JP3575231B2 - Digital communication device and communication method - Google Patents
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル通信に関し、特にクロック信号を生成するための位相ロックループ(PLL)を含むデジタル通信に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、通信システムの構成を示す。データ送信機11とデータ受信機12は、バス13により接続されている。この通信システムは、例えばIEEE1394規格のデジタルシリアル通信システムである。バス13には、3以上の通信機を接続することもできる。データ送信機11は、バス13を介して、データ受信機12にパケットを送信する。パケットは、時間情報(タイムスタンプ)とデータを含む。パケットの詳細を、次に説明する。
【0003】
図3(A)はサンプリングされたデジタルデータを示し、図3(B)〜(D)はそのデジタルデータを通信する際のパケットの形式を示す。
【0004】
図3(A)は、送信時間を表すタイムスタンプTSと送信するサンプリングデータDTを示す。タイムスタンプTSは、例えばT1、T2、T3のタイミングで発生する。データDTは、例えばオーディオ信号や映像信号であり、データ列D(1)〜D(12)を含む。
【0005】
例えば、タイムスタンプT1の時間にデータD(1)〜D(5)を含むパケットPK1を送信し、タイムスタンプT2の時間にデータD(6)〜D(10)を含むパケットPK2を送信し、タイムスタンプT3の時間にデータD(11)、D(12)を含むパケットPK3を送信する。
【0006】
図3(B)に示すように、パケットPK1は、タイムスタンプT1とそれに続くデータD(1)〜D(5)とから構成される。図3(C)に示すように、パケットPK2は、タイムスタンプT2とそれに続くデータD(6)〜D(10)とから構成される。図3(D)に示すように、パケットPK3は、タイムスタンプT3とそれに続くデータD(11)、D(12)とから構成される。パケットPK1,PK2,PK3は、順にバス13(図2)上に送信される。
【0007】
図4は、図2に示すデータ送信機11の構成を示し、図5は、その動作を表すタイミングチャートである。
【0008】
クロック発生器21は、高周波数(例えば約25MHz)のシステムクロックSCLを生成する。カウンタ22は、システムクロックSCLのクロック数を順次カウントし、カウント値TMを出力する。
【0009】
ワードクロックWCLは、サンプリングクロックに相当するものであり、システムクロックSCLに比べ低周波数(例えば44.1kHz)である。D型フリップフロップ23は、D端子にワードクロックWCLを入力し、クロック端子にシステムクロックSCLを入力し、Q端子からクロックQCLを出力する。クロックQCLは、ワードクロックWCLをシステムクロックSCLで量子化したものである。
【0010】
ラッチ回路24は、カウント値TMをクロックQCLのタイミングでラッチし、タイムスタンプTSとして出力する。送信部25は、タイムスタンプTSとデジタルデータDTを基にパケットPK(図3(B)〜(D))を生成し、バス13(図3)上に送信する。
【0011】
図6は、従来技術によるデータ受信機12(図2)の構成を示す。
パケットPKは、バス13を介してデータ送信機11から受信したパケットである。受信部4は、パケットPKをタイムスタンプTSとデータDTとに分離する。
【0012】
クロック発生器1は、高周波数(例えば約25MHz)のシステムクロックSCLを生成する。システムクロックSCLは、クロック発生器21(図4)が生成するシステムクロックSCLと同一周波数であるが、同期はとれていない(すなわち必ずしも位相は同一ではない)。
【0013】
カウンタ2は、クロック発生器1が生成するシステムクロックSCLのクロック数を順次カウントし、カウント値TMを出力する。なお、カウンタ2は、カウンタ22(図4)とは同期がとれている。すなわち両者は同じタイミングでリセットされる。
【0014】
比較器3は、図5に示すように、カウント値TMとタイムスタンプTSを比較し、両者が一致したときにマッチ信号MTを出力する。位相検出器5は、マッチ信号MTとフィードバック信号WCLを入力し、両者の位相差を検出する。電圧制御発振器(VCO)6は、位相差を受け、その位相差をなくす方向にワードクロックWCLを修正して出力する。ワードクロックWCLは、上記の位相検出器5の一方の入力端子にフィードバックされる。
【0015】
位相検出器5とVCO6は、位相ロックループ(PLL)を構成する。このループを繰り返すことにより、ワードクロックWCLはデータ送信機11(図4)のワードクロックWCLと同一の周波数(例えば44.1kHz)に落ち着く。
【0016】
データ受信機12は、データ受信機11のワードクロックWCLと同一周波数のワードクロックWCLを再現できるので、データ送信機11とデータ受信機12は、任意の周波数のワードクロックWCLを使用することができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
データ受信機12は、位相検出器5とVCO6とを含むPLLを有する。このPLLを用いて生成されるワードクロックWCLはジッタを含み、不安定になることがある。
【0018】
本発明の目的は、安定したクロックを生成する位相ロックループ(PLL)を含むデジタル通信装置又は通信方法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、受信部であって、受信用システムクロックを生成する第1のクロック発生器と、送信側のシステムクロックに同期したタイミング信号を入力する入力端子と、前記受信用システムクロックと前記タイミング信号とを受け、両者を比較し、両者が一致するタイミングでマッチ信号を生成する比較器と、受信用ワードクロックと前記受信用システムクロックとを受け、前記受信用システムクロックのタイミングで受信用ワードクロックを出力する第1のフリップフロップと、前記第1のフリップフロップが出力する受信用ワードクロックと前記マッチ信号とを入力し、両者の位相差に応じた信号を前記受信用ワードクロックとして前記第1のフリップフロップにフィードバックする発振器と
を含む受信部を有するデジタル通信装置が提供される。
【0020】
第1のフリップフロップは、受信用ワードクロックを受信用システムクロックのタイミングで出力する。発振器は、いずれも受信用システムクロックに同期したクロックとマッチ信号との位相差に応じて受信用ワードクロックを生成するので、安定した受信用ワードクロックを生成することができる。
【0021】
本発明の他の観点によれば、(a)受信部でタイミング信号を入力する工程であって、(a−1)受信用システムクロックを生成する工程と、(a−2)送信側のシステムクロックに同期したタイミング信号を入力する工程と、(a−3)前記受信用システムクロックと前記タイミング信号とを受け、両者を比較し、両者が一致するタイミングでマッチ信号を生成する工程と、(a−4)フィードバック端子に入力される受信用ワードクロックと前記受信用システムクロックとを受け、前記受信用システムクロックのタイミングで受信用ワードクロックを出力し、その受信用ワードクロックと前記マッチ信号とを入力し、両者の位相差に応じた信号を前記受信用ワードクロックとして前記フィードバック端子にフィードバックする工程とを有する工程(a)を含む通信方法が提供される。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例による通信装置は、上記の図2と同じ通信システムを構成することができる。この通信システムは、例えばIEEE1394規格のデジタルシリアル通信システムである。データ送信機11とデータ受信機12は、バス13により接続されている。バス13には、3以上の通信機を接続することもできる。データ送信機11は、バス13を介して、データ受信機12にパケットPK(図3(B)〜(D))を送信する。パケットPKは、タイムスタンプTSとデータDTを含む。データDTは、例えばオーディオ信号や映像信号である。データ送信機11は、図4に示す構成と同じ構成を有する。
【0023】
図1は、本発明の実施例によるデータ受信機12(図2)の構成を示す。図6に示す従来技術によるデータ受信機12に比べ、フリップフロップ7を新たに付加した点で異なる。フリップフロップ7を付加することにより、データ受信機12は安定したワードクロックWCLを生成することができる。以下、その動作を説明する。
【0024】
パケットPKは、バス13(図2)を介してデータ送信機11から受信したパケットである。受信部4は、パケットPKを基にタイムスタンプTSとデータDTとに分離する。
【0025】
クロック発生器1は、高周波数(例えば約25MHz)のシステムクロックSCLを生成する。システムクロックSCLは、クロック発生器21(図4)が生成するシステムクロックSCLと同一周波数であるが、同期はとれていない(すなわち必ずしも位相は同一ではない)。
【0026】
カウンタ2は、クロック発生器1が生成するシステムクロックSCLのクロック数を順次カウントし、カウント値TMを出力する。なお、カウンタ2は、カウンタ22(図4)と同じタイミングでリセットが指示される。カウンタ2とカウンタ22は、1クロックの誤差範囲内で同じ値をカウントする。
【0027】
D型フリップフロップ7は、D端子にワードクロックWCLがフィードバックされ、クロック端子にシステムクロックSCLが入力され、Q端子からクロックQCLが出力される。クロックQCLは、ワードクロックWCLをシステムクロックSCLで量子化したものである。
【0028】
比較器3は、図5に示すように、カウント値TMとタイムスタンプTSを比較し、両者が一致したときにマッチ信号MTを出力する。位相検出器5は、マッチ信号MTとクロックQCLを入力し、両者の位相差を検出する。電圧制御発振器(VCO)6は、その位相差をなくす方向にワードクロックWCLを修正して出力する。ワードクロックWCLは、上記のフリップフロップ7のD端子にフィードバックされる。
【0029】
位相検出器5とVCO6とフリップフロップ7は、位相ロックループ(PLL)を構成する。このループを繰り返すことにより、ワードクロックWCLはデータ送信機11(図4)のワードクロックWCLと同一の周波数(例えば44.1kHz)に落ち着く。データ受信機12は、データ送信機11のワードクロックWCLと同一周波数のワードクロックWCLを再現できるので、データ送信機11とデータ受信機12は、任意の周波数のワードクロックWCLを使用することができる。
【0030】
従来技術によるデータ受信機12(図6)では、ワードクロックWCLがフリップフロップを介さずに位相検出器5に直接フィードバックされる。すなわち、ワードクロックWCLは、システムクロックSCLで量子化されずに、フィードバックされる。位相検出器5には、ワードクロックWCLとマッチ信号MTが入力される。マッチ信号MTはシステムクロックSCLで量子化されているが、ワードクロックWCLはシステムクロックSCLで量子化されていない。特に、ワードクロックWCLは、初期時が不定値であるので、システムクロックWCLとの同期はとれていない。
【0031】
ワードクロックWCLは、システムクロックWCLで量子化されずに、位相検出器5に入力されるので、PLLは安定したワードクロックWCLを生成することが困難な場合がある。
【0032】
本実施例によるデータ受信機12では、位相検出器5が、いずれもシステムクロックSCLで量子化されたクロックQCLとマッチ信号MTを入力するので、両入力の同期がとれ、PLLは安定したワードクロックWCLを生成することができる。
【0033】
フリップフロップ7は、ワードクロックWCLをシステムクロックSCLで量子化したクロックQCLを位相検出器5に出力するので、データ受信機12はジッタが少ない又はジッタがない安定したワードクロックWCLを生成することができる。
【0034】
本実施例によるデータ受信機12は、データ送信機11と同じロジックを採用することにより、動作の安定化を図っている。すなわち、図4に示すデータ送信機11は、フリップフロップ23においてワードクロックWCLをシステムクロックSCLで量子化してクロックQCLを生成するロジックを有する。そこで、データ受信機12(図1)でも、データ送信機11と同様に、フリップフロップ7においてワードクロックWCLをシステムクロックSCLで量子化してクロックQCLを生成するロジックを含ませることとした。
【0035】
以上、データ送信機11とデータ受信機12を別のデータ通信装置として説明したが、1つのデータ通信装置の中にデータ送信機11とデータ受信機12の両方を含ませてもよい。その場合、一のデータ通信装置内のデータ送信機から、他のデータ通信装置内のデータ受信機へデータが送信される。1つのデータ通信装置は、データの送信及び受信の両方を行うことができる。
【0036】
データ通信装置は、IEEE1394の他、他のデジタル通信にも適用することができる。
【0037】
また、データ通信装置は、通信するデータの種類は問わないが、オーディオ信号又は映像信号の通信に適している。
【0038】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発振器は、いずれも受信用システムクロックに同期したクロックとマッチ信号との位相差に応じて受信用ワードクロックを生成するので、安定した受信用ワードクロックを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるデータ受信機の構成を示す図である。
【図2】通信システムの構成を示す図である。
【図3】図3(A)はタイムスタンプとサンプリングデータを示す図であり、図3(B)〜(D)は通信パケットのフォーマットを示す図である。
【図4】データ送信機の構成を示す図である。
【図5】データ送信機及びデータ受信機の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】従来技術によるデータ受信機の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 クロック発生器、 2 カウンタ、 3 比較器、 4 受信部、5 位相検出器、 6 電圧制御発振器(VCO)、 7 フリップフロップ、 11 データ送信機、 12 データ受信機、 13 バス、21 クロック発生器、 22 カウンタ、 23 フリップフロップ、 24 ラッチ回路、 25 送信部、 TS タイムスタンプ、 DT サンプリングデータ、 PK パケット、 SCL システムクロック、 WCL ワードクロック、 QCL クロック、 MT マッチ信号、 TM カウント値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to digital communications, and more particularly to digital communications that include a phase locked loop (PLL) for generating a clock signal.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a configuration of the communication system. The
[0003]
FIG. 3A shows sampled digital data, and FIGS. 3B to 3D show the format of a packet when communicating the digital data.
[0004]
FIG. 3A shows a time stamp TS indicating a transmission time and sampling data DT to be transmitted. The time stamp TS is generated, for example, at timings T1, T2, and T3. The data DT is, for example, an audio signal or a video signal, and includes data strings D (1) to D (12).
[0005]
For example, a packet PK1 including data D (1) to D (5) is transmitted at the time of the time stamp T1, a packet PK2 including data D (6) to D (10) is transmitted at the time of the time stamp T2, A packet PK3 including data D (11) and D (12) is transmitted at the time of the time stamp T3.
[0006]
As shown in FIG. 3B, the packet PK1 includes a time stamp T1 and data D (1) to D (5) following the time stamp T1. As shown in FIG. 3C, the packet PK2 is composed of a time stamp T2 and subsequent data D (6) to D (10). As shown in FIG. 3D, the packet PK3 is composed of a time stamp T3 and subsequent data D (11) and D (12). The packets PK1, PK2, and PK3 are sequentially transmitted on the bus 13 (FIG. 2).
[0007]
FIG. 4 shows a configuration of the
[0008]
The
[0009]
The word clock WCL is equivalent to a sampling clock, and has a lower frequency (for example, 44.1 kHz) than the system clock SCL. The D-type flip-
[0010]
The
[0011]
FIG. 6 shows the configuration of the data receiver 12 (FIG. 2) according to the prior art.
The packet PK is a packet received from the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
As shown in FIG. 5, the
[0015]
The
[0016]
Since the
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The
[0018]
An object of the present invention is to provide a digital communication device or communication method including a phase locked loop (PLL) that generates a stable clock.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, the receiving unit includes: a first clock generator that generates a receiving system clock; an input terminal that inputs a timing signal synchronized with a transmitting-side system clock; Receiving a system clock and the timing signal, comparing the two, and generating a match signal at a timing at which both match; receiving a word clock for reception and the system clock for reception; A first flip-flop that outputs a word clock for reception at a timing, a word clock for reception output by the first flip-flop and the match signal are input, and a signal corresponding to a phase difference between the two signals is received. An oscillator for feeding back the first flip-flop as a word clock. Communication device is provided.
[0020]
The first flip-flop outputs the receiving word clock at the timing of the receiving system clock. Each of the oscillators generates the word clock for reception in accordance with the phase difference between the clock synchronized with the system clock for reception and the match signal, so that a stable word clock for reception can be generated.
[0021]
According to another aspect of the present invention, (a) a step of inputting a timing signal in a receiving unit, (a-1) a step of generating a receiving system clock, and (a-2) a system of a transmitting side (A-3) receiving the receiving system clock and the timing signal, comparing the two, and generating a match signal at a timing when the two coincide with each other; a-4) Receiving the receiving word clock and the receiving system clock input to the feedback terminal, outputting the receiving word clock at the timing of the receiving system clock, and receiving the receiving word clock and the match signal. And feeding back a signal corresponding to the phase difference between the two to the feedback terminal as the word clock for reception. That a communication method comprising the step (a) is provided.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The communication device according to the embodiment of the present invention can constitute the same communication system as that of FIG. This communication system is, for example, a digital serial communication system of the IEEE 1394 standard. The
[0023]
FIG. 1 shows a configuration of a data receiver 12 (FIG. 2) according to an embodiment of the present invention. It differs from the
[0024]
The packet PK is a packet received from the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
In the D flip-
[0028]
As shown in FIG. 5, the
[0029]
The
[0030]
In the conventional data receiver 12 (FIG. 6), the word clock WCL is directly fed back to the
[0031]
Since the word clock WCL is input to the
[0032]
In the
[0033]
The flip-
[0034]
The
[0035]
In the above, the
[0036]
The data communication device can be applied to other digital communication in addition to IEEE1394.
[0037]
The data communication device is suitable for communication of audio signals or video signals, regardless of the type of data to be communicated.
[0038]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the oscillator generates the receiving word clock in accordance with the phase difference between the clock synchronized with the receiving system clock and the match signal, so that the stable receiving word clock is generated. Can be generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a data receiver according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a communication system.
FIG. 3A is a diagram showing a time stamp and sampling data, and FIGS. 3B to 3D are diagrams showing a format of a communication packet.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a data transmitter.
FIG. 5 is a timing chart showing operations of the data transmitter and the data receiver.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a data receiver according to the related art.
[Explanation of symbols]
1 clock generator, 2 counter, 3 comparator, 4 receiver, 5 phase detector, 6 voltage controlled oscillator (VCO), 7 flip-flop, 11 data transmitter, 12 data receiver, 13 bus, 21 clock generator , 22 counter, 23 flip-flop, 24 latch circuit, 25 transmission unit, TS time stamp, DT sampling data, PK packet, SCL system clock, WCL word clock, QCL clock, MT match signal, TM count value
Claims (4)
受信用システムクロックを生成する第1のクロック発生器と、
送信側のシステムクロックに同期したタイミング信号を入力する入力端子と、
前記受信用システムクロックと前記タイミング信号とを受け、両者を比較し、両者が一致するタイミングでマッチ信号を生成する比較器と、
受信用ワードクロックと前記受信用システムクロックとを受け、前記受信用システムクロックのタイミングで受信用ワードクロックを出力する第1のフリップフロップと、
前記第1のフリップフロップが出力する受信用ワードクロックと前記マッチ信号とを入力し、両者の位相差に応じた信号を前記受信用ワードクロックとして前記第1のフリップフロップにフィードバックする発振器と
を含む受信部を有するデジタル通信装置。A receiving unit,
A first clock generator for generating a receiving system clock;
An input terminal for inputting a timing signal synchronized with a transmission-side system clock,
A comparator that receives the reception system clock and the timing signal, compares the two, and generates a match signal at a timing at which both match;
A first flip-flop that receives a receiving word clock and the receiving system clock, and outputs a receiving word clock at the timing of the receiving system clock;
An oscillator that receives a word clock for reception output from the first flip-flop and the match signal, and feeds back a signal corresponding to a phase difference between the two as the word clock for reception to the first flip-flop; A digital communication device having a receiving unit.
送信用システムクロックを生成する第2のクロック発生器と、
前記送信用システムクロックを受け、送信用ワードクロックを前記送信用システムクロックのタイミングで出力する第2のフリップフロップと、
前記第2のフリップフロップに接続され、前記送信用システムクロックを前記第2のフリップフロップが出力するクロックのタイミングでラッチしてタイミング信号を出力するラッチ手段と
を含む送信部を有する請求項1記載のデジタル通信装置。Further, the transmitting unit,
A second clock generator for generating a transmission system clock;
A second flip-flop that receives the transmission system clock and outputs a transmission word clock at the timing of the transmission system clock;
2. A transmission unit connected to the second flip-flop, the transmission unit comprising: a latch unit that latches the transmission system clock at a timing of a clock output from the second flip-flop and outputs a timing signal. Digital communication device.
(a−1)受信用システムクロックを生成する工程と、
(a−2)送信側のシステムクロックに同期したタイミング信号を入力する工程と、
(a−3)前記受信用システムクロックと前記タイミング信号とを受け、両者を比較し、両者が一致するタイミングでマッチ信号を生成する工程と、
(a−4)フィードバック端子に入力される受信用ワードクロックと前記受信用システムクロックとを受け、前記受信用システムクロックのタイミングで受信用ワードクロックを出力し、その受信用ワードクロックと前記マッチ信号とを入力し、両者の位相差に応じた信号を前記受信用ワードクロックとして前記フィードバック端子にフィードバックする工程と
を有する工程(a)を含む通信方法。(A) a step of inputting a timing signal in a receiving unit,
(A-1) generating a receiving system clock;
(A-2) inputting a timing signal synchronized with a system clock on a transmission side;
(A-3) receiving the receiving system clock and the timing signal, comparing the two, and generating a match signal at a timing at which the two match;
(A-4) Receiving the receiving word clock and the receiving system clock input to the feedback terminal, outputting a receiving word clock at the timing of the receiving system clock, and receiving the receiving word clock and the match signal. And feeding back a signal corresponding to the phase difference between the two signals to the feedback terminal as the receiving word clock.
(b−1)送信用システムクロックを生成する工程と、
(b−2)前記送信用システムクロックを受け、送信用ワードクロックを前記送信用システムクロックのタイミングで出力する工程と、
(b−3)前記送信用システムクロックを前記工程(b−2)で出力されるクロックのタイミングでラッチしてタイミング信号を出力する工程と
を有する工程(b)を含む請求項3記載の通信方法。Further, (b) a step of outputting a timing signal in the transmission unit,
(B-1) generating a transmission system clock;
(B-2) receiving the transmission system clock and outputting a transmission word clock at the timing of the transmission system clock;
4. The communication according to claim 3, further comprising the step of: (b-3) latching the transmission system clock at the timing of the clock output in the step (b-2) and outputting a timing signal. Method.
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