JP2596336B2 - Asynchronous digital communication device - Google Patents

Asynchronous digital communication device

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JP2596336B2
JP2596336B2 JP5237078A JP23707893A JP2596336B2 JP 2596336 B2 JP2596336 B2 JP 2596336B2 JP 5237078 A JP5237078 A JP 5237078A JP 23707893 A JP23707893 A JP 23707893A JP 2596336 B2 JP2596336 B2 JP 2596336B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル通信装置に
関し、特に互いに独立したクロックで動作するモジュー
ル間でデータ転送を行う非同期ディジタル通信装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital communication apparatus, and more particularly, to an asynchronous digital communication apparatus for transferring data between modules operating with independent clocks.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロック位相が互いに独立している2つ
のモジュール間でデータ転送を行うディジタル装置の一
例として、カードケージ内のプリント回路基板(PC
B)があり、各PCBには個別のクロック源からクロッ
クが供給される。また、各PCBはここではモジュール
と見なされる。このようなディジタル装置の他の例は、
PCB上の集積回路(IC)であり、各PCBには個別
のクロック源からクロックが供給される。また、各IC
はここではモジュールと見なされる。
2. Description of the Related Art A printed circuit board (PC) in a card cage is an example of a digital device for transferring data between two modules having independent clock phases.
B), and each PCB is supplied with a clock from a separate clock source. Also, each PCB is considered here as a module. Another example of such a digital device is
An integrated circuit (IC) on a PCB, and each PCB is supplied with a clock from a separate clock source. In addition, each IC
Are considered here as modules.

【0003】従来の非同期ディジタル通信方法は、ビッ
トワイズ・ハンドシェイク・プロトコルを用いている。
しかしながら、最大転送速度は、モジュール間のリンク
での相互接続遅延によって制限されている。もし、ビッ
トワイズ・ハンドシェイク・プロトコルが、同期ディジ
タル装置によって実現されるならば、すなわち共通クロ
ックに従属するならば、最大伝送速度は同期遅延によっ
ても制限される。自己同期回路がビットワイズ・ハンド
シェイク・プロトコルの実現のために応用されるなら
ば、同期遅延を避けることができる。しかしながら、自
己同期回路の設計および検証のためのソフトウェアツー
ルは、現時点では広く普及していない。
[0003] Conventional asynchronous digital communication methods use a bitwise handshake protocol.
However, the maximum transfer rate is limited by the interconnect delay on the link between the modules. If the bit-wise handshake protocol is implemented by a synchronous digital device, ie, dependent on a common clock, the maximum transmission rate is also limited by the synchronization delay. If a self-synchronization circuit is applied for the implementation of a bitwise handshake protocol, synchronization delays can be avoided. However, software tools for designing and verifying self-synchronous circuits are not widely used at present.

【0004】独立したクロック源を有するモジュール間
でデータ転送を行う他の方法は、ディジタル通信装置に
用いられている。このようなディジタル通信装置におい
て、タイミング情報は、たとえば同期ワードを用いてデ
ータから、またはデータと並列する追加のデータ有効
(data valid)信号から取り出される。ロー
カルクロックへのデータの同期は、PLL(Phase
Locked Loop)方式によって行われる。し
かしながらPLL方式に基づいた同期回路において、P
LLのクロック速度は、データ・ビット速度よりも数倍
速い。
Another method of transferring data between modules having independent clock sources has been used in digital communication devices. In such digital communication devices, the timing information is derived from the data, for example using a synchronization word, or from an additional data valid signal in parallel with the data. Synchronization of data with the local clock is performed by PLL (Phase
Locked Loop) is performed. However, in a synchronous circuit based on the PLL method, P
The clock rate of LL is several times faster than the data bit rate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ディジタル装置のクロ
ック速度が高速になるにつれて、相互接続遅延およびク
ロック・スキューは比較的大きくなる。したがって、デ
ータ転送を同期させるグローバルクロックの分配は困難
である。従来、非同期ハンドシェイク・プロトコルの最
大通信速度は、相互接続遅延によって制限されていた。
As clock speeds of digital devices increase, interconnect delay and clock skew become relatively large. Therefore, it is difficult to distribute a global clock for synchronizing data transfer. Conventionally, the maximum communication speed of the asynchronous handshake protocol has been limited by interconnect delay.

【0006】本発明の目的は、送信回路と受信回路との
間の相互接続遅延とは無関係に、データと並列してNR
Zライト信号を用いることによって、互いに独立したク
ロックで動作するモジュール間でディジタル・データ転
送を行う非同期ディジタル通信装置を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide an NR parallel to data, independent of the interconnect delay between the transmitting and receiving circuits.
An object of the present invention is to provide an asynchronous digital communication device for performing digital data transfer between modules operating with independent clocks by using a Z write signal.

【0007】本発明の他の目的は、Another object of the present invention is to

【0008】現在入手可能なチップ設計ツール及び標準
的な同期論理要素を用いて実現可能な非同期ディジタル
通信装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide an asynchronous digital communication device which can be realized using currently available chip design tools and standard synchronous logic elements.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、独立したクロ
ックで動作する送信回路と受信回路の間でデータの非同
期転送を行う非同期ディジタル通信装置において、
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an asynchronous digital communication apparatus for asynchronously transferring data between a transmitting circuit and a receiving circuit which operate on independent clocks.

【0010】前記送信回路は、NRZライト信号を生成
する手段と、入力データを前記NRZライト信号に比べ
て相対的に遅延させた送信データを生成する手段と、前
記受信回路からのBAF信号を前記送信回路のローカル
クロックに同期させる手段と、前記BAF信号を用いて
前記非同期転送を停止する手段とを備え、前記受信回路
は、前記NRZライト信号を前記受信回路のローカルク
ロックに同期させ、前記同期されたNRZライト信号を
用いて、前記送信データのラッチ及びライト信号の生成
を行う同期手段と、前記ライト信号により前記ラッチさ
れた送信データを格納し、前記格納されたデータが一定
量を越えた場合に前記BAF信号を出力するFIFOバ
ッファとを備えることを特徴とする。
[0010] The transmission circuit includes a means for generating an NRZ write signal, a means for generating transmission data in which input data is relatively delayed as compared with the NRZ write signal, and a BAF signal from the reception circuit. Means for synchronizing with a local clock of a transmitting circuit, and means for stopping the asynchronous transfer using the BAF signal, wherein the receiving circuit synchronizes the NRZ write signal with a local clock of the receiving circuit, A synchronization unit for latching the transmission data and generating a write signal using the NRZ write signal, and storing the transmission data latched by the write signal, wherein the stored data exceeds a certain amount. And a FIFO buffer for outputting the BAF signal.

【0011】[0011]

【作用】大規模ディジタル・システムは同期領域の集合
として見なされ、各領域にはそれぞれ独立したクロック
が供給される。各領域のクロック関係は、メソクロナス
(mesochronous:共通のクロック源である
が異なった位相)、またはプレシオクロナス(ples
iochronous:異なったクロック源であるが同
じクロック速度)、またはヘテロクロナス(heter
ochronous:異なったクロック速度)のいずれ
かである。
The large-scale digital system is regarded as a set of synchronization areas, and each area is supplied with an independent clock. The clock relationship of each area is mesochronous (mesochronous: a common clock source but different phases) or plesiochronous (pleschronous).
iochronous: different clock sources but the same clock speed), or heterochronous (heter
ochronous: different clock speeds).

【0012】図1は、2つの同期領域間の通信リンクを
示している。受信モジュールは、同期回路(SYNC)
とFIFOバッファとから成るインターフェースを有す
る。
FIG. 1 shows a communication link between two synchronization domains. The receiving module is a synchronous circuit (SYNC)
And an FIFO buffer.

【0013】同期モジュールは、入力ライト信号WR1
とデータ信号D2とをローカルクロックCLK2Hに同
期させる。ライト信号WR1はデータ信号D2と並列に
入力され、データが有効であるときを知らせる。NRZ
(Non Return to Zero)シグナル方
式は、ライト信号WR1に使用される。これは、新しい
データが存在するたびにライト信号WR1のレベルを変
化させることを意味する。NRZシグナル方式は、転送
されるデータ・ビットごとにライト信号WR1に最小遷
移を必要とする。これは、後のライト信号WR1の同期
に対して重要なポイントである。
[0013] The synchronization module receives the input write signal WR1.
And the data signal D2 are synchronized with the local clock CLK2H. The write signal WR1 is input in parallel with the data signal D2, and indicates when data is valid. NRZ
The (Non Return to Zero) signal method is used for the write signal WR1. This means that the level of the write signal WR1 is changed every time new data exists. NRZ signaling requires a minimum transition in the write signal WR1 for each data bit transferred. This is an important point for the later synchronization of the write signal WR1.

【0014】FIFOバッファ8は、エラスティック・
メモリを与え、ローカルクロック信号CLK1Hとロー
カルクロック信号CLK2Hとの間のクロック速度差を
補償する。ローカルクロック信号CLK1Hとローカル
クロック信号CLK2Hとの関係がメソクロナスなら
ば、データは連続的に流れ、オーバフローの危険性はな
い。しかし、2つの領域のクロック関係がプレシオクロ
ナスまたはヘテロクロナスならば、オーバフローの危険
性がある。したがって、バッファ・オールモスト・フル
(Buffer Almost Full)信号の形
で、FIFOバッファからの帰還ループは、データの流
入制御を保証する。信号BAFは2つの同期領域の間を
伝送するので、信号BAFをローカルクロック信号CL
K1Hに同期させることが必要である。システムが相互
接続遅延および同期遅延に影響を受けないようにするた
めに、FIFOバッファは、配線内でデータが消失しな
いことを保証する容量オーバヘッドを考慮して構成され
なければならない。
The FIFO buffer 8 has an elastic buffer.
A memory is provided to compensate for clock speed differences between local clock signal CLK1H and local clock signal CLK2H. If the relationship between local clock signal CLK1H and local clock signal CLK2H is mesochronous, data flows continuously and there is no danger of overflow. However, if the clock relationship between the two areas is plesiochronous or heterochronous, there is a risk of overflow. Thus, a feedback loop from the FIFO buffer in the form of a Buffer Almost Full signal guarantees control of data inflow. Since the signal BAF is transmitted between the two synchronization regions, the signal BAF is transmitted to the local clock signal CL.
It is necessary to synchronize with K1H. To keep the system immune to interconnect delays and synchronization delays, FIFO buffers must be configured with capacity overhead to ensure that no data is lost in the wiring.

【0015】[0015]

【実施例】最初に、図1を参照して本発明の回路構成の
要素を説明する。本発明は、データを送信する回路(送
信回路)1と、データを受信する回路(受信回路)2と
から構成される。これらの2つの回路は、nビット・デ
ータのケーブル17,ライト信号のケーブル18,信号
BAF(Buffer Almost Full)のケ
ーブル19を経て接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the components of the circuit configuration of the present invention will be described with reference to FIG. The present invention includes a circuit (transmitting circuit) 1 for transmitting data and a circuit (receiving circuit) 2 for receiving data. These two circuits are connected via an n-bit data cable 17, a write signal cable 18, and a signal BAF (Buffer Almost Full) cable 19.

【0016】送信回路1は、送信しようとする入力デー
タDINをラッチするnビット幅入力レジスタ3と、入
力ライト信号WRINからNRZ(Non Retur
nto Zero)ライト信号WR1を生成するトグル
フリップフロップ4と、データD1をローカルクロック
信号CLK1Hの周期の1/2周期だけ遅延させるnビ
ット幅ネガティブエッジ・トグルレジスタ5と、信号B
AF1をローカルクロックCLK1Hに同期させるDフ
リップフロップ6とから構成される。
The transmission circuit 1 has an n-bit width input register 3 for latching input data DIN to be transmitted, and an NRZ (Non-Return) signal from the input write signal WRIN.
(nto Zero) toggle flip-flop 4 for generating write signal WR1, n-bit width negative edge toggle register 5 for delaying data D1 by 1 / cycle of local clock signal CLK1H, and signal B
And a D flip-flop 6 for synchronizing the AF1 with the local clock CLK1H.

【0017】受信回路2は、データD2およびNRZラ
イト信号WR1をローカルクロックCLK2Hに同期さ
せる同期回路7と、エラスティック・バッファとして働
くnビット幅同期FIFO(First In Fir
st Out)バッファ8と、FIFOバッファ8に対
して適切なリード・パルスを生成するDフリップフロッ
プ9と、2入力ANDゲート10とから構成される。
The receiving circuit 2 includes a synchronizing circuit 7 for synchronizing the data D2 and the NRZ write signal WR1 with the local clock CLK2H, and an n-bit width synchronous FIFO (First In First) serving as an elastic buffer.
(st Out) buffer 8, a D flip-flop 9 for generating an appropriate read pulse for the FIFO buffer 8, and a two-input AND gate 10.

【0018】同期回路7の構成を、図2を参照して説明
する。同期回路は、nビット幅データD2をイネーブル
またはディスエーブルするn個の2入力ANDゲート1
1と、データD2のサンプリングとライト信号WR1S
の生成を制御し、簡単なステートマシンを構成するDフ
リップフロップ12および2入力EXORゲート14
と、信号WR1をローカルクロックCLK2Hに同期さ
せるDフリップフロップ13と、データD2をサンンプ
リングするnビット幅レジスタ15と、ライト信号WR
1Sを保持するDフリップフロップ16とから構成され
る。
The configuration of the synchronization circuit 7 will be described with reference to FIG. The synchronization circuit includes n 2-input AND gates 1 for enabling or disabling n-bit width data D2.
1, data D2 sampling and write signal WR1S
D flip-flop 12 and a two-input EXOR gate 14 that control the generation of
D flip-flop 13 for synchronizing signal WR1 with local clock CLK2H, n-bit width register 15 for sampling data D2, and write signal WR
And a D flip-flop 16 holding 1S.

【0019】図1の各回路要素は、以下のように接続さ
れている。nビット幅入力データDINは、クロック信
号CLK1によって同期されたレジスタ3の入力Dに接
続されている。レジスタ3の出力Qは、ローカルクロッ
ク信号CLK1Hによって同期されたネガティブエッジ
・トリガレジスタ5の入力Dに接続されている。ネガテ
ィブエッジ・トリガレジスタ5の出力Qは、出力信号D
2に接続されている。出力信号D2は、ケーブル17を
経て受信回路2の同期回路7のデータ入力DIに接続さ
れている。ライト信号WRINは、クロック信号CLK
1によって同期されたトグルフリップフロップ4のイネ
ーブル入力Eに接続されている。トグルフリップフロッ
プ4の出力Qは、出力信号WR1に接続されている。出
力信号WR1は、ケーブル18を経て受信回路2の同期
回路7のライト入力WRに接続されている。送信回路1
の出力信号BAFOUTは、ローカルクロック信号CL
K1Hによって同期されたDフリップフロップ6の出力
Qに接続されている。Dフリップフロップ6の入力D
は、ケーブル19を経て受信回路2のFIFOバッファ
8の信号BAFに接続されている。
Each circuit element in FIG. 1 is connected as follows. The n-bit width input data DIN is connected to the input D of the register 3 synchronized by the clock signal CLK1. Output Q of register 3 is connected to input D of negative edge trigger register 5 synchronized by local clock signal CLK1H. The output Q of the negative edge trigger register 5 is the output signal D
2 are connected. The output signal D2 is connected to the data input DI of the synchronization circuit 7 of the reception circuit 2 via the cable 17. The write signal WRIN is the clock signal CLK.
1 is connected to the enable input E of the toggle flip-flop 4 which is synchronized by 1. The output Q of the toggle flip-flop 4 is connected to the output signal WR1. The output signal WR1 is connected via a cable 18 to a write input WR of the synchronization circuit 7 of the reception circuit 2. Transmission circuit 1
Is output from the local clock signal CL.
It is connected to the output Q of the D flip-flop 6 synchronized by K1H. Input D of D flip-flop 6
Is connected to the signal BAF of the FIFO buffer 8 of the receiving circuit 2 via the cable 19.

【0020】同期回路7およびFIFOバッファ8は、
nビット・データ接続D2Sとライト信号WR1Sを経
て接続されている。FIFOバッファ8の出力データD
Oは出力データDOUTに接続され、FIFOバッファ
8の出力信号BEは出力信号BEOUTに接続されてい
る。同期回路7、FIFOバッファ8およびDフリップ
フロップ9は、ローカルクロック信号CLK2Hによっ
て同期されている。リード信号RDINは、ANDゲー
ト10の一方の入力に接続されている。ANDゲート1
0の他方の入力はDフリップフロップ9の反転出力/Q
に接続され、ANDゲート10の出力はDフリップフロ
ップ9の入力Dに接続されている。Dフリップフロップ
9の出力Qは、FIFOバッファ8のリード入力RDに
接続されている。
The synchronization circuit 7 and the FIFO buffer 8
It is connected via an n-bit data connection D2S and a write signal WR1S. Output data D of FIFO buffer 8
O is connected to the output data DOUT, and the output signal BE of the FIFO buffer 8 is connected to the output signal BEOUT. The synchronization circuit 7, FIFO buffer 8, and D flip-flop 9 are synchronized by the local clock signal CLK2H. The read signal RDIN is connected to one input of the AND gate 10. AND gate 1
The other input of 0 is the inverted output / Q of the D flip-flop 9.
, And the output of the AND gate 10 is connected to the input D of the D flip-flop 9. The output Q of the D flip-flop 9 is connected to the read input RD of the FIFO buffer 8.

【0021】図2の各回路要素は以下のように接続され
ている。ケーブル17からのデータD2の各ビットは、
n個のANDゲート11の一方の各入力に接続されてい
る。n個のANDゲート11の出力は、n個のDフリッ
プフロップ15の入力Dに接続されている。ケーブル1
8からのNRZライト信号WR1は、Dフリップフロッ
プ13の入力Dに接続されている。Dフリップフロップ
13の出力Qは、Dフリップフロップ12の入力DとE
XORゲート14の一方の入力に接続されている。Dフ
リップフロップ12の出力Qは、EXORゲート14の
他方の入力に接続されている。EXORゲート14の出
力は、Dフリップフロップ16の入力Dおよびn個のA
NDゲート11の他方の各入力に接続されている。nビ
ット幅レジスタ15の出力Qは、FIFOバッファ8の
nビット幅入力DIに接続されている。Dフリップフロ
ップ16の出力Qは、FIFOバッファ8のライト入力
WRに接続されている。同期回路7のすべてのフリップ
フロップは、ローカルクロック信号CLK2Hによって
同期されている。
Each circuit element in FIG. 2 is connected as follows. Each bit of the data D2 from the cable 17 is
It is connected to one input of each of the n AND gates 11. The outputs of the n AND gates 11 are connected to the inputs D of the n D flip-flops 15. Cable 1
8 is connected to the input D of the D flip-flop 13. The output Q of the D flip-flop 13 corresponds to the inputs D and E of the D flip-flop 12.
It is connected to one input of XOR gate 14. The output Q of the D flip-flop 12 is connected to the other input of the EXOR gate 14. The output of the EXOR gate 14 is the input D of the D flip-flop 16 and the n A flip-flops.
It is connected to the other input of the ND gate 11. The output Q of the n-bit width register 15 is connected to the n-bit width input DI of the FIFO buffer 8. The output Q of the D flip-flop 16 is connected to the write input WR of the FIFO buffer 8. All flip-flops of the synchronization circuit 7 are synchronized by the local clock signal CLK2H.

【0022】図3のタイミング図および図1のブロック
図を参照して、本発明の非同期ディジタル通信装置の動
作を説明する。送信回路1および受信回路2は、2つの
異なったモジュールに配置されている。各モジュールに
は、個別のローカルクロック源が供給されている。した
がって、ローカルクロック信号CLK1Hはローカルク
ロック信号CLK2Hとは独立している。クロック信号
CLK1の周波数は、ローカルクロック信号CLK1H
の周波数の1/2であり、クロック信号CLK1とロー
カルクロック信号CLK1Hとの間には一定の位相差が
存在する。クロック信号CLK2の周波数は、ローカル
クロック信号CLK2Hの周波数の1/2であり、クロ
ック信号CLK2とローカルクロック信号CLK2Hと
の間には一定の位相差が存在する。
The operation of the asynchronous digital communication device of the present invention will be described with reference to the timing chart of FIG. 3 and the block diagram of FIG. The transmitting circuit 1 and the receiving circuit 2 are arranged in two different modules. Each module is provided with a separate local clock source. Therefore, local clock signal CLK1H is independent of local clock signal CLK2H. The frequency of the clock signal CLK1 is the local clock signal CLK1H
And a certain phase difference exists between the clock signal CLK1 and the local clock signal CLK1H. The frequency of clock signal CLK2 is の of the frequency of local clock signal CLK2H, and there is a certain phase difference between clock signal CLK2 and local clock signal CLK2H.

【0023】データは、同期FIFOバッファ8へのラ
イト信号と同じように伝送される。ライト信号WRIN
が論理“ハイ”のとき、入力データDINはFIFOバ
ッファ8に転送される。入力データDINのデータ速度
は、クロック信号CLK1のクロック速度と同じであ
る。受信側では、データは同期FIFOバッファ8内に
あるものとしてリードされる。リード信号RDINが論
理“ハイ”のとき、FIFOバッファ8内のデータは、
出力データDOUTに出力される。出力データDOUT
は、クロック信号CLK2のクロック速度と同じ速度で
FIFOバッファ8からリードされる。信号BAFOU
Tは、FIFOバッファ8がオールモスト・フル(al
most full)になるときを知らせる。信号BE
OUTは、FIFOバッファ8のデータがエンプティに
なるときを知らせる。
Data is transmitted in the same manner as a write signal to the synchronous FIFO buffer 8. Write signal WRIN
Is high, the input data DIN is transferred to the FIFO buffer 8. The data speed of the input data DIN is the same as the clock speed of the clock signal CLK1. On the receiving side, the data is read as if it were in the synchronous FIFO buffer 8. When the read signal RDIN is logic “high”, the data in the FIFO buffer 8
Output to output data DOUT. Output data DOUT
Is read from the FIFO buffer 8 at the same speed as the clock speed of the clock signal CLK2. Signal BAFOU
T indicates that the FIFO buffer 8 is almost full (al
signal when it will be the most full. Signal BE
OUT indicates when the data in the FIFO buffer 8 becomes empty.

【0024】図3は、送信回路1と受信回路2との間
で、5ワードが転送される例を示している。FIFOバ
ッファ8は、オールモスト・フルになり、十分なデータ
がFIFOバッファ8からリードされるまでにデータ転
送を停止しなければならない。送信回路1および受信回
路2は、独立したクロック源で動作しており、信号はケ
ーブル17〜19を伝播しなければならないので、受信
回路2でバッファがフルになってから、それが送信回路
1で検出されるまでに遅延が存在する。FIFOバッフ
ァ8のオーバフローを避けるために、バッファ・オール
モスト・フル信号BAFが、バッファ・フルの代わりに
用いられる。これは、追加のデータ・ワードに対してオ
ーバヘッドを与え、たとえ信号BAFが論理“ハイ”の
後に、データ・ワードが送られてきてもオーバフローは
防止される。このオーバヘッドは、相互接続による遅延
および同期による遅延に依存する。
FIG. 3 shows an example in which five words are transferred between the transmission circuit 1 and the reception circuit 2. The FIFO buffer 8 becomes almost full, and data transfer must be stopped before sufficient data is read from the FIFO buffer 8. Since the transmission circuit 1 and the reception circuit 2 are operated by independent clock sources, and the signals must propagate through the cables 17 to 19, after the buffer becomes full in the reception circuit 2, the transmission circuit 1 and the reception circuit 2 There is a delay before it is detected at. To avoid overflow of the FIFO buffer 8, a buffer almost full signal BAF is used instead of buffer full. This provides overhead for the additional data word, and overflow is prevented even if the data word comes in after signal BAF is a logic "high". This overhead depends on the interconnect delay and the synchronization delay.

【0025】図4のタイミング図を参照して送信回路1
の機能を説明する。データ・ワードDINはレジスタ3
に同期入力される。このデータは、ライト信号WR1と
比較してデータD2を遅延させる第2レジスタ5に再び
同期入力される。ライト信号WRINが論理“ハイ”の
とき、トグルフリップフロップ4はレベルを変化させ、
データが有効であることを知らせる。この種のシグナリ
ングは、NRZ(Non Return to Zer
o)方式とも呼ばれる。NRZ方式を用いることによっ
て、ライト信号WR1に最小遷移をもたらす。これは、
ライト信号WR1が変化レベルのとき、ライト信号WR
1のサンプリングの可能性を少なくするための重要ポイ
ントである。
Referring to the timing chart of FIG.
The function of will be described. Data word DIN is in register 3
Is input synchronously. This data is again synchronously input to the second register 5 which delays the data D2 as compared with the write signal WR1. When the write signal WRIN is logic “high”, the toggle flip-flop 4 changes the level,
Signal that the data is valid. This type of signaling is based on NRZ (Non Return to Zero)
o) Also called a method. The use of the NRZ method causes a minimum transition in the write signal WR1. this is,
When the write signal WR1 is at the change level, the write signal WR
This is an important point for reducing the possibility of sampling.

【0026】図2を参照して同期回路7の機能を説明す
る。Dフリップフロップ12および2入力EXORゲー
ト14は、データ信号D2のサンプリングとライト信号
WR1Sの生成を制御する。図5に、この機能の状態遷
移図を示す。同期したライト信号WR1がレベルを変化
するごとにデータ信号D2はサンプリングされ、ライト
信号WR1Sが設定される。前述した通信方法における
重要ポイントは、ローカルクロック信号CLK2Hに対
するライト信号WR1の同期である。ライト信号WR1
とデータ信号D2との間の遅延が一定であると仮定でき
るので、データ信号D2は同期させる必要がない。ライ
ト信号WR1の位相はローカルクロック信号CLK2H
の位相とは独立しているので、同期回路7の受信Dフリ
ップフロップ13は、その出力Qが不定である不安定状
態に陥る可能性がある。整定時間tE として定義された
一定の期間の後、出力が定レベルに安定する可能性が存
在する。しかしながら、Dフリップフロップ13の出力
Qのレベルが論理“1”または論理“0”にあるかを予
期することはできない。したがって、Dフリップフロッ
プ13を同期させるクロック速度は、データ・ビット転
送速度の2倍でなければならない。これを図6および図
7に示す。ここで、Dフリップフロップ13は、不安定
状態に陥っている。なぜならば、ライト信号WR1がロ
ーカルクロック信号CLK2Hの立ち上がりエッジと同
時にレベルを変化しているからである。これは、図6お
よび図7にハッチングを施したエリアとして示されてい
る。図6において、Dフリップフロップ13の出力Qす
なわち信号WR2は論理“ハイ”レベルに安定し、一
方、図7において、論理“ロー”レベルに安定してい
る。図6および図7は両方とも、データ信号D2が首尾
よくサンプリングされることを示している。もし、デー
タ信号D2が第1クロック・エッジでサンプリングされ
ないと、第2クロック・エッジでサンプリングされる。
The function of the synchronization circuit 7 will be described with reference to FIG. The D flip-flop 12 and the two-input EXOR gate 14 control sampling of the data signal D2 and generation of the write signal WR1S. FIG. 5 shows a state transition diagram of this function. Each time the level of the synchronized write signal WR1 changes, the data signal D2 is sampled and the write signal WR1S is set. An important point in the above-described communication method is synchronization of the write signal WR1 with respect to the local clock signal CLK2H. Write signal WR1
The data signal D2 does not need to be synchronized because the delay between the data signal D2 and the data signal D2 can be assumed to be constant. The phase of the write signal WR1 is the local clock signal CLK2H
, The reception D flip-flop 13 of the synchronization circuit 7 may fall into an unstable state in which the output Q is undefined. After a certain period defined as the settling time t E , there is a possibility that the output will stabilize at a constant level. However, it cannot be predicted whether the level of the output Q of the D flip-flop 13 is at logic “1” or logic “0”. Therefore, the clock speed for synchronizing the D flip-flop 13 must be twice the data bit transfer speed. This is shown in FIGS. 6 and 7. Here, the D flip-flop 13 is in an unstable state. This is because the level of the write signal WR1 changes simultaneously with the rising edge of the local clock signal CLK2H. This is shown as hatched areas in FIGS. In FIG. 6, the output Q of the D flip-flop 13, that is, the signal WR2 is stabilized at the logic "high" level, while in FIG. 7, it is stabilized at the logic "low" level. FIGS. 6 and 7 both show that data signal D2 is successfully sampled. If the data signal D2 is not sampled on the first clock edge, it will be sampled on the second clock edge.

【0027】次に、図8を参照して受信回路2の機能を
説明する。同期回路7からの出力データ信号D2Sは、
ローカルクロック信号CLK2Hの1周期の期間内に変
動し得る。FIFOバッファ8は、この変動を補償す
る。受信回路2に接続されたディジタル装置は、FIF
Oバッファ8のクロック速度の1/2のクロック速度で
動作する。Dフリップフロップ9およびANDゲート1
0は、リード信号RDINがクロック信号CLK2の1
周期の間論理“ハイ”のとき、1データ・ワードのみの
リードを保証する。
Next, the function of the receiving circuit 2 will be described with reference to FIG. The output data signal D2S from the synchronization circuit 7 is
It may fluctuate within one period of the local clock signal CLK2H. FIFO buffer 8 compensates for this variation. The digital device connected to the receiving circuit 2
It operates at half the clock speed of the O buffer 8. D flip-flop 9 and AND gate 1
0 indicates that the read signal RDIN is 1 of the clock signal CLK2.
When logic high during the period, reading of only one data word is guaranteed.

【0028】本発明の非同期ディジタル通信装置は、送
信回路と受信回路との間の相互接続遅延とは無関係であ
る。データ信号と並列にNRZライト信号を用いること
によって、簡単な同期回路が得られる。また、本発明の
非同期ディジタル通信装置は、現在入手可能なチップ設
計ツール及び標準的な同期論理要素を用いて実現可能で
ある。
The asynchronous digital communication device of the present invention is independent of the interconnect delay between the transmitting and receiving circuits. By using the NRZ write signal in parallel with the data signal, a simple synchronization circuit can be obtained. Also, the asynchronous digital communication device of the present invention can be implemented using currently available chip design tools and standard synchronous logic elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1の同期回路の詳細を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram illustrating details of a synchronization circuit in FIG. 1;

【図3】図1の非同期ディジタル通信装置の動作を説明
するタイミング図である。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the asynchronous digital communication device of FIG. 1;

【図4】図1の送信回路の動作を説明するタイミング図
である。
FIG. 4 is a timing chart illustrating the operation of the transmission circuit of FIG. 1;

【図5】図2の同期回路の動作を説明する状態遷移図で
ある。
FIG. 5 is a state transition diagram for explaining the operation of the synchronization circuit of FIG. 2;

【図6】図2の同期回路の動作を説明するタイミング図
である。
FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the synchronization circuit of FIG. 2;

【図7】図2の動作を説明するタイミング図である。FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 2;

【図8】図1の受信回路の動作を説明するタイミング図
である。
FIG. 8 is a timing chart illustrating the operation of the receiving circuit of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送信回路 2 受信回路 3 nビット幅入力レジスタ 4 トグルフリップフロップ 5 ネガティブエッジ・トリガレジスタ 6,9,12,13,16 Dフリップフロップ 7 同期回路 8 FIFOバッファ 10 2入力ANDゲート 11 2入力ANDゲート 14 2入力EXORゲート 15 nビット幅入力レジスタ 17,18,19 ケーブル REFERENCE SIGNS LIST 1 transmission circuit 2 reception circuit 3 n-bit width input register 4 toggle flip-flop 5 negative edge trigger register 6, 9, 12, 13, 16 D flip-flop 7 synchronization circuit 8 FIFO buffer 10 2-input AND gate 11 2-input AND gate 14 2-input EXOR gate 15 n-bit width input register 17, 18, 19 Cable

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 独立したクロックで動作する送信回路と
受信回路の間でデータの非同期転送を行う非同期ディジ
タル通信装置において、 前記送信回路は、NRZライト信号を生成する手段と、
入力データを前記NRZライト信号に比べて相対的に遅
延させた送信データを生成する手段と、前記受信回路か
らのBAF信号を前記送信回路のローカルクロックに同
期させる手段と、前記BAF信号を用いて前記非同期転
送を停止する手段とを備え、 前記受信回路は、前記NRZライト信号を前記受信回路
のローカルクロックに同期させ、前記同期されたNRZ
ライト信号を用いて、前記送信データのラッチ及びライ
ト信号の生成を行う同期手段と、前記ライト信号により
前記ラッチされた送信データを格納し、前記格納された
データが一定量を越えた場合に前記BAF信号を出力す
るFIFOバッファとを備えることを特徴とする非同期
ディジタル通信装置。
1. An asynchronous digital communication device that performs asynchronous transfer of data between a transmission circuit and a reception circuit that operate on independent clocks, wherein the transmission circuit generates an NRZ write signal;
Means for generating transmission data in which input data is relatively delayed as compared with the NRZ write signal, means for synchronizing a BAF signal from the reception circuit with a local clock of the transmission circuit, and using the BAF signal. Means for stopping the asynchronous transfer, wherein the receiving circuit synchronizes the NRZ write signal with a local clock of the receiving circuit, and
Using a write signal, synchronizing means for latching the transmission data and generating a write signal, storing the transmission data latched by the write signal, and when the stored data exceeds a certain amount, An asynchronous digital communication device comprising: a FIFO buffer that outputs a BAF signal.
【請求項2】 前記NRZライト信号の同期は、データ
・ビット速度のクロック速度の2倍で行われ、前記同期
はさらに前記NRZライト信号を同期ストローブ信号に
変換することを特徴とする請求項1記載の非同期ディジ
タル通信装置。
2. The method of claim 1, wherein the synchronization of the NRZ write signal is performed at twice the clock rate of the data bit rate, and the synchronization further converts the NRZ write signal into a synchronous strobe signal. An asynchronous digital communication device as described.
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