KR100574359B1 - Serial data transmitter - receiver and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직렬 데이터 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 직렬 통신의 전력을 낮추기 위해 병렬 데이터를 직렬화 하기 전에 이전 데이터와 현재의 데이터를 트랜지션 코딩하여 그 차이만을 직렬화함으로써 신호의 변화를 최소화하여 전송함으로써 직렬데이터 송수신시 전력소모를 최소로 할 수 있는 이점이 있다The present invention relates to a serial data transmission and reception apparatus and a method thereof, by minimizing transmission of a signal by transition coding the previous data and the current data and serializing only the difference before serializing the parallel data in order to lower the power of the serial communication. There is an advantage that power consumption can be minimized when sending and receiving serial data.

트랜지션 코딩, 직렬데이터, 저전력, 송수신Transition Coding, Serial Data, Low Power, Transmit and Receive

Description

직렬데이터의 송수신 장치 및 그 방법{SERIAL DATA TRANSMITTER - RECEIVER AND METHOD THEREOF} Serial data transmission and reception apparatus and method thereof {SERIAL DATA TRANSMITTER-RECEIVER AND METHOD THEREOF}             

도 1은 병렬 데이터 통신과 직렬 데이터 통신에서 데이터간 신호변화를 비교한 도면이다. 1 is a view comparing signal changes between data in parallel data communication and serial data communication.

도 2는 본 발명에 의한 직렬데이터 송수신장치의 트랜스미터의 일부를 나타낸 블록구성도이다. Figure 2 is a block diagram showing a part of the transmitter of the serial data transceiver according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 직렬데이터 송수신장치의 리시버의 일부를 나타낸 블록구성도이다. 3 is a block diagram showing a part of a receiver of a serial data transmitting and receiving apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 직렬데이터 송수신 방법에서의 트랜지션 코딩 방법을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating a transition coding method in a serial data transmission / reception method according to the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -   -Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

10 : 신호처리부 20 : 코딩부10: signal processing unit 20: coding unit

22 : D-플립플롭 24 : XOR게이트22: D flip-flop 24: XOR gate

26 : 멀티플렉서 30 : 병렬-직렬변환기26: multiplexer 30: parallel-to-serial converter

40 : 직렬-병렬변환기 50 : 디코딩부 40: serial-parallel converter 50: decoding unit

본 발명은 직렬 데이터 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직렬 통신의 전력을 낮추기 위해 병렬 데이터를 직렬화 하기 전에 이전 데이터와 현재의 데이터의 차이만을 트랜지션 코딩한 후 직렬화함으로써 신호의 변화를 최소화하여 전송함으로써 직렬 데이터 송수신시 전력소모를 최소로 할 수 있는 직렬 데이터 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a serial data transmission and reception apparatus and a method thereof, and more particularly, in order to lower the power of serial communication, before serializing the parallel data, only the difference between the previous data and the current data is transition coded and serialized to change the signal. The present invention relates to a serial data transmission and reception apparatus and method for minimizing power consumption when transmitting and receiving serial data.

기존의 온-칩, 혹은 오프-칩 병렬 통신은 도선의 수를 많이 필요로 하며, 도선사이의 혼신(crosstalk), 지연차(skew) 등의 문제 때문에, 전기제품 간의 유선통신, 혹은 컴퓨터간의 인터넷 통신 그리고 칩 내부 기능 블록간의 통신 등에 직렬통신을 널리 사용하고 있다. Conventional on-chip or off-chip parallel communication requires a large number of wires, and due to problems such as crosstalk and skew between wires, wired communication between electrical products or internet communication between computers. In addition, serial communication is widely used for communication between functional blocks in a chip.

그러나, 이와 같은 직렬통신은 비용절감 및 고속화에 효과적이나 병렬 통신에 비해 추가적인 전력소비를 요구하게 될 확률이 높다는 문제점이 있다. However, such serial communication is effective in reducing cost and speed, but has a problem in that it is more likely to require additional power consumption than parallel communication.

도 1은 병렬 데이터 통신과 직렬 데이터 통신에서 데이터간 신호변화를 비교한 도면이다. 1 is a view comparing signal changes between data in parallel data communication and serial data communication.

여기에 도시된 바와 같이 8bit 병렬 데이터 통신의 경우 2번의 신호변화(Transition)가 발생한다. 하지만 같은 데이터를 가지고 직렬 통신을 할 경우 17번의 신호변화(Transition)가 도선 상에서 일어나게 된다. As shown here, in 8-bit parallel data communication, two signal transitions occur. However, when serial communication is performed with the same data, 17 transitions occur on the wire.

이와 같은 신호변화는 도선을 충/방전시키는 동작이기 때문에 신호변화가 많 이 발생할수록 통신상의 주된 전력소비를 가져오게 된다. 특히 온-칩 통신에서는 이러한 전력 소비는 큰 문제가 될 수 있는 문제점이 있다.Since the signal change is an operation of charging / discharging the wire, the more signal change occurs, the more the main power consumption in communication occurs. In particular, in the on-chip communication, such a power consumption has a problem that can be a big problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 직렬 통신의 전력을 낮추기 위해 병렬 데이터를 직렬화 하기 전에 이전 데이터와 현재의 데이터를 트랜지션 코딩하여 그 차이만을 직렬화함으로써 신호의 변화를 최소화하여 전송함으로써 직렬 데이터 송수신시 전력소모를 최소로 할 수 있는 직렬 데이터 송수신 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to transition-code previous data and current data and serialize only the difference before serializing the parallel data in order to lower the power of the serial communication. The present invention provides a serial data transmission / reception apparatus and method capable of minimizing power consumption during transmission and reception of serial data by minimizing change.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 병렬-직렬변환기에 의해 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하여 전송하는 트랜스미터와 직렬-병렬변환기에 의해 트랜스미터로부터 수신된 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하는 리시버로 이루어진 직렬데이터 송수신장치에 있어서, 상기 트랜스미터는 이전데이터와 그로부터 1 데이터 클럭 후에 출력될 현재 데이터간의 차이에 의해 트랜지션 코딩된 코딩데이터를 출력하는 코딩부가 더 포함되며, 상기 리시버는 상기 트랜스미터로부터 1 데이터 클럭 전에 수신된 이전데이터와 현재데이터를 트랜지션 디코딩하여 출력하는 디코딩부가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object consists of a transmitter for converting the parallel data to serial data by the parallel-to-serial converter and a receiver for converting the serial data received from the transmitter by the serial-to-parallel converter to the parallel data In the serial data transceiver, the transmitter further comprises a coding unit for outputting the coded data transition-coded by the difference between the previous data and the current data to be output after one data clock therefrom, the receiver is one data clock from the transmitter before And a decoding unit configured to transition-decode the received previous data and the current data and output the transition data.

본 발명에서, 코딩부는 병렬-직렬변환기 이전에 설치되는 것을 특징으로 한 다. In the present invention, the coding unit is installed before the parallel-to-serial converter.

본 발명에서, 디코딩부는 직렬-병렬변환기 이후에 설치되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the decoding unit is installed after the serial-to-parallel converter.

본 발명에서, 코딩부와 디코딩부는 선택적으로 동작을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the coding unit and the decoding unit is characterized in that it can selectively control the operation.

또한, 본 발명에 의한 저전력 직렬 데이터 송수신 방법은 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하여 송수신하는 직렬데이터 송수신 방법에 있어서, 직렬화하기 전에 병렬데이터를 이전데이터와 1 데이터 클럭 후에 출력될 현재데이터간에 트랜지션 코딩하여 전송하고 직렬데이터를 수신하여 병렬화한 후 1 데이터 클럭 전의 이전데이터와 현재데이터간에 트랜지션 디코딩하는 것을 특징으로 한다. In addition, the low-power serial data transmission and reception method according to the present invention is a serial data transmission / reception method for converting and transmitting parallel data into serial data. Transmitting, receiving and serializing serial data, and then transition decoding between the previous data and the current data before one data clock.

이와 같이 이루어진 본 발명은 이전에 보낸 이전데이터와 1 데이터 클럭 후 현재 보내려고 하는 현재데이터의 차이에 의한 트랜지션 코딩을 하여 차이만을 직렬로 변환하여 전송함으로써 이전데이터와 현재데이터간의 상관관계가 많은 경우 신호 변화가 적어지게 되어 전송선에서의 소비전력을 감소시키게 된다.The present invention made as described above performs transition coding according to the difference between the previous data previously sent and the current data to be sent after one data clock, and then converts only the difference serially and transmits the signal when there is much correlation between the previous data and the current data. Less change results in less power consumption in the transmission line.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only.

도 2는 본 발명에 의한 직렬데이터 송수신장치의 트랜스미터의 일부를 나타낸 블록구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 직렬데이터 송수신장치의 리시버의 일 부를 나타낸 블록구성도이다. 2 is a block diagram showing a part of the transmitter of the serial data transceiver according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a part of the receiver of the serial data transceiver according to the present invention.

여기에 도시된 바와 같이 트랜스미터는 데이터 연산 및 프로세싱을 수행하는 신호처리부(10)와, 신호처리부(10)에서 출력되는 이전데이터와 1 데이터 클럭 후에 출력될 현재데이터간의 차이에 의해 트랜지션 코딩된 코딩데이터를 출력하는 코딩부(20)와, 코딩부(20)에서 출력되는 코딩데이터를 직렬로 변환하기 위한 병렬-직렬변환기(30)를 포함하여 이루어진다. As shown here, the transmitter is coded data transition-coded by the difference between the signal processing unit 10 performing data calculation and processing, and the previous data output from the signal processing unit 10 and the current data to be output after one data clock. And a parallel-to-serial converter 30 for serially converting the coding data output from the coding unit 20.

또한, 리시버는 트랜스미터에서 전송된 직렬데이터를 병렬로 변환하기 위한 직렬-병렬변환기(40)와, 직렬-병렬변환기(40)에서 변환된 1 데이터 클럭 전에 수신된 이전데이터와 현재데이터를 트랜지션 디코딩하여 출력하는 디코딩부(50)와, 디코딩부(50)에서 출력된 데이터를 연산 및 프로세싱을 수행하는 신호처리부(10)를 포함하여 이루어진다. In addition, the receiver transition-decodes the previous data and the current data received before the serial-parallel converter 40 for converting the serial data transmitted from the transmitter in parallel, and one data clock converted by the serial-parallel converter 40. It includes a decoding unit 50 for outputting, and a signal processing unit 10 for performing calculation and processing of the data output from the decoding unit 50.

이때, 코딩부(20)와 디코딩부(50)는 입력데이터를 1 클럭 지연시키는 D-플립플롭(22)과, D-플립플롭(22)의 출력신호와 입력데이터의 차이값을 출력하는 XOR게이트(24)와, XOR게이트(24)의 출력값과 입력데이터를 선택적으로 출력하기 위한 멀티플렉서(26)로 이루어진다. In this case, the coding unit 20 and the decoding unit 50 output a D-flip flop 22 for delaying the input data by one clock, and an XOR for outputting a difference value between the output signal of the D-flip flop 22 and the input data. A gate 24 and a multiplexer 26 for selectively outputting the output value and the input data of the XOR gate 24 are provided.

즉, 인에이블(ENABLE) 신호에 의해 멀티플렉서(26)의 작동을 제어함에 따라 XOR게이트(24)의 출력값과 입력데이터가 선택적으로 출력되도록 구성된다. That is, as the operation of the multiplexer 26 is controlled by the ENABLE signal, the output value and the input data of the XOR gate 24 are selectively output.

따라서, 코딩부(20)와 디코딩부(50)의 트랜지션 코딩 동작을 선택적으로 제어할 수 있게 된다. Therefore, it is possible to selectively control the transition coding operations of the coding unit 20 and the decoding unit 50.

이와 같이 이루어진 트랜스미터에서 신호처리부(10)의 출력값인 n bits의 병 렬데이터를 코딩부(20)로 전달하게 되면 코딩부(20)의 D-플립플롭(22)에 저장되어 있던 1 데이터클럭 전의 병렬데이터와 XOR게이트(24)에 의해 비교되어 서로 상이할 경우, 로직 '1'의 값을 출력하게 되고, 서로 동일할 경우 로직 '0'의 값이 출력되어 트랜지션 코딩이 이루어진다. In the transmitter configured as described above, when the parallel data of n bits, which is an output value of the signal processing unit 10, is transferred to the coding unit 20, the previous data clock stored in the D-flip flop 22 of the coding unit 20 is transferred. When the parallel data is compared with the XOR gate 24 and different from each other, a value of logic '1' is output. If the values are identical to each other, a value of logic '0' is output and transition coding is performed.

이렇게 코딩된 XOR게이트(24)의 출력값을 출력할 것인지 신호처리부(10)에서 출력된 원본데이터를 출력할 것인지 멀티플렉서(26)에 의해 선택되어 병렬-직렬변환기(30)에 의해 직렬데이터로 변환되어 전송선으로 전달된다. Whether to output the output value of the coded XOR gate 24 or the original data output from the signal processor 10 is selected by the multiplexer 26 and converted into serial data by the parallel-to-serial converter 30 Transmitted to the transmission line.

이와 같이 전송선을 타고 전송된 직렬데이터는 리시버로 전달되어 병렬-직렬변환기(40)에 의해 직렬데이터로 변환된 후 디코딩부(50)로 전달되어 코딩부(20)에서의 동작과 동일한 과정을 거쳐 원본데이터로 복원되어 신호처리부(10)로 입력되어 데이터의 연산 및 프로세싱을 수행하게 된다. The serial data transmitted through the transmission line is transferred to the receiver, converted into serial data by the parallel-to-serial converter 40, and then transferred to the decoding unit 50 to undergo the same process as the operation in the coding unit 20. The original data is restored and input to the signal processor 10 to perform calculation and processing of the data.

이를 도 4에 도시된 본 발명에 의한 직렬데이터 송수신 방법에 의한 트랜지션 코딩 방법을 나타낸 도면을 참조하여 다시 설명하면 다음과 같다. This will be described again with reference to the diagram showing the transition coding method according to the serial data transmission and reception method according to the present invention shown in FIG.

여기에 도시된 바와 같이 8 bit 병렬 데이터를 4 사이클에 걸쳐서 전송할 때 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하기 전에 코딩부(20)에서 트랜지션 코딩이 이루어진다. 즉, 병렬데이터의 첫 사이클과 두 번째 사이클에서 각 bit위치에서 값이 변하게 되면 로직 '1'로, 값이 변하지 않으면 로직 '0'으로 코딩한다. As shown here, when 8-bit parallel data is transmitted over four cycles, transition coding is performed in the coding unit 20 before converting the parallel data into serial data. In other words, if the value changes at each bit position in the first and second cycles of parallel data, the code is coded as logic '1'.

이와 같이 트랜지션 코딩을 하게 되면, 데이터간의 시간적인 상관관계가 많은 경우에는 많은 데이터들이 로직'0'으로 코딩이 된다. 이렇게 코딩이 된 병렬데이터를 병렬-직렬변환기에 의해 (가)와 같이 직렬로 변환하여 직렬통신을 하게 되 면 직렬 도선은 대부분 로직'0'이 많아지게 되어 도선 상의 변화가 적어지게 되고, 전송상의 소비전력이 감소된다.When transition coding is performed in this way, when there are many temporal correlations between data, many data are coded as logic '0'. When serially coded parallel data is converted into serial data by parallel-to-serial converter as in (A), most of the serial wires have a large logic '0', resulting in less change on the wires. Power consumption is reduced.

(가)와 같이 트랜지션 코딩한 후 직렬로 변환한 데이터의 경우 6번의 천이가 일어나고 있어 전송상의 소비전력이 감소되나 (나)에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 트랜지션 코딩방법을 사용하지 않고 원본 데이터를 직렬로 변환하여 보낼 경우 17번의 천이가 일어나 전송상의 소비전력이 많음을 볼 수 있다. In the case of data converted into serial after transition coding as in (A), six transitions occur, which reduces power consumption in transmission. However, as shown in (B), the original data is not used without using the transition coding method according to the present invention. In case of sending a serial message, 17 transitions occur, which means that power consumption in transmission is high.

상기한 바와 같이 본 발명은 직렬 통신의 전력을 낮추기 위해 병렬 데이터를 직렬화 하기 전에 이전 데이터와 현재의 데이터를 트랜지션 코딩하여 그 차이만을 직렬화함으로써 신호의 변화를 최소화하여 전송함으로써 직렬데이터 송수신시 전력소모를 최소로 할 수 있는 이점이 있다. As described above, in order to reduce the power of serial communication, the present invention transition-codes the previous data and the current data and serializes only the difference before serializing the parallel data, thereby minimizing the change in the signal and transmitting the power. There is an advantage that can be minimized.

Claims (5)

병렬-직렬변환기에 의해 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하여 전송하는 트랜스미터와 직렬-병렬변환기에 의해 트랜스미터로부터 수신된 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하는 리시버로 이루어진 직렬데이터 송수신장치에 있어서, A serial data transceiver comprising a transmitter for converting parallel data into serial data by a parallel-to-serial converter and a receiver for converting serial data received from the transmitter into parallel data by a serial-to-parallel converter, 상기 트랜스미터는 이전데이터와 그로부터 1 데이터 클럭 후에 출력될 현재데이터간의 차이에 의해 트랜지션 코딩된 코딩데이터를 출력하는 코딩부가 더 포함되며, The transmitter further includes a coding unit for outputting the coding data transition-coded by the difference between the previous data and the current data to be output after 1 data clock therefrom, 상기 리시버는 상기 트랜스미터로부터 1 데이터 클럭 전에 수신된 이전데이터와 현재데이터를 트랜지션 디코딩하여 출력하는 디코딩부가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 직렬데이터 송수신 장치. And the receiver further comprises a decoding unit configured to transition-decode and output previous data and current data received one clock before the data from the transmitter. 제 1항에 있어서, 상기 코딩부는 상기 병렬-직렬변환기 이전에 설치되는 것을 특징으로 하는 직렬데이터 송수신 장치. The apparatus of claim 1, wherein the coding unit is installed before the parallel-to-serial converter. 제 1항에 있어서, 상기 디코딩부는 상기 직렬-병렬변환기 이후에 설치되는 것을 특징으로 하는 직렬데이터 송수신 장치.The apparatus of claim 1, wherein the decoding unit is installed after the serial-to-parallel converter. 제 1항에 있어서, 상기 코딩부와 디코딩부는 선택적으로 동작을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 직렬데이터 송수신 장치. The apparatus of claim 1, wherein the coding unit and the decoding unit can selectively control an operation. 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하여 송수신하는 직렬데이터 송수신 방법에 있어서, In the serial data transmission and reception method of converting and transmitting parallel data to serial data, 직렬화하기 전에 병렬데이터를 이전데이터와 1 데이터 클럭 후에 출력될 현재데이터간에 트랜지션 코딩하여 전송하고 직렬데이터를 수신하여 병렬화한 후 1 데이터 클럭 전의 이전데이터와 현재데이터간에 트랜지션 디코딩하는 것Before serialization, the parallel data is transmitted by transition coding between the previous data and the current data to be output after one data clock, the serial data is received and parallelized, and the transition decoding between the previous data and the current data before one data clock is performed. 을 특징으로 하는 직렬데이터 송수신 방법. Serial data transmission and reception method characterized in that.
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