JPH08185363A

JPH08185363A - シリアルインターフェースおよびシリアルデータ転送システム

Info

Publication number: JPH08185363A
Application number: JP6326303A
Authority: JP
Inventors: Shohei Horii; 昌平堀井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-16
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JP3019740B2

Abstract

(57)【要約】【目的】シリアルクロック転送ラインに混入するノイズ
にもとづく通信エラーを誤判定なしに検出することにあ
る。【構成】シリアル転送にもとづくシリアル受信開始から
所定時間経過後にタイマと、シリアルクロック端子に現
われるレベル変化をカウントするカウンタと、上記タイ
マ信号に応答して上記カウント状態を検出し所定値以外
のカウント状態のときにエラー信号を発生する手段とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリアルインターフェー
ス回路およびシリアルインターフェースシステムに関
し、特に転送クロックに同期してデータをシリアルに転
送する同期式シリアルインターフェースおよびシリアル
インターフェースシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】同期式シリアルインターフェースは、転
送クロックに同期してデータをシリアルに転送するた
め、受信システムにおいては転送クロックを生成する回
路が不要となる。したがって、その分回路規模が非同式
シリアルインターフェースに比べ小さくでき、チップ面
積の制約を受けるワンチップコンピュータ間またはワン
チップマイクロコンピュータと周辺Ｉ／Ｏとのデータ転
送手段として広く用いられている。

【０００３】受信システムにおけるシリアルインターフ
ェースは、送信システムから転送されるシリアルデータ
を転送に同期して取り込むが、具体的にはクロックのレ
ベル反転エッジを利用してデータを取り組む。このた
め、送信側および受信側システムをつなぐ伝送線路のレ
ベルがノイズにより変化すると、受信側システムでは、
かかるノイズによるレベル変化を転送クロックのレベル
変化としてみなし、この結果、その時点でのデータを取
り組んでしまう。すなわち、同一のデータを複数回取り
組むことになる。かかるデータにもとづき受信システム
は動作するのであるのから、当然のことながら誤動作を
まねく。

【０００４】したがって、ノイズには、伝送線路のレベ
ル変化を検知することが要求される。この目的のための
手段が特開平２−８１２４６号公報に示されている。

【０００５】これは、送信および受信システム間にそれ
らのクロック端子および端子同志をそれぞれ接続するシ
リアルクロック転送線路およびシリアルデータ転送線路
のほかに第３の信号経路を設け、受信システムでクロッ
ク端子レベル変化を示すタイミング信号を第３の信号経
路を経由して送信システムに帰還し、一方、送信システ
ムではシリアルクロックの転送タイミングにもとづいて
基準タイミング信号を作成し、これらを比較するもので
ある。かかる構成によれば、ノイズによりシリアルクロ
ック転送線路にレベル変化が生じると、受信システムで
のタイミング信号と送信システムにおける基準タイミン
グとにズレが生じ、この結果、ノイズの混入を検出する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
構成では、第３の信号転送線を介してクロックタイミン
グ信号を帰還しており、このため、第３の信号転送線路
がノイズによってレベル変化することがある。かかるレ
ベル変化は、送信システムでは受信システムにおけるク
ロックタイミング信号とみなされ、クロック転送線路へ
のノイズ混入として処理される。この結果、データ転送
が最初からやり直されることになり、データ転送効率が
悪化するという問題点がある。

【０００７】したがって、本願発明の目的はデータ転送
効率を悪化させることなくシリアルクロック転送線路へ
のノイズ混入の検出手段を備えたシリアルインターフェ
ースおよびシリアルデータ転送システムを提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明によるシリアル
インターフェースは、シリアルクロック端子に接続さ
れ、シリアルデータ転送の開始から所定時間経過後にタ
イマ信号を発生するタイマ手段と、シリアルクロック端
子に現われるレベル変化をカウントするカウンタと、前
記タイマ信号に応答して上記カウンタのカウント状態を
検出し所定のカウント状態以外のときにエラー信号を発
生する手段とを備えることを特徴としている。

【０００９】

【作用】すなわち、本発明は一回の転送により送られる
データのビット数が例えば８ビットというふうに決めら
れていることに着目し、タイマ手段が発生するタイマ信
号の期間を８ビットのデータを受信するに要する期間よ
り若干短かくしている。したがって、クロック端子にノ
イズが混入しないときはタイマ信号が発生された時点で
のカウンタのカウント値は上記の例では７であるが、ノ
イズが混入したときはその数やノイズの幅に応じて、７
以外の値をとる。よって、かかるカウント状態にもとづ
きエラー通信があったかどうかが判定できる。しかも、
従来例のように、送信側のクロック転送タイミングと受
信側のクロック受信タイミングとを比較するものでない
ので、誤動作は生じない。

【００１０】

【実施例】次に図面を用いて本願発明を説明する。

【００１１】図１は、本願発明の一実施例を示す図であ
る。本実施例による同期式シリアルインターフェース
は、送信システム１と受信システム２を有す。

【００１２】送信システム１は、内部バス１１、８ビッ
トのシフトレジスタ１２、インバータ１３、プログラマ
ブルにそのカウント値を設定できるカウンタ１４、クロ
ックジュネレータ分周回路１６から発生するクロックを
カウンタ１４、シフトレジスタ１２等へ伝達することを
制御するゲート回路１５、送信側システム１のデータ処
理を行うデータ処理装置１７、出力バッファ２１、２
２、シリアルデータ出力端子２４、およびシリアルクロ
ック出力端子２５を有する。これら出力端子２４、２５
はそれぞれシリアルデータライン４４、シリアルクロッ
クライン４５を介して受信システム２に接続されてい
る。

【００１３】一方、受信システム２は、内部バス３１、
８ビットのシフトレジスタのシフトレジスタ３２、シリ
アルデータの入力端子４１、シリアルクロック入力端子
４２、入力バッファ３８，３９、クロック入力端子４２
のレベル変化をカウントするプログラム可能なカウンタ
３３、およびデータ処理装置３７を有する。本受信シス
テム２は、さらに、本発明に従って、Ｄフリップフロッ
プ３４、プログラマブルに出力時間を設定できるタイマ
３５、タイマ３５の出力によりカウンター３３の出力を
ラッチするＤフリップフロップ３６を有する。このフリ
ップフロップ３６の出力は出力バッファ４０を介してエ
ラー出力端子４３に供給される。この端子４３はエラー
転送ライン４６を介して送信システム１のエラー入力端
子２６に接続されている。送信システム１はさらにエラ
ー信号検出回路２７を有し、この回路は、入力バッファ
２３、遅延回路２０、ＡＮＤゲート１９およびＳＲフリ
ップフロップ１８を有する。次に、本システム動作につ
き説明する。送信システム１では、データ処理装置１７
が全体の制御を司どっている。今、プログラム実行等に
よりデータ処理装置１７が受信システム２ヘのシリアル
データ転送要求を受けると、転送すべき８ビットのデー
タをシフトレジスタ１２に転送する。さらに、データ処
理装置１７は、カウンタ１４、ゲート回路１５、および
ＲＳフリップフロップ１８にＳＴＡＲＴ信号を出力す
る。ＳＴＡＲＴ信号によってカウンタ１４、ＲＳフリッ
プフロップ１８はリセットされ、ゲート回路１５は開い
て、クロックジェネレータ分周回路１６からの転送クロ
ックを出力する。転送クロックはインバータ１３を経由
してシフトレジスタ１２にシフトクロックとして入力さ
れる。

【００１４】シフトレジスタ１２はそこにストアされた
データをシフトクロックの立上がりエッジ、したがっ
て、転送クロックのたち下りエッジに同期して最上位ビ
ットＭＳＤから順にシフトし出力する。出力されたデー
タにもとづきバッファ２１はシリアルデータ出力端子２
４、したがってシリアルデータ転送ライン４４をハイレ
ベル又はロウレベルに駆動する。

【００１５】転送クロックはさらに出力バッファ２２に
供給され、この結果クロック端子２５を介してシリアル
クロックライン４５がハイレべる、ロウレベルに駆動さ
れ、同ライン上にシリアル転送クロックＳＣＫが出力さ
れる。なお、転送開始までは、出力バッファ２２はクロ
ック端子２５（クロックライン４５）をハイレベルにし
ている。

【００１６】転送クロックはさらにまたカウンタ１４に
供給される。カウンタ１４は転送クロックの立ち上がり
毎にその計数値を進め、係数値が８となると送信完了信
号１４−１を発生する。この信号１４−１はデータ処理
装置１７に供給されるとともにゲート回路１５に入力さ
れゲート回路１５を閉じさせる。

【００１７】かくして、転送すべき８ビットのデータ
が、シリアルクロックＳＣＫに同期して１ビットずつ受
信システム２に転送される。

【００１８】受信システム２において、このタイミング
チャートを図２に示すように、前回のシリアルデータ転
送の終了にもとづきデータ処理装置３７から発生される
セット信号ＳＥＴにより、Ｄフリップフロップ３６およ
びカウンタ３３はリセットされており、Ｄフリップフロ
ップ３４をセットされている。タイマ３５はＤフリップ
フロップ３４のセットＱ出力を受けてリセットされてい
る。すなわち、初期状態としてカウンタ３３の出力はロ
ウレベル、Ｄフリップフロップ３４の出力はハイレベ
ル、Ｄフリップフロップ３６の出力はローレベル、タイ
マー３５の出力はローレベルとなっている。

【００１９】かかる状態において、前述のように送信シ
ステム１からのデータ転送が開示されると、シリアルク
ロックライン４５の上のシリアルクロックＳＣＫによっ
てクロック入力端子４２は図２のようにレベル変化を受
け、同変化は入力バッファ３９により波形整形されてシ
フトレジスタ３２にシフトクロックとして供給される。
データライン４４上に転送されたデータはデータ入力端
子４１に転送され入力バッゥァ３８により波形整形され
てシフトレジスタ３２の入力御に伝達される。シフトレ
ジスタ３２は、そのシフトクロックの立上りエンジに同
期して入力後に伝達されたデータを順に取り込みシフト
する。シフトロックはカウンタ３３にも供給されてお
り、カウンタ３３は同クロックの立ち上がりによりその
カウント値を歩進する。カウント値が８となると、カウ
ンタ３３はその出力をハイレベルにし、転送終了信号と
してデータ処理装置３７に供給する。

【００２０】シフトクロックはさらにフリップフロップ
３４にクロック入力として供給されている。したがっ
て、ミフトクロックの最初の立下エッジ、すなわち、シ
リアル転送開始によって、フリップフロップ３４の出力
はロウレベルとなる。かかるロウレベルの信号によりタ
イマ３５のリセットは解除され、そのタイマ動作が起動
される。タイマ３５は所定時間経過後にその出力はハイ
レベルにするが、本実施例では、図２に示すように、シ
リアル転送開始からタイマ出力がハイレベルとなるタイ
マ設定時間ｔ₂ は、一回のデータ転送に要する時間ｔ₁
よりもシリアルクロックＳＣＫのクロック分だけ短かい
時間に設定されている。したがって、図２のように、シ
リアルクロックライン４５にノイズの混入がないとき
は、タイマ３５の出力がハイレベルとなった時点のカウ
ンタ３３の出力はロウレベルのままである。このロウレ
ベルはフリップフロップ３６よりサンプリングされ、そ
のロウレベル出力として保持されるとともにデータ処理
装置３７に供給される。なお、タイマ３５は基準クロッ
クをカウントするカウンタやマルチバイブレータで構成
できる。

【００２１】データ処理装置３７は、カウンタ３３から
の転送終了信号を割り込み要求とに受け付け、現在実行
中の処理を一時中断し、割込み処理を起動する。かかる
割込み処理において、データ処理装置３７はまずフリッ
プフロップ３６の出力レベルをチェックする。図２に示
すＤフリップフロップ３６の出力はロウレベルであるの
で、データ処理装置３７は、シリアルデータ受信が正常
に終了したと判断し、シフトレジスタ３２をアクセスし
て、転送された８ビットのデータを内部バスを介して取
り込む。そして、ＳＥＴ信号を発生し、前述した初期状
態を設定する。この後、中断した処理を再開する。ある
いは、シフトレジスタ３２から取り込んだデータに対す
る処理を行ってもよい。

【００２２】ところが、図３のように、データ受信中に
シリアルクロックライン４５にノイズが混入して、クロ
ック入力端子４２にノイズにもとづくレベル変化が生じ
ると、かかるレベル変化によりシフトレジスタは同一の
ビットデータを２回取り込みことになる。すなわち、ノ
イズによりデータ受信エラー生じたことになる。かかる
エラーは次のようにして検出される。

【００２３】すなわち、ノイズにもとずいてクロック入
力端子４２のレベル変化によりカウンタ３３はその計数
値を一つ進めるので、正規のシリアルクロックＳＣＫに
よる７回目の立上りエッジの到来により、カウンタ３３
はその計数値が８となり、その出力をハイレベルとす
る。一方、タイマ３５はその出力をハイレベルとするタ
イマ時間ｔ₂ は一定であるので、カウンタ３３の出力が
ハイレベルとなった後にタイマ出力はハイレベルとな
る。したがって、Ｄフリップフロップ３６はカウンタ３
３からのハイレベル出力をタイマ３５の出力の立ち上が
りによりサンプリングしその出力をハイレベルとする。
このハイレベル出力が通信エラー信号としてデータ処理
装置３７に供給される。

【００２４】前述のように、データ処理装置３７は、カ
ウンタ３３からのハイレベル出力にもとづく割込み処理
によりフリップフロップ３６の出力をチェックするが、
同出力がハイレベルであるので通信エラーが生じたこと
を判別する。したがって、シフトレジスタ３２に取り込
まれたデータは破棄し、ＳＥＴ信号を出力してカウンタ
ー３３、Ｄフリップフロップ３６をリセット、Ｄフリッ
プフロップ３４をセットし、再転送に備える。通信エラ
ー信号をさらに出力バッファ４０に供給される。出力バ
ッファ４０はこれによってエラー転送ライン４３をハイ
レベルに駆動し受信側システム１にエラーを通知する。
この信号は、供給システム１のエラー入力端子２６に供
給され、バッファ２３、遅延回路２０、ＡＮＤゲート１
９を介してフリップフロップ１８をセットする。送信シ
ステム４では、前述したように８ビットのデータ転送が
完了すると、カウンタ１４が送信終了信号１４−１を発
生する。この信号にもとづき、データ処理装置１７はフ
リップフロップ１８の出力レベルをチェックする。この
出力レベルがハイレベルであることから、通信エラーが
生じたことが判断され、データの再送を開始する。な
お、遅延回路２０およびＡＮＤゲート１９は、エラー転
送ライン４６がノイズにより一時的にハイレベルとなっ
てもフリップフロップ１８がセットされないようにする
ためのノイズ除去回路を構成している。

【００２５】かくして、本実施例では、通信システム自
身で通信エラーを検出しており、従来例で示したような
問題点は生じない。また、通信エラーはエラー転送ライ
ン４６を介して通信システム１に帰還されるが、その動
作はスタティック的なものであり、それ故に前出したノ
イズ除去回路を設けることができて、誤った通信エラー
を送信システム１が判定することもない。

【００２６】図４は、本願発明の他の実施例を示す図で
ある。図１と同一の部分は同一の番号を付し、その説明
を省略する。

【００２７】本実施例ではオア回路５１がさらに設けら
れており、その出力はカウンタ３３のリセット端子に接
続され、その二つの入力はＤフリップフロップ３６とデ
ータ処理装置３７の出力がそれぞれ接続されている。こ
の構成によってＤフリップフロップ３６が転送エラー信
号を検出したときに速やかにカウンター３３をリセット
することができる。

【００２８】このように、図１、図４の実施例では、カ
ウンタ３３がそのカウント値が８がなるとその出力をハ
イレベルにすることを利用して、タイマ出力の発生時点
でのカウンタ３３の出力をサンプリングすることによ
り、カウンタ３３のタイマ出力の発生時点でのカウント
状態を検出し、通信エラーが起ったかどうかの判定を行
っている。

【００２９】以上、図面を用いて本発明の実施例につき
詳述したが、上記の構成に限定されるものではない。た
とえば、送信システムおよび受信シテテムの両方にデー
タ受信および送信両方の回路を設けるとともにモードフ
ラグを設け、このフラグにより送信モードと受信モード
の切り替えを行うようにしてもよい。またフリップフロ
ップ３６の出力を出力バッファ４０に供給する代わり
に、データ処理装置３７がエラー信号を発生するように
することもできる。さらに、８ビット以外のビット数の
データ転送も同様に実行できる。言うまでもないが図
１、図４で示した各ゲート回路やフリップフロップは同
様の機能を有する他のゲート回路等で実現できる。さら
に、ノイズによってタイマー設定時間よりも短い時間で
ノイズ発生回数が多い場合について説明したが、タイマ
出力によってカウンタ３３の内容をデコードするように
すれば、転送クロックに生じたノイズが大きく完全にハ
イレベルの信号がなくなるような場合にもエラーは本発
明に従って検出できる。すなわち、エラーのない転送の
場合、タイマ出力が発生したときのカウンタ３３の内用
は上記実施例のときは７である。したがって図５に本発
明のさらに他の実施例として示すように、カウンタ３３
のカウント値をデコードするデコード５０を設け、タイ
マ３５からのハイレベルのタイマ出力によりこのデコー
ダ５０を活性化させる。つまり、タイマ出力が発生した
時点のカウント値をデコード５０はデコードし、カウン
ト値が７であるかどうかを検出する。７のときはその出
力はロウレベルのままであるが、７以外のときはその出
力をハイレベルとしＲＳフリップフリップ５１をセット
する。かくして、混入されるノイズの数やその幅にかか
わらず、通信エラーが検出される。また、ＯＲゲート５
２により、転送終了を装置３７に通知している。

【００３０】上記各実施例において、受信終了信号を発
生するカウンタとは別に設けたカウンタを用いてエラー
検出を行ってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本願発明によれば、受
信側のみにてシリアル転送エラー信号を出力できる。し
かも、その転送エラー信号によって送信側システムに再
転送の指示を出すことにより、送信側システムにエラー
検出回路を設けることができ、エラー転送ラインに混入
するノイズの影響が全くない。よって、このエラー転送
ラインに乗るノイズに起因したシリアルデータの再転送
はなくなり転送効率が向上し、かつ信頼生の高いシリア
ルデータ通信が実現できる。

【００３２】この他、本発明は、送信側へ特別な回路の
付加は行わないなめ既存のシステムがそのまま使用で
き、また、受信側システムでは従来回路を比較するとタ
イマー一個、フリップフロップ２個と非常に少ない付加
回路にて実現できる。さらにタイマー部をワンチップマ
イクロコンピュータ内臓の汎用タイマーを流用すればさ
らにしよう回路を減らすことができ、チップサイズの制
約があるワンチップコンピュータでも容易に実現できる
等の特徴を持つ。

【００３３】実施例２の構成によって通信エラーが発生
したとき、データ処理装置を介することなくカウンタを
リセットでき、データ処理装置の負担を軽くするという
効果を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図に示した受信システムのノイズがない場合の
動作タイミングチャート。

【図３】図１に示した受信システムのノイズ混入時のタ
イミングチャート。

【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１送信システム２，３受信システム１１，３１，７０，９０内部バス１２，３１，７２，９２シフトレジスタ１３，９９，１００，１０１，１０５インバータ１４，３３，７３，９３カウンタ２４データ転送ライン出力端子２５シリアルクロック出力端子２６エラー転送ライン入力端子２７エラー転送ライン入力端子３４，３６，９５，９６Ｄフリップフロップ３５タイマ４１データ転送ライン入力端子４２シリアルクロックライン入力端子４３エラー転送ライン出力端子４４データ転送ライン４５シリアルクロックライン４６エラー転送ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリアルクロックに同期してシリアルデ
ータを受信するシリアルインターフェースにおいて、デ
ータ受信の開始から所定時間経過後にタイマ信号を発生
するタイマと、シリアルクロック端子に現われるレベル
変化をカウントするカウンタと、前記タイマ信号に応答
して前記カウンタのカウント状態を検出し所定のカウン
ト状態以外のときにデータ受信エラー信号を発生する手
段とを備えることを特徴とするシリアルインターフェー
ス。
【請求項２】前記カウンタは、前記シリアルクロック
端子に現われるレベル変化が一回のデータ受信に必要な
回数だけ生じるとその出力を第１の倫理レベルから第２
の倫理レベルに変化させ、前記手段は、前記タイマ信号
に応答して前記カウンタの出力の倫理レベルをサンプリ
ングし、そのサンプリングした倫理レベルにもとづき前
記受信エラー信号を発生する請求項１のシリアルインタ
フェース。
【請求項３】前記手段は、前記タイマ信号に応答して
前記カウンタのカウント値を検出し、当該カウント値が
所定のカウント値と異なるときに前記受信エラー信号を
発生する請求項１のシリアルインターフェース。
【請求項４】クロック出力端子およびデータ出力端子
を有する送信ユニットと、クロック入力端子およびデー
タ入力端子を有する受信ユニットと、前記送信ユニット
の前記クロック出力端子および前記データ出力端子と前
記受信ユニットの前記クロック入力端子および前記デー
タ入力端子をそれぞれ接続するクロックラインおよびデ
ータラインとを備え、前記送信ユニットは前記クロック
出力端子を介して前記クロックライン上にシリアルクロ
ックを転送しながら前記データ出力端子を介して前記デ
ータラインにシリアルデータを転送し、前記受信ユニッ
トは前記クロック入力端子に現われるレベル変化に応答
して前記データ入力端子のデータを受信するシリアルデ
ータ転送システムにおいて、前記受信ユニットは、シリ
アルデータの受信開始から所定時間後にタイマ信号を発
生する手段と、前記クロック入力端子に現われるレベル
変化をカウントするカウンタ手段と、前記タイマ信号に
応答して前記カウント手段のカウント状態を検出し所定
のカウント状態以外のときに受信エラー信号を発生する
手段と、前記受信エラー信号を受けるエラー出力端子と
を有し、前記送信ユニットは、前記受信ユニットの前記
エラー出力端子にエラーラインを介して接続されるエラ
ー入力端子と、前記エラー入力端子に前記エラーライン
を介して前記エラー信号が供給されたことを検出し送信
エラー信号を発生するエラー信号入力手段を有すること
を特徴とするシリアルデータ転送システム。
【請求項５】前記送信ユニットの前記エラー入力手段
は、前記エラー入力端子が前記エラー信号を示す倫理レ
ベルに所定時間以上保持されているときに前記送信エラ
ー信号を発生する請求項４のシリアルデータ転送システ
ム。