JPH11514765A

JPH11514765A - マスタ・クロックを用いて位相ずれした受信データ・ストリームを再同期させる方法およびシステム

Info

Publication number: JPH11514765A
Application number: JP9538061A
Authority: JP
Inventors: ミルハイザー，エリック・リチャード; ウィルク，ザ・セカンド，セオドア・ロウレンス; ノバク，ピーター・デイビッド
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1999-12-14
Also published as: EP0839345A4; CA2223755A1; KR19990023019A; KR100284800B1; CA2223755C; WO1997040438A1; US5692166A; EP0839345A1

Abstract

(57)【要約】データ処理システムにおいて、受信データ・ストリーム（５８）を、マスタ・クロック周波数を有するマスタ・クロック（７２）と再同期させる方法およびシステムであって、受信データ・ストリーム（５８）は、マスタ・クロック（７２）とは、任意の角度だけ位相が外れている受信データ・クロック（５６）で駆動されている。マスタ・クロック（７２）および受信データ・クロック（５６）を、再同期クロックの周波数で所定回数比較し（１２０，２０４）、比較結果（２０８）を生成する。再同期クロック周波数は、マスタ・クロックの周波数よりも低くてもよい。比較結果を分析し、相対位相指示（１３４）を生成する。相対位相指示が位相ずれスレシホルド（１３６，２１０）を超えたことまたはそれ未満であることに応答して、受信データ・ストリームを、マスタ・クロック（７２）の立ち上がりエッジ（２１２）または立ち下がりエッジ（２１４）で再駆動し（１４４）、再同期データ・ストリーム（８８）を生成する。再同期データ・ストリーム（８８）は、マスタ・クロック（７２）と同期され、受信データ・ストリーム（５８）のデータを含む。

Description

【発明の詳細な説明】マスタ・クロックを用いて位相ずれした受信データ・ストリームを再同期させる方法およびシステム発明の分野本発明は、一般的に、同期デジタル・データ処理システムに関し、更に特定すれば、受信データ・ストリームを再同期させ、マスタ・クロックと同期させた再同期データ・ストリームを生成する改良された方法およびシステムに関するものである。発明の背景同期デジタル・データ処理システムでは、例えば、同期データ・ストリームが、マスタ・クロックまたはローカル・クロックと任意の角度だけ位相が外れている遠隔クロックと同期して駆動された(clocked)場合に、この同期データ・ストリームの再同期を行わなければならないことが頻繁にある。第１図は、受信データ・ストリームの再同期を必要とする典型的なデータ処理システムを示す。図示のように、マスタ・システム２０は、同期データ・リンク２４，２６によって、遠隔システム２２に結合されている。同期データ・リンク２４は、クロック信号２８およびデータ信号３０を含む。同様に、同期データ・リンク２６は、クロック信号３２およびデータ信号３４を含む。動作において、マスタ・クロック３８と同期する同期データ３６は、同期データ・リンクまたは同期通信リンク２４によって、遠隔システム２２に送信することができる。クロック信号２８およびデータ信号３０が遠隔システム２２において受信されるとき、これらの信号は、マスタ・システム２０から遠隔システム２２への時間遅延を誘発する伝達または伝搬のために、マスタ・クロック３８の位相とは位相が外れている。かかる時間遅延は、マスタ・システム２０および遠隔システム２２間の距離に関係し、通信リンク２４，２６に用いられる媒体が何であるかには無関係である。通信リンク２４，２６に用いられる媒体の例には、空気（赤外線または無線周波数インターフェース），導体ケーブル，または光ケーブルが含まれる。一旦データ３０およびクロック２８が遠隔システムにおいて受信されると、遠隔システム２２は、典型的に、かかるデータを処理し、処理結果をマスタ・システム２０に返送する。かかる処理は、ブロック４０に示されており、マスタ・システム２０に戻るデータは、通信リンク２６を通じて送信される。処理および結果のシステム２０への送信は、マスタ・システム２０におけるデータおよびクロック信号に対して、クロック信号３２およびデータ信号３４に、追加の時間遅延を付加することになる。マスタ・システム２０におけるデータはマスタ・クロック３８に同期しているため、そして遠隔システム２２から受信したデータはマスタ・システム２０内のデータ処理動作（図示せず）によって用いられるため、通信リンク２６を通じて受信したデータは、マスタ・クロック３８と再同期させることによって、かかる受信データがマスタ・システム２０内のデータ処理動作において適正に変換(int erprete)され、組み込まれるようにしなければならない。データ再同期器４０が、受信データを再同期し、再同期データ出力ストリームを供給する手段を与える。データ再同期システムの中には、再同期プロセスに、マスタ・クロック３８の周波数よりも高い周波数を有するクロックを必要とするものがある。かかる「より高い周波数」のクロックは、位相外れの受信クロック信号とマスタ・クロック信号について、マスタ・クロックの単一周期のタイム・フレームの間に双方のクロックの多数のサンプルを取ることによって、サンプリングおよび比較を行うために用いることができる。このタイプの従来技術の再同期器の欠点は、かかる高周波数クロック信号は、常にマスタ・システム２０において入手可能な訳ではないことである。更に、かかる高周波数クロックを供給するには、高価で複雑な素子を多数追加することになり、再同期器の信頼性を低下させる可能性がある。他の再同期回路に、データ・エラー率を検査し、かかるデータ・エラー率を用いて、マスタ・クロックの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのいずれかを選択し、入来するデータ・ストリームを再同期することができるものがある。この解決案には、データ・ストリームの検査を必要とし、ソフトウエア即ちマイクロコードの制御の下で複雑な判断を行うという欠点がある。更に他のデータ再同期システムには、マスタ・システム２０および遠隔システム２２間の既知の固定時間遅延に基づいてデータの再同期を行うことができるものがある。これには、システムにおいて位相ずれが変化したのは、ケーブル長の変化のためか、マスタ・システム２０および遠隔システム２２間の距離の変化のためか、または遠隔システム２２における処理の変化のためかを考慮しなければ、システムを構成し直すことができないという点において柔軟性に欠けるという欠点がある。これらの変化は、データの再同期プロセスに影響を与える可能性がある。したがって、受信データが任意の角度だけマスタ・クロックとは位相が外れている受信データ・クロックで駆動されている場合に、マスタ・クロックを用いて効率的に受信データ・ストリームを再同期させる、改良された方法およびシステムに対する必要性が存在することは明白であろう。図面の簡単な説明本発明の特徴であると確信する新規な構造は、添付の請求の範囲に記載されている。本発明自体、ならびに好適な使用モード，更に別の目的，およびその利点は、以下の代表的実施例の詳細な説明を参照し、添付図面と関連付けて読むことにより最良に理解されよう。第１図は、マスタ・データ処理システムおよび遠隔データ処理システム間の同期データ通信を示す。第２図は、本発明の方法およびシステムの実施例による、受信データ・ストリームを再同期する方法およびシステムを示す、高位ブロック図である。第３図は、第２図に示した方法およびシステムによる、受信データの位相遅延が９０°未満である場合の、受信データの再同期を示す論理タイミング図である。第４図は、第２図に示した方法およびシステムにによる、受信データの位相遅延が９０°以上である場合の、受信データの再同期を示す論理タイミング図である。第５図は、本発明の方法およびシステムの実施例を実施するために使用可能なデータ処理システムの高位ブロック図である。第６図は、本発明方法の実施例を示す高位論理フロー・チャートである。第７図は、本発明の方法およびシステムの実施例による、マスタ・クロックおよび受信クロックの比較を表す拡大図式表現である。発明の詳細な説明これより図面を参照する。特に第２図を参照すると、本発明の実施例にしたがって、受信データ・ストリームをマスタ・クロックと再同期させる方法およびシステムの高位ブロック図が示されている。図示のように、マスタ・システム５０が、同期データ通信リンク５４を通じて、遠隔システム５２に結合されている。通信リンク５４は、受信データ・クロック５６および受信データ５８を含む。受信データ５８は、１ビット幅以上のビット幅とすることができる。遠隔システム５２は、クロック送信機６０を含み、これを用いて、データ送信機６２の入力にあるデータを「駆動」する。典型的に、プロセッサ６４によって行われたいずれかのデジタル信号処理動作に続いて、データ送信機６２は、プロセッサ６４からデータを受信する。プロセッサ６４を通過するデータ信号およびこれによって処理されるデータ信号は遅延を生ずる場合もあることを注記しておく。マスタ・システム５０において再同期を行うためには、同期データ通信リンク５４を通じて送信されるデータは、マスタ・システム５０におけるデータによって用いられているのと同じ周波数で送信されることが好ましい。典型的な用途では、クロック送信機６０，したがってデータ送信機６２は、遠隔システム５２におけるクロック受信機６６によって受信されるクロックに周波数がロックされる。第２図に示すように、クロック受信機６６は、マスタ・システム５０におけるマスタ・クロック６８からクロック信号を受信する場合もある。マスタ・クロック６８は、マスタ・クロック信号７２およびデータ信号７４を含む、同期データ通信リンク７０を通じて受信される場合もある。データ受信機７６は、遠隔システム５２において、データを受信し、かかるデータをプロセッサ６４に渡すために用いることができる。マスタ・システム５０内では、マスタ・クロック６８は、データ源７８のようなデータを同期させるために用いられる。本発明が解決しようとうする問題が発生するのは、データ受信機８０によって受信されるデータが、マスタ・システム５０におけるデータと、任意の角度だけ位相が外れている場合である。これら２つのデータ・ストリームが位相外れであっても、これらは典型的に同一周波数で変調されている。マスタ・システム５０におけるデータ処理の一層の効率化を図るために、データ受信機８０によって受信された位相外れデータは、例えば、データ源７８によって供給されるデータのように、マスタ・システム５０におけるデータと再同期させなければならない。データ受信機８０によって受信されたデータ信号は、クロック受信機８２によってマスタ・システム５０内で受信される受信データ・クロック信号５６と同期していることを注記しておく。データ再同期器８４は、最良のマスタ・クロック・エッジで、データ受信機８０からのデータを再駆動する(reclock)。この最良のマスタ・クロック・エッジは、受信データ５８が最も安定しているサンプリング期間を考慮することによって選択する。本発明の重要な態様によれば、データ再同期器８４は、再同期クロック８６を利用して、受信データを再同期させる。再同期クロック８６は、マスタ・クロック６８の周波数よりも低い周波数を有すると有利である。これが有利なのは、マスタ・クロックよりも高い周波数を有するクロックは、マスタ・システム５０内で入手できない可能性があり、追加の高周波数クロックの生成または供給は高価であり、貴重な電力および回路空間を消費し、しかも電磁干渉（ＥＭＩ：electromagnetic interference）の問題の原因ともなり得るからである。再同期クロック８６は、マスタ・クロック６８の周波数の２ⁿの倍数でない、他の安定な周期的信号であることが好ましい。ここでｎはいずれかの整数である。データ再同期器８４の出力は、マスタ・クロック６８の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのいずれかにおいて状態を変化させるデータを有する同期データ・ストリーム８８であり、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの選択は、データ再同期器８４によって決定される。したがって、再同期されたデータ出力８８は、マスタ・クロック７２および受信データ・クロック５６間の位相差によって、データ源７８からのデータと同相か、あるいは１８０°位相外れのいずれかとなる。この位相差は、マスタ・クロック７２のどちらのエッジを再同期に選択するのかを決定するために用いられる。次に第３図を参照すると、本発明の方法およびシステムの実施例による、受信データのマスタ・クロックとの再同期を示す、論理タイミング図が示されている。図示のように、受信データ・クロック信号５６は、９０°未満だけマスタ・クロック信号７２に対して進みまたは遅れがある。本発明によれば、受信データ５８をマスタ・クロック７２と再同期させるには、受信データ５８を、マスタ・クロック７２の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのいずれかで、再駆動しなければならない。第３図は、データ有効期間１００の間に受信データ５８を再駆動することが望ましいことも示している。データ有効期間１００は、遷移期間１０２の後にある時間であり、受信データ５８の状態を変化させるクロック・エッジの後に、データを安定化させるための期間である。また、受信データ５８の再駆動を、受信データ５８を変化させ得る受信クロック５６の次のエッジに、時間的に余りに近づけないようにすることも、好ましい設計の慣例である。（本例では、受信クロック５６の立ち上がりエッジは、データ変化を開始し得る次のエッジである）。したがって、データ有効期間１００は、受信データ５８の波形において、中央に位置する時間期間を占める。かかる中央に位置するデータ有効期間１００が存在し、少なくともマスタ・クロック７２の周期の半分であると判定された場合、マスタ・クロック７２の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのいずれかが、受信データ５８内のデータ有効期間１００に該当する。データ有効期間１００に該当する特定のエッジをマスタ・クロックのエッジから選択することは、受信データ５８の再駆動、したがって再同期を行い再同期データ８８を生成するためには最良である。第３図の例では、立ち下がりエッジ１０４がデータ有効期間１００内で発生するので、これを選択して受信データ５８を再駆動し、再同期データ８８を生成するべきである。立ち上がりエッジ１０６は、データ有効期間１００の外側で発生し、しかも受信データ５８の遷移期間１０２に余りに近すぎるので、立ち上がりエッジ１０６を選択すべきでない。マスタ・クロック７２の立ち上がりエッジ１０６を用いて受信データ５８を再駆動する場合、受信クロック５６におけるジッタのために、エラーを発生する可能性が高くなる。かかるジッタは、受信クロック５６の立ち上がりエッジが、本来よりも早く発生する原因となる。受信クロック５６がジッタを有する場合、立ち上がりエッジ１０６上でデータを駆動すると、受信データ５８がデータ遷移時間１０２の間にサンプリングされる原因となり、未定義のデータ即ちエラー・データがサンプリングされる可能性がある。次に第４図を参照すると、受信データ・クロックが、９０°および２７０°の間の位相ずれだけ、マスタ・クロックから位相がずれている場合の、受信データの再同期を示す論理タイミング図が示されている。ここでは、９０°および２７０°間の位相ずれのため、本発明では、受信データ５８を再駆動し再同期するための最良のマスタ・クロック７２のエッジとして、立ち上がりエッジ１０６が選択される。その理由は、立ち上がりエッジ１０６は、受信データ・ストリーム５８におけるデータ有効期間１００以内に発生するからである。位相ずれが９０° より大きいと、立ち下がりエッジ１０４が、受信データ５８をサンプリングするための望ましい時間ではない、遷移期間１０２に入ってしまう。受信データ５８を再駆動するために立ち上がりエッジ１０６を選択した場合、再同期データ８８は、マスタ・クロック７２に対して指示された時間関係で生成される。したがって、本発明によって解決される問題の１つは、受信データ５８を再駆動するために、立ち下がりエッジ１０４または立ち上がりエッジ１０６のいずれかを選択し、続いて、選択したエッジを用いて受信データ５８を再駆動し、再同期データ８８を生成することである。次に第５図を参照すると、本発明の方法およびシステムの一実施例にしたがって、受信データをマスタ・クロック信号と再同期させる、データ処理システムの高位ブロック図が示されている。図示のように、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２が、信号比較器によって比較され、これら２つのクロック信号が同じ値（または異なる値）を有するか否かについて判定が行われる。この信号比較器は、排他的ＯＲゲート１２０によって容易に実施可能であり、２つの入力信号が同一である場合に「０」出力、および２つの信号が異なる場合に「１」出力を有する比較結果を生成する。受信クロック５６およびマスタ・クロック７２を比較するための他の手段は、排他的ＯＲ機能のブーリアン等価式を演算する回路を含む。ラッチ１２２を排他的ＯＲゲート１２０の出力に結合し、再同期クロック信号１２４によって決定される周波数で、排他的ＯＲゲート１２０の出力をサンプリングすることができる。このサンプリングによって、「比較結果」を生成する。ラッチ１２２は、準安定防止フリップ・フロップ(de-metastablizing flip-flop )によって実施すればよい。かかる準安定防止フリップ・フロップは、比較結果を安定化させるために用いられ、これによって、排他的ＯＲゲート１２０の出力からの遷移信号をラッチしようとすることが原因で発生する、未知のまたは準安定信号の伝搬を防止する。第５図に見られるように、再同期クロック１２４は、図示の再同期システムにおけるいくつかの素子を制御するために用いられる。本発明の利点の１つは、マスタ・クロック７２よりも低い周波数を有する再同期クロックを使用可能としたことである。これが利点であるのは、データ処理システムにおけるマスタ・クロックは、多くの場合、入手可能な最も周波数が高いクロック信号であり、このように周波数が高いクロックを実施するのは、データ処理システムの資源を不経済的に使用することになる。マスタ・クロック７２の周波数よりも低い周波数を有する再同期クロックは好ましいが、再同期クロック１２４はマスタ・クロック７２よりも高い周波数も有してもよい。次に、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２の比較によって生成された比較結果は、カウンタ１２６に入力(clock)される。本発明の一実施例では、カウンタ１２６は、Ｍビット幅の直列加算器を用いて実施すればよい。第５図に示すように、カウンタ１２６は、クロック信号が再同期クロック１２４から受信されるときに、データ入力１２８において受信される比較結果の数を計数する。カウンタ１２６は、ある数のサンプルの間、比較結果のサンプルを計数し続ける。この数は、Ｍビット幅カウンタ１３０によって決定される時間期間も規定する。（２^M-1）回比較結果を計数した後、カウンタは信号１３２によってリセットされる。これによって、カウンタ１２６に現比較結果を前もってロードし、再びカウント・プロセスを開始する。再同期クロック１２４はマスタ・クロック７２とは周波数が異なるので、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２を比較した結果は、マスタ・クロック７２の周期即ちサイクルに対して、異なる時点即ち異なる位相角において生成される。言い換えれば、カウンタ１３０によって計数される比較結果の位置は、最終的に、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２双方のサイクル全体を通過する(traverse)ことになる。したがって、この受信クロック５６およびマスタ・クロック７２間において通過する比較の結果、カウンタ１２６の出力は、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２間の位相差を表すＭビット数となる。これは相対位相指示(relative phase indicator)と呼ぶこともできよう。次に、かかる相対位相指示値１３４は、カウンタ１２６から比較器１３６に送られる。比較器１３６は、Ｍビットの相対位相指示１３４を、位相ずれスレシホルドとも呼ばれる、予め選択した所定のＭビット数と比較し、入力数（即ち、相対位相指示１３４）が予め選択した数（即ち、位相ずれスレシホルド）よりも大きいか否かに基づいて、出力を生成する。比較器１３６は、ハードウエア，ファームウエア，またはソフトウエアで実施可能である。本発明の一実施例では、比較器１３６は、相対位相指示１３４が、２^M-1以上の値を有するか否かについて判定を行う。本発明の実施例の中には、比較器１３６が単純に、相対位相指示１３４を含む、Ｍビット幅のワードの最上位ビットを検査するだけのものもある。かかる相対位相指示１３４の最上位ビットの検査により、相対位相指示１３４が２^M-1以上か否かについて判定が行われる。相対位相指示１３４が２^M-1以上である場合、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２間の位相は、９０°および２７０°の間である。一方、相対位相指示１３４が２^M-1未満である場合、受信クロック５６およびマスタ・クロック７２間の位相は−９０°および＋９０°の間である。この比較器１３６の出力結果は、マスタ・クロック７２によって駆動可能なラッチ１３８によって、同期してラッチすることができる。次に、こうしてラッチされた結果を用いて、受信データ５８を再駆動するために、マスタ・クロック信号７２または反転マスタ・クロック信号１４０のいずれかを選択する。これは、マルチプレクサ１４２を利用することによって行うことができる。したがって、マルチプレクサ１４２は、マスタ・クロック７２の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを効果的に選択し、次いでこれを、データ再同期レジスタ１４４のためのクロック信号として用いる。データ再同期レジスタ１４４は、入力において受信データ５８を受信し、第３図および第４図に示した時間関係にしたがって、再同期データ８８を出力する。第６図を参照すると、本発明の方法およびシステムにしたがって、受信データ・ストリームをマスタ・クロックと再同期させるプロセスの論理フローチャートが示されている。図示のように、プロセスはブロック２００から開始し、その後ブロック２０２に移り、再同期システムは「受信クロック」および「受信データ・ストリーム」を受信する。この際、受信データ・ストリームは、受信クロックの立ち上がりエッジによって駆動されていたとする。その後、ブロック２０４に示すように、システムは受信クロックの値をマスタ・クロックと比較し、比較結果を生成する。かかる比較は、第５図に示す排他的ＯＲゲート１２０のような、排他的ＯＲゲートによって実施することができる。次に、再同期システムは、ブロック２０６に示すように、再同期クロックの周波数によって決定されるレートで、比較結果のサンプリングを行う。本発明の利点の１つは、再同期クロックの周波数が、マスタ・クロックの周波数よりも低いことである。再同期クロック周波数の選択についての更に詳細な説明を、第６図および第７図の説明の後に行う。次に、再同期システムは、ブロック２０８に示すように、Ｘ回の再同期クロック・サイクルを有する期間の間、受信クロックおよびマスタ・クロックの値が等しいことを示す比較結果の回数を計数する。Ｘの値の選択は、受信クロックおよびマスタ・クロックの比較結果が、マスタ・クロックの、必ずしも１サイクルとは限らない、サイクル全体におよぶ、多数の角度位置でサンプリングされるようにすることが好ましい。この比較およびサンプリング・プロセスの図式表現については、第７図を参照のこと。この比較結果のカウントは、「相対位相指示」と見なすことができる。これは、マスタ・クロックおよび受信クロック間の位相差に比例する数である。その後、再同期システムは、判断ブロック２１０に示すように、相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルドよりも大きいか否かについて判定を行う。この例では、位相ずれスレシホルドはＸ÷２であり、受信データが立ち上がりエッジ上で駆動されることを想定している。相対位相指示がＸ÷２よりも大きい場合、ブロック２１２に示すように、マスタ・クロックの立ち上がりエッジを選択して、受信データ・ストリームのサンプリングおよび再駆動を行い、再同期データ・ストリームを生成する。しかしながら、相対位相指示がＸ÷２よりも小さい場合、ブロック２１４に示すように、再同期システムはマスタ・クロックの立ち下がりエッジを選択して、受信データ・ストリームのサンプリングおよび再駆動を行い、再同期データ・ストリームを生成する。相対位相指示がＸ÷２に等しい場合、いずれのエッジを用いても受信データ・ストリームの再駆動は可能であるが、立ち上がりエッジの方がデータ制定期間に近くないので、こちらの方が好ましい。その後、マスタ・クロックの適切なエッジを利用し、受信データの再駆動を行うことにより、受信データ・ストリームの再同期を継続する。第６図に示すプロセスを周期的に繰り返し、マスタ・クロックの異なるエッジを再同期に用いるべきか否かについて判定してもよい。マスタ・クロック７２および受信クロック５６間の位相関係における変化のために、異なるエッジが再同期に必要となる場合がある。位相関係における変化は、システムの再構成のためにマスタ・システム５０および遠隔システム５２間の距離が変化した場合に発生する可能性がある。最後に、第７図を参照すると、本発明の方法および装置による、マスタ・クロックおよび受信クロックの比較の更に詳細な図が示されている。マスタ・クロック７２および受信クロック５６は、互いに関係付けて示されている。受信クロックは、任意の角度だけ、マスタ・クロック７２とは位相が外れている。再同期クロック１２４も、マスタ・クロック７２および受信クロック５６に関して示されている。本発明の重要な態様によれば、マスタ・クロック７２および受信クロック５６を、所定回数比較し、複数の比較結果を得る。第７図に示す例では、かかる「所定回数」は、再同期クロック１２４の立ち上がりエッジに配置されている。第７図は、５つの立ち上がりエッジを示す。再同期クロック１２４の立ち上がりエッジは、マスタ・クロック７２の同一サイクル内に発生するとは限らないことを注記しておく。更に、再同期クロック１２４の立ち上がりエッジは、マスタ・クロック７２の隣接するサイクル内で発生しない場合もある。第７図の例では、再同期クロック１２４の立ち上がりエッジは、マスタ・クロック７２の各４サイクル毎に発生している。これは、再同期クロック１２４がマスタ・クロック７２よりも周波数が低くてもよいことを示すものである。第７図の下の方に、サンプリングされた比較結果が、マスタ・クロック７２（および受信クロック５６）の１サイクルに重ね合わせて示されている。この１サイクルに見られるように、サンプリングされた比較結果は、マスタ・クロック・サイクルの波形全体に及んでいる。即ち、全ての比較結果は、マスタ・クロック・サイクルの開始から、同じ角度においてサンプリングされているのではない。排他的ＯＲゲート１２０は、いかにしてマスタ・クロック波形および受信クロック波形を比較し、比較結果２２０を得るかを示す。次いで、比較結果２２０を分析し、即ち、計数し、マスタ・クロック７２の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのどちらを用いて、受信データ５８の再駆動および再同期を行うかについて判定を行う。上述の例では、データ源７８からのデータは、マスタ・クロック６８の立ち上がりエッジ上で駆動され、データ送信機６２によって送信されたデータは、クロック送信機６０の立ち上がりエッジ上で駆動されると仮定する。この関係が異なる場合、即ち、データ送信機６２がクロック送信機６０の立ち下がりエッジ上で送信される場合、第６図のブロック２１２，２１４における立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの選択は逆となる。これまでマスタ・システムおよび遠隔システムを有する例と共に、本発明の再同期方法およびシステムを示してきたが、マスタ・システム５０および遠隔システム５２は長距離で分離される必要はないことを、当業者は認めよう。実際、マスタ・システム５０および遠隔システム５２は、同一回路基板または集積回路上にあってもよい。第２図に示す構成は、受信データおよび受信データ・クロックがマスタ・クロックと位相外れとなり得る、１組の一般的な状況を示すために選択されたものである。単一回路基板上でも、同期直列データ・ストリーム上で行われる可能性のあるデータ処理、またはその他のいずれかの同様の理由によって、データが位相外れとなり得ることは確かである。再同期クロック周波数の選択に関して、マスタ・クロック周波数および再同期クロック周波数間の関係が、比較結果を計数する際に用いられるカウンタの幅を決定する。したがって、再同期クロック周波数（ｆ_R）は、カウンタによって与えられる結果を最適化するように選択すべきである（第５図のカウンタ１２６を参照）。例えば、マスタ・クロック７２が周波数ｆ_Mで動作しており、受信クロック５６が任意の位相関係で同じ周波数で動作しており、再同期クロック１２４が周波数ｆ_Rで動作している場合、以下のような基本的な周波数ｆ_Oが存在する。ｆ_O＝ｆ_M／ｎ₁およびｆ_O＝ｆ_R／ｎ₂ ここで、ｎ₁およびｎ₂は（ｆ_Mおよびｆ_Rが有理数である場合真となる）整数である。しがたって、カウンタ１２６およびカウンタ１３０の幅「Ｍ」は、以下の関係を基本とする。Ｔ_O＝１／ｆ_O、Ｔ_M＝１／ｆ_M、Ｔ_R＝１／ｆ_Rとすると、Ｔ_O＝ｎ₁ ^*Ｔ_M（ｎ₁は０より大きい整数）、およびＴ_O＝ｎ₂ ^*Ｔ_R（ｎ₂は０より大きい整数）。または、ｎ₁ ^*Ｔ_M＝ｎ₂ ^*Ｔ_R または、Ｔ_M／Ｔ_R＝ｎ₂／ｎ₁。最も小さいｎ₁およびｎ₂について解くと（ｆ_Mおよびｆ_Rは有理数とする）、幅「Ｍ」について次の解が得られる。２^M≧ｎ₂＋１またはＭ≧ｌｏｇ₂（ｎ₂＋１）（ここで、Ｍは整数である）となる。カウンタ１２６，１３０の幅Ｍは、マスタ・クロック７２および再同期クロック１２４の周波数の比率に直接関係する。ｎ₂の値が大きい程、マスタ・クロック７２の基本周期（Ｔ_O）を一巡するために必要なサンプルは多くなる。ｎ₂の値が大きい程、精度は高くなるが、カウンタ１２６，１３０の大型を招くことになる。最良の性能のためには、再同期クロックにはある種の周波数を用いるべきではない。望ましくない再同期クロック周波数は、マスタ・クロック周波数の２ⁿの倍数である周波数を含む。ここで、ｎは整数である。以上の本発明の好適実施例の説明は、例示および記載の目的のために提示したものである。ここに開示した正確な形態が本発明の全てであること、あるいは本発明をそれに限定することを意図する訳ではない。上述の教示に基づいて、変更や改造が可能である。実施例は、本発明の原理およびその実用的応用の最良の例示を与えるため、および当業者が種々の実施例における本発明を利用し、想定される特定の使用に適するような種々の変更を行うことができるように選択され記載されたのである。かかる変更および改造は全て、添付の特許請求の範囲によって決定される本発明、および公正、合法、かつ衡平的に権利が与えられる広さにしたがって解釈した場合のその均等物の範囲に該当するものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ノバク，ピーター・デイビッドアメリカ合衆国テキサス州フォート・ワース、ウェスタン・センター・ブルバード 3350、アパートメント327 【要約の続き】８）のデータを含む。

Claims

【特許請求の範囲】１．データ処理システムにおいて、受信データ・ストリームを、マスタ・クロック周波数を有するマスタ・クロックと再同期させる方法であって、前記受信データ・ストリームは、前記マスタ・クロックと任意の角度だけ位相がずれており、前記方法は：再同期クロック周波数で、マスタ・クロック値および受信データ・クロック値を所定回数比較し、比較結果を生成する段階；前記比較結果に基づいて、相対位相指示を生成する段階；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルドを超えたこと、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの立ち上がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち上がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、再同期データ・ストリームを生成する段階；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルド未満であること、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの前記立ち上がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち下がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、前記再同期データ・ストリームを生成する段階；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルドを超えたこと、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの立ち下がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの前記立ち上がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、再同期データ・ストリームを生成する段階；および前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルド未満であること、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの前記立ち下がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち下がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、前記再同期データ・ストリームを生成する段階であって、前記再同期データ・ストリームが前記マスタ・クロックと同期し、前記受信データ・ストリームのデータを含む、段階；から構成されることを特徴とする受信データ・ストリーム再同期方法。２．マスタ・クロック値および受信データ・クロック値を再同期クロック周波数で比較する前記段階が、マスタ・クロック値および受信データ・クロック値を比較する段階から構成され、前記再同期クロックの前記周波数は、前記マスタ・クロック周波数よりも低いことを特徴とする請求項１記載の受信データ・ストリーム再同期方法。３．前記相対位相指示を生成する前記段階が、前記マスタ・クロックの前記値および前記受信データ・クロックの前記値がほぼ等しいことを示す前記比較結果を計数し、前記相対位相指示を生成する段階から構成されることを特徴とする請求項１記載の受信データ・ストリーム再同期方法。４．前記所定の位相ずれスレシホルドは、前記所定の回数を２で除算したものに等しいことを特徴とする請求項１記載の受信データ・ストリーム再同期方法。５．受信データ・ストリームを、マスタ・クロック周波数を有するマスタ・クロックと再同期させる装置であって、前記受信データ・ストリームは、前記マスタ・クロックと任意の角度だけ位相がずれており、前記装置は：再同期クロック周波数で、マスタ・クロック値および受信データ・クロック値を所定回数比較し、比較結果を生成する手段；前記比較結果に基づいて、相対位相指示を生成する手段；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルドを超えたこと、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの立ち上がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち上がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、再同期データ・ストリームを生成する手段；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルド未満であること、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの前記立ち上がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち下がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、前記再同期データ・ストリームを生成する手段；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルドを超えたこと、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの立ち下がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの前記立ち下がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、再同期データ・ストリームを生成する手段；および前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルド未満であること、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの前記立ち下がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち上がりエッジにおいて前記受信データ・ストリームをサンプリングし、前記再同期データ・ストリームを生成する手段であって、前記マスタ・クロックと同期し、前記受信データ・ストリームのデータを含む前記再同期データ・ストリームを生成する手段；から成ることを特徴とする受信データ・ストリーム再同期装置。６．受信データ・ストリームを、マスタ・クロック周波数を有するマスタ・クロックと再同期させるデータ処理システムであって：マスタ・クロック信号および反転マスタ・クロック信号を生成するマスタ・クロック；再同期クロック信号を生成する再同期クロック；受信クロック信号を生成する受信クロック源；前記マスタ・クロック信号および前記受信クロック信号に結合される比較器であって、前記マスタ・クロック信号および前記受信クロック信号がほぼ等しいことを示す比較結果を生成する前記比較器；前記比較結果に応答し、前記再同期クロック信号の所定のサイクル数にわたって、前記比較結果を周期的に計数し、相対位相指示を生成するカウンタ；前記相対位相指示に応答して、前記マスタ・クロック信号または前記反転マスタ・クロック信号を選択するマスタ・クロック極性セレクタ；前記受信データ・ストリームに結合される入力を有するデータ再同期レジスタであって、前記マスタ・クロック極性セレクタに基づいて、前記受信データ・ストリームを再駆動し、再同期データ・ストリームを生成する前記データ再同期レジスタ；から成ることを特徴とする受信データ・ストリームをマスタ・クロックと再同期させるデータ処理システム。７．前記比較器は排他的ＯＲゲートを含むことを特徴とする請求項６記載の受信データ・ストリームをマスタ・クロックと再同期させるデータ処理システム。８．前記マスタ・クロック極性セレクタは、前記相対位相指示および位相ずれスレシホルドの比較に応答する、マスタ・クロック極性セレクタを含むことを特徴とする請求項６記載の受信データ・ストリームをマスタ・クロックと再同期させるデータ処理システム。９．前記位相ずれスレシホルドは、前記再同期クロック信号の所定のサイクル数を２で除算したものに等しいことを特徴とする請求項８記載の受信データ・ストリームをマスタ・クロックと再同期させるデータ処理システム。１０．データ処理システムにおいて、受信データ・ストリームを、マスタ・クロック周波数を有するマスタ・クロックと再同期させる方法であって、前記受信データ・ストリームは、前記マスタ・クロックと、任意の角度だけ位相がずれた受信データ・クロックによって駆動され、前記方法は：再同期クロック周波数において、マスタ・クロック値および受信データ・クロック値を所定回数比較し、比較結果を生成する段階；前記比較結果に基づいて、相対位相指示を生成する段階；前記相対位相指示が所定の位相ずれスレシホルドを超えたこと、および前記受信データ・ストリームが前記受信データ・クロックの立ち上がりエッジで駆動されることに応答して、前記マスタ・クロックの立ち上がりエッジで前記受信データ・ストリームをサンプリングし、再同期データ・ストリームを生成する段階；から成ることを特徴とする方法。