JP6362434B2 - クロック乗せ換え回路、半導体集積回路 - Google Patents
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Description
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
タイミング信号発生器102は、第1クロック信号CK1および第2クロック信号CK2を利用してタイミング信号S1を生成する。タイミング信号S1のエッジは、第1クロック信号CK1のポジティブエッジおよびネガティブエッジのうち、第1クロックドメイン4におけるデータを変化のトリガとならないエッジである非トリガエッジの近傍に位置する。
図6は、半導体集積回路2のタイミング信号発生器102の動作波形図である。エッジ検出回路110により、第1クロック信号CK1のポジティブエッジごとにハイレベルとなるエッジ検出信号S2が生成される。遅延回路112は、エッジ検出信号S2を、Mサイクル(図6では2サイクル)遅延させ、第1クロック信号CK1のネガティブエッジの近傍にシフトすることにより、タイミング信号S1を生成する。遅延量τは、第1クロック信号CK1に対するセットアップ時間およびホールド時間の仕様を満たすように定めればよい。
これに対して実施の形態に係る半導体集積回路2によれば、複数のデータおよび/または複数のビットに共通のタイミング信号S1を生成することとし、このタイミング信号S1を、複数のデータ、複数のビットに分配することとした。そして、タイミング信号S1の生成過程においてメタステーブル対策および一致判定を行うかわりに、データごと、ビットごとの、メタステーブル対策、安定化の回路を省略することにより、回路規模を縮小することができる。かかる効果は、第1クロックドメイン4と第2クロックドメイン6の間で受け渡されるデータの個数、ビット幅が大きくほど顕著となる。
図9は、第1変形例に係るタイミング信号発生器102aの回路図である。タイミング信号発生器102aは、メタステーブル除去回路114およびエッジ検出回路110aを備える。メタステーブル除去回路114は、図3のそれと同じである。エッジ検出回路110aは、第1クロック信号CK1aの非トリガエッジ(ネガティブエッジ)を検出する。タイミング信号発生器102aは、エッジ検出回路110aの出力を、タイミング信号S1とする。
実施の形態では、インタフェース回路104は、第1クロックドメイン4と第2クロックドメイン6の間で双方向でデータの送受信を行う場合を説明したが、いずれか一方向のみにデータを伝送してもよい。
実施の形態では、ポジティブエッジがトリガエッジとして使用されるシステムを説明したが、本発明は、ネガティブエッジがトリガエッジとして使用されるシステム、あるいはそれらが混在するシステムにも適用可能である。
実施の形態では、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2が非同期の場合を説明したが、それらは同期していてもよい。
Claims (9)
- 第1周波数の第1クロック信号と同期する第1クロックドメインと、前記第1周波数より高い第2周波数の第2クロック信号と同期する第2クロックドメインの間でデータを受け渡すクロック乗せ換え回路であって、
前記第1クロック信号および前記第2クロック信号を利用してタイミング信号を生成するタイミング信号発生器であって、前記タイミング信号のエッジは、前記第1クロック信号のポジティブエッジおよびネガティブエッジのうち、前記第1クロックドメインにおけるデータを変化のトリガとならないエッジである非トリガエッジの近傍に位置する、タイミング信号発生器と、
少なくとも前記タイミング信号を利用して、前記第1クロックドメインと前記第2クロックドメインの間で、データの受け渡しを行うインタフェース回路と、
を備え、
前記インタフェース回路は、前記第2クロックドメインから前記第1クロックドメインに第2データを受け渡す第2回路を含み、
前記第2回路は、
前記第2データを受ける第1入力端子と、第2入力端子と、を有し、前記タイミング信号に応じた一方を選択する第2セレクタと、
そのデータ入力に前記第2セレクタの出力信号を受け、そのクロック入力に前記第2クロック信号を受け、その出力が前記第2セレクタの前記第2入力端子と接続された第7D型フリップフロップと、
そのD入力に前記第7D型フリップフロップの出力信号を受け、そのクロック入力に前記第1クロック信号を受ける第8D型フリップフロップと、
を含むことを特徴とするクロック乗せ換え回路。 - 前記タイミング信号発生器は、
前記第1クロック信号のポジティブエッジおよびネガティブエッジのうち、前記第1クロックドメインにおけるデータを変化のトリガとなる一方であるトリガエッジを検出するエッジ検出回路と、
前記エッジ検出回路の出力を、前記第1クロック信号の周期の実質的に1/2遅延させ、前記タイミング信号を出力する遅延回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のクロック乗せ換え回路。 - 前記タイミング信号発生器は、前記第1クロック信号のポジティブエッジおよびネガティブエッジのうち前記非トリガエッジを検出するエッジ検出回路を含み、前記エッジ検出回路の出力をタイミング信号とすることを特徴とする請求項1に記載のクロック乗せ換え回路。
- 前記タイミング信号発生器は、前記エッジ検出回路の前段に直列に接続された複数の第1D型フリップフロップを含み、
前記第1D型フリップフロップはそれぞれ、そのD入力に前記第1クロック信号を受け、そのクロック入力に前記第2クロック信号を受けることを特徴とする請求項2または3に記載のクロック乗せ換え回路。 - 前記エッジ検出回路は、
そのD入力に前記第1クロック信号を受け、そのクロック入力に前記第2クロック信号を受ける第2D型フリップフロップと、
前記第2D型フリップフロップの入力信号と、前記第2D型フリップフロップの出力信号の反転信号の論理積を生成するANDゲートと、
を含むことを特徴とする請求項2に記載のクロック乗せ換え回路。 - 前記遅延回路は、直列に接続された少なくともひとつの第3D型フリップフロップを含むことを特徴とする請求項2または5に記載のクロック乗せ換え回路。
- 前記エッジ検出回路は、
そのD入力に前記第1クロック信号を受け、そのクロック入力に前記第2クロック信号を受ける第4D型フリップフロップと、
前記第4D型フリップフロップの入力信号の反転信号と、前記第4D型フリップフロップの出力信号の論理積を生成するANDゲートと、
を含むことを特徴とする請求項3に記載のクロック乗せ換え回路。 - 前記インタフェース回路は、前記第1クロックドメインから前記第2クロックドメインに第1データを受け渡す第1回路を含み、
前記第1回路は、
そのD入力に前記第1データを受け、そのクロック入力に前記第1クロック信号を受ける第5D型フリップフロップと、
前記第5D型フリップフロップの出力信号が入力される第1入力端子と、第2入力端子と、を有し、前記タイミング信号に応じた一方を選択する第1セレクタと、
そのデータ入力に前記第1セレクタの出力信号を受け、そのクロック入力に前記第2クロック信号を受け、その出力が前記第1セレクタの前記第2入力端子と接続された第6D型フリップフロップと、
を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のクロック乗せ換え回路。 - 前記第1クロック信号と同期して動作する第1組み合わせ回路と、
前記第2クロック信号と同期して動作する第2組み合わせ回路と、
前記第1組み合わせ回路と前記第2組み合わせ回路の間に設けられる請求項1から8のいずれかに記載のクロック乗せ換え回路と、
を備えることを特徴とする半導体集積回路。
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