JP3562581B2 - スキュー調整回路及び半導体集積回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はスキュー調整回路に関し、特に、半導体集積回路と外部デバイスの間のスキュー調整を行うスキュー調整回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路のノード、ノードの出力を入力とする外部デバイス、およびノードの動作や状態を管理する管理CPUを含むシステムにおいて、ノードから外部デバイスにクロック信号やデータ信号を入力する場合、複数のノードと外部デバイスとの間においてスキュー調整を行うことが必要な場合がある。
【0003】
特に、近年ではCPUや周辺回路等のデータバスのバス幅が増大したため、データバスに含まれるデータ信号の配線数が増え、全てのデータ信号を等長配線することは困難となっており、スキュー調整が重要となっている。
【0004】
従来の代表的なスキュー調整方法として、観測機器を使用してノード出力のアナログ波形を観測しながら、外部デバイスの仕様を満たすように、複数のノードのスキュー調整を行い、また、外部のクロックドライバから外部デバイスへクロックを入力していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスキュー調整方法では、観測機器を用いる等調整の作業が煩雑であった。
【0006】
また、近年ではCPUや周辺回路等で用いられるクロック速度の高速化に伴い、複数のノード出力を所望のタイミングにスキュー調整し、また、クロックドライバから外部デバイスに所望のタイミングのクロックを与えることが困難となっている。
【0007】
本発明の主な目的は、高速クロックのシステムにおいて、観測機器を使用せず、容易にスキュー調整を行うことができるスキュー調整回路を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスキュー調整回路は、第1の回路から第2の回路への信号のスキュー調整を行うスキュー調整回路であって、所定の遅延を有し、前記第1の回路のデータ出力に直列に接続された複数のディレイゲートと、前記第1の回路のデータ出力及び前記ディレイゲートの出力を入力とし、該入力の中から1つを選択して、前記第2の回路に出力するセレクタと、前記セレクタの選択が変更可能に設定され、前記第1の回路からのデータ信号が前記第2の回路で正常に受信されるタイミングになるまで、前記セレクタの選択を順次変更するセレクタ値設定レジスタを有している。
【0009】
本発明によれば、直列に接続された複数のディレイゲートにより、互いに異なる遅延が与えられた複数の信号を生成し、第2の回路で正常に受信できるタイミングの信号を選択することによりスキュー調整を行うことができる。
【0010】
本発明の実施態様によれば、前記第1の回路から前記第2回路への前記データ信号は複数であり、直列に接続された複数の前記ディレイゲート及び前記セレクタを前記データ信号毎に備えている。
【0011】
したがって、各データフリップフロップ毎すなわち前記データ信号毎に、容易にスキュー調整ができる。
【0012】
本発明の実施態様によれば、前記第2の回路は、データの書き込み及び読み出しが可能な入出力レジスタを有し、前記第1の回路からの前記データ信号が前記第2の回路で正常に受信されたか否かは、前記入出力レジスタへの書き込みデータと、前記入出力レジスタからの読み出しデータとの比較により判定される。
【0013】
本発明の実施態様によれば、前記入出力レジスタへの書き込みに用いた、前記書き込みデータを保持するライトデータ保持レジスタを更に有している。
【0014】
本発明の半導体集積回路は、スキュー調整を行った信号を外部回路へ出力する半導体集積回路であって、前記外部回路へのデータ出力の直前のデータフリップフロップと、所定の遅延を有し、前記データフリップフロップのデータ出力に直列に接続された複数のディレイゲートと、前記データフリップフロップのデータ出力及び前記ディレイゲートの出力を入力とし、該入力の中から1つを選択して、前記外部回路に出力するセレクタと、前記セレクタの選択が変更可能に設定され、前記データフリップフロップからのデータ信号が前記外部回路で正常に受信されるタイミングになるまで、前記セレクタの選択を順次変更するセレクタ値設定レジスタを有している。
【0015】
本発明の実施態様によれば、前記データフリップフロップから前記外部回路への前記データ信号は複数であり、直列に接続された複数の前記ディレイゲート及び前記セレクタを前記データ信号毎に備えている。
【0016】
本発明の実施態様によれば、前記外部回路は、データの書き込み及び読み出しが可能な入出力レジスタを有し、前記データフリップフロップからの前記データ信号が前記外部回路で正常に受信されたか否かは、前記入出力レジスタへの書き込みデータと、前記入出力レジスタからの読み出しデータとの比較により判定される。
【0017】
本発明の実施態様によれば、前記入出力レジスタへの書き込みに用いた、前記書き込みデータを保持するライトデータ保持レジスタを更に有している。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
図1を参照すると、本発明の一実施形態のシステム1は外部デバイス10、管理CPU300及びノード100,200を有する。
【0020】
外部デバイス10は、ノード100からのクロック信号40に同期した、ノード100からのライトデータ信号21,22,…,2Nおよびノード200からのライトデータ信号31,32,…,3Nを受信し、内部に取り込む。また、外部デバイス10は、ライトデータ信号21,22,…,2Nおよびライトデータ信号31,32,…,3Nとして取り込んだデータをリードデータ信号51,52,…,5Nおよびリードデータ信号61,62,…,6Nとして出力する。すなわち、管理CPU300から書き込み及び読み出し可能な入出力レジスタ11を内部に有する。
【0021】
管理CPU300は、各ライトデータ信号21,22,…,2Nの遅延量をノード100に設定する。また、管理CPU300は、ライトデータ信号21,22,…,2Nにより外部デバイス10へ所定のデータの書込みを行い、更に、書き込んだデータをリードデータ信号51,52,…,5Nにより読み出すようにノード100に指示し、書き込んだ所定のデータと読み出されたデータとが一致するか否かを判定する。
【0022】
また同様に、管理CPU300は、各ライトデータ信号31,32,…,3Nの遅延量をノード200に設定する。また、管理CPU300は、ライトデータ信号31,32,…,3Nにより外部デバイス10へ所定のデータの書込みを行い、更に、書き込んだデータをリードデータ信号61,62,…,6Nにより読み出すようにノード200に指示し、書き込んだ所定のデータと読み出されたデータとが一致するか否かを判定する。
【0023】
ノード100は、PLL回路120、データフリップフロップ(F/F)131,132,…,13N、セレクタ値設定レジスタ140、セレクタ151,152,…,15N、ディレイゲート1611,1612,…,161M,1621,1622,…,162M,…,16N1,16N2,…,16NM、ライトデータ保持レジスタ170およびリードデータバッファ180を有する。
【0024】
PLL回路120は基準クロックを発生し、それを分周し、所定の周波数のクロック信号を各部に分配する。
【0025】
データフリップフロップ131,132,…,13Nは、外部デバイス10への出力の前段にあるフリップフロップであり、PLL回路120からのクロック信号のタイミングで所定のデータをラッチして出力する。
【0026】
ディレイゲート1611,1612,…,161M,1621,1622,…162M,…,16N1,16N2,…,16NMは、データフリップフロップ131,132,…,13Nの出力信号を所望のタイミングに調整するために、所定の遅延を有するゲートである。ディレイゲート1611,1612,…,161Mは、データフリップフロップ131の出力に直列に接続される。ディレイゲート1621,1622,…162Mは、データフリップフロップ132の出力に直列に接続される。同様に、ディレイゲート16N1,16N2,…,16NMは、データフリップフロップ13Nの出力に直列に接続される。
【0027】
セレクタ151,152,…,15Nは、データの遅延量を選択するためのセレクタである。セレクタ151は、データフリップフロップ131、ディレイゲート1611,1612,…,161Mの出力の中から1つを選択して出力する。セレクタ152は、データフリップフロップ132、ディレイゲート1621,1622,…,162Nの出力の中から1つを選択して出力する。セレクタ15Nは、データフリップフロップ13N、ディレイゲート16N1,16N2,…,16NMの出力の中から1つを選択して出力する。
【0028】
セレクタ値設定レジスタ140は、設定信号110により管理CPU300からセレクタ151,152,…,15Nにおける選択が設定される。
【0029】
ライトデータ保持レジスタ170は、データフリップフロップ131,132,…,13Nの出力データを保持し、保持データ信号175として管理CPU300に出力する。
【0030】
リードデータバッファ180は、リードデータ信号51,52,…,5Nにより外部デバイス10から読み出されたデータを受信し、リードデータ信号185として管理CPU300に出力する。
【0031】
また同様に、ノード200は、PLL回路220、データフリップフロップ(F/F)231,232,…,23N、セレクタ値設定レジスタ240、セレクタ251,252,…,25N、ディレイゲート2611,2612,…,261M,2621,2622,…,262M,…,16N1,16N2,…,16NM、ライトデータ保持レジスタ170およびリードデータバッファ180を有する。
【0032】
PLL回路120は基準クロックを発生し、それを分周し、所定の周波数のクロック信号を各部に分配する。
【0033】
データフリップフロップ231,232,…,23Nは、外部デバイス10への出力の前段にあるフリップフロップであり、PLL回路220からのクロック信号のタイミングで所定のデータをラッチして出力する。
【0034】
ディレイゲート2611,2612,…,261M,2621,2622,…262M,…,26N1,26N2,…,26NMは、データフリップフロップ131,132,…,13Nの出力信号を所望のタイミングに調整するためのゲートである。ディレイゲート2611,2612,…,261Mは、データフリップフロップ231の出力に直列に接続される。ディレイゲート2621,2622,…262Mは、データフリップフロップ232の出力に直列に接続される。同様に、ディレイゲート26N1,26N2,…,26NMは、データフリップフロップ23Nの出力に直列に接続される。
【0035】
セレクタ251,252,…,25Nは、データの遅延量を選択するためのセレクタである。セレクタ251は、データフリップフロップ231、ディレイゲート2611,2612,…,261Mの出力の中から1つを選択して出力する。セレクタ252は、データフリップフロップ232、ディレイゲート2621,2622,…,262Nの出力の中から1つを選択して出力する。セレクタ25Nは、データフリップフロップ23N、ディレイゲート26N1,26N2,…,26NMの出力の中から1つを選択して出力する。
【0036】
セレクタ値設定レジスタ140は、設定信号110により管理CPU300からセレクタ151,152,…,15Nにおける選択が設定される。
【0037】
ライトデータ保持レジスタ170は、データフリップフロップ131,132,…,13Nの出力データを保持し、保持データ信号175として管理CPU300に出力する。
【0038】
リードデータバッファ180は、リードデータ信号51,52,…,5Nにより外部デバイス10から読み出されたデータを受信し、リードデータ信号185として管理CPU300に出力する。
【0039】
次に、システム1の動作例に付いて説明する。
【0040】
システム1は、全てのデータフリップフロップ131,132,…,13N,231,232,…,23Nの出力を順次調整していく。つまり、システム1は、同様な調整動作を2N回繰り返す。また、各セレクタはM+1個の入力の中から選択することができる。このスキュー調整はシステム1の初期テスト時に行われる。ここで、初期テストは、回路設計を検証するためのテストであってもよく、また、製品としての出荷試験であってもよい。
【0041】
図2を参照すると、システム1は、まず、ステップS101に、自然数の変数iを初期値“1”とする。ステップS102に、システム1は、調整対象のデータフリップフロップに対応する、セレクタ値設定レジスタのビットに変数iを設定する。これにより、調整対象のデータフリップフロップに対応するセレクタの選択が初期値となる。ここでは、直列に接続された最終段のディレイゲートの出力が選択される。例えば、調整対象をデータフリップフロップ131とした場合、ディレイゲート161Mの出力が選択される。
【0042】
ステップS103に、システム1は、調整対象のデータフリップフロップを含むノードから外部デバイス10へ所定のデータを書き込む。外部デバイス10への書き込みデータ信号は、セレクタ値設定レジスタ140の設定に従ってセレクタで遅延が与えられたものとなる。このとき同時に、書き込みデータはライトデータ保持レジスタに格納される。
【0043】
ステップS104に、システム1は、ステップS103で外部デバイス10に書き込んだデータを読み出す。
【0044】
ステップS105に、システム1は、外部デバイス10に書き込んだデータと、外部デバイスから読み出されたデータを比較し、調整対象のデータフリップフロップに対応するビットが一致するか否かを判定する。ステップS105の判定において一致した場合、システム1は、調整対象のデータフリップフロップの出力に対するスキュー調整を完了し、処理を終了する。
【0045】
ステップS105の判定において一致しなかった場合、システム1は、ステップS106に、変数iがM+1以上か否か判定する。ステップS106の判定で変数iがM+1以上だったら、システム1は、調整対象のデータフリップフロップの出力に対するスキュー調整ができないものとして、処理を終了する。ステップS106の判定で変数iがM+1より小さければ、システム1は、ステップS107に、変数iに1を加算し、ステップS102の処理に戻る。
【0046】
ここでは例えば、変数iに1が加算される毎に、セレクタの選択は、直列に接続された1段手前のディレイゲートの出力に移る。そして、調整が完了するか、或いは変数iがM+1となるまで、ステップS102からステップS107の処理が繰り返される。
【0047】
本実施形態によれば、直列に接続された複数(本実施形態では、M個)のディレイゲートにより、互いに異なる遅延が与えられた複数の信号を生成し、外部デバイス10に対するデータの書き込み及び読み出しを行い、書き込みデータと読み出しデータが一致する、すなわち、正常に書き込みが行われるようにスキュー調整が行われるので、システム1が高速クロックで動作するものである場合にも、観測機器を使用せず、容易にスキュー調整を行うことができる。また、各データフリップフロップ毎すなわちライトデータ信号毎に、容易にスキュー調整ができるので、多数のデータ信号のスキュー調整を各データ信号毎に行う場合に作業時間が短縮される。
【0048】
なお、本実施形態では、全てのノードの全てのデータフリップフロップに対して、順次、スキュー調整を行うこととしたが、複数のデータフリップフロップのスキュー調整を同時に行ってもよい。
【0049】
その場合例えば、変数iを1からM+1まで順次変化させ、その都度、各データフリップフロップに対応する書き込みデータ及び読み出しデータの一致判定を行っておき、各データフリップフロップ毎に最適な遅延量を選択した後、セレクタ値設定レジスタに最適な値を設定する。
【0050】
また、本実施形態では、直列に接続された最終段のディレイゲートの出力から順次選択して書き込みデータと読み出しデータの一致を判定したが、選択の順序は逆であってもよく、また、他のいかなる順序であってもよい。
【0051】
また、本実施形態では、理解を容易化するために、ライトデータ信号21,22,…,2Nとライトデータ信号51,52,…,5N、およびライトデータ信号31,32,…,3Nとライトデータ信号61,62,…,6Nを互いに別の信号線上で伝送されるように説明したが、同一信号線上を流れる信号であってもよい。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、直列に接続された複数のディレイゲートにより、互いに異なる遅延が与えられた複数の信号を生成し、第2の回路で正常に受信できるタイミングの信号を選択することによりスキュー調整を行うことができるので、第1の回路と第2の回路の間が高速クロックで動作するものである場合にも、観測機器を使用せず、容易にスキュー調整を行うことができる。
【0053】
本発明によれば、各データフリップフロップ毎すなわち前記信号毎に、容易にスキュー調整ができるので、多数のデータ信号のスキュー調整を各データ信号毎に行う場合に作業時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のシステム1の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態のシステム1の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 外部デバイス
11 入出力レジスタ
21〜2N ライトデータ信号
31〜3N ライトデータ信号
40 クロック信号
51〜5N リードデータ信号
61〜6N リードデータ信号
100,200 ノード
110,210 設定信号
120,220 PLL回路
131〜13N,231〜23N データフリップフロップ
140,240 セレクタ値設定レジスタ
151〜15N,251〜25N セレクタ
1611〜161M,1621〜162M,…,16N1〜16NM,2611〜261M,2621〜262M,…,26N1〜26NM ディレイゲート
170,270 ライトデータ保持レジスタ
175,275 保持データ信号
180,280 リードデータバッファ
185,285 リードデータ信号
300 管理CPU
S101〜S107 ステップ
Claims (8)
- 第1の回路から第2の回路への信号のスキュー調整を行うスキュー調整回路であって、
所定の遅延を有し、前記第1の回路のデータ出力に直列に接続された複数のディレイゲートと、
前記第1の回路のデータ出力及び前記ディレイゲートの出力を入力とし、該入力の中から1つを選択して、前記第2の回路に出力するセレクタと、
前記セレクタの選択が変更可能に設定され、前記第1の回路からのデータ信号が前記第2の回路で正常に受信されるタイミングになるまで、前記セレクタの選択を順次変更するセレクタ値設定レジスタを有し、
前記第1の回路側に備えられたスキュー調整回路。 - 前記第1の回路から前記第2回路への前記データ信号は複数であり、直列に接続された複数の前記ディレイゲート及び前記セレクタを前記データ信号毎に備えた、請求項1記載のスキュー調整回路。
- 前記第2の回路は、データの書き込み及び読み出しが可能な入出力レジスタを有し、前記第1の回路からの前記データ信号が前記第2の回路で正常に受信されたか否かは、前記入出力レジスタへの書き込みデータと、前記入出力レジスタからの読み出しデータとの比較により判定される、請求項1記載のスキュー調整回路。
- 前記入出力レジスタへの書き込みに用いた、前記書き込みデータを保持するライトデータ保持レジスタを更に有する、請求項3記載のスキュー調整回路。
- スキュー調整を行った信号を外部回路へ出力する半導体集積回路であって、
前記外部回路へのデータ出力の直前のデータフリップフロップと、
所定の遅延を有し、前記データフリップフロップのデータ出力に直列に接続された複数のディレイゲートと、
前記データフリップフロップのデータ出力及び前記ディレイゲートの出力を入力とし、該入力の中から1つを選択して、前記外部回路に出力するセレクタと、
前記セレクタの選択が変更可能に設定され、前記データフリップフロップからのデータ信号が前記外部回路で正常に受信されるタイミングになるまで、前記セレクタの選択を順次変更するセレクタ値設定レジスタを有する半導体集積回路。 - 前記データフリップフロップから前記外部回路へのデータ信号は複数であり、直列に接続された複数の前記ディレイゲート及び前記セレクタを前記データ信号毎に備えた、請求項5記載の半導体集積回路。
- 前記外部回路は、データの書き込み及び読み出しが可能な入出力レジスタを有し、前記データフリップフロップからの前記データ信号が前記外部回路で正常に受信されたか否かは、前記入出力レジスタへの書き込みデータと、前記入出力レジスタからの読み出しデータとの比較により判定される、請求項5記載の半導体集積回路。
- 前記入出力レジスタへの書き込みに用いた、前記書き込みデータを保持するライトデータ保持レジスタを更に有する、請求項7記載の半導体集積回路。
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