JP3013817B2 - 非同期データ変換システム - Google Patents
非同期データ変換システムInfo
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Description
クロックで動作するデジタル回路において、一方のクロ
ックに同期した入力データを、他方のクロックに同期さ
せて出力するための非同期データ変換システムに関す
る。
2号公報には、入力データを受信クロクに同期してD型
フリップフロップにラッチするデータ検出部と、その出
力を送信クロックでD型フリップフロップにラッチする
データ乗換部とを備え、このデータ乗換部の出力を出力
データとし、また各々のD型フリップフロップのイネー
ブル入力信号を、データ乗換タイミング生成部とデータ
乗換タイミング同期部で制御する、データ乗換回路が開
示されている。
クロックの差が十分に大きい場合には、送信クロック用
のマスタクロックに同期した検出データを一定時間監視
して、複数クロック周期分同一の検出データが連続する
かどうかを判定し、検出データの変化点が存在しないタ
イミングを示しかつマスタクロックに同期したタイミン
グパルスを生成することにより、受信クロックからデー
タ乗換タイミングを生成することなく、送信クロックの
用いて検出データを乗り換えることができるようにして
いる。
ック及び送信クロックが未知の場合には、クロック周波
数比較手段を設け、それから出力されるクロック幅バイ
ナリデータを受けてデータ乗換タイミング生成手段がデ
ータ乗換タイミングパルスのパルス幅を制御する。
は、第1と第2の二種類のクロックを用意し、入力デー
タを第1のクロックでラッチし、その出力データを第2
のクロックでラッチする。そして、出力タイミングにお
いて、第1のクロックのタイミングと第2のクロックの
タイミングを見て、送信ラッチタイミングパルスと重な
ることのない方(セットアップタイムとホールドタイム
を満たす方)を出力する、非同期回路のデータ乗せ換え
方式が開示されている。
来技術によると、1つのデータが入力された後、正確に
出力側にデータを出力する前に、又は、出力側で出力し
たデータを受け取る前に、2つめのデータが入力された
場合には、出力データが2つめのデータに更新されてし
まい、データの欠落が生ずる。
しが行われた場合には、1つ前のデータが重複して出力
される可能性があるが、そのエラーを検出する機能が備
わっていない。
中の実施例5は、二種類のクロックの差が十分に大きい
場合には変換効率が良いが、クロックの差が定かでない
と使用できない。一方、同公報に記載中の実施例3によ
ると、このようなことはないが、変換効率が劣る。
止できるとともに、もし欠落や重複が生じたときには、
エラーとして検出でき、また二種類のクロックの速度差
が十分に大きい場合とそれ以外の場合とで動作モードを
切り替えることにより、クロックの差の大小に影響され
ることなく、高い変換効率と信頼性が確保できる非同期
データ変換システムを提供することにある。
ライトイネーブル信号に従いライトクロックに同期して
ラッチ部に書き込み、その書き込まれたデータを、リー
ドイネーブル信号に従い、ライトクロックとは非同期の
リードクロックに同期して読み出す非同期データ変換シ
ステムであって、本発明の第1の形態は、ライトイネー
ブル信号とリードイネーブル信号とのHIGH/LOW
の状態関係から、ラッチ部への書き込みを保留状態とす
るライトレディ信号と、ラッチ部からの読み出しを保留
状態とするリードレディ信号とを、ライトクロックに同
期して生成するレディ信号生成部を備えたことを特徴と
する。
ードアクノレッジ信号とのHIGH/LOWの状態関係
から、ラッチ部への書き込みを保留状態とするライトレ
ディ信号と、ラッチ部からの読み出しを保留状態とする
リードレディ信号とを、ライトクロックに同期して生成
するレディ信号生成部と、リードイネーブル信号とリー
ドレディ信号とのHIGH/LOWの状態関係から、リ
ードアクノレッジ信号をリードクロックに同期して生成
するリードアクノレッジ信号生成部とを備えたことを特
徴とする。
ードアクノレッジ信号とのHIGH/LOWの状態関係
から、ラッチ部への書き込みを保留状態とするライトレ
ディ信号と、ラッチ部からの読み出しを保留状態とする
リードレディ信号とを、ライトクロックに同期して生成
するレディ信号生成部と、リードイネーブル信号とリー
ドレディ信号とのHIGH/LOWの状態関係から、リ
ードアクノレッジ信号をリードクロックに同期して生成
するリードアクノレッジ信号生成部と、前記ライトクロ
ックと前記リードクロックとの速度差を検出し、前者の
速度が後者の速度より十分に大きいときは、リードイネ
ーブル信号をリードアクノレッジ信号として出力するよ
うにリードアクノレッジ信号生成部を制御し、また前者
の速度が後者の速度より十分に大きくないときは、リー
ドイネーブル信号とリードレディ信号とのHIGH/L
OWの状態関係から、リードアクノレッジ信号をリード
クロックに同期して生成するようにリードアクノレッジ
信号生成部を制御するモード切替部とを備えたことを特
徴とする。
ネーブル信号とライトレディ信号とのHIGH/LOW
の状態関係から、ライトエラー信号をライトクロックに
同期して出力するライトエラー検出部と、リードイネー
ブル信号とリードレディ信号とのHIGH/LOWの状
態関係から、リードエラー信号をリードクロックに同期
して出力するリードエラー検出部とを備えることができ
る。
に基づいて詳述する。
の非同期データ変換システムは、複数のフリップフロッ
プ1からなるラッチ部2と、レディ信号生成部3と、ラ
イトエラー検出部4と、リードエラー検出部5とで構成
され、フリップフロップ1に対するライトクロックWC
LKが、図2に示すようにリードクロックRCLKより
も十分に速い場合に適用できる。
信号WE0がLOWのときにライトクロックWCLKの
立ち上がりでライトデータ(入力データ)WDをラッチ
する。そのラッチされたデータはリードデータRDとし
て読み出される。
WCLKとライトイネーブル信号WE0とリードアクノ
レッジ信号(本例の場合はリードイネーブルRE0と同
じ)ACK0とが入力され、このレディ信号生成部3
は、ラッチ部2への書き込みを保留状態とするライトレ
ディ信号WRDY0と、ラッチ部2からの読み出しを保
留状態とするリードレディ信号RRDY0とを、ライト
イネーブル信号WE0とリードアクノレッジ信号ACK
0のHIGH/LOWの状態に応じて、ライトクロック
WCLKに同期して生成する。
WCLKの立ち上がりエッジにおけるライトレディ信号
WRDY0とライトイネーブル信号WE0とのHIGH
/LOWの状態関係を監視して、ライトエラー信号WE
RR0を生成する。
RCLKの立ち上がりエッジにおけるリードレディ信号
RRDY0とリードイネーブル信号RE0とのHIGH
/LOWの状態関係を監視して、リードエラー信号RE
RR0を生成する。
タイミングチャートを参照して説明する。
トクロックWCLKの立ち上がりエッジにおいて、ライ
トレディ信号WRDY0がLOWのときには、次のライ
トクロックWCLKの立ち上がりエッジにおいて書き込
みが可能となり、この状態で、ライトクロックWCLK
の立ち上がりエッジにライトイネーブルWE0をLOW
にすることで書き込みが実行される。ここで、ライトイ
ネーブルWE0は、ライトクロックWCLKの1クロッ
ク間のみLOWにする。つまり、一度、ライトクロック
WCLKの立ち上がりエッジでライトイネーブル信号W
E0をLOWにした場合には、次のライトクロックWC
LKの立ち上がりエッジでは、ライトイネーブルWE0
をHIGHとする。このようにすれば、再びライトクロ
ックWCLKの立ち上がりエッジにおいて、ライトレデ
ィRRDY0がLOWのときには、次のライトクロック
WCLKの立ち上がりエッジにおいて書き込み可能にで
きる。
ックRCLKの立ち上がりエッジにおいて、リードレデ
ィ信号RRDY0がLOWのときには、次のリードクロ
ックLCLKの立ち上がりエッジにおいて読み出しが可
能となる。このとき、リードレディ信号RRDY0は、
ライトクロックWCLKに同期して生成されたものでリ
ードクロックRCLKとは非同期であるため、リードク
ロックRCLKの立ち上がりエッジにおいてリードレデ
ィ信号RRDY0が変化し、セットアップタイム又はホ
ールドタイムが不足する恐れがある。そのため、図1に
示したシステムで変換後のデータを使用する回路におい
て、レディ信号生成部3からのリードレディ信号RRD
Y0を使用する。そして、この回路は、セットアップタ
イム及びホールドタイムが一度不足した場合に発振し続
ける回路ではなく、HIGH又はLOWのどちらかにな
るかは不定であるが、HIGH又はLOWに速やかに収
束する回路とする。また、次のリードクロックRCLK
の立ち上がりエッジにてセットアップタイムとホールド
タイムとが満たされれば、リードレディ信号RRDY0
を適切に認識できる回路とする。
レディ信号RRDY0がHIGHからLOWに変化する
場合に、その変化とリードクロックRCLKの立ち上が
りエッジでセットアップタイム又はホールドタイムが不
足しても、その変化点でHIGHと認識された場合は、
次のリードクロックRCLKの立ち上がりエッジでは、
正しくセットアップ及びホールドタイムが満たされるた
め、LOWと認識される。他方、LOWと認識された場
合には、リードレディ状態であると認識され、正しく動
作することになる。
図11にその状態遷移によるライトレディ信号WRDY
0及びリードレディ信号LRDY0のHIGH/LOW
の変化を示す。これらの図を参照してレディ信号生成部
3の動作を説明する。
2の3つの状態(ステート)によりライトレディ信号W
RDY0及びリードレディ信号LRDY0を変化させる
が、最初はIwステートになっている。このとき、ライ
トレディ信号WRDY0はLOW、リードレディ信号R
RDY0はHIGHとなり、ライトイネーブル信号WE
0がLOWになるまでIwステートに留まる。
クロック間LOWになると、Tw1ステートに遷移す
る。この状態で、ライトレディ信号WRDY0はHIG
H、リードレディ信号RRDY0はLOWとなり、リー
ドアクノレッジ信号ACK0(この場合はリードイネー
ブルRE0と同じ)がLOWになるまでTw1ステート
に留まる。
がLOWのときに、リードクロックRCLKの立ち上が
りエッジが生ずると、次のクロック以降にリードイネー
ブル信号RE0をLOWにすることで、ラッチ部2から
の読み出しが可能になる。
ミングでリードイネーブル信号RE0をLOWにし、リ
ードクロックRCLKの1クロック後にHIGHに戻し
ている。リードイネーブル信号RE0は、そのままリー
ドアクノレッジ信号ACK0として使用されるため、リ
ードアクノレッジ信号ACK0は、リードクロックRC
LKの1クロック間LOWとなる。
にリードアクノレッジ信号ACK0がLOWになると、
Tw2ステートに遷移する。この状態では、ライトレデ
ィ信号WRDY0とリードレディ信号RRDY0は共に
HIGHとなり、リードアクノレッジ信号ACK0がH
IGHになるまでTw2ステートに留まる。
ドクロックRCLKの1クロック後にはHIGHになる
ので、レディ信号生成部3はIwステートに戻る。この
状態では、ライトレディ信号WRDY0はLOW、リー
ドレディ信号RRDY0はHIGHとなる。このような
動作を繰り返すことで、データの欠落や重複を生ずるこ
となく、ライトデータWDを、リードクロックRCLK
に同期したリードデータRDに正しく変換できる。
部4を動作を説明する。フリップフロップ1内部にデー
タが存在する状態であるため、データを新たに書き込む
ことができないときには、ライトレディ信号WRDY0
はHIGHとなる。これがHIGHで、かつライトイネ
ーブル信号WE0がLOWのときに、ライトクロックW
CLKの立ち上がりエッジが発生すると、書き込みエラ
ーである。この状態では、1つめのデータが読み出され
る前に書き込みが行われており、データ欠落となる。こ
のとき、ライトエラー検出部4は、ライトエラーが発生
したとして、ライトエラー信号WERR0をLOWにす
る。
動作を説明する。フリップフロップ1内部に読み出すた
めのデータが存在しないとき、リードレディ信号RRD
Y0がHIGHとなる。これがHIGHで、かつリード
イネーブル信号RE0がLOWのときに、リードクロッ
クRCLKの立ち上がりエッジが発生すると、読み出し
エラーである。この状態では、新しいデータが書き込ま
れる前に読み出しが行われており、データの重複読み出
しとなる。このとき、リードエラー検出部5は、リード
エラーが発生したとして、リードエラー信号RERR0
をLOWにする。
ックWCLKとリードクロックRCLKとが近い周波数
である場合には、図1に示した構成のみでは次のように
正しく動作できない。
ーブル信号RE0がLOWになったときには、レデイ信
号生成部3は、セットアップタイム不足でリードアクノ
レッジ信号ACK0を検出できない。次のリードクロッ
クRCLKでリードイネーブルRE0はHIGHにな
る。ここでも、やはりレデイ信号生成部3はリードアク
ノレッジ信号ACK0を検出できない。このため、Tw
1ステートに留まり続け、ストール状態となる。
リードクロックRCLKとが近い周波数である場合の別
の例を示す。同図のAのタイミングでリードイネーブル
信号RE0がLOWになった場合に、次のライトクロッ
クWCLKの立ち上がりエッジにおいてリードアクノレ
ッジ信号ACK0はホールドタイムが不足している。こ
のため、レデイ信号生成部3は、リードアクノレッジ信
号ACK0を検出できず、Tw1ステートに留まり続け
てストール状態となる。
のような事態を避けるため、図3及び図4に示した図1
の構成に加えてリードアクノレッジ信号生成部6を備
え、リードイネーブル信号RE0とリードレディ信号R
RDY0とのHIGH/LOWの状態関係から、リード
アクノレッジ信号ACK0をリードクロックRCLKに
同期して生成する。図12に、リードアクノリッジ信号
生成部6の状態遷移、図13に、その状態遷移によるリ
ードアクノリッジ信号ACK0の変化を示す。
2、ライトエラー検出部4及びリードエラー検出部5
は、図1に示した第1の実施形態と同じであるため、そ
の動作説明は省略し、リードアクノリッジ信号生成部6
とレディ信号生成部3との動作関係について、図6のタ
イミングチャート及び図10〜図13を参照して説明す
る。なお、説明の便宜上、図1の構成のみによる動作を
「A−Mode」、図5のリードアクノリッジ信号生成
部6が加わった動作を「B−Mode」と言う。
ドクロックRCLKに比べ十分に速い場合のタイミング
の一例である。最初は、レディ信号生成部3はIwステ
ート、リードアクノリッジ信号生成部6はIrステート
になっている。このとき、図11に示すように、ライト
レディ信号WRDY0はLOW、リードレディ信号RR
DY0はHIGHとなる。図13に示すように、図5の
第2の実施形態では動作モードは「B−Mode」に固
定されており、Irステートにおいてリードアクノリッ
ジ信号ACK0はHIGHとなる。図10に示すよう
に、レディ信号生成部3は、ライトイネーブル信号WE
0がLOWになるまで、Iwステートに留まる。また、
図12に示すように、リードアクノリッジ信号生成部6
は、リードレディ信号RRDY0がLOWになるまでI
rステートに留まる。
クロックWCLKの1クロック間LOWになると、図1
0に示すように、レディ信号生成部3はTw1ステート
に遷移する。この状態では、図11に示すように、ライ
トレディ信号WRDY0はHIGH、リードレディ信号
RRDY0はLOWとなる。そして、リードアクノリッ
ジ信号ACK0がLOWになるまで、レディ信号生成部
3はTw1ステートに留まる。
は、リードレディ信号RRDY0がLOWになった後、
次のリードクロックRCLKの立ち上がりエッジでTr
1ステートに遷移する。そして、図13に示すように、
リードイネーブル信号RE0がLOWになるまで、Tr
1ステートに留まる。
態で、リードクロックRCLKの立ち上がりエッジが発
生すると、次のクロック以降にリードイネーブル信号R
E0をLOWにすることで、ラッチ部2からのデータ読
み出しが可能になる。図6では、Aのタイミングでリー
ドイネーブルRE0をLOWにし、リードクロックRC
LKの1クロック後にHIGHに戻している。
ブル信号RE0がLOWで、かつ、リードクロックの立
ち上がりエッジが発生すると、リードアクノリッジ信号
生成部6はTw2に遷移する。このとき、図13に示す
ようにリードアクノリッジ信号ACK0はLOWとな
る。そして、リードアクノリッジ信号生成部6は、図1
2に示すように、リードイネーブル信号RE0がHIG
Hで、かつ、リードレディ信号RRDY0がHIGHに
なるまで、Tr2ステートに留まる。
信号ACK0がLOWになった後、次のライトクロック
WCLKの立ち上がりエッジが発生すると、レディ信号
生成部3はTw2ステートに遷移する。このとき、図1
1に示すように、ライトレディWRDY0はHIGH、
リードレディ信号RRDY0はHIGHとなる。そし
て、レディ信号生成部3は、リードアクノリッジ信号A
CK0がHIGHになるまでTw2ステートに留まる。
クRCLKの1クロック間LOWとなった後、HIGH
となる。また、リードレディ信号RRDY0はHIGH
であるため、図11に示すように、リードアクノリッジ
信号生成部6はIrステートに遷移する。このとき、図
13に示すように、リードアクノリッジ信号ACK0は
HIGHとなる。
Hになると、図10に示すように、レディ信号生成部3
はIwステートに遷移する。このとき、図11に示すよ
うに、ライトレディ信号WRDY0はLOW、リードレ
ディ信号RRDY0はHIGHとなる。このような動作
を繰り返すことで、データの欠落や重複を生ずることな
く、ライトデータWDを連続してリードデータRDに変
換できる。
ドクロックRCLKに比べ十分に速くない場合のタイミ
ングの一例である。また、図8は、ライトクロックWC
LKが、リードクロックRCLKに比べ遅い場合のタイ
ミングの一例である。これらのいずれの場合にも、リー
ドアクノリッジ信号生成部6とレディ信号生成部3との
上述したような動作関係により、ライトクロックWCL
KとリードクロックRCLKのスピードに依存すること
なく、図6の場合と同様にデータ変換を安定して行うこ
とができる。
について説明する。このシステムは、図5に示した構成
に更にモード切替部7を備えたものである。このモード
切替部7は、ライトクロックWCLKとリードクロック
RCLKとの速度差を検出し、前者の速度が後者の速度
より十分に大きいときは、リードアクノリッジ信号生成
部6を「A−Mode」とし、リードイネーブル信号R
E0をそのままリードアクノレッジ信号ACK0として
出力させる。この場合の動作は図1の第1の実施態様と
同じになる。
大きくないときは、リードアクノリッジ信号生成部6を
「B−Mode」に切り替える。この場合の動作は図5
の第2の実施態様と同じになる。
イトイネーブル信号とリードイネーブル信号とのHIG
H/LOWの状態関係から、ラッチ部への書き込みを保
留状態とするライトレディ信号と、ラッチ部からの読み
出しを保留状態とするリードレディ信号とを、ライトク
ロックに同期して生成するので、データの欠落や重複を
防止できる。
ーブル信号とリードレディ信号とのHIGH/LOWの
状態関係から、リードアクノレッジ信号をリードクロッ
クに同期して生成するので、ライトクロックとリードク
ロックの速度差が十分に大きくない場合にも、データの
欠落や重複を防止できる。
ックとリードクロックの速度差が十分に大きい場合とそ
れ以外の場合とで動作モードを切り替えることにより、
クロックの差の大小に影響されることなく、高い変換効
率と信頼性が確保できる。
の欠落や重複が生じたときには、エラーとして検出でき
る。
ードクロックに比べ十分に速い場合のタイミング例を示
すタイミングチャートである。
ードクロックとの速度差が小さい場合のタイミング例を
示すタイミングチャートである。
ートである。
ードクロックに比べ十分に速い場合のタイミング例を示
すタイミングチャートである。
ードクロックとの速度差が小さい場合のタイミング例を
示すタイミングチャートである。
もリードクロックが速い場合のタイミング例を示すタイ
ミングチャートである。
びリードレディ信号の出力態様図である。
である。
アクノリッジ信号の出力態様図である。
信号の関係図である。
信号の関係図である。
Claims (4)
- 【請求項1】入力データをライトイネーブル信号に従い
ライトクロックに同期してラッチ部に書き込み、その書
き込まれたデータを、リードイネーブル信号に従い、ラ
イトクロックとは非同期のリードクロックに同期して読
み出す非同期データ変換システムにおいて、前記ライト
イネーブル信号とリードイネーブル信号とのHIGH/
LOWの状態関係から、前記ラッチ部への書き込みを保
留状態とするライトレディ信号と、ラッチ部からの読み
出しを保留状態とするリードレディ信号とを、前記ライ
トクロックに同期して生成するレディ信号生成部を備え
たことを特徴とする非同期データ変換システム。 - 【請求項2】入力データをライトイネーブル信号に従い
ライトクロックに同期してラッチ部に書き込み、その書
き込まれたデータを、リードイネーブル信号に従い、ラ
イトクロックとは非同期のリードクロックに同期して読
み出す非同期データ変換システムにおいて、前記ライト
イネーブル信号とリードアクノレッジ信号とのHIGH
/LOWの状態関係から、前記ラッチ部への書き込みを
保留状態とするライトレディ信号と、ラッチ部からの読
み出しを保留状態とするリードレディ信号とを、前記ラ
イトクロックに同期して生成するレディ信号生成部と、
前記リードイネーブル信号と前記リードレディ信号との
HIGH/LOWの状態関係から、前記リードアクノレ
ッジ信号を前記リードクロックに同期して生成するリー
ドアクノレッジ信号生成部とを備えたことを特徴とする
非同期データ変換システム。 - 【請求項3】入力データをライトイネーブル信号に従い
ライトクロックに同期してラッチ部に書き込み、その書
き込まれたデータを、リードイネーブル信号に従い、ラ
イトクロックとは非同期のリードクロックに同期して読
み出す非同期データ変換システムにおいて、前記ライト
イネーブル信号とリードアクノレッジ信号とのHIGH
/LOWの状態関係から、前記ラッチ部への書き込みを
保留状態とするライトレディ信号と、ラッチ部からの読
み出しを保留状態とするリードレディ信号とを、前記ラ
イトクロックに同期して生成するレディ信号生成部と、
前記リードイネーブル信号と前記リードレディ信号との
HIGH/LOWの状態関係から、前記リードアクノレ
ッジ信号を前記リードクロックに同期して生成するリー
ドアクノレッジ信号生成部と、前記ライトクロックと前
記リードクロックとの速度差を検出し、前者の速度が後
者の速度より十分に大きいときは、前記リードイネーブ
ル信号を前記リードアクノレッジ信号として出力するよ
うに前記リードアクノレッジ信号生成部を制御し、また
前者の速度が後者の速度より十分に大きくないときは、
リードイネーブル信号とリードレディ信号とのHIGH
/LOWの状態関係から、リードアクノレッジ信号をリ
ードクロックに同期して生成するようにリードアクノレ
ッジ信号生成部を制御するモード切替部とを備えたこと
を特徴とする非同期データ変換システム。 - 【請求項4】ライトイネーブル信号とライトレディ信号
とのHIGH/LOWの状態関係から、ライトエラー信
号をライトクロックに同期して出力するライトエラー検
出部と、リードイネーブル信号とリードレディ信号との
HIGH/LOWの状態関係から、リードエラー信号を
リードクロックに同期して出力するリードエラー検出部
とを備えたことを特徴とする請求項1、2又は3に記載
の非同期データ変換システム。
Priority Applications (2)
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JP9229781A Expired - Fee Related JP3013817B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 非同期データ変換システム |
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