が経過する以前にn個の後縁エッジを生成するn個のパルスを含む区間を制御データとする信号であり、前記第1のデータと前記第2のデータによりmビットのデータが構成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the serial / parallel conversion method according to the first aspect, the serial data signal includes a section including a pulse that generates a trailing edge when the predetermined period has elapsed from the leading edge. The first data is a section including a pulse that generates one trailing edge within a predetermined time from the leading edge, and the second data is logically opposite to the first data. The control data is a signal including n pulses that generate n trailing edge edges before the predetermined period of time elapses from an edge edge, and is m bits according to the first data and the second data. It is characterized in that the following data is configured.
請求項3にかかる発明は、シリアルデータ信号が入力される入力端子と、該入力端子から入力された前記シリアルデータ信号の前縁エッジをトリガとして一定パルス幅を持ったシフトクロック信号を出力するワンショットパルス発生回路と、該ワンショットパルス発生回路から出力された前記シフトクロック信号の後縁エッジで前記シリアルデータ信号を順次シフトするmビット(mは2以上の整数)のシフトレジスタ回路と、前記ワンショットパルス発生回路から出力されたシフトクロック信号の前記一定パルス幅の期間中に前記シリアルデータ信号の後縁エッジの数を監視し、n個(nは2以上)の後縁エッジが確認されたときにラッチ信号を出力するラッチ信号発生回路と、前記シフトレジスタ回路から出力される前記mビットのパラレル信号を前記ラッチ信号よってラッチして出力するmビットのラッチ回路と、を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an input terminal to which a serial data signal is input, and a one that outputs a shift clock signal having a constant pulse width triggered by the leading edge of the serial data signal input from the input terminal. A shot pulse generation circuit; an m-bit (m is an integer of 2 or more) shift register circuit that sequentially shifts the serial data signal at a trailing edge of the shift clock signal output from the one-shot pulse generation circuit; The number of trailing edges of the serial data signal is monitored during the constant pulse width period of the shift clock signal output from the one-shot pulse generation circuit, and n trailing edges are confirmed (n is 2 or more). A latch signal generation circuit for outputting a latch signal when the output signal is received, and the m-bit parameter output from the shift register circuit. A latch circuit of m bits and outputting Le signal latches I by the latch signal, characterized by comprising a.
本発明によれば、汎用出力ポートを持つ半導体装置の出力ポートにシリアル/パラレル変換装置を接続する際に、そのシリアル/パラレル変換装置用として1つの出力ポートを割り当てれば接続できるという利点がある。 According to the present invention, when a serial / parallel converter is connected to an output port of a semiconductor device having a general-purpose output port, there is an advantage that if one output port is assigned for the serial / parallel converter, the connection can be made. .
図1に本発明の1つの実施例の8ビットのシリアル/パラレル変換装置100の回路とその動作波形を示す。1はシリアルデータ信号DINの入力端子、4はパラレル8ビットデータ信号の出力端子である。10はシフトレジスタ回路であり、8個のDFF回路11〜18で構成され、“L”パルスのシフトクロック信号NSCLKによってシリアルデータ信号DINをシフトする。20はラッチ回路であり、8個のラッチ21〜28で構成され、8ビット分のシリアルデータ信号がシフトレジスタ回路10にセットされたときその内容をラッチ信号NLT1によってラッチする。30はワンショットパルス発生回路であり、シリアルデータ信号DINの立ち上がりエッジを検出して“L”パルスのシフトクロック信号NSCLKを生成するが、“L”パルスの出力中に再度シリアルデータ信号DINの立ち上がりエッジが入力されてもそのエッジは無効となる。40はラッチ信号発生回路であり、ワンショットパルス発生回路30で生成されたシフトクロック信号NSCLKが“L”の期間中にシリアルデータDINの立ち下りエッジを2回検出すると“H”のラッチ信号NLT1を生成する。
FIG. 1 shows a circuit of an 8-bit serial /
図2(a)に図1(a)におけるワンショットパルス発生回路30の具体例を示す。図2(a)において、31はシリアルデータ信号DINが入力する入力端子、32はDFF回路である。このDFF回路32は、CK端子に入力するシリアルデータ信号DINが“H”に立ち上がる毎に出力端子Qを“H”にするが、リセット端子RBが“L”になると出力端子Qを“L”にする。INV1〜INV4はインバータであり、そのうちのインバータINV2はPMOSトランジスタMP4とNMOSトランジスタMN3で構成されている。33はインバータINV2に定電流Iaを供給する定電流回路であり、PMOSトランジスタMP1,MP2,MP3、NMOSトランジスタMN1,MN2、および抵抗R1で構成されている。定電流Iaの値は抵抗R1で設定される。インバータINV3,INV4はキャパシタC1を介して逆並列接続されている。
FIG. 2A shows a specific example of the one-shot
このワンショットパルス発生回路30では、DFF回路32のリセット端子RBが“H”のとき、シリアルデータ信号DINが“H”に立ち上がると、DFF回路32の出力端子Qが“H”に立ち上がり、それがインバータINV1で反転されるので、出力端子34から“L”に立ち下がるシフトクロック信号NSCLKが出力する。この信号NSCLKはインバータINV2に入力するので、トランジスタMP4がONして定電流回路33から定電流IaがキャパシタC1に流れ込み、そのキャパシタC1の定電流充電が開始される。
In the one-shot
これにより、キャパシタC1の充電電圧がインバータINV3の閾値Vth3に達すると、そのインバータINV3が反転してその出力が“L”に立ち下がる。インバータINV3の出力が“L”に立ち下がると、DFF回路32のリセット端子RBが“L”となって、DFF回路32がリセットされ、その出力端子Qが“L”になる。これにより、インバータINV1の出力が“H”となり、NCSCLK=“H”に復帰する。また、インバータINV2のトランジスタMN3がONしてキャパシタC1の電荷の放電が開始される。
As a result, when the charging voltage of the capacitor C1 reaches the threshold value Vth3 of the inverter INV3, the inverter INV3 is inverted and the output falls to “L”. When the output of the inverter INV3 falls to “L”, the reset terminal RB of the
そして、キャパシタC1の電圧がインバータINV3の閾値Vth3よりも低下すると、インバータINV3の出力が“H”となり、DFF回路32はリセットが解除され、シリアルデータDINを受け付け可能となる。また、インバータINV4の出力が“L”となり、キャパシタC1が充電待機状態となる。
When the voltage of the capacitor C1 falls below the threshold value Vth3 of the inverter INV3, the output of the inverter INV3 becomes “H”, the reset of the
インバータINV1の出力が“L”になってから“H”に復帰するまでの時間は、定電流Iaの値とインバータINV3の閾値Vth3の選定によって、Twpに設定されている。 The time from when the output of the inverter INV1 becomes “L” to when it returns to “H” is set to Twp depending on the value of the constant current Ia and the threshold value Vth3 of the inverter INV3.
図2(b)にこのワンショットパルス発生回路30の動作波形を示す。シリアルデータ信号DINが“H”に立ち上がる毎に、出力端子34からパルス幅がTwpの“L”のシフトクロック信号NSCLKが出力するが、そのパルス幅Twpの“L”のパルスが終了する以前はDFF回路31の端子Qがすでに“H”になっているので、シリアルデータ信号DINが再度“H”に立ち上がっても、そのエッジは無視される。
FIG. 2B shows an operation waveform of the one-shot
図3(a),(b)にラッチ信号発生回路40の具体例とその動作波形を示す。41はシリアルデータ信号DINが入力する入力端子、42はシフトクロック信号NSCLKがイネーブル信号ENBとして入力するイネーブル端子、43はラッチ信号NLT1が出力する出力端子、44,45はDFF回路、INV5,INV6はインバータである。
3A and 3B show a specific example of the latch
このラッチ信号発生回路40では、イネーブル信号ENB(=NSCLK)が“H”になってからその“H”が継続する間に、シリアルデータ信号DINの“L”への立ち下りが2回行われると、後段のDFF回路45のQ出力が“H”となり、出力端子43から“H”パルスのラッチ信号NLT1が出力する。
In the latch
本実施例では、ワンショットパルス発生回路30から出力するシフトクロック信号NSCLKの“L”パルスのパルス幅をTpwとしたとき、入力するシリアルデータ信号DINの“1”を示すデータは、その“H”パルスのパルス幅Tw1が、
を満たせばよい。
In this embodiment, when the pulse width of the “L” pulse of the shift clock signal NSCLK output from the one-shot
Should be satisfied.
また、入力するシリアルデータ信号DINの“0”を示すデータは、その“H”パルスのパルス幅Tw0が、
の式(2)、(3)を満たせば良い。Toffは、“L”期間のパルス幅である。
The data indicating “0” of the input serial data signal DIN has the pulse width Tw0 of the “H” pulse,
(2) and (3) may be satisfied. Toff is the pulse width of the “L” period.
次に、図1(a)のシリアル/パラレル変換装置100の動作を図1(b)に示すシリアルデータDINを入力した場合について説明する。データ区間であるビット区間(1)〜(8)までは、各区間でのシリアルデータ信号DINの立ち上がりエッジをトリガーとして、ワンショットパルス発生回路30からパルス幅Tpwの“L”パルスのシフトクロック信号NSCLKが出力され、このシフトクロック信号NSCLKの立ち上がりエッジによって、シリアルデータ信号DINのレベルがシフトレジスタ回路10に順次に取り込まれる。入力端子1より受信した8ビットのシリアルデータは、“10111101”である。
Next, the operation of the serial /
区間(8)におけるシフトクロック信号NSCLKの立ち上がり時に、シフトレジスタ回路20にデータ“10111101”がストアされる。区間(9)は制御データである。この区間(9)でも、シリアルデータ信号DINの最初の立ち上がりで立ち下がるシフトクロック信号NSCLKが出力されるが、この区間(9)では、シフトクロック信号NSCLKのパルス幅Tpwの期間内にシリアルデータ信号DINの2回目の立ち下がりエッジが入力されるため、ラッチ信号発生回路40より“H”パルスのラッチ信号NLT1が出力され、これを受けてシフトレジスタ回路10の内容がラッチ回路20に取り込まれ、出力端子4にパラレル出力として“10111101”が出力される。よって、1本のシリアルデータ信号DINを入力するのみでシリアル/パラレル変換が実現できたことになる。
Data “10111101” is stored in the
以上のように、本実施例のシリアル/パラレル変換装置100では、1本のシリアルデータ信号DINを入力するのみでシリアル/パラレル変換が実現できるので、図6で説明した汎用出力ポートを持つ半導体装置50にこのシリアル/パラレル変換装置100を接続する際に、その半導体装置50に1つの出力ポートを割り当てればよいという利点がある。
As described above, in the serial /
1:シリアルデータ信号DINの入力端子
2:シフトクロックSCLKの入力端子
3:ラッチ信号LTの入力端子
4:パラレルデータ信号の出力端子
10:シフトレジスタ回路、11〜19:DFF回路
20:ラッチ回路、21〜29:ラッチ
30:ワンショットパルス発生回路、31:入力端子、32:DFF回路、33:定電流回路、34:出力端子
40:ラッチ信号発生回路、41:入力端子、42:イネーブル端子、43:出力端子、44、45:DFF回路
50:半導体装置
1: input terminal of serial data signal DIN 2: input terminal of shift clock SCLK 3: input terminal of latch signal LT 4: output terminal of parallel data signal 10: shift register circuit, 11-19: DFF circuit 20: latch circuit, 21 to 29: Latch 30: One-shot pulse generation circuit, 31: Input terminal, 32: DFF circuit, 33: Constant current circuit, 34: Output terminal 40: Latch signal generation circuit, 41: Input terminal, 42: Enable terminal, 43: output terminal, 44, 45: DFF circuit 50: semiconductor device
Claims (3)
前記ラッチ信号は、前記シリアルデータ信号に含まれるパルス信号の前縁エッジを起点として一定時間内にn個(nは2以上の整数)のパルスを受信したときに、該n個目の前記パルスの後縁エッジで生成し、
前記シフトクロック信号は、前記一定時間内に前記n個のパルスを受信しないときに、前記一定時間経過時のタイミングの有効エッジをもつように生成する、
ことを特徴とするシリアル/パラレル変換方法。 A shift clock signal and a latch signal are generated based on a serial data signal input from one signal line, and the serial data signal is shifted by m bits (m is an integer of 2 or more) by the shift clock signal, A serial / parallel conversion method for outputting the m-bit parallel signal by the latch signal after shifting by m bits,
When the latch signal receives n pulses (n is an integer of 2 or more) within a predetermined time starting from the leading edge of the pulse signal included in the serial data signal, the nth pulse Generated at the trailing edge of
The shift clock signal is generated so as to have an effective edge at a timing when the fixed time has elapsed when the n pulses are not received within the fixed time.
A serial / parallel conversion method.
前記シリアルデータ信号は、前記前縁エッジから前記一定期間が経過したとき後縁エッジを生成するパルスを含む区間を第1のデータとし、前記前縁エッジから前記一定時間の経過内に1個の後縁エッジを生成するパルスを含む区間を前記第1のデータと論理が逆の第2のデータとし、前記前縁エッジから前記一定期間が経過する以前にn個の後縁エッジを生成するn個のパルスを含む区間を制御データとする信号であり、前記第1のデータと前記第2のデータによりmビットのデータが構成されていることを特徴とするシリアル/パラレル変換方法。 The serial / parallel conversion method according to claim 1,
The serial data signal has, as the first data, a section including a pulse that generates a trailing edge when the predetermined period has elapsed from the leading edge, and one serial data signal within a certain period of time from the leading edge. A section including a pulse that generates a trailing edge is defined as second data having a logic opposite to that of the first data, and n trailing edges are generated before the predetermined period elapses from the leading edge. A serial / parallel conversion method, characterized in that an area including a plurality of pulses is a signal having control data, and m-bit data is constituted by the first data and the second data.
該入力端子から入力された前記シリアルデータ信号の前縁エッジをトリガとして一定パルス幅を持ったシフトクロック信号を出力するワンショットパルス発生回路と、
該ワンショットパルス発生回路から出力された前記シフトクロック信号の後縁エッジで前記シリアルデータ信号を順次シフトするmビット(mは2以上の整数)のシフトレジスタ回路と、
前記ワンショットパルス発生回路から出力されたシフトクロック信号の前記一定パルス幅の期間中に前記シリアルデータ信号の後縁エッジの数を監視し、n個(nは2以上)の後縁エッジが確認されたときにラッチ信号を出力するラッチ信号発生回路と、
前記シフトレジスタ回路から出力される前記mビットのパラレル信号を前記ラッチ信号よってラッチして出力するmビットのラッチ回路と、
を備えたことを特徴とするシリアル/パラレル変換装置。 An input terminal to which a serial data signal is input;
A one-shot pulse generation circuit that outputs a shift clock signal having a constant pulse width triggered by the leading edge of the serial data signal input from the input terminal;
An m-bit (m is an integer of 2 or more) shift register circuit that sequentially shifts the serial data signal at the trailing edge of the shift clock signal output from the one-shot pulse generation circuit;
The number of trailing edges of the serial data signal is monitored during the constant pulse width period of the shift clock signal output from the one-shot pulse generation circuit, and n trailing edges are confirmed (n is 2 or more). A latch signal generation circuit that outputs a latch signal when
An m-bit latch circuit that latches and outputs the m-bit parallel signal output from the shift register circuit with the latch signal;
A serial / parallel converter characterized by comprising:
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