KR101096932B1 - 낮은 출력 스큐를 갖는 이중 데이터 레이트 직렬 인코더 - Google Patents

낮은 출력 스큐를 갖는 이중 데이터 레이트 직렬 인코더 Download PDF

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콸콤 인코포레이티드
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M9/00—Parallel/series conversion or vice versa

Abstract

본 발명은 이중 데이터 레이트(DDR) 직렬 인코더에 관한 것이다. 일 특징에서, DDR 직렬 인코더는 글리치 없는 인코더 출력을 보장하기 위해 글리치 있는 멀티플렉서 및 디지털 로직을 포함한다. 글리치 있는 멀티플렉서를 사용함으로써, 인코더의 크기 및 복잡도가 현저히 감소된다. 다른 특징에서, DDR 직렬 인코더는 최종 레지스터 스테이지와 인코더 출력 사이의 단일 계층 로직을 가지며, 그로 인해 감소된 출력 스큐 및 증가된 링크 레이트를 초래한다.

Description

낮은 출력 스큐를 갖는 이중 데이터 레이트 직렬 인코더{LOW OUTPUT SKEW DOUBLE DATA RATE SERIAL ENCODER}
본 출원은 2005년 11월 23일 출원된 "Double Data Rate Serial Encoder"라는 명칭의 출원 No. 11/285,397을 우선권으로 청구하며, 상기 출원은 2004년 11월 24일 출원된 "MDDI Host Core Design"이라는 명칭의 미국 가출원 No. 60/630,853, 2004년 11월 30일 출원된 "Mobile Display Digital Interface Host Camera Interface Device"라는 명칭의 미국 가출원 No. 60/631,549, 2004년 12월 2일 출원된 "Camera MDDI Host Device"라는 명칭의 미국 가출원 No. 60/632,825, 2004년 12월 2일 출원된 "MDDI Overview"라는 명칭의 미국 가출원 No. 60/633,071, 2004년 12월 2일 출원된 "MDDI Host Core Pad Design"이라는 명칭의 미국 가출원 No. 60/633,084, 2004년 12월 2일 출원된 "Implementation of the MDDI Host Controller"라는 명칭의 미국 가출원 No. 60/632,852를 우선권으로 청구하는데, 상기 출원들은 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 본 명세서에 참조된다.
본 출원은 공동 양도된, 2004년 7월 6일 발행된, "Generating and Implementing a Communication Protocol and Interface for High Speed Data Transfer"라는 명칭의 미국 특허 출원 No.6,760,772 B2와 관련되며, 상기 특허 출원은 본 명세서에 참조된다.
본 발명은 일반적으로 높은 데이터 레이트의 직렬 통신 링크들을 위한 직렬 인코더에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI:Mobile Display Digital Interface) 링크들을 위한 이중 데이터 레이트 직렬 인코더에 관한 것이다.
상호 접속 기술들의 분야에서, 특히, 비디오 프리젠테이션들과 관련하여 데이터 레이트들에 대한 요구가 계속 증가하고 있다.
모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI)는 비용 효율적이고, 전력 소모가 낮으며, 호스트와 클라이언트 사이에 단거리 통신 링크를 통해 매우 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 전송 메카니즘이다. MDDI는 초당 3.2 Gbits의 최대 대역폭을 전달하는 양방향 데이터 전달을 위한 전력 및 최소 4개의 와이어를 필요로 한다.
일 응용예에서, MDDI는 LCD 디스플레이 및/또는 카메라와 디지털 기저대역 제어기를 상호 접속시키기 위해 핸드셋의 힌지를 거쳐 지나가는 와이어들의 수를 현저히 감소시킴으로써 클램쉘(clamshell) 폰들에서의 전력 소모를 감소시키고 신뢰도를 증가시킨다. 와이어들의 이러한 감소는 또한 핸드셋 제조자들로 하여금 클램쉘 또는 슬라이딩 핸드셋 설계를 간단하게 함으로써 개발비를 낮출 수 있게 한다.
MDDI는 직렬 전송 프로토콜이며, 그로 인해, MDDI 링크를 통한 송신을 위해 병렬로 수신된 데이터는 직렬화될 필요가 있다. 2005년11월 23일 출원된 "Double Data Rate Serial Encoder"라는 명칭의 U.S. 특허 출원 No.11/285,397은 글리치 없는(glitchless) 출력을 갖는 MDDI 이중 데이터 레이트(DDR) 직렬 인코더를 개시한다. 글리치 없는 출력 직렬 인코더는 그레이(Gray) 코드 입력 선택 시퀀스의 선험적 지식으로 설계된 글리치 없는 멀티플렉서로부터 이익을 얻는다. 입력 선택 시퀀스에 대한 이러한 선험적 지식은 멀티플렉서의 크기의 감소, 및 실질적으로 DDR 직렬 인코더의 크기의 감소를 가능하게 한다.
그러나 미국 출원 No.11/285,397에 개시된 DDR 직렬 인코더 설계에 대한 몇몇 특징에서 개선이 이뤄질 수 있다. 일 특징에서, 미국 출원 No. 11/285,397 에 개시된 DDR 직렬 인코더에 사용된 글리치 없는 멀티플렉서는 글리치 있는 멀티플렉서보다 크기가 더 크다는 것을 알 수 있다. 다른 특징에서, 더 큰 출력 스큐 및 더 낮은 링크 레이트에 기여하는 팩터인, 최종 레지스터 스테이지와 인코더 출력 사이의 논리 계층들의 수가 현저히 감소할 수 있다.
따라서, 감소된 크기, 복잡성 및 출력 스큐를 갖는 MDDI DDR 직렬 인코더가 요구된다. 또한, 글리치 없는 출력을 갖는 MDDI DDR 직렬 인코더가 요구된다.
이중 데이터 레이트(DDR) 직렬 인코더가 개시된다.
일 특징에서, DDR 직렬 인코더는 글리치 없는 인코더 출력을 보장하기 위해 디지털 로직 및 글리치 있는 멀티플렉서를 포함한다. 글리치 있는 멀티플렉서를 사용함으로써, 인코더의 크기 및 복잡도가 현저히 감소된다.
다른 특징에서, DDR 직렬 인코더는 최종 레지스터 스테이지와 인코더 출력 사이에 단일 계층의 로직을 가지며 최종 레지스터 스테이지로부터 인코더 출력으로 감소된 수의 경로를 가지며, 그로 인해 감소된 출력 스큐 및 증가된 링크 레이트를 초래한다. 최종 레지스터 스테이지에서 인코더 출력까지의 감소된 수의 경로들은 또한 출력 스큐 분석을 간략화한다.
본 발명의 또 다른 실시예들, 특징들, 및 장점들은 물론 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 동작이 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.
이하의 도면은 당업자가 본원 발명을 실행하고 이용할 수 있도록 본 발명의 원리를 설명하기 위해 첨부되었다.
도1은 모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI)를 이용하는 환경을 설명하는 블록도이다.
도2는 도1의 예의 실시예에 따라 MDDI 링크 상호 접속을 설명하는 블록도이다.
도3은 MDDI 직렬 인코더를 설명하는 회로도이다.
도4A-4B는 신호 스큐의 예를 도시한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 MDDI 직렬 인코더를 설명하는 블록도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 MDDI 직렬 인코더를 설명하는 회로도이다.
도7은 도6의 MDDI 직렬 인코더의 신호들과 관련한 타이밍도의 예이다.
도8은 본 발명의 추가 실시예에 따른 MDDI 직렬 인코더를 설명한 회로도이 다.
도9는 도8의 MDDI 직렬 인코더의 신호들과 관련한 타이밍도의 예이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 처음 나타난 엘리먼트는 대응하는 참조 번호에서 가장 좌측의 숫자로 통상적으로 표현된다.
이하의 설명은 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시하고 있다. 개시된 실시예(들)은 단지 본 발명의 예일 뿐이다. 본 발명의 사상은 개시된 실시예(들)에 한정되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구항에 의해 한정된다.
개시된 실시예(들) 및 "일 실시예" 등의 표현은 개시된 실시예(들)이 특정한 특성, 구조 또는 특징을 포함할 수도 있지만, 모든 실시예가 상기 특정한 특성, 구조 또는 특징을 포함해야 하는 것은 아니다. 더욱이, 이러한 표현들은 동일한 실시예와 관련하여 필수적이지 않다. 더욱이, 특정한 특성, 구조 또는 특징이 실시예와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되든 그렇지 않든, 다른 실시예들과 관련한 특성, 구조 또는 특징에 영향을 주는 것은 당업자가 알 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 소정의 이들 조합으로 구현될 수도 있다. 본 발명의 실시예들은 또한 하나 이상의 프로세서에 의해 판독 및 실행될 수도 있는 머신 판독 가능 매체에 저장된 명령들로서 구현될 수도 있다. 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 소정의 메카니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기계-판독 가능 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모 리(RAM); 자기 디스크 저장 미디어; 광학 저장 미디어; 플래시 메모리 장치들; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파된 신호들(예를 들어, 캐리어파, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등) 등을 포함할 수도 있다. 더욱이, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들, 명령들은 소정의 동작들을 실행하는 것으로 설명될 수도 있다. 그러나 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작들은 실제로 컴퓨팅 장치, 프로세서들, 제어기들 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들 명령들 등을 실행하는 다른 장치들로부터 초래되는 것을 이해해야 한다.
모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI)
모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI)는 비용 효율적이며, 낮은 전력을 소비하고, 호스트와 클라이언트 사이의 단거리 통신 링크를 통해 매우 높은 속도로 직렬 데이터 전송을 가능하게 하는 전송 메카니즘이다.
이하에서, MDDI의 예들이 모바일 폰의 상부 클램쉘에 포함된 카메라 모듈과 관련하여 제공될 것이다. 그러나 카메라 모듈과 동일한 기능적 특성들을 갖는 소정의 모듈이 용이하게 대체될 수 있고 본 발명의 다양한 실시예에서 사용될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
더욱이, 본 발명의 실시예들에 따라, MDDI 호스트는 본 발명으로부터 장점을 얻을 수 있는 몇몇 타입의 장치들 중 하나를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 호스트는 휴대용, 랩톱, 또는 유사한 이동 컴퓨팅 장치의 형태인 휴대용 컴퓨터일 수 있다. 이는 개인용 디지털 보조기(PDA), 페이징 장치, 또는 많은 무선 전화들 또는 모뎀들 중 하나일 수 있다. 대안적으로, 호스트는 휴대용 DVD 또는 CD 플레이어와 같은 휴대용 엔터테인먼트 또는 프리젠테이션 장치, 또는 게임기일 수도 있다. 더욱이, 호스트는 클라이언트와 고속 통신 링크가 요구되는 다양한 다른 범용 또는 기획된 상업용 제품의 호스트 장치 또는 제어 엘리먼트로서 상주할 수 있다. 예를 들어, 호스트는 비디오 레코딩 장치로부터 개선된 응답을 위한 저장소 기반 클라이언트, 또는 프리젠테이션을 위해 고해상도의 큰 스크린으로 데이터를 높은 레이트로 전송하기 위해 사용될 수도 있다. 내장 목록 또는 컴퓨팅 시스템 및/또는 다른 가정용 기기와의 블루투스 접속을 통합한 냉장고와 같은 기기는 인터넷 또는 블루투스 접속 모드에서 동작할 때 개선된 디스플레이 성능을 가질 수 있거나, 또는 전자 컴퓨터 또는 제어 시스템(호스트)이 캐비넷의 다른 위치에 상주하면서 내부 디스플레이 및 키패드 또는 스캐너들(클라이언트)에 대한 감소된 기록 필요성(클라이언트)을 갖는다. 일반적으로, 당업자는 이러한 인터페이스는 물론, 새롭게 추가되거나 현존 접속기들 또는 케이블들 중 하나에서 이용가능한 제한된 수의 도전체들을 이용하는 정보의 높은 데이터 레이트 전송으로 구형 장치들을 개량하는 성능으로부터 이익을 얻을 수 있는 다양한 현대의 전자 장치들 및 기기들을 이해할 것이다. 동시에, MDDI 클라이언트는 최종 사용자(end user)에게 정보를 제공하거나, 사용자로부터 호스트로 정보를 제공하기에 유용한 다양한 장치를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 고글 또는 안경에 통합된 마이크로디스플레이, 모자 또는 헬멧에 장착된 프로젝션 장치, 유리창 또는 자동차 앞 유리에서와 같이 자동차에 장착된 소형 스크린 또는 심지어 홀로그래픽 엘리먼트, 또는 고품질의 사운드 또는 음악을 제공하기 위한 다양한 스피커, 헤드폰, 또는 사운드 시스템. 다른 프리젠테이션 장치들은 미팅, 또는 영화 및 텔레비젼 이미지들을 위해 정보를 제공하도록 사용되는 프로젝터들 또는 프로젝션 장치들을 포함한다. 다른 예들은, 사용자로부터의 터치 또는 사운드가 아닌 작은 실제 "입력"으로 장치 또는 시스템 사용자로부터 많은 양의 정보를 전송하기 위해 요구될 수도 있는 터치 패드 또는 감지 장치, 음성 인식 입력 장치, 보안 스캐너들 등의 사용을 포함한다. 게다가, 컴퓨터들 및 카 키트 또는 데스크탑 키트들 그리고 무선 전화용 홀더들을 위한 도킹 스테이션은 최종 사용자 또는 다른 장치 및 설비에 대한 인터페이스로서 작용할 수도 있으며, 특히 높은 속도의 네트워크들이 포함되는 경우, 데이터의 전달을 보조하기 위해 클라이언트(마우스들과 같은 출력 또는 입력 장치들) 또는 호스트들 중 하나를 이용할 수도 있다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 장치들에 한정되지 않으며, 저장 및 전송의 형태 또는 재생에서의 프리젠테이션의 형태 중 하나로 고품질의 이미지들 및 사운드를 최종 사용자에게 제공하도록 의도된 많은 다른 장치가 시장에 존재하고 사용을 위해 제안될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 요구되는 사용자 경험을 실현하기 위해 필요한 높은 데이터 레이트를 수용하도록 다양한 엘리먼트들 또는 장치들 사이의 데이터 처리량을 증가시키는데 유용하다.
도1은 MDDI 인터페이스를 이용한 환경의 예를 설명한 블록도이다. 도1의 예에서, MDDI는 클램쉘 폰(100)의 힌지를 가로질러 모듈들을 상호 접속하기 위해 사용된다. 본 발명의 소정의 실시예들이 클렘쉘에서 MDDI 상호 접속과 같은 특정 예로서 설명되었지만, 이는 단지 설명을 위한 것이며 본 발명을 이러한 실시예에 한정하는 것이 아님을 이해해야 한다. 당업자는 본 발명의 실시예들이 MDDI 상호 접 속으로부터 이익을 얻을 수 있는 다른 장치들에서 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.
도1을 참조하면, 클램쉘 전화(100)의 하부 클램쉘부(102)는 이동국 모뎀(MSM) 기저대역 칩(104)을 포함한다. MSM(104)은 디지털 기저대역 제어기이다. 클렘쉘 전화(100)의 상부 클램쉘부(114)는 액정 디스플레이(LCD) 모듈(116) 및 카메라 모듈(118)을 포함한다.
도1을 다시 참조하면, MDDI 링크(110)는 카메라 모듈(118)을 MSM(104)으로 접속시킨다. 통상적으로, MDDI 링크 제어기는 카메라 모듈(118) 및 MSM(104) 각각에 집적된다. 도1의 예에서, MDDI 호스트(122)는 카메라 모듈(112)에 집적되는 반면, MDDI 클라이언트(106)는 MDDI 링크(110)의 MSM측에 존재한다. 통상적으로, MDDI 호스트는 MDDI 링크의 마스터 제어기이다. 도1의 예에서, 카메라 모듈(118)로부터 픽셀 데이터가 수신되고 MDDI 링크(110)를 통해 송신되기 전에 MDDI 호스트(122)에 의해 MDDI 패킷들로 포맷된다. MDDI 클라이언트(106)는 MDDI 패킷들을 수신하고, 이들을 카메라 모듈(118)에 의해 생성된 것과 동일한 포맷의 픽셀 데이터로 재변환시킨다. 이어 픽셀 데이터는 프로세싱을 위해 MSM(104)의 적절한 블록으로 전송된다.
도1을 다시 참조하면, MDDI 링크(112)는 LCD 모듈(116)을 MSM(104)에 연결시킨다. 도1의 예에서, MDDI 링크(112)는 MSM(104)에 집적된 MDDI 호스트(108)와 LCD 모듈(116)에 집적된 MDDI 클라이언트(112)를 상호 접속시킨다. 도1의 예에서, MSM(104)의 그래픽 제어기에 의해 생성된 디스플레이 데이터가 수신되고 MDDI 링크(112)를 통해 송신되기 전에, MDDI 호스트(108)에 의해 MDDI 패킷들로 포맷팅된다. MDDI 클라이언트(120)는 MDDI 패킷들을 수신하고 이들을 LCD 모듈(116)에 의한 사용을 위해 디스플레이 데이터로 재변환시킨다.
도2는 도1의 예에 따른 MDDI 링크 상호 접속(110)을 설명하는 블록도이다. 전술한 바와 같이, MDDI 링크(110)의 기능들 중 하나는 카메라 모듈(118)에서 MSM(104)로 픽셀 데이터를 전송하는 것이다. 결론적으로, 도2의 실시예에서, 프레임 인터페이스(206)는 카메라 모듈(118)을 MDDI 호스트(122)에 접속시킨다. 프레임 인터페이스(206)는 카메라 모듈(118)로부터 MDDI 호스트(122)로 픽셀 데이터를 전송하도록 작용한다.
통상적으로, 카메라 모듈(118)은 병렬 인터페이스를 통해 카메라로부터 픽셀 데이터를 수신하고, 픽셀 데이터를 저장하고, 이어 호스트가 준비 완료 상태일 때, 이를 MDDI 호스트(122)로 전송한다. MDDI 호스트(122)는 수신된 픽셀 데이터를 MDDI 패킷들로 캡슐화한다. 그러나 MDDI 호스트(122)가 MDDI 링크(110)를 통해 픽셀 데이터를 전송할 수 있도록, MDDI 패킷들의 직렬화는 필수적이다.
도2의 실시예에서, MDDI 호스트(122) 내에 집적된 직렬화기 모듈(202)은 MDDI 패킷들을 MDDI 링크(110)로 직렬로 시프팅시키도록 작용한다. MDDI 링크(110)의 MSM 단부에서, MDDI 클라이언트(106)에 집적된 비직렬화기 모듈(204)은 MDDI 링크(110)를 통해 수신된 직렬 데이터로부터 MDDI 패킷들을 재구성한다. 이어 MDDI 클라이언트(106)는 MDDI 캡슐화를 제거하고, 병렬 픽셀 데이터를 프레임 인터페이스(208)를 통해 MSM(104)의 적절한 블록으로 전송한다.
MDDI 직렬 인코더
도3은 MDDI 직렬 인코더(300)를 설명한 회로도이다. MDDI 직렬 인코더(300)는 2005년 11월 23일 출원된 "Double Data Rate Serial Encoder"라는 명칭의 미국 출원 No.11/285,397에 상세하게 개시되어 있다. 직렬 인코더(300)는 플립 플롭들(320 및 322)을 이용하여 도시된 최종 데이터 레지스터 스테이지, 플립 플롭들(314, 316 및 318)을 이용하여 도시된 선택 입력 레지스터 스테이지, 및 글리치 없는 멀티플렉서 회로(324)를 포함한다.
최종 데이터 레지스터 스테이지 플립 플롭들(320 및 322)은 각각 데이터 입력 신호들(308 및 310)을 수신한다. 일 실시예에서, 데이터 입력 신호들(308 및 310)은 각각 4비트들이다. 따라서, 플립 플롭들(320 및 322)은 각각 4비트 플립 플롭들이다. 다른 실시예에서, 플립 플롭들(320 및 322)은 4개의 2비트 플립 플롭들 또는 8개의 1비트 플립 플롭들로 대체될 수도 있다. 도3에 설명된 바와 같이, 플립 플롭들(320 및 322)은 D 플립 플롭들이지만, 다른 타입의 플립 플롭들 또는 레지스터들이 기술 분야의 당업자에 의해 사용될 수도 있다. 플립 플롭들(320 및 322)은 클록 신호(312)에 의해 제어되고 자신의 출력들을 클록 신호(312)의 상승 에지마다 업데이트한다.
선택 입력 레지스터 스테이지 플립 플롭들(314, 316 및 318)은 선택 입력 신호들(sel(2)(302), sel(1)(304), 및 sel(0)(306))을 각각 수신한다. 선택 입력 신호들(302, 304 및 306)은 통상적으로 카운터에 의해 제공되며, 멀티플렉서 회로(324)의 입력을 선택하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 선택 신호들(302, 304 및 306)은 멀티플렉서 회로(324)에 의해 선험적으로 알려진 그레이 코드에 따라 생성되며, 그로 인해, 글리치 없는 멀티플렉서 출력을 가능하게 한다. 플립 플롭들(314, 316 및 318)은 D 플롭 플립들이지만, 다른 타입의 플립 플롭들이 당업자에 의해 사용될 수도 있다. 플립 플롭들(314, 316 및 318)은 또한 클록 신호(312)에 의해 제어되는데, 플립 플롭(318)은 자신의 출력을 클록 신호(312)의 상승 에지들에서 업데이트하고, 플립 플롭들(314 및 316)은 클록 신호(312)의 하강 에지들에서 자신의 출력을 업데이트한다.
멀티플렉서 회로(324)는 최종 데이터 레지스터 스테이지로부터 데이터 입력 신호들을 수신하고, 선택 입력 스테이지로부터 입력 선택 신호들을 수신하고, 직렬 인코더(300)의 출력(334)을 생성한다. 멀티플렉서 회로(324)는 그레이 코드 입력 선택 시퀀스의 선험적 지식을 이용하여 글리치 없는 인코더 출력을 생성한다. 멀티플렉서 회로(324)는 인코더 출력(334)으로부터 최종 데이터 레지스터 스테이지(플립 플롭(320 및 322) 및 선택 입력 레지스터 스테이지(플립 플롭(318, 320 및 322))를 분리시키는 4개 계층의 로직(326, 328, 330 및 332)을 포함한다. 로직 계층(326)은 선택 입력 레지스터 스테이지로부터 인코더 출력으로의 소정 경로들 상에 인버터 회로를 포함한다. 로직 계층(326)은 상호 접속을 통해, 다수의 AND 게이트들을 포함하는 로직 계층(328)에 결합된다. 차례로, 로직 계층(328)은 상호 접속을 통해 로직 계층(330)에 결합된다. 로직 계층(330)은 다수의 OR 게이트를 포함하는데, 이들은 로직 계층(332)의 입력을 제공한다. 로직 계층(332)은 직렬 인코더의 출력을 제공하는 OR 게이트를 포함한다.
멀티플렉서 회로(324)의 4개의 로직 계층들(326, 328, 330, 및 332)은 결합 로직에 기초하며, 클록 신호들에 의해 구동되지 않음이 이해된다. 결론적으로, 최종 데이터 레지스터 스테이지 및/또는 선택 입력 레지스터 스테이지로부터 인코더 출력까지의 상이한 경로들 상의 신호 전파 지연은 상이할 수도 있다. 더욱이, 신호 전파 지연은 인코더 회로에서의 프로세스 변화 및/또는 온도에 따라 변화할 수 있어서, 이들을 모니터링 및/또는 보상하는 것을 어렵게 한다.
통상적으로, 인코더 출력으로의 경로들 상에서 상이한 신호 전파 지연을 갖는 것은 소위 "출력 스큐(skew)"를 초래하는데, 실제 인코더 출력은 원하는 공칭 출력에 대해 스큐잉(skew) 또는 왜곡된다. 출력 스큐는 또한 인코더 출력에 기여하는 단일 신호의 스큐잉으로부터 초래될 수도 있다.
도4A-B는 신호 스큐의 예를 도시한다. 도4A는 신호(400)에서 스큐를 도시하는데, 하강 및/또는 상승 에지들은 이들이 이상적으로 발생해야 할 때보다 일찍 또는 늦게 발생할 수도 있다. 도4B는 두 개의 신호들(출력1 및 출력2) 사이의 스큐를 도시한다. 출력1 및 출력2는 예로든 회로(414)의 경로들(406 및 408)을 통해 각각 전파하는 동기화된 입력 신호들(402 및 404)로부터 유래되는데, 경로들(406 및 408)은 상이한 신호 전파 지연들을 갖는다. 도4B에서 tsk로 도시된 출력1 및 출력2 사이의 스큐는, 이상적으로는 동시에 발생하는 신호들(출력1 및 출력2) 사이의 시간 차의 크기를 나타낸다. 신호들(출력1 및 출력2) 사이의 스큐가 예로든 회로(414)의 출력(412)에서 출력 스큐를 초래할 수 있음을 이해해야 한다.
소정의 경우, 출력 스큐는 최대 MDDI 링크 레이트의 감소를 유발할 수도 있다. 따라서, 출력 스큐가 최소화되어야 하는 것은 명백한 것이다.
낮은 출력 스큐를 갖는 MDDI 직렬 인코더
본 발명에 따라, 출력 스큐는 출력 스큐에 기여하는 팩터들의 영향을 최소화함으로써 감소된다. 일 특징에서, 출력 스큐는 인코더 출력에 기여하는 (최종 데이터 레지스터 스테이지 및/또는 선택 입력 레지스터 스테이지로부터의) 각각의 신호의 개별 스큐에 의해 영향을 받는다. 다른 특징에서, 출력 스큐는 이러한 개별 신호 스큐들의 크기에 비례하는데, 이는 이들 각각의 신호 경로들의 길이에 비례(인코더 출력에 도달하기 위한 연속한 로직 계층들의 수의 함수)한다.
이런 이유로, 출력 스큐는 (1)인코더 출력에 기여하는 (최종 데이터 레지스터 스테이지 및/또는 선택 입력 레지스터 스테이지로부터의) 신호들의 수, 및 (2)최종 데이터 레지스터 스테이지 및/또는 선택 입력 레지스터 스테이지로부터 인코더 입력까지의 로직 계층들의 수를 최소화함으로써 감소될 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 따라 MDDI 직렬 인코더(500)를 설명하는 블록도이다. 직렬 인코더(500)는 글리치 있는 멀티플렉서(506) 및 동기화 회로(510)를 포함한다.
글리치 있는 멀티플렉서(506)는 데이터 입력(504) 및 입력 선택 신호들(502)을 수신하고 출력 신호(508)를 생성한다. 실시예에서, 데이터 입력 신호(504)는 8-비트 신호를 포함한다. 다른 실시예에서, 데이터 입력 신호(504)는 두 개의 4비트 신호들, 4개의 2비트 신호들, 또는 8개의 1비트 신호들을 포함한다. 입력 선택 신호들(502)은 수신된 데이터 입력 신호들 중 하나를 멀티플렉서 출력으로 결합시키도록 멀티플렉서(506)를 제어한다. 통상적으로, 입력 선택 신호들(502)의 수(N)는 2N이 신호(504)에서의 데이터 비트들의 수와 동일하게 되도록 하는 수이다. 도5에서, 입력 선택 신호들(502)의 수는 3이며, 이는 멀티플렉서(506)를 8:1 멀티플렉서가 되게 한다.
멀티플렉서(506)의 출력(508)이 글리치 없을 수도 있기 때문에, 직렬 인코더(500)는 현저히 간단해 질 수 있다. 일 특징에서, 입력 신호(504)의 데이터 비트들은 이들이 글리치 있는 멀티플렉서에서와 같이, 출력을 위해 선택되지 않을 때에만 한정되지 않고 임의의 시간에 스위칭될 수 있다. 다른 특징에서, 입력 선택 신호들(502)에 의해 전달되는 입력 선택 시퀀스는 그레이 코드 시퀀스를 더 이상 고수할 필요가 없다.
따라서, 글리치 없는 인코더 출력을 생성하기 위해, 동기화 회로(510)는 출력(508)에서의 소정의 글리치가 인코더 출력(512)에서 제거되는 것을 보장하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 동기화 회로(510)는 인코더 출력에 기여하는 신호들이 서로에 대해 최소 스큐를 갖게 하는 클록-구동 최종 데이터 레지스터 스테이지를 포함한다. 게다가, 최종 데이터 레지스터 스테이지는 인코더 출력으로부터 떨어진, 매우 작은 개수의 로직 계층들이며, 따라서 출력 스큐를 추가로 감소시킨다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MDDI 직렬 인코더(600)를 도시한 회로도이다.
직렬 인코더(600)는 플립 플롭(620)을 이용하여 도시된 데이터 레지스터 스 테이지, 플립 플롭들(612, 614 및 616)을 이용하여 도시된 선택 입력 레지스터 스테이지, 멀티플렉서(622), 및 동기화 회로(626)를 포함한다.
데이터 레지스터 스테이지 플립 플롭(620)은 데이터 입력 신호(610)를 수신한다. 일 실시예에서, 데이터 입력 신호(610)는 8 비트 신호를 포함한다. 따라서, 플립 플롭(620)은 8비트 플립 플롭이다. 다른 실시예들에서, 플립 플롭(620)은 두 개의 4비트 플립 플롭들, 4개의 2비트 플립 플롭들 또는 8개의 1비트 플립 플롭들로 대체될 수도 있다. 도6에 도시된 바와 같이, 플립 플롭(620)은 D 플립 플롭이지만, 다른 타입의 플립 플롭들 또는 레지스터들이 당업자에 의해 사용될 수도 있다.
선택 입력 레지스터 스테이지 플립 플롭(612, 614 및 616)은 선택 입력 신호들(sel(2)(602), sel(l)(604), 및 sel(0)(606))을 수신한다. 선택 입력 신호들(602, 604 및 606)은 통상적으로 카운터에 의해 제공되며 멀티플렉서(622)의 입력을 선택하기 위해 사용된다. 선택 신호들(602, 604, 및 606)은 예를 들어, 그레이 코드 시퀀스와 같은 소정 타입의 입력 선택 시퀀스를 고수할 필요는 없다. 플립 플롭들(612, 614, 및 616)은 D 플립 플롭이지만, 다른 타입의 플립 플롭들이 당업자에 의해 사용될 수도 있다.
멀티플렉서(622)는 데이터 레지스터 스테이지로부터 데이터 입력 신호들 및 선택 입력 레지스터 스테이지로부터 입력 선택 신호들을 수신하고, 출력 신호(624)를 생성한다. 일 실시예에서, 멀티플렉서(622)는 8:1 멀티플렉서이다.
멀티플렉서(622)는 글리치 있는 멀티플렉서이다. 다시 말해서, 글리치들은 멀티플렉서(622)의 출력(624)에서 발생할 수도 있다. 결론적으로, 멀티플렉서(622)의 출력(624)은 출력(624)에서의 소정의 글리치들이 인코더 출력(642)에서 제거되는 것을 보장하기 위해 동기화 회로(626)에 제공된다.
동기화 회로(626)는 인코더 출력(642)을 생성하기 위해, XOR 게이트들(628 및 630)을 이용하여 도시된 제1 XOR 스테이지, 플립 플롭들(632, 634, 636 및 638)을 이용하여 도시된 최종 데이터 레지스터 스테이지, 및 XOR 게이트(640)를 이용하여 도시된 최종 XOR 스테이지를 포함한다.
제1 XOR 스테이지 게이트들(628 및 630)은 출력 신호(624) 및 플립 플롭(636 및 634)으로부터의 피드백 신호들을 각각 수신한다. XOR 게이트들(628 및 639)의 출력은 플립 플롭들(632, 634, 636 및 638)에 의해 각각 수신된다. 플립 플롭들(632, 634, 636 및 638)은 클록 신호(clk)에 의해 제어되는데, 플립 플롭들(632 및 634)은 클록 신호의 상승 에지들에서 출력들을 업데이트하고, 플립 플롭들(636 및 638)은 클록 신호의 하강 에지들에서 출력들을 업데이트한다.
플립 플롭들(634 및 636)은 제1 XOR 스테이지의 XOR 게이트들(628 및 630)에 교차 결합된 자신의 출력들을 갖는 최종 데이터 레지스터 스테이지의 피드백 플립 플롭들이다. 다른 실시예들에서, XOR 게이트들(628 및 630)에 대한 피드백 신호들은 플립 플롭들(638 및 632)의 출력들로부터 각각 제공되며, 플립 플롭들(634 및 636)은 최종 데이터 레지스터 스테이지로부터 제거된다. 그러나 더 많은 안정된 설계가 피드백 신호들을 제1 XOR 스테이지로 제공하기 위해 플립 플롭들(634 및 636)을 이용하여 달성된다. 이는 플립 플롭들(632 및 638)의 출력들의 소정의 추가 라우팅을 감소시키는데, 이는 동기화 회로(626)의 최종 XOR 스테이지로 입력되기만 하면 된다.
동기화 회로(626)의 최종 XOR 스테이지는 단일 XOR 게이트(640)를 포함하는데, 이는 플립 플롭들(632 및 638)의 출력을 수신하고 인코더 출력(642)을 출력한다. 인코더 출력(642)은 낮은 출력 스큐를 갖는 글리치 없는 출력이다.
직렬 인코더(600)에서, 단일 계층의 로직이 최종 데이터 레지스터 스테이지를 인코더 출력으로부터 분리시키는 것이 이해된다. 따라서, 인코더 출력에 기여하는 신호들의 개별 스큐는 매우 낮게 유지된다. 또한, 최종 데이터 레지스터 스테이지로부터의 단지 두 개의 신호들(플립 플롭들(632 및 638)의 출력들)이 인코더 출력(642)에 기여하며, 출력 스큐를 추가로 감소시킨다. 최종 레지스터 스테이지로부터 인코더 출력으로의 감소된 수의 경로는 출력 스큐 분석을 또한 간단하게 한다.
도8은 본 발명의 추가 실시예에 따른 MDDI 직렬 인코더(800)를 설명하는 회로도이다. MDDI 직렬 인코더(800)는 몇몇 특징에서 도6의 MDDI 직렬 인코더(600)와 유사하지만, 상이한 동기화 회로 수단(812)을 사용한다. 실질적으로, 동기화 회로는 듀얼 에지 플립 플롭에 등가이며, 결론적으로, 듀얼 에지 플립 플롭의 수단 또는 이와 기능적으로 등가인 회로는 본 발명의 실시예들에 따른 동기화 회로에 대해 사용될 수도 있다.
도8에서, 동기화 회로(812)는 플립 플롭들(804 및 806)을 이용하여 도시된 최종 데이터 레지스터 스테이지 및 멀티플렉서(808)를 포함한다. 플립 플롭들(804 및 806)은 멀티플렉서(622)의 출력 신호(624)를 수신하며, 클록 신호(803)에 의해 제어되는데, 플립 플롭(804)은 클록 신호(802)의 상승 에지들에서 자신의 출력을 업데이트하고, 플립 플롭(806)은 클록 신호(802)의 하강 에지들에서 자신의 출력을 업데이트한다. 플립 플롭들(804 및 806)의 출력들은 실질적으로 멀티플렉서(808)에 대한 입력들을 형성한다. 멀티플렉서(808)는 또한 클록 신호(802)에 의해 제어되는데, 플립 플롭(804)의 출력은 클록 신호(802)가 하이일 때 멀티플렉서(808)로부터 출력되고, 플립 플롭(806)의 출력은 클록 신호(802)가 로우일 때 멀티플렉서로부터 출력되어, 인코더 출력(810)을 생성한다. 실시예(800)에서, 인코더 출력(810)은 클록 신호(802) 상에서 레이스(race) 조건을 갖는다. 이러한 레이스 조건은 멀티플렉서(808)로의 현재 선택된 입력이 변경되게 하는 클록 신호(802)에서 상승 또는 하강 에지의 결과이다. 인코더 출력(810)은 현재 입력이 변경하기 전에 클록 신호(802)의 상승 또는 하강 에지가 인코더 출력(810)으로서 멀티플렉서(808)의 다른 출력을 선택하기만 하면 글리치가 없다. 예로써, 클록 신호(802)가 로우이면, 플립 플롭(806)의 출력은 인코더 출력(810)으로서 멀티플렉서(808)로부터 출력된다. 클록 신호(802)의 상승 에지에서, 플립 플롭(806)의 출력은 새로운 상태로 업데이트할 것이며, 동시에 플립 플롭(804)의 출력은 인코더 출력(810)인 멀티 플렉서(808)의 출력으로서 선택된다. 인코더 출력(810) 상에 글리치를 방지하기 위해, 클록 신호(802)로부터 멀티플렉서(808)를 통해 인코더 출력(810)까지의 지연은 클록 신호(802)로부터 플립 플롭들(804 또는 806)을 통해 멀티플렉서(808)까지의 지연보다 더 작아야 한다. 이러한 타이밍 조건이 충족되는 한, 인코더 출 력(810)은 낮은 출력 스큐를 갖는 글리치 없는 출력이다.
직렬 인코더(800)에서, 단일 계층의 로직은 최종 데이터 레지스터 스테이지를 인코더 출력으로부터 분리시키며, 최종 데이터 레지스터로부터의 단지 두 개의 신호들이 인코더 출력(810)에 기여하며, 그로 인해, 감소된 출력 스큐 및 간략화된 출력 스큐 분석을 초래한다.
타이밍도의 예
도7은 도6의 MDDI 직렬 인코더(600)의 신호들과 관련한 타이밍도의 예이다. 이러한 타이밍도의 예에서, 도7에서 신호(sel[2:0])로 도시된 선택 입력 전이들은 글리치 없는 멀티플렉서를 갖는 MDDI 인코더들에 대해 통상적으로 요구되는 바와 같이 그레이 코드 시퀀스에 의존한다. 결론적으로, 도6의 멀티플렉서(622)는 글리치 있는 멀티플렉서로 이상적으로 동작하지만, 글리치 없는 출력 요구는 없다. 도7의 선택 입력 시퀀스는 하나의 예이며 다른 선택 입력 시퀀스가 또한 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.
도7에서 신호(din[7:0])는 도6에서 데이터 입력 신호(610)에 대응한다. 신호(din[7:0])의 시퀀스의 예는 도7에 제공된다.
신호(din_reg[7:0])는 도6에 도시된 신호(din_reg[7:0])에 대응하지만, 도7의 신호(data_en)에 대응하는 신호(din[7:0])로부터 생성될 수 있다. 신호(din_reg[7:0])의 시퀀스의 예는 도7에 제공된다.
신호(desired_data_out)는 도6의 신호(624)에 대응한다.
신호들(out_rise 및 out_fall)은 플립 플롭들(632 및 638)의 출력들에 각각 대응한다. out_rise = (desired_data_out XOR out_fall) 이고, out_fall = (desired_data_out XOR out_rise)임을 이해해야 한다. 또한 signal dout = out_rise XOR out_fall임을 이해해야 한다. 결론적으로, 두 개의 최종 출력 레지스터들 중 하나는 자신의 출력을 홀딩 또는 반전시킴으로써 desired_data_out 값을 dout로 유도할 수 있다. 신호(dout)는 신호(desired_data_out)와 동일하지만, 1/2 클록 사이클만큼 지연된다.
도9는 도8의 MDDI 직렬 인코더(800)의 신호들에 관련된 타이밍도의 예이다. 도7의 타이밍도의 예와 마찬가지로, 도9에 sel[2:0]로 표시된 선택 입력 전이들은 글리치 있는 멀티플렉서를 갖는 MDDI 인코더들에 대해 통상적으로 요구되는 바와 같이 그레이 코드 시퀀스에 의존한다. 그러나 도9에 도시된 선택 입력 시퀀스는 단지 예일 뿐이며, 다른 선택 입력 시퀀스들이 또한 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.
도9의 신호(din[7:0])는 도8의 데이터 입력 신호에 대응한다. 신호(din[7:0])의 시퀀스의 예는 도9에 제공된다.
신호(din_reg[7:0])는 도8의 플립 플롭(620)의 출력에 대응한다. 신호(din_reg[7:0])의 시퀀스의 예는 도9에 제공된다.
신호(desired_data_out)는 도8의 신호(624)에 대응한다.
신호들(pos_reg 및 neg_reg)은 도8의 플립 플롭들(804 및 806)의 출력들에 각각 대응한다.
신호(dout)는 도8의 인코더 출력(dout)(810)에 대응한다. dout가 desired_data_out에 대응되지만, 1클록 사이클만큼 지연되는데, 1/2 클록 사이클 지연은 플립 플롭(804 및 806)에 기인하며, 1/2 클록 사이클은 멀티플렉서(808)에 기인함을 이해해야 한다.
결론
본 발명의 다양한 실시예들이 개시되었지만, 단지 설명을 위한 예일 뿐 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다는 것은 당업자가 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 전술한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 이하의 청구항에 의해 한정된다.

Claims (23)

  1. 직렬 인코더로서,
    다수의 데이터 입력, 다수의 선택 입력 및 출력을 갖는 멀티플렉서;
    상기 멀티플렉서의 상기 데이터 입력들에 결합된 다수의 데이터 입력 플립 플롭;
    상기 멀티플렉서의 상기 선택 입력들에 결합된 다수의 선택 입력 플립 플롭; 및
    상기 멀티플렉서의 출력에 결합되고 상기 직렬 인코더의 출력을 제공하는 동기화 회로를 포함하며, 상기 동기화 회로는 상기 멀티플렉서의 출력으로부터 임의의 출력 글리치들을 제거하며,
    상기 동기화 회로는 최종 데이터 레지스터 스테이지를 포함하며,
    상기 직렬 인코더의 출력은 상기 동기화 회로의 상기 최종 데이터 레지스터 스테이지로부터의 두 개의 신호에 의해서만 결정되며, 그로 인해 상기 인코더의 낮은 출력 스큐를 초래하는, 직렬 인코더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 8개의 데이터 입력 및 3개의 선택 입력을 갖는, 직렬 인코더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 글리치있는 멀티플렉서인, 직렬 인코더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 입력 플립 플롭들 및 상기 선택 입력 플립 플롭들은 D 플립 플롭들인, 직렬 인코더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 멀티플렉서의 상기 선택 입력들은 클록 신호에 따라 카운터에 의해 제공되는, 직렬 인코더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 상기 클록 신호의 매 에지에서 비트를 출력하는, 직렬 인코더.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 최종 데이터 레지스터 스테이지는 클록 구동되는, 직렬 인코더.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 최종 데이터 레지스터는 단일 로직 계층에 의해 상기 직렬 인코더의 출력으로부터 분리되며, 그로 인해 상기 인코더의 낮은 출력 스큐를 초래하는, 직렬 인코더.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 병렬 데이터 입력을 수신하고 직렬 통신 링크 상으로 상기 데이터 입력을 직렬로 출력하는, 직렬 인코더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 직렬 통신 링크는 모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI) 링크인, 직렬 인코더.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 동기화 회로는 임의의 듀얼 에지 플립 플롭을 이용하여 구현되는, 직렬 인코더.
  14. 직렬 인코더로서,
    다수의 데이터 입력 비트를 저장하기 위한 수단;
    다수의 선택 입력 비트를 저장하기 위한 수단;
    상기 다수의 선택 입력 비트에 의해 생성된 입력 선택 시퀀스에 따라 상기 다수의 데이터 입력 비트를 직렬로 출력하기 위한 수단; 및
    상기 직렬로 출력하기 위한 수단의 출력으로부터 글리치들을 제거함으로써 글리치없는 직렬 인코더 출력을 생성하는, 글리치들을 제거하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 글리치들을 제거하기 위한 수단은, 클록 구동되는 레지스터 스테이지를 포함하며,
    상기 직렬 인코더 출력은 상기 레지스터 스테이지로부터의 두 개의 신호에 의해서만 결정되며, 그로 인해 상기 인코더의 낮은 출력 스큐를 초래하는, 직렬 인코더.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 글리치들을 제거하기 위한 수단은 동기화 회로를 포함하는, 직렬 인코더.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 직렬 출력 수단은 클록 신호의 매 에지에서 비트를 출력함으로써, 상기 직렬 인코더를 이중 데이터 레이트 인코더가 되게 하는, 직렬 인코더.
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    상기 레지스터 스테이지는 단일 로직 계층에 의해 상기 직렬 인코더 출력으로부터 분리되며, 그로 인해 상기 인코더의 낮은 출력 스큐를 초래하는, 직렬 인코더.
  19. 삭제
  20. 제14항에 있어서,
    상기 인코더는 병렬 데이터 입력을 수신하고 직렬 통신 링크 상으로 상기 데이터 입력을 직렬로 출력하는, 직렬 인코더.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 직렬 통신 링크는 모바일 디스플레이 디지털 인터페이스(MDDI) 링크인, 직렬 인코더.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 글리치들을 제거하기 위한 수단은 듀얼 에지 플립 플롭을 포함하는, 직렬 인코더.
  23. 직렬 인코딩을 위한 방법으로서,
    다수의 데이터 입력 비트를 저장하는 단계;
    다수의 선택 입력 비트를 저장하는 단계;
    상기 다수의 선택 입력 비트에 의해 생성된 입력 선택 시퀀스에 따라 상기 다수의 데이터 입력 비트를 직렬로 출력하는 단계; 및
    상기 직렬로 출력하는 단계에서의 출력으로부터 글리치들을 제거함으로써 글리치없는 직렬 인코더 출력을 생성하는, 글리치들을 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 글리치들을 제거하는 단계는, 클록 구동되는 레지스터 스테이지를 통해 수행되며,
    상기 직렬 인코더 출력은 상기 레지스터 스테이지로부터의 두 개의 신호에 의해서만 결정되며, 그로 인해 상기 인코더의 낮은 출력 스큐를 초래하는, 직렬 인코딩을 위한 방법.
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