JP2022107067A - Encoding circuit and semiconductor device, encoding method, data transmission system, and decoding circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、符号化回路に関する。 The present invention relates to a coding circuit.
シリアルデータ通信における符号化方式として8b10bエンコーディングが広く用いられる。8b10b符号化は、8ビットのデータを10ビットのデータに変換し、シリアルデータのなかにクロックを埋め込むことで、データとクロックを同じ配線で伝送する。 8b10b encoding is widely used as an encoding method in serial data communication. 8b10b coding converts 8-bit data into 10-bit data and embeds a clock in the serial data to transmit the data and the clock with the same wiring.
8b10b符号化では、8ビットの送信データワードが上位3ビットと下位5ビットに分割され、上位3ビットのデータワードが3b4b変換テーブルにもとづいて4ビットシンボルに変換され、下位5ビットのデータワードが5b6b変換テーブルにもとづいて6ビットシンボルに変換され、変換後の4ビットシンボルと6ビットシンボルが結合され、10ビットの符号化シンボルを得る。 In 8b10b coding, the 8-bit transmission data word is divided into upper 3 bits and lower 5 bits, the upper 3 bit data word is converted into a 4-bit symbol based on the 3b4b conversion table, and the lower 5 bit data word is converted. It is converted into a 6-bit symbol based on the 5b6b conversion table, and the converted 4-bit symbol and 6-bit symbol are combined to obtain a 10-bit encoded symbol.
DCバランスを改善するために、8b10b符号化では、ランニングディスパリティという概念にもとづいてシンボルが生成される。ディスパリティとは、4ビットシンボル、あるいは6ビットシンボルに含まれる1の個数xと0の個数yの差分x-yを表す。シンボルのディスパリティは、ビットの[1]を1、[0]を-1として加算した値として得ることができ、たとえば4ビットコードが[1101]であるとき、ディスパリティは2であり、[0011]のディスパリティは0である。4ビットあるいは6ビットのシンボルのディスパリティは、-2,0,+2の3値を取り得る。各コードには、ディスパリティが異なる2個のシンボル(あるいはディスパリティが0である1個のシンボル)が定義されている。 In order to improve the DC balance, in 8b10b encoding, symbols are generated based on the concept of running disparity. The disparity represents the difference xy between the number x of 1s x and the number y of 0s included in the 4-bit symbol or the 6-bit symbol. The disparity of the symbol can be obtained as a value obtained by adding the bits [1] to 1 and [0] to -1, for example, when the 4-bit code is [1101], the disparity is 2 and [ The disparity of 0011] is 0. The disparity of a 4-bit or 6-bit symbol can take three values of -2, 0, +2. In each code, two symbols having different disparities (or one symbol having a disparity of 0) are defined.
8b10b符号化において、ランニングディスパリティは、1または-1の2値で変化する。直前のランニングディスパリティが-1であるとき、ディスパリティが±2のシンボルが選択可能である場合、+2のシンボルが選択され、ランニングディスパリティが+1に更新される。直前のランニングディスパリティが-1であるとき、ディスパリティが0のシンボルが入力されると、ランニングディスパリティは-1を維持する。 In 8b10b encoding, the running disparity varies by a binary value of 1 or -1. When the immediately preceding running disparity is -1, if a symbol with a disparity of ± 2 can be selected, a symbol with +2 is selected and the running disparity is updated to +1. When the immediately preceding running disparity is -1, if a symbol with a disparity of 0 is input, the running disparity is maintained at -1.
直前のランニングディスパリティが1であるとき、ディスパリティが±2のシンボルが選択可能である場合、-2のシンボルが選択され、ランニングディスパリティが-1に更新される。直前のランニングディスパリティが1であるときに、ディスパリティが0のシンボルが入力されると、ランニングディスパリティは1を維持する。 When the immediately preceding running disparity is 1, if a symbol with a disparity of ± 2 can be selected, the symbol of -2 is selected and the running disparity is updated to -1. If a symbol with a disparity of 0 is input when the immediately preceding running disparity is 1, the running disparity is maintained at 1.
このように8b10bでは、ランニングディスパリティにもとづいて、1と0の個数のバランスを保っている。 As described above, in 8b10b, the balance of the number of 1s and 0s is maintained based on the running disparity.
8b10b符号化は、10ビットのうち、2ビットは情報を持っておらず、20%のオーバーヘッドがある。 In 8b10b encoding, 2 out of 10 bits have no information and have a 20% overhead.
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、オーバーヘッドを低減した符号化方式の提供にある。 The present invention has been made in such a situation, and one of the exemplary objects of the embodiment is to provide a coding scheme with reduced overhead.
本発明のある態様は、9ビットの入力データを10ビットのシンボルに変換する符号化回路に関する。符号化回路は、9ビットの入力データを、ディスパリティが0,±2,±4のいずれかである10ビットのシンボルに変換する変換回路と、過去の複数回にわたるディスパリティの履歴にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択するディスパリティコントローラと、を備える。 One aspect of the present invention relates to a coding circuit that converts 9-bit input data into 10-bit symbols. The coding circuit is based on a conversion circuit that converts 9-bit input data into a 10-bit symbol whose disparity is 0, ± 2, ± 4, and a history of multiple disparities in the past. , A disparity controller that selects the disparity polarity of the current symbol.
この態様によれば1シンボル10ビットあたりのオーバーヘッドを1ビットに削減することができ、8b10b符号化に比べて実効的な伝送レートを高めることができる。また、過去の複数回にわたるディスパリティの履歴を監視することにより、DCバランスを保つことができる。 According to this aspect, the overhead per 10 bits of one symbol can be reduced to 1 bit, and the effective transmission rate can be increased as compared with 8b10b coding. Further, the DC balance can be maintained by monitoring the history of disparity over a plurality of times in the past.
変換回路は、ディスパリティが0,-2,-4のいずれかである、または0,+2,+4のいずれかである、10ビットのシンボルを出力可能な変換器を含んでもよい。ディスパリティコントローラは、シンボルをそのまま出力するか、ビット反転して出力するかを制御してもよい。 The conversion circuit may include a converter capable of outputting a 10-bit symbol having a disparity of either 0, -2, -4, or 0, + 2, + 4. The disparity controller may control whether the symbol is output as it is or bit inverted.
変換回路は、変換器の出力と、その反転コードを受けるセレクタをさらに含んでもよい。ディスパリティコントローラは、セレクタの状態を切り替えてもよい。 The converter circuit may further include a selector that receives the output of the converter and its inverted code. The disparity controller may switch the state of the selector.
ディスパリティコントローラは、直前のディスパリティとさらにその前のディスパリティの組み合わせにもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。2回のディスパリティのみを監視することで、ハードウェアを簡素化できる。 The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the combination of the immediately preceding disparity and the previous disparity. Hardware can be simplified by monitoring only two disparities.
ディスパリティコントローラは、直前のディスパリティとさらにその前のディスパリティの合計値にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。 The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the sum of the previous disparity and the previous disparity.
ディスパリティコントローラは、合計値がゼロであるとき、直前のディスパリティの極性にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。 The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the polarity of the previous disparity when the total value is zero.
ディスパリティコントローラは、合計値と直前のディスパリティ、現在のシンボルのディスパリティの候補と、現在のシンボルのディスパリティの極性の関係を規定するテーブルを含んでもよい。 The disparity controller may include a table that defines the relationship between the total value, the previous disparity, the candidate disparity of the current symbol, and the polarity of the disparity of the current symbol.
本発明の別の態様は、mビットの入力データをnビットのシンボル(n>m)に変換する符号化回路に関する。符号化回路は、mビットの入力データを、ディスパリティが0,±2,…,±2k(k≧2)のいずれかであるnビットのシンボルに変換する変換回路と、過去k回またはそれより多いのディスパリティの履歴にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択するディスパリティコントローラと、を備える。 Another aspect of the present invention relates to a coding circuit that converts m-bit input data into n-bit symbols (n> m). The coding circuit is a conversion circuit that converts m-bit input data into an n-bit symbol whose disparity is 0, ± 2, ..., ± 2k (k ≧ 2), and the past k times or that. It comprises a disparity controller that selects the disparity polarity of the current symbol based on a history of more disparity.
変換回路は、ディスパリティが0,-2,…,-2kのいずれかである、または0,+2,…,+2kのいずれかである、nビットのシンボルを出力可能な変換器を含んでもよい。ディスパリティコントローラは、シンボルをそのまま出力するか、ビット反転して出力するかを制御してもよい。 The conversion circuit may include a converter capable of outputting an n-bit symbol having a disparity of 0, -2, ..., -2k, or 0, + 2, ..., + 2k. .. The disparity controller may control whether the symbol is output as it is or bit inverted.
変換回路は、変換器の出力と、その反転コードを受けるセレクタをさらに含んでもよい。ディスパリティコントローラは、セレクタの状態を切り替えてもよい。 The converter circuit may further include a selector that receives the output of the converter and its inverted code. The disparity controller may switch the state of the selector.
ディスパリティコントローラは、過去k回のディスパリティの合計値にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。 The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the total value of the disparity of the past k times.
ディスパリティコントローラは、合計値がゼロであるとき、直前のディスパリティの極性にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。 The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the polarity of the previous disparity when the total value is zero.
ディスパリティコントローラは、合計値と直前のディスパリティ、現在のシンボルのディスパリティの候補と、現在のシンボルのディスパリティの極性の関係を規定するテーブルを含んでもよい。 The disparity controller may include a table that defines the relationship between the total value, the previous disparity, the candidate disparity of the current symbol, and the polarity of the disparity of the current symbol.
n=m+1であってもよい。 It may be n = m + 1.
本発明の別の態様は、半導体装置に関する。半導体装置は、送信すべきデータを9ビットずつ切り出すセパレータと、9ビットのデータを10ビットのシンボルに変換する上述の符号化回路と、符号化回路の出力をシリアルデータに変換するシリアライザと、シリアルデータを送信するトランスミッタと、を備えてもよい。半導体装置は、画像伝送回路であってもよい。 Another aspect of the present invention relates to a semiconductor device. The semiconductor device includes a separator that cuts out 9-bit data to be transmitted, the above-mentioned coding circuit that converts 9-bit data into a 10-bit symbol, a serializer that converts the output of the coding circuit into serial data, and serial. It may include a transmitter that transmits data. The semiconductor device may be an image transmission circuit.
符号化回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 The coding circuit may be integrally integrated on one semiconductor substrate. "Integrated integration" includes cases where all the components of a circuit are formed on a semiconductor substrate or cases where the main components of a circuit are integrated integrally, and some of them are used for adjusting circuit constants. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuit on one chip, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit element can be kept uniform.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components or components and expressions of the present invention that are mutually replaced between methods, devices, systems, and the like are also effective as aspects of the present invention.
本発明のある態様によれば、オーバーヘッドの少ない符号化を実現できる。 According to an aspect of the present invention, coding with low overhead can be realized.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on preferred embodiments. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Further, the embodiment is not limited to the invention, but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.
図1は、実施の形態に係る符号化回路100を利用したデータ伝送システム2のブロック図である。データ伝送システム2は、送信側の半導体装置300と受信側の半導体装置400を備える。半導体装置300と半導体装置400は、シングルエンドあるいは差動のシリアル伝送路4を介して接続されている。
FIG. 1 is a block diagram of a
半導体装置300は、符号化回路100に加えて、セパレータ302、シリアライザ304、トランスミッタ306を備える。セパレータ302は、半導体装置400に送信すべきデータを、符号化回路100の入力に適したビット数ずつに切り分ける。本実施の形態では、符号化回路100は9ビットのデータS1を入力とし、10ビットのシンボルS2を出力する。8b10b符号化に習って、この符号化回路100を、9b10bエンコーダと称し、符号化回路100による符号化を9b10b符号化と称する。
The
シリアライザ304は、符号化回路100の出力である10ビットのシンボルS2をシリアルデータS3に変換する。トランスミッタ306は、シリアルデータS3を半導体装置400に送信する。このシリアルデータS3には、9b10b符号化によってクロックが埋め込まれる。
The
半導体装置400は、半導体装置300からのシリアルデータS3を受信し、信号処理する。半導体装置400は、レシーバ402、デシリアライザ404および復号回路200を備える。レシーバ402は、半導体装置300からのシリアルデータS3を受信する。レシーバ402は、シリアルデータに埋め込まれたクロックを再生し、再生したクロックでシリアルデータの各ビットをラッチするCDR(Clock Data Recovery)回路を含む。
The
デシリアライザ404は、レシーバ402が受信したシリアルデータS4を、10ビットのパラレルデータS5(すなわちシンボル)に変換する。復号回路200は符号化回路100と対をなしており、10ビットのシンボルS5から、元の9ビットのデータS6を復元する。復号回路200を、9b10bデコーダとも称する。
The
続いて符号化回路100について説明する。符号化回路100は、9b10b変換回路110とディスパリティコントローラ120を備える。9b10b変換回路110は、9ビットの入力データS1を、ディスパリティ(値1のビットの個数と値0のビットの個数の差)が0,±2,±4のいずれかである10ビットのシンボルS2に変換する。
Subsequently, the
ディスパリティは、シンボルに含まれるビット1を+1、ビット0を-1として足し合わせることにより計算できる。たとえば、”0001011000”のディスパリティは-4であり、ビット反転したシンボル”1110100111”のディスパリティは+4である。
Disparity can be calculated by adding
ディスパリティコントローラ120は、過去の複数回にわたるディスパリティの履歴にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性CurrentRDを選択する。たとえばディスパリティコントローラ120は、直前のディスパリティdi-1とその前のディスパリティdi-2の組み合わせにもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性CurrentRDを選択することができる。
The
図2は、9b10b符号化および9b10b復号のフローを示す図である。図2の左は送信側の半導体装置300における符号化を、右側は受信側の半導体装置400における復号を表す。本実施の形態において、1ビットの制御コード(Kコード)が用意される。
FIG. 2 is a diagram showing a flow of 9b10b coding and 9b10b decoding. The left side of FIG. 2 shows the coding in the
符号化回路100において、Kコードが0のとき、9ビットの送信データTX[8:0](すなわちS1)は、通常のデータ用のコード表にもとづいて10ビットのデータシンボルに変換される。Kコードが1のとき、9ビットの送信データTX[8:0]は、通常のデータ用とは別の、制御用シンボルを規定するコード表にもとづいて10ビットの制御シンボルに変換される。制御シンボルとデータシンボルには、同じコードは存在しないことに留意されたい。
In the
10ビットのシンボルS2(データシンボルあるいは制御シンボル)は、シリアライザ304においてシフトレジスタに格納され、ビットシフトによってシリアルデータS3に変換される。
The 10-bit symbol S2 (data symbol or control symbol) is stored in the shift register in the
受信側の半導体装置400のレシーバ402は、シリアルデータS3を受信し、CDRによってシリアルデータS4を再生する。デシリアライザ404において、シリアルデータS4は10ビットのシフトレジスタに格納され、パラレルデータS5に変換される。
The
復号回路200は、10ビットのパラレルデータS5が、制御シンボル、データシンボルのいずれであるかを判定し、もとのデータあるいは制御コードに変換する。制御シンボルであるとき、Kコードは1とされ、データシンボルであるときKコードは0とされる。
The
以上がデータ伝送システム2のデータフローである。続いて、9b10b符号化について、8b10b符号化との相違点に着目しながら説明する。
The above is the data flow of the
・ビット分割の有無
8b10bでは、8ビットの入力が3ビットと5ビットに分割され、それらが4ビットシンボルと6ビットシンボルに変換される。これに対して9b10bでは、9ビットの入力を分割せずに、直接10ビットシンボルに変換する。すなわち8b10bは、変換器が2個用いられるのに対して、9b10bの変換器の個数は1個である。
-Presence / absence of bit division In 8b10b, an 8-bit input is divided into 3 bits and 5 bits, and these are converted into 4-bit symbols and 6-bit symbols. On the other hand, in 9b10b, the 9-bit input is directly converted into a 10-bit symbol without being divided. That is, 8b10b uses two converters, whereas 9b10b has one converter.
・シンボルのディスパリティ
8b10bでは、4ビットシンボル、6ビットシンボルそれぞれのディスパリティは、0,±2である。これに対して、9b10bでは、10ビットシンボルのディスパリティは0,±2,±4を取り得る。
-Symbol disparity In 8b10b, the disparity of each of the 4-bit symbol and the 6-bit symbol is 0, ± 2. On the other hand, in 9b10b, the disparity of the 10-bit symbol can be 0, ± 2, ± 4.
図3は、9b10b符号化に用いられる10ビットのデータシンボル(10Bコード)の一部の一例を示す図である。上述のようにこれらのシンボルは、K=0のときに使用される。各10Bコード(シンボル)のディスパリティは0,-2,-4のいずれかであり、ビット反転した反転コード(Alternateコード)のディスパリティは、0,+2,+4のいずれかである。なお、ディスパリティが0である10Bコードの反転コードは使用されず、10Bコードと等しいものとして取り扱う。図3には、エンコードクラスが併せて表記される。なお、10ビットシンボルの決め方は一意ではなく、設計者が任意に決めることができる。 FIG. 3 is a diagram showing a part of a 10-bit data symbol (10B code) used for 9b10b coding. As mentioned above, these symbols are used when K = 0. The disparity of each 10B code (symbol) is 0, -2, or -4, and the disparity of the bit-inverted inverted code (Alternate code) is 0, + 2, + 4. The inversion code of the 10B code whose disparity is 0 is not used and is treated as equivalent to the 10B code. In FIG. 3, the encode class is also shown. The method of determining the 10-bit symbol is not unique and can be arbitrarily determined by the designer.
図4は、9b10b符号化に用いられる制御用の10ビットシンボル(10Bコード)の一例を示す図である。本実施の形態では、制御コードは9個(10進数表記で225,232,240,450,456,464,113,120,368)である。制御コードに対応する10ビットコード(制御シンボル)は、図3のデータシンボルとは重複しない。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a control 10-bit symbol (10B code) used for 9b10b coding. In the present embodiment, there are nine control codes (225,232,240,450,456,464,113,120,368 in decimal notation). The 10-bit code (control symbol) corresponding to the control code does not overlap with the data symbol of FIG.
・ディスパリティの極性の制御
8b10b符号化では、4ビットシンボルと6ビットシンボルで、ディスパリティの極性をシンボル毎に交互に反転させる。図5(a)は、8b10b符号化におけるディスパリティ制御を説明する図である。ディスパリティの極性(+、-)は、シンボルごとに交互に選択され、これによりDCバランスが保たれる。
-Control of disparity polarity In 8b10b encoding, the disparity polarity is alternately inverted for each symbol in 4-bit symbols and 6-bit symbols. FIG. 5A is a diagram illustrating disparity control in 8b10b encoding. The disparity polarities (+,-) are alternately selected for each symbol, thereby maintaining DC balance.
図5(b)は、9b10b符号化において、シンボル毎にディスパリティの極性を反転させたときの様子を示す図である。シンボルの並びはランダムである。図4(b)に示すように、ディスパリティの絶対値が異なるシンボルが連続する場合に、極性をシンボルごとに反転させると、ランニングディスパリティは正に偏ることになり、DCバランスが失われてしまう。 FIG. 5B is a diagram showing a state when the polarity of disparity is inverted for each symbol in 9b10b coding. The sequence of symbols is random. As shown in FIG. 4B, when symbols having different absolute values of disparity are consecutive and the polarity is inverted for each symbol, the running disparity becomes positively biased and the DC balance is lost. It ends up.
そこで9b10b符号化では、過去の複数回に渡るディスパリティの経過、言い換えると少なくとも直前のディスパリティdi-1と、その前のディスパリティdi-2にもとづいて、現在のディスパリティdiの極性を選択する。具体的には直前のディスパリティdi-1と前々回のディスパリティの合計値Sumの極性にもとづいて、現在のディスパリティの極性(CurrentRDという)が決定される。たとえば、前々回のディスパリティが+2、前回のディスパリティが-4であるとき、それらの合計値Sumは、-2である。したがって現在のシンボルの極性CurrentRDは、合計値の極性-と反対の+が選択される。+の極性を選択することは、10bコードを出力することを意味し、-の極性を選択することは、反転コード(Alternativeコード)を出力することを意味する。 Therefore, in 9b10b coding, the current disparity di is based on the past multiple disparity processes, in other words, at least the immediately preceding disparity di -1 and the previous disparity di -2 . Select the polarity. Specifically, the polarity of the current disparity (referred to as Currant RD) is determined based on the polarity of Sum, which is the sum of the disparity di -1 immediately before and the disparity two times before. For example, when the previous disparity is +2 and the previous disparity is -4, their total value Sum is -2. Therefore, for the polarity CurrentRD of the current symbol, + opposite to the polarity of the total value-is selected. Selecting the positive polarity means outputting the 10b code, and selecting the negative polarity means outputting the inverted code (Alternative code).
便宜的に、合計値Sumが0であるときには、直前のディスパリティの極性(PreviousRD)を考慮して次の極性CurrentRDを決めてもよい。前々回のディスパリティdi-2が-4、前回のディスパリティdi-1が+4であるとき合計値Sumは0であるが、前回の極性(PreviousRD)が+であるから、現在の極性(CurrentRD)は-と決めることができる。 For convenience, when the total value Sum is 0, the next polarity Current RD may be determined in consideration of the polarity of the immediately preceding disparity (Preview RD). When the previous disparity di -2 is -4 and the previous disparity di -1 is +4, the total value Sum is 0, but since the previous polarity (Previous RD) is +, the current polarity ( The Polar RD) can be determined as-.
なお合計値Sumが0であるときに、現在のディスパリティが0の場合は、現在の極性CurrentRDは、前回の極性PreviousRDを維持するものとする。なお、現在のディスパリティが0の場合、その極性CurrentRDが+であっても-であっても、反転コードではなく、もとの10bコードが出力されることに留意されたい。 If the total value Sum is 0 and the current disparity is 0, the current polarity Current RD shall maintain the previous polarity Preview RD. Note that when the current disparity is 0, the original 10b code is output instead of the inverted code regardless of whether the polarity Current RD is + or-.
図6は、9b10b符号化におけるランニングディスパリティの制御を説明する図である。iはシンボルのサイクルを表す。di’は、極性が決定される前の各シンボルのディスパリティの候補であり、diは極性決定後のディスパリティである。合計値Sumが非ゼロのときには、その極性と反対の極性が、次の極性CurrentRDとなる。合計値Sumがゼロのときには、現在の極性PreviousRDと反対の極性が、次の極性CurrentRDとなる。 FIG. 6 is a diagram illustrating control of running disparity in 9b10b coding. i represents the symbol cycle. di'is a candidate for the disparity of each symbol before the polarity is determined, and di is the disparity after the polarity is determined. When the total value Sum is non-zero, the polarity opposite to that polarity becomes the next polarity Current RD. When the total value Sum is zero, the polarity opposite to the current polarity Previous RD becomes the next polarity Current RD.
図6の2サイクル目と3サイクル目に示すように、9b10b符号化では、同じ極性が連続するケースが生じうる点が、8b10b符号化と異なる。 As shown in the second cycle and the third cycle of FIG. 6, the 9b10b coding differs from the 8b10b coding in that cases in which the same polarity is continuous can occur.
図7は、9b10b符号化におけるランニングディスパリティの制御の一例のテーブルである。Sumは直前のディスパリティdi-1とその前のディスパリティdi-2の合計値である。PreviousRDは、前回のディスパリティdi-1の極性であり、CurrentRDは、現在のシンボルにおいて選択すべきディスパリティdiの極性である。 FIG. 7 is a table of an example of control of running disparity in 9b10b coding. Sum is the sum of the immediately preceding disparity di -1 and the preceding disparity di -2 . The Preview RD is the polarity of the previous disparity di -1 , and the Current RD is the polarity of the disparity di to be selected in the current symbol.
符号化回路100は図7のテーブルにもとづいて、極性を決定することができる。
The
図8は、符号化回路100の構成例を示すブロック図である。9b10b変換回路110は、変換器112、セレクタ114、ビット反転器116を含む。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the
変換器112は、ディスパリティが0,-2,-4のいずれかである、10ビットのシンボルを生成可能に構成される。変換器112からは、9ビットの入力データTX[8:0]に応じた、10ビットのシンボルS2aが出力される。なお、変換器112を、ディスパリティが0,+2,+4のいずれかである、10ビットシンボルを出力可能に構成してもよい。ディスパリティコントローラ120は、変換器112の出力S2aをそのまま出力するか、ビット反転して出力するかを制御する。変換器112は、組み合わせ回路(ロジック回路)で構成してもよいし、9ビット入力データと10ビットシンボルの対応関係を保持する変換テーブルすなわちメモリを含んでもよい。
The
10ビットのシンボルの全ビットはビット反転器116によって反転される。ビット反転器116の出力S2bのディスパリティは、0,+2,+4のいずれかとなる。ただし、ディスパリティが0であるときのビット反転器116の出力S2bが選択されることはない。
All bits of the 10-bit symbol are inverted by the
セレクタ114は、変換器112の出力S2aとビット反転器116の出力S2bを受け、ディスパリティコントローラ120が指定する一方を出力する。
The
図9は、ディスパリティコントローラ120の構成例を示す図である。ディスパリティコントローラ120は、加算器122、レジスタ124、テーブル126を含む。加算器122は、過去の2回に渡るディスパリティdi-1とdi-2の合計値Sumを計算し、レジスタ124に格納する。またレジスタ124は、過去のディスパリティdi-1の極性PreviousRDを示すビット125を保持する。テーブル126は、合計値Sumと極性PreviousRDにもとづいて、現在の極性CurrentRDを選択する。レジスタ124のビット125は、現在の極性CurrentRDによって更新される。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the
ディスパリティコントローラ120の構成は図9のそれに限定されず、ステートマシンで構成してもよい。
The configuration of the
続いて復号回路200について説明する。図10は、復号回路200のブロック図である。復号回路200は、変換回路210と、ディスパリティエラー検出器220を備える。変換回路210は、10ビットのシンボルS5を9ビットのコードS9に変換する変換器を含む。変換器は、組み合わせ回路で構成してもよいし、メモリを含んでもよい。
Subsequently, the
9b10b符号化では、図7のテーブルにもとづいて、ディスパリティーの極性が決定される。言い換えればこのテーブルに合致しない極性は、エラーである。そこで半導体装置400の復号回路200は、過去の複数回に渡るディスパリティの経過と、現在のディスパリティの関係にもとづいて、エラーを検出するディスパリティエラー検出器220を備える。
In 9b10b coding, the polarity of the disparity is determined based on the table of FIG. In other words, any polarity that does not match this table is an error. Therefore, the
図11は、ディスパリティエラー検出器220によるエラー検出を説明するテーブルである。このテーブルは、図7のテーブルにもとづいて定めることができる。復号回路200は、このテーブルを参照して、ディスパリティエラーを生成する。
FIG. 11 is a table for explaining error detection by the
9b10b符号化によれば、1シンボル10ビットあたりのオーバーヘッドを1ビットに削減することができ、8b10b符号化に比べて実効的な伝送レートを高めることができる。また、過去の複数回にわたるディスパリティの履歴を監視することにより、DCバランスを保つことができる。 According to 9b10b coding, the overhead per 10 bits per symbol can be reduced to 1 bit, and the effective transmission rate can be increased as compared with 8b10b coding. Further, the DC balance can be maintained by monitoring the history of disparity over a plurality of times in the past.
(用途)
続いて符号化回路100および復号回路200の用途を説明する。図12は、9b10b符号化を利用した画像伝送システムのブロック図である。画像伝送システム6は、半導体装置500および半導体装置600を備える。半導体装置500は上述の半導体装置300に対応し、画像データを半導体装置600に送信する。たとえば半導体装置500は、タイミングコントローラやブリッジ回路、リピータ回路、スプリッタ、リプリケータ、セレクタ、スイッチ、ハブなどが例示される。この例では半導体装置500はタイミングコントローラである。
(Use)
Subsequently, the uses of the
半導体装置600は、上述の半導体装置400に対応し、半導体装置500からの画像データを受信する。たとえば半導体装置600はソースドライバであり、受信した画像データにもとづいて図示しないディスプレイパネルを駆動する。半導体装置600はタイミングコントローラやブリッジ回路、リピータ回路、スプリッタ、リプリケータ、セレクタ、スイッチ、ハブであってもよい。
The
この例において、半導体装置500と半導体装置600は、複数(4本)のシリアル伝送路4A~4Dを介して接続される。半導体装置500および半導体装置600は、各レーンが同様に構成される。
In this example, the
半導体装置500は、レーン分配器502を備える。レーン分配器502は、画像データは、複数のピクセルを含み、各ピクセルは、R,G,Bそれぞれのサブピクセルの8ビットのデータを含むことができる。レーン分配器502は、画像データを、9ビットずつに分割し、各レーンに割り当てる。9ビットには、異なる色のビットが混在することに留意されたい。
The
CRC(Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査)回路510は、画像データの後ろに、検査用のビットを含む9ビットコードを追加する。
The CRC (Cyclic Redundancy Check)
スクランブラ520は、CRC回路510の出力データをスクランブルする。符号化回路100は、スクランブル後の9ビットコードを、10ビットシンボルに変換する。10ビットシンボルは、シリアライザ530によってパラレルシリアル変換され、半導体装置600に送信される。
The
半導体装置600において、デシリアライザ610は、受信したシリアルデータをパラレルデータ(10ビットシンボル)に変換する。復号回路200は、10ビットシンボルを元の9ビットコードに変換する。デスクランブラ620は、9ビットコードをデスクランブルする。CRC回路630は、デスクランブル後の9ビットコードに対して巡回冗長検査を行い、エラーを検出する。
In the
以上が9b10b符号化の用途である。8b10b符号化では、8ビットのサブピクセルデータR,G,Bが、1シンボルに割り当てられる。これに対して、9b10b符号化では、1シンボルを構成する9ビットコードに、複数のサブピクセルR,G,Bのデータが混在することとなる。これにより、後段のスクランブル回路によるスクランブル(ノイズ拡散)の効果を高めることができ、さらに符号化回路100におけるDCバランスを改善しやすくなるという利点がある。
The above is the use of 9b10b coding. In 8b10b encoding, 8-bit sub-pixel data R, G, B are assigned to one symbol. On the other hand, in the 9b10b coding, the data of a plurality of sub-pixels R, G, and B are mixed in the 9-bit code constituting one symbol. As a result, the effect of scrambling (noise diffusion) by the scramble circuit in the subsequent stage can be enhanced, and there is an advantage that the DC balance in the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiments. This embodiment is an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. be. Hereinafter, such a modification will be described.
(変形例1)
実施の形態ではディスパリティコントローラ120をテーブルを用いて構成したが、その限りでなく、たとえばステートマシンで構成してもよい。
(Modification example 1)
In the embodiment, the
(変形例2)
実施の形態では、直近の2回のディスパリティdi-1,di-2の合計値Sumを計算したがその限りでなく、直近の3回以上の合計値を計算してもよい。
(Modification 2)
In the embodiment, the total value Sum of the two most recent disparities di -1 and di -2 is calculated, but the total value is not limited to this, and the total value of the most recent three or more times may be calculated.
あるいは、ディスパリティコントローラ120は、過去のディスパリティを累積加算してもよい。すなわち過去のすべてのディスパリティを考慮して、現在のディスパリティの極性CurrentRDを決定してもよい。この場合において、合計値は、-1あるいは+1を初期値として計算してもよい。これにより、合計値はゼロにならないため、合計値の極性のみによって、現在の極性CurrentRDを決定することができる。
Alternatively, the
(変形例3)
ディスパリティコントローラ120は、合計値を計算せずに、過去の2回(あるいは3回以上)のディスパリティdi-1,di-2の組み合わせによって、現在の極性CurrentRDを決定してもよい。
(Modification example 3)
The
(変形例4)
実施の形態では、9b10b符号化を説明したが、任意のビット数(入力ビット数m、出力ビット数n)のmbnb符号化に拡張することができる。この場合、変換回路110は、mビットの入力データを、ディスパリティが0,±2,…,±2k(k≧2)のいずれかであるnビットのシンボルに変換する。ディスパリティコントローラ120は、過去k回(またはそれより多い)のディスパリティの組み合わせにもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択する。好ましくはm=n+1であり、これによりオーバーヘッドを削減できる。
(Modification example 4)
In the embodiment, 9b10b coding has been described, but it can be extended to mbnb coding having an arbitrary number of bits (input bit number m, output bit number n). In this case, the
変換回路は、ディスパリティが0,-2,…,-2kのいずれかである、または0,+2,…,+2kのいずれかである、nビットのシンボルを出力可能な変換器を含んでもよい。ディスパリティコントローラは、シンボルをそのまま出力するか、ビット反転して出力するかを制御してもよい。 The conversion circuit may include a converter capable of outputting an n-bit symbol having a disparity of 0, -2, ..., -2k, or 0, + 2, ..., + 2k. .. The disparity controller may control whether the symbol is output as it is or bit inverted.
ディスパリティコントローラは、過去k回のディスパリティの合計値にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。ディスパリティコントローラは、合計値がゼロであるとき、直前のディスパリティの極性にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択してもよい。 The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the total value of the disparity of the past k times. The disparity controller may select the polarity of the disparity of the current symbol based on the polarity of the previous disparity when the total value is zero.
ディスパリティコントローラは、合計値と直前のディスパリティ、現在のシンボルのディスパリティの候補と、現在のシンボルのディスパリティの極性の関係を規定するテーブルを含んでもよい。 The disparity controller may include a table that defines the relationship between the total value, the previous disparity, the candidate disparity of the current symbol, and the polarity of the disparity of the current symbol.
2 データ伝送システム
4 シリアル伝送路
6 画像伝送システム
100 符号化回路
110 9b10b変換回路
112 変換器
114 セレクタ
116 ビット反転器
120 ディスパリティコントローラ
122 加算器
124 レジスタ
126 テーブル
200 復号回路
210 変換回路
220 ディスパリティエラー検出器
300 半導体装置
302 セパレータ
304 シリアライザ
306 トランスミッタ
400 半導体装置
402 レシーバ
404 デシリアライザ
500,600 半導体装置
2
Claims (24)
前記9ビットの入力データを、ディスパリティが0,±2,±4のいずれかである前記10ビットのシンボルに変換する変換回路と、
過去の複数回にわたるディスパリティの履歴にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択するディスパリティコントローラと、
を備えることを特徴とする符号化回路。 A coding circuit that converts 9-bit input data into 10-bit symbols.
A conversion circuit that converts the 9-bit input data into the 10-bit symbol having a disparity of 0, ± 2, ± 4.
A disparity controller that selects the polarity of the disparity of the current symbol based on the history of disparity over multiple times in the past,
A coding circuit comprising.
前記ディスパリティコントローラは、前記シンボルをそのまま出力するか、ビット反転して出力するかを制御することを特徴とする請求項1に記載の符号化回路。 The conversion circuit includes a converter capable of outputting the 10-bit symbol having a disparity of either 0, -2, -4 or 0, + 2, + 4.
The coding circuit according to claim 1, wherein the disparity controller controls whether the symbol is output as it is or is bit-inverted and output.
前記ディスパリティコントローラは、前記セレクタの状態を切り替えることを特徴とする請求項2に記載の符号化回路。 The conversion circuit further includes an output of the converter and a selector that receives its inversion code.
The coding circuit according to claim 2, wherein the disparity controller switches the state of the selector.
前記mビットの入力データを、ディスパリティが0,±2,…,±2k(k≧2)のいずれかである前記nビットのシンボルに変換する変換回路と、
過去k回またはそれより多いのディスパリティの履歴にもとづいて、現在のシンボルのディスパリティの極性を選択するディスパリティコントローラと、
を備えることを特徴とする符号化回路。 A coding circuit that converts m-bit input data into n-bit symbols (n> m).
A conversion circuit that converts the m-bit input data into the n-bit symbol having a disparity of 0, ± 2, ..., ± 2k (k ≧ 2).
A disparity controller that selects the polarity of the disparity of the current symbol based on the history of disparity k times or more in the past,
A coding circuit comprising.
ディスパリティが0,-2,…,-2kのいずれかである、または0,+2,…,+2kのいずれかである、前記nビットのシンボルを出力可能な変換器を含み、
前記ディスパリティコントローラは、前記シンボルをそのまま出力するか、ビット反転して出力するかを制御することを特徴とする請求項8に記載の符号化回路。 The conversion circuit
Includes a converter capable of outputting the n-bit symbol whose disparity is either 0, -2, ..., -2k, or 0, + 2, ..., + 2k.
The coding circuit according to claim 8, wherein the disparity controller controls whether the symbol is output as it is or is bit-inverted and output.
前記ディスパリティコントローラは、前記セレクタの状態を切り替えることを特徴とする請求項9に記載の符号化回路。 The conversion circuit further includes an output of the converter and a selector that receives its inversion code.
The coding circuit according to claim 9, wherein the disparity controller switches the state of the selector.
前記9ビットのデータを10ビットのシンボルに変換する請求項1から14のいずれかに記載の符号化回路と、
前記符号化回路の出力をシリアルデータに変換するシリアライザと、
前記シリアルデータを送信するトランスミッタと、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A separator that cuts out 9 bits of data to be transmitted, and
The coding circuit according to any one of claims 1 to 14, which converts the 9-bit data into a 10-bit symbol.
A serializer that converts the output of the coding circuit into serial data,
The transmitter that transmits the serial data and
A semiconductor device characterized by being provided with.
前記10ビットのシンボルは、9ビットのデータを、ディスパリティが0,±2,±4のいずれかである前記10ビットのシンボルに変換する9b10b符号化により生成されたものであり、各シンボルのディスパリティの極性は、過去の複数回にわたるディスパリティの履歴にもとづいて決定されており、
前記復号回路は、
前記10ビットのシンボルを9ビットのデータに変換する変換回路と、
過去の複数回に渡るディスパリティの経過と、現在のディスパリティの関係にもとづいて、エラーを検出するディスパリティエラー検出器と、
を備えることを特徴とする復号回路。 A decoding circuit that converts a 10-bit symbol into 9-bit data.
The 10-bit symbol is generated by 9b10b coding that converts 9-bit data into the 10-bit symbol having a disparity of 0, ± 2, ± 4, and of each symbol. The polarity of the disparity is determined based on the history of multiple disparities in the past.
The decoding circuit
A conversion circuit that converts the 10-bit symbol into 9-bit data, and
A disparity error detector that detects an error based on the relationship between the past multiple disparity and the current disparity,
A decoding circuit characterized by comprising.
前記nビットのシンボルは、mビットのデータを、ディスパリティが0,±2,±4のいずれかである前記nビットのシンボルに変換する9b10b符号化により生成されたものであり、各シンボルのディスパリティの極性は、過去の複数回にわたるディスパリティの履歴にもとづいて決定されており、
前記復号回路は、
前記nビットのシンボルをmビットのデータに変換する変換回路と、
過去の複数回に渡るディスパリティの経過と、現在のディスパリティの関係にもとづいて、エラーを検出するディスパリティエラー検出器と、
を備えることを特徴とする復号回路。 A decoding circuit that converts n-bit symbols into m-bit (n> m) data.
The n-bit symbol is generated by 9b10b coding that converts m-bit data into the n-bit symbol having a disparity of 0, ± 2, ± 4, and is generated by each symbol. The polarity of the disparity is determined based on the history of multiple disparities in the past.
The decoding circuit
A conversion circuit that converts the n-bit symbol into m-bit data,
A disparity error detector that detects an error based on the relationship between the past multiple disparity and the current disparity,
A decoding circuit characterized by comprising.
前記レシーバが受信したシリアルデータを10ビットのパラレルデータであるシンボルに変換するデシリアライザと、
前記10ビットのシンボルを、9ビットのデータに変換する請求項18または19に記載の復号回路と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A receiver that receives serial data and
A deserializer that converts the serial data received by the receiver into symbols that are 10-bit parallel data, and
The decoding circuit according to claim 18 or 19, which converts the 10-bit symbol into 9-bit data.
A semiconductor device characterized by being provided with.
請求項20に記載の半導体装置と、
を備えることを特徴とするデータ伝送システム。 The semiconductor device according to claim 15 or 16.
The semiconductor device according to claim 20 and
A data transmission system characterized by being equipped with.
前記9ビットの入力データを、ディスパリティが0,2,4のいずれかであるシンボルに変換するステップと、
過去複数回にわたるディスパリティの履歴にもとづいて、前記シンボルを反転もしくは非反転するステップと、
を備えることを特徴とする符号化方法。 A coding method that converts 9-bit input data into 10-bit symbols.
A step of converting the 9-bit input data into a symbol having a disparity of 0, 2, or 4 and
A step of inverting or non-inverting the symbol based on the history of disparity over the past multiple times.
A coding method comprising.
前記mビットの入力データを、ディスパリティが0,2,…,2k(k≧2)のいずれかである前記nビットのシンボルに変換するステップと、
過去k回またはそれより多いのディスパリティの履歴にもとづいて、前記シンボルを反転もしくは非反転するステップと、
を備えることを特徴とする符号化方法。 A coding method that converts m-bit input data into n-bit symbols (n> m).
A step of converting the m-bit input data into the n-bit symbol having a disparity of 0, 2, ..., 2k (k ≧ 2).
A step of inverting or non-inverting the symbol based on the history of disparity k times or more in the past.
A coding method comprising.
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