KR19990024395A

KR19990024395A - Manchester signal detection and synchronization clock recovery

Info

Publication number: KR19990024395A
Application number: KR1019970045459A
Authority: KR
Inventors: 정한규
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-08-31
Filing date: 1997-08-31
Publication date: 1999-04-06

Abstract

본 발명은 송신 보레이트의 16배 이상의 주파수를 가지는 동기용 클럭을 발생시켜서 맨체스터 코드 체계로 엔코딩되어 수신되는 신호로부터 수신 클럭을 복원하고, 이렇게 복원된 클럭에 의해 수신 데이터를 디코딩하여 본래의 데이터로 복원하는 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 소정 주파수의 발진 신호를 발생시키는 발진부; 원하는 보레이트를 얻기 위해 상기 발진부에서 발생된 발진 신호를 다양한 비율로 분주하는 보레이트 발생부; 맨체스터 엔코딩된 신호(Data_M)를 수신 받아 상기 보레이트 발생부에서 발생되는 클럭(Syn_C)과 동기 시킴과 동시에 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M)의 수신이 있음을 알리는 수신 인지 신호(Trig)를 출력하는 송신 신호 동기부: 상기 수신 인지 신호(Trig)에 의해 트리거되어 상기 보레이트 발생부에서 제공되는 동기용 클럭(Syn_C)을 송신 보레이트와 일치하게 분주함으로써 수신 클럭(Rx_C)을 복원함과 동시에 이렇게 복원된 수신 클럭(Rx_C)을 3/4 주기 만큼 쉬프트시켜서 된 디코딩 클럭(De_C)을 출력하는 수신 클럭 발생부; 및 상기 동기된 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M')를 상기 디코딩 클럭(De_C)과 동기시켜서 원래의 데이터를 복원시키는 맨체스터 디코더를 포함하여 이루어진다.The present invention generates a synchronous clock having a frequency 16 times greater than the transmission baud rate and recovers the received clock from the signal encoded and received by the Manchester code system, and decodes the received data by the recovered clock to restore the original data. And a reception clock recovery apparatus for detecting and synchronizing with a Manchester signal. An apparatus of the present invention includes an oscillator for generating an oscillation signal of a predetermined frequency; A borate generator for dividing the oscillation signal generated by the oscillator at various ratios to obtain a desired borate; Receives the Manchester encoded signal Data_M, synchronizes with the clock Syn_C generated by the borate generator, and simultaneously outputs a reception acknowledgment signal Trig indicating that the Manchester encoded signal Data_M is received. Base: The receive clock Rx_C is restored by simultaneously dividing the synchronizing clock Syn_C provided by the baud rate generator to the baud rate by triggering the reception acknowledgment signal Trig. A reception clock generator for outputting a decoding clock De_C obtained by shifting Rx_C by 3/4 periods; And a Manchester decoder which restores original data by synchronizing the synchronized Manchester encoding signal Data_M 'with the decoding clock De_C.

Description

Receive clock recovery device for Manchester signal detection and synchronization

본 발명은 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치에 관한 것으로, 특히 맨체스터 엔코딩된 신호를 수신하여 본래의 데이터로 복원함과 더불어 이렇게 복원된 신호를 데이터화 하기 위한 수신 클럭을 복원시키는 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a receiving clock recovery apparatus for detecting and synchronizing a Manchester signal, and more particularly, receiving a Manchester encoded signal and restoring the original data, and recovering a receiving clock for converting the restored signal into data. The present invention relates to a synchronization receiving clock recovery apparatus.

일반적으로 데이터 통신 방식은 신호선의 존재 여부에 따라 유선 통신 또는 무선 통신으로 구분되고, 데이터의 각 비트를 운반하는데 개별적인 선을 사용하느냐 아니면 단열의 선을 사용하느냐에 따라 병렬 통신 또는 직렬 통신으로 구분된다. 나아가, 직렬 통신 방식은 송신측과 수신측의 클럭이 독립적인 지의 여부에 따라 동기식 통신과 비동기식 통신으로 구분된다. 더욱이, 동기식 통신 방식은 데이터의 각 비트를 엔코딩하기 위한 다양한 코드 체계를 가지는 바, 이 중에서 맨체스터 코드 체계는 한 비트의 시간 간격 동안 적어도 1회의 전압 천이가 발생하는 코드 체계를 말한다. 맨체스터 코드에 따르면, 자체적으로 동기화 능력이 존재하기 때문에 오류가 발생하는 경우에도 수신측에서 데이터를 용이하게 복원할 수 있는 장점이 있다.In general, data communication methods are classified into wired communication or wireless communication according to the existence of signal lines, and are classified into parallel communication or serial communication depending on whether individual wires or insulation wires are used to carry each bit of data. Further, the serial communication system is classified into synchronous communication and asynchronous communication according to whether clocks of the transmitting side and the receiving side are independent. Moreover, the synchronous communication scheme has various code schemes for encoding each bit of data, of which the Manchester code scheme refers to a code scheme in which at least one voltage transition occurs during one bit time interval. According to the Manchester code, since there is a synchronization capability in itself, there is an advantage that the receiver can easily restore data even in the event of an error.

도 1은 등록 번호 5,245,635호로 미국에 특허된 종래의 맨체스터 신호 검출장치의 블록 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 맨체스터 신호 검출 장치는 입력된 맨체스터 엔코딩 신호(DATA IN)(이하, 맨체스터 신호라고 한다)를 래치(60)에서 재클럭킹하기 위해 입력된 맨체스터 신호(DATA IN)로부터 복원된 클럭 신호(RECCLK)를 이용하고 있다. 즉, 맨체스터 신호(DATA IN)를 분기시켜 지연소자(20)에서 지연시킨 신호(X1)와 맨체스터 신호(DATA IN)를 바로 반전 소자(22)를 통해 반전시켜서 얻어진 신호(X2)를 배타적 오아 게이트(30)로 논리 처리한다. 다음, 배타적 오아 게이트(30)의 출력 신호(X3)를 지연 발진 회로(50)에 의해 소정시간동안 지연시킨 후 발진시켜서 만들어진 복원 클럭 신호(RECCLK)로써 지연 소자(20)를 거쳐서 지연된 맨체스터 신호(DATA IN)를 재클럭킹 함으로써 맨체스터 신호(DATA IN)에 포함된 지터 잡음 및 왜곡을 제거하게 된다.1 is a block diagram of a conventional Manchester signal detection device patented in the United States of the US Patent No. 5,245,635. As shown in FIG. 1, the conventional Manchester signal detecting apparatus inputs an Manchester signal DATA IN for reclocking the input Manchester encoding signal DATA IN (hereinafter referred to as a Manchester signal) in the latch 60. The clock signal RECCLK recovered from the above is used. That is, an exclusive OR gate is obtained by branching the Manchester signal DATA IN and delaying the signal X1 delayed by the delay element 20 and the Manchester signal DATA IN directly through the inversion element 22. Logic processing to 30. Next, a delayed Manchester signal (delayed through the delay element 20 as a recovery clock signal RECCLK) generated by delaying the output signal X3 of the exclusive OR gate 30 by the delay oscillation circuit 50 for a predetermined time and then oscillating. Reclocking DATA IN eliminates jitter noise and distortion included in the Manchester signal DATA IN.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 맨체스터 신호 검출 장치에 따르면 장치의 구현이 복잡하고 지연 소자 등의 사양 관리가 어려우며, 이외에도 지연 시간 등의 항목이 온도나 습도 등의 환경 변화에 영향을 받기 쉬워서 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.However, according to the conventional Manchester signal detection apparatus as described above, the implementation of the device is complicated, and it is difficult to manage the specifications of the delay element. In addition, the items such as the delay time are susceptible to environmental changes such as temperature and humidity, and thus the reliability is high. There was a problem of deterioration.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 송신 보레이트의 16배 이상의 주파수를 가지는 동기용 클럭을 발생시켜서 맨체스터 코드 체계로 엔코딩되어 수신되는 신호로부터 수신 클럭을 복원하고, 이렇게 복원된 클럭에 의해 수신 데이터를 디코딩하여 본래의 데이터로 복원하는 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and generates a synchronization clock having a frequency of 16 times or more of the transmission borate to restore a received clock from a signal encoded and received by the Manchester code system, and then to the recovered clock. It is an object of the present invention to provide a receiving clock recovery device for detecting and synchronizing with a Manchester signal which decodes received data and restores the original data.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신클럭 복원 장치는 소정 주파수의 발진신호를 발생시키는 발진부; 원하는 보레이트를 얻기 위해 상기 발진부에서 발생된 발진 신호를 다양한 비율로 분주하는 보레이트 발생부; 맨체스터 엔코딩된 신호를 수신 받아 상기 보레이트 발생부에서 발생되는 클럭과 동기 시킴과 동시에 맨체스터 엔코딩 신호의 수신이 있음을 알리는 수신 인지 신호를 출력하는 송신 신호 동기부: 상기 수신 인지 신호에 의해 트리거되어 상기 보레이트 발생부에서 제공되는 동기용 클럭을 송신 보레이트와 일치하게 분주함으로써 수신 클럭을 복원함과 동시에 이렇게 복원된 수신 클럭을 3/4 주기 만큼 쉬프트시켜서 된 디코딩 클럭을 출력하는 수신 클럭 발생부; 및 상기 동기된 맨체스터 엔코딩 신호를 상기 디코딩 클럭과 동기시켜서 원래의 데이터를 복원시키는 맨체스터 디코더를 포함하여 이루어진다.Manchester signal detection and synchronization receiving clock recovery apparatus of the present invention for achieving the above object is an oscillator for generating an oscillation signal of a predetermined frequency; A borate generator for dividing the oscillation signal generated by the oscillator at various ratios to obtain a desired borate; A transmission signal synchronizer that receives a Manchester encoded signal and synchronizes with a clock generated by the borate generator and outputs a reception acknowledgment signal indicating that there is a reception of a Manchester encoded signal: triggered by the reception acknowledgment signal to generate the borate A reception clock generator for restoring the reception clock by dividing the synchronization clock provided by the generator in accordance with the transmission baud rate and outputting a decoded clock by shifting the restored reception clock by 3/4 periods; And a Manchester decoder for synchronizing the synchronized Manchester encoded signal with the decoding clock to recover original data.

도 1은 종래의 맨체스터 신호 검출 장치의 블록 구성도,1 is a block diagram of a conventional Manchester signal detection apparatus;

도 2는 본 발명의 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치의 블록 구성도,2 is a block diagram of an apparatus for recovering and receiving a received clock for Manchester signal detection and synchronization according to the present invention;

도 3은 도 2의 구성에서 주요 부분의 출력 파형도이다.3 is an output waveform diagram of a main part in the configuration of FIG.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of drawings

20 : 지연 소자,22 : 논리 반전 소자,20: delay element, 22: logic inversion element,

30 : 배타적 오아 게이트,50 : 지연 발진 회로,30: exclusive oar gate, 50: delay oscillation circuit,

60 : 래치,60: latch,

100 : 발진부,110 : 보레이트 발생부,100: oscillation unit, 110: borate generating unit,

120 : 송신 신호 동기부,130 : 수신 클럭 발생부,120: transmit signal synchronizer, 130: receive clock generator,

140 : 맨체스터 디코더140: Manchester decoder

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the Manchester signal detection and synchronization reception clock recovery apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치의 블록 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치는 소정 주파수의 발진신호를 발생시키는 발진부(100), 원하는 보레이트(baud rate)를 얻기 위해 발진부(100)에서 발생된 발진 신호를 다양한 비율로 분주하는 보레이트 발생부(110), 맨체스터 엔코딩된 신호(Data_M)를 수신 받아 이를 보레이트 발생부(110)에서 발생되는 클럭(Syn_C)과 동기 시킴과 동시에 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M)의 수신이 있음을 알리는 신호(Trig, 이하 수신 인지 신호라고 한다)를 출력하는 송신 신호 동기부(120) 및 상기 수신인지 신호(Trig)에 의해 트리거되어 보레이트 발생부(110)에서 제공되는 동기용 클럭(Syn_C)을 송신 보레이트와 일치하게 분주함으로써 수신클럭(Rx_C)을 복원함과 동시에 이렇게 복원된 수신 클럭(Rx_C)을 3/4주기 만큼 쉬프트시켜서 된 디코딩 클럭(De_C)을 출력하는 수신 클럭 발생부(130) 및 상기 동기된 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M')를 상기 디코딩 클럭(De_C)과 동기 시켜서 원래의 데이터를 복원시키는 맨체스터 디코더(140)로 구성된다.Fig. 2 is a block diagram of a receiving clock recovery apparatus for Manchester signal detection and synchronization according to the present invention. As shown in FIG. 2, the apparatus of the present invention divides the oscillation unit 100 generating an oscillation signal of a predetermined frequency, and the oscillation signal generated from the oscillation unit 100 at various ratios to obtain a desired baud rate. Receives the baud rate generator 110 and the Manchester encoded signal Data_M and synchronizes it with the clock Syn_C generated by the baud rate generator 110 and at the same time a signal indicating that the Manchester encoded signal Data_M is received. Trig (hereinafter, referred to as a reception acknowledgment signal) and a synchronization signal (Syn_C) triggered by the transmission acknowledgment signal (Trig) and provided from the baud rate generator (110) to transmit the transmission baud rate and the like. The receive clock generator 130 outputs the decoded clock De_C obtained by restoring the receive clock Rx_C by equally dividing and shifting the restored receive clock Rx_C by 3/4 cycles. ) And the Manchester decoder 140 which restores original data by synchronizing the synchronized Manchester encoding signal Data_M 'with the decoding clock De_C.

전술한 구성에서, 발진부(100)는 가능한 최고 전송 속도(보레이트)의 32배의 발진 클럭을 발생하도록 설계하는 것이 좋다. 예를 들어 최고 송신 보레이트가 1[Mbps]인 경우에 발진 신호의 주파수는 32[MHz]로 하는 것이 좋다. 보레이트 발생부(110)는 디코더, 래지스터 및 분주기로 이루어지는데, 송신 보레이트가 변경되는 경우에 발진 신호의 주파수를 간단하고도 용이하게 분주할 수 있도록 하기 위해 주어진다. 예를 들어, 디코더로 3*8 디코더를 사용하는 경우에는 발진 클럭을 각각 1분주, 2분주, 4분주, 8분주, 16분주, 32분주, 64분주 및 128분주할 수 있을 것이다. 아래의 표 1은 이러한 디코더의 입력에 따른 각 부의 출력 신호의 분주비를 보이고 있다.In the above-described configuration, the oscillator 100 is preferably designed to generate an oscillation clock of 32 times the maximum transmission rate (borate) possible. For example, when the maximum transmission baud rate is 1 [Mbps], the frequency of the oscillation signal should be 32 [MHz]. The baud rate generator 110 is composed of a decoder, a register, and a divider, and is provided to easily and easily divide the frequency of the oscillation signal when the transmission baud rate is changed. For example, when using a 3 * 8 decoder as a decoder, the oscillation clock may be divided into 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, and 128 divisions, respectively. Table 1 below shows the division ratio of the output signal of each part according to the input of such a decoder.

[표 1]TABLE 1

이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 복원 장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the Manchester signal detection and synchronization reception clock recovery apparatus of the present invention having the above-described configuration will be described in detail.

도 3은 도 2의 구성에서 주요 부분의 출력 파형도이다. 먼저, 코딩전의 1바이트 분의 데이터를 1111110이라고 가정하면 원래의 파형(ORG)은 도 3의 (a)와 같이 된다. 이러한 파형(ORG)은 이후에 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 송신용 클럭(Tx_C)에 의해 엔코딩되어 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은 맨체스터 코드(Data_M)로 되어 수신측에 전송된다. 도 3의 예에서는 송신 보레이트를 1[Mbps]로 도시하고 있다.3 is an output waveform diagram of a main part in the configuration of FIG. First, assuming that one-byte data before coding is 1111110, the original waveform ORG is as shown in FIG. This waveform ORG is then encoded by the transmission clock Tx_C as shown in FIG. 3 (b) to form the Manchester code Data_M as shown in FIG. Is sent. In the example of FIG. 3, the transmission baud rate is shown as 1 [Mbps].

한편, 수신측의 보레이트 발생부(110)에서는 그 입력단(D0-D2) 및 제어단(/CS_EN), (/WR)을 제어하여 송신 보레이트의 최대 32배의 주파수가 동기용 클럭(Syn_C)으로 발생되도록 한다. 다음, 송신 신호 동기부(120)는 수신되는 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M)를 수신하여 이를 보레이트 발생부(110)에서 발생되는 32배 주파수의 동기용 클럭(Syn_C)에 의해 동기 시켜서 동기된 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M')를 출력한다. 결과적으로 이렇게 동기된 신호(Data_M')는 원래의 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M)의 주기에서 최대 1/32 정도의 미미한 지연분만을 가지는 신호가 된다.On the other hand, the baud rate generator 110 on the receiving side controls the input terminals D0-D2, the control terminals / CS_EN, and / WR so that a frequency up to 32 times the transmission baud rate is used as the synchronization clock Syn_C. To be generated. Next, the transmission signal synchronizer 120 receives the received Manchester encoded signal Data_M and synchronizes it with the 32-time synchronization clock Syn_C generated by the baud rate generator 110 to synchronize the Manchester encoded signal. Outputs (Data_M '). As a result, this synchronized signal Data_M 'becomes a signal having only a slight delay of up to 1/32 in the period of the original Manchester encoded signal Data_M.

한편, 송신 신호 동기부(120)는 맨체스터 엔코딩 신호(Data_M)의 수신 시점에 맞추어 수신 클럭 발생부(130)에 수신인지 신호(Trig)를 제공한다. 이에 따라 수신 클럭 발생부(130)가 동작을 개시하여 입력되는 동기용 클럭(Syn_C)을 32분주하여 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이 동기용 수신 클럭(Rx_C)이 복원되는데, 이렇게 복원된 수신 클럭(Rx_C)은 이후에 직렬 통신 IC(미도시) 등에 제공된다. 수신클럭 발생부(130)에서는 또한 상기 복원된 수신 클럭(Rx_C)을 3/4주기 만큼 쉬프트시켜서 도 3의 (c)에 도시된 바와 같은 디코딩 클럭(De_C)을 맨체스터 디코더(140)에 출력한다. 마지막으로 맨체스터 디코더(140)에서는 상기 동기 맨체스터 엔코딩 신호(DATA_M')를 디코딩 클럭(De_C)의 매 상승 에지에서 트리거 시키는 동작에 의해 본래의 데이터를 복원시킨 후에 직렬로 출력하게 된다. 도 3의 (f)는 이렇게 복원된 신호를 도시하고 있는 바, 본래의 데이터에서 1/4주기 만큼 지연되어 복원됨을 알 수가 있다.Meanwhile, the transmission signal synchronizer 120 provides a reception acknowledgment signal Trig to the reception clock generator 130 in accordance with the reception time of the Manchester encoded signal Data_M. As a result, the reception clock generator 130 divides the synchronization clock (Syn_C) input by starting operation 32, thereby restoring the synchronization reception clock (Rx_C) as shown in FIG. The received clock Rx_C is then provided to a serial communication IC (not shown) or the like. The reception clock generator 130 also shifts the restored reception clock Rx_C by 3/4 cycles to output the decoding clock De_C as shown in FIG. 3C to the Manchester decoder 140. . Finally, the Manchester decoder 140 restores the original data by serially triggering the synchronous Manchester encoding signal DATA_M 'on every rising edge of the decoding clock De_C, and outputs the serial data. 3 (f) shows the reconstructed signal, and it can be seen that the reconstructed signal is delayed by a quarter cycle from the original data.

본 발명의 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신 클럭 발생 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The Manchester signal detecting and synchronizing reception clock generating apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 맨체스터 신호 검출 및 동기용 수신클럭 발생 장치에 따르면, 지연 소자 등을 사용하지 않고 회로를 구성함으로써 비용이 절감되는 이외에 동작의 신뢰성이 확보되며, 송신 보레이트의 변경 시에 간단한 조작에 의해 체배 주파수를 변경시킬 수 있어서 사양 관리가 편리해지는 효과가 있다.According to the Manchester signal detecting and synchronizing receiving clock generating apparatus of the present invention as described above, by configuring a circuit without using a delay element or the like, the cost is reduced and operation reliability is secured. The multiplication frequency can be changed by a simple operation, which makes the specification management easy.

Claims

An oscillator for generating an oscillation signal of a predetermined frequency;

A borate generator for dividing the oscillation signal generated by the oscillation at various ratios to obtain a desired borate;

Receives the Manchester encoded signal Data_M, synchronizes with the clock Syn_C generated by the borate generator, and simultaneously outputs a reception acknowledgment signal Trig indicating that the Manchester encoded signal Data_M is received. donate;

The received clock Rx_C is restored at the same time as the received clock Rx_C by restoring the synchronization clock Syn_C provided by the baud rate generator to match the transmission baud rate by the reception acknowledgment signal Trig. A reception clock generator for outputting a decoding clock De_C obtained by shifting the signal by 3/4 periods; And

And a Manchester decoder which restores original data by synchronizing the synchronized Manchester encoding signal Data_M 'with the decoding clock De_C.

10. The apparatus of claim 1, wherein the oscillator is configured to generate an oscillation clock of up to 32 times the baud rate.