KR20120015585A - Ｍｉｐｉ 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MIPI 프로토콜의 피지컬 레벨의 인터페이스를 위해, 외부에서 입력되는 입력신호에 응답하여 예정된 상수시간 동안 정확하게 활성화되는 제어신호를 생성할 수 있는 제어신호 생성회로를 제공한다. 본 발명은 클럭신호를 발생하는 클럭부; 상위계층부에서 하위블럭을 제어하기 위해 입력되는 입력신호를 상기 클럭신호의 주기에 대응하여 순차적으로 지연시켜 전달하기 위해 구비된 다수의 단위전송소자; 및 상기 다수의 단위전송소자중 선택된 전송소자들의 출력을 조합하여 하위블럭을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 논리회로부를 포함하는 MIPI 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로를 제공한다.

Description

ＭＩＰＩ 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로{CONTROL SIGNAL GENERATING CIRCUIT FOR MOBILE INDUSTRY PROCESSOR INTERFACE PROTOCOL}

본 발명은 제어신호를 생성하는 집적회로에 관한 것으로, 보다 자세하게는 MIPI 프로토콜에서 사용되는 예정된 상수시간을 가지는 제어신호를 생성하는 회로에 관한 것이다.

MIPI 연합(Mobile Industry Processor Interface Alliance)은 휴대용 기기 인터페이스의 표준화를 목적으로 하는 업체의 연합으로, Camera, Display, Audio, Bus등을 비롯한 많은 주제를 다루고 있다. 이러한 MIPI기반 인터페이스의 피지컬 레이어(Physical Layer)에서는 클럭기반 타이밍의 형태가 아닌, 상수시간 타이밍(Constant Timing)기반으로 신호의 송신 및 수신이 일어난다.

클럭기반 타이밍이란 데이터의 전송이 없는 휴지상태(LP)에서 데이터를 전송하는 데이터 전송상태(HS)로 전이하거나, 데이터 전송상태(HS) 에서 다시 휴지상태로 전이하는 전이상태로 전이하는 구간을 클럭단위로 하는 것이다. 예를 들어, 도 1a 와 도시된 것과 같이, 전송상태(HS)에서 휴지상태로 2클럭동안 변환할 수 있는 것이다.

상수시간 타이밍(Constant timing)이란 도 1b와 같이 데이터의 전송이 없는 휴지상태에서 데이터를 전송하는 데이터 전송상태로 전이하는 구간을 예정된 타이밍으로 하는 정하는 것이다. 예를 들어 도1b에서와 같이, 데이터 전송상태(HS) 상태에서 다시 휴지상태로 전이하는 전이상태로 100nsec 동안 이루어지도록 정할 수 있다. 이와 같이 절대적인 시간으로 MIPI 프로토콜에서 사용하는 피지컬 레이어 레벨에서는 인터페이스를 위해서 상수시간 타이밍을 이용한다. 상수시간 타이밍을 구현하기 위한 상수시간을 프로토콜에 맞게 정확하게 구현하는 것이 쉽지않다.

본 발명은 MIPI 프로토콜의 피지컬 레벨의 인터페이스를 위해, 외부에서 입력되는 입력신호에 응답하여 예정된 상수시간 동안 정확하게 활성화되는 제어신호를 생성할 수 있는 제어신호 생성회로를 제공한다.

본 발명은 클럭신호를 발생하는 클럭부; 상위계층부에서 하위블럭을 제어하기 위해 입력되는 입력신호를 상기 클럭신호의 주기에 대응하여 순차적으로 지연시켜 전달하기 위해 구비된 다수의 단위전송소자; 및 상기 다수의 단위전송소자중 선택된 전송소자들의 출력을 조합하여 하위블럭을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 논리회로부를 포함하는 MIPI 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로를 제공한다.

본 발명에 의해서 MIPI 프로토콜을 이용하는 인터페이스 환경에서 상수 타이밍을 기반으로 하는 제어신호를 용이하게 생성할 수 있다.

도1a는 클럭기반 타이밍을 예시하기 위한 도면
도1b는 상수시간 타이밍을 예시하기 위한 도면
도2는 본 실시예에 따른 MIPI 프로토콜을 따르는 피지컬 계층의 블럭도.
도3은 도2에 도시된 제어신호 발생부를 나타내는 블럭도.
도4는 도2에 도시된 제어신호 발생부를 구체적으로 구현한 회로도.
도5a와 도5b는 도4에 도시된 제어신호 발생부를 나타내는 파형도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

현재 사용되는 MIP 프로토콜의 경우, 실제로 신호의 송신과 수신이 이루어지는 피지컬 계층을 통하여 전송되는 신호와 클럭은 일정한 프로토콜상의 제약이 있다. 즉, MIPI 프로토콜에서의 송신기(Transmitter, TX)와 수신기(Receiver, RX)를 연결한, 신호가 전송되는 레인(Lane)은 일정한 시간동안 특정 상태가 유지되면 데이터의 전송 상태가 제어되는 상수시간 타이밍을 이용한다.

전술한 바와 같이, 상수시간 타이밍을 이용하는 경우에는 시스템 클럭을 이용하여 특정된 상수시간에 기반을 둔다. 그러나, 피지컬 계층을 제어하는 특정된 상수시간에 기반을 둔 제어신호를 생성하는 것이 어럽다. 본 발명은 MIP 프로토콜의 피지컬 계층에서 입력되는 신호를 이용하여, 예정된 상수시간을 신뢰성있게 유지할 수 있는 제어신호를 생성하는 제어신호 발생부를 제공한다.

도2는 본 실시예에 따른 MIPI 프로토콜을 따르는 피지컬 계층의 블럭도이다.

도2를 참조하여 살펴보면, 피지컬 계층에서는 상위 계층부(10)에서 제공되는 입력신호(D)를 제어신호 발생부(20)가 수신받아 제어신호(A,B,C,D)를 생성한다. 제어신호 발생부(20)에서 생성된 제어신호(A,B,C,D)는 각 하위블럭(31,32,33,34)의 예정된 제어에 이용된다.

도3은 도2에 도시된 제어신호 발생부를 나타내는 블럭도이다.

도3을 참조하여 살펴보면, 본 실시예에 따른 제어신호 발생부는 입력 신호를 인가받아 일정한 시간동안 입력신호를 출력하는 단위전송소자(101, 102, 103, ..., 10n)가 특정된 개수만큼 종속접속된 전송단(100)과 각각의 단위전송소자에 클럭신호를 입력하는 클럭부(110), 단위전송소자의 출력신호를 입력받아 상수시간 타이밍에 기반을 둔 신호를 출력하는 논리회로부(120)를 포함한다. 여기서 상위계층부는 상위계층에서 연산된 결과를 클럭기반 타이밍에 의한 신호로 제공하는 블럭을 표기한 것이다.

상위계층부(130)에서 일정한 입력신호를 전송단(100)의 입력측으로 제공하면, 전송단(100)을 구성하는 첫 번째 단위전송소자(101)는 입력신호를 한 클럭 사이클 동안 출력하고, 종속접속된 다음의 단위전송소자(102)는 직전의 단위전송소자(101)가 출력한 신호를 입력받아 또 다음 한 클럭 사이클 동안 출력한다. 따라서, n 개의 단위전송소자로 전송단을 구성하는 경우에는 전송단에 입력된 신호는 n 번의 클럭 사이클이 경과되면 전송단의 마지막 단위전송소자까지 전파된다.

이때, 전송단에서의 선택된 단위전송소자들의 출력을 입력받은 논리회로부(120)는 내부에 구성된 논리함수에 의한 출력신호를 출력한다. 이러한 출력신호는 클럭부(110)의 클럭신호에 동기된 신호이다. 따라서, 논리회로부(120)의 출력신호가 활성화되는 유지시간을 클럭신호의 정수배에 해당되도록 논리회로부(120)를 구성할 수 있다. 또한, 논리회로부(120)의 출력신호는 최소 유지시간은 클럭신호의 한 사이클에 해당하는 시간이 됨을 알 수 있다.

또한, 이러한 출력신호를 형성하기 위하여 필요한 상위계층의 신호의 비트(bit)수가 n 비트이라면 n 개의 단위전송단의 출력이 논리회로부로 입력된다. 따라서, 전송단을 구성하는 단위 전송소자의 최소 개수는 피지컬 계층을 제어하는 제어신호를 출력하기 위하여 필요한 상위 계층에서 출력한 데이터의 비트수에 의하여 결정된다.

클럭부(110)에서 출력되는 클럭 신호의 오차가 일정 수준 이하의 정밀한 신호를 출력한다면 이러한 클럭신호에 동기된 논리회로부의 출력신호는 클럭신호에 따라 동기된 상수시간 타이밍에 기반을 둔 제어신호로 사용될 수 있다.

또한, 전송단(100)을 구성하는 단위전송소자로는 수동소자인 저항과 커패시터를 이용한 RC 지연(RC Delay)을 이용할 수 있으나, 이러한 경우에는 공정, 전압 또는 온도(Process Voltage Temparature, PVT)의 변동에 따라 지연시간의 오차가 커지는 바, D 플립플롭 또는 TSPC(True Single Phase Clock) D 플립플롭을 사용하는 것이 바람직하다.

나아가, 상수시간 기반 제어신호를 만들기 위하여는 클럭부(110)에서 오차가 적은 클럭을 사용하여 상수시간을 만들어 내는 것이 필수적이다. 클럭부(110)에서 클럭을 생성할 때에 수정발진기(Crystal Oscillator, XO) 또는 온도보상 수정 발진기(Temperature-Compensated Crystal Oscillator, TCXO)를 활용할 수도 있고, 수정 발진기 또는 온도보상 수정 발진기에 비하여 PVT 변동에 대한 안정성이 높은 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)를 이용할 수도 있다.

도4는 도2에 도시된 제어신호 발생부를 구체적으로 구현한 회로도이다. 도5a와 도5b는 도4에 도시된 제어신호 발생부를 나타내는 파형도이다.

도4에서는 제어신호 발생부의 단위전송소자(20_1,20_2,20_3,20_n)를 D 플립플롭을 이용하여 구현하고, 클럭부(210)를 VCO를 이용하여 구현한 것이다. 논리회로부(220)는 단위전송소자(20_1,20_2,20_3)에서 제공되는 신호를 조합하는 낸드게이트(221)로 구현하였다.

상위계층부(10)에서 전송된 입력신호(D)가 전송단(200)이 최초의 단위전송소자(20_1)인 D 플립플롭에 입력된다. D 플립플롭은 입력된 입력신호(D)에 대하여 클럭신호(CK)의 상승엣지에서 래치하고, 한 클럭 사이클 동안 값을 유지하여 출력한다. 또한, 경우에 따라서는 플립플롭을 클럭신호의 하강에지에 입력신호를 래치하고 출력하도록 구성할 수도 있다.

이전 단위전송소자(20_1)의 출력신호를 입력받은 전송단(200)의 두 번째 단위전송소자(20_2)인 D 플립플롭도 마찬가지로 앞단의 출력신호(Q1)에 대하여 클럭신호(CK)의 상승에지에서 래치하고, 다음 한 클럭 사이클 동안 값을 출력한다.

전송단이 n 개의 단위전송소자로 구성되었다고 가정하면 상위 계층으로부터 전달된 입력신호는 n 번의 클럭사이클이 경과한 때는 전송단의 마지막 단위 전송소자(20_n)까지 전달되는 것을 알 수 있다.

도5a와 도5b는 도4에 도시된 제어신호 발생부를 나타내는 파형도이다.

도5a를 참조하여 살펴보면, 입력된 입력신호(D)는 도4에 도시된 플립플립에 의해서 클럭신호(CK)의 상승에지에서 래치되어 출력된다. 즉, 입력신호(D)가 클럭의 주기에 맞춘 파형으로 변환되는 것이다. 또한, 다수의 직렬연결된 플립플롭에 의해서, 변환된 신호는 클럭(CK)의 상승에지 마다 앞단의 플립플롭으로 전달된다.

도4에 도시된 제어신호 발생부는 2개의 제어신호(A,B)를 생성하는 것으로 예시하였는데, 제어신호(B)는 도5a에 도시된 바와 같이 전송단 끝단에 배치된 플립플롭에서 출력되는 신호를 이용하고 있다. 제어신호 발생부에서 생성되는 제어신호(A)는 도5b에 도시된 파형에 나타나 있다.

전술한 바와 같이, 제어신호 발생부는 특정 주파수를 생성하고, 외부에서 주파수를 제어 가능한 발진기와, 클럭의 상승/하강 엣지에서 입력신호를 입력받을 수 있는 다수의 플립플롭을 구비한다.

MIPI 프로토콜에서 피지컬 계층에서 상위계층부로부터 제어를 위해 입력신호가 입력되면, 그 후로 스펙에 정해진 상수시간에 맞추어 하위 블럭들이 제어되어야한다.

제어신호 발생부에서는 플립플롭을 원하는 만큼 직렬로 연결하고, 상위계층부로부터 수신되는 입력신호를 첫단의 플립플롭에 입력시킨다. 따라서 발진부에서 생성되는 클럭 주파수의 역수만큼 입력신호가 딜레이되면서 전달된다. 각 플립플롭에서 출력되는 신호를 조합하게 되면, 상수시간을 기반으로 하는 제어신호를 생성할 수 있다. 본 실시예에에서 제공하는 제어신호 발생부에 의해서, MIPI 프로토콜에서 상수시간을 기반으로 하는 제어신호를 용이하게 생성할 수 있다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

1. 클럭신호를 발생하는 클럭부;
   상위계층부에서 하위블럭을 제어하기 위해 입력되는 입력신호를 상기 클럭신호의 주기에 대응하여 순차적으로 지연시켜 전달하기 위해 구비된 다수의 단위전송소자; 및
   상기 다수의 단위전송소자중 선택된 전송소자들의 출력을 조합하여 하위블럭을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 논리회로부
   를 포함하는 MIPI 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단위전송소자의 첫단은 상기 클럭 신호의 상승엣지 또는 하강엣지에서 상기 입력신호를 래치하여, 상기 클럭 신호의 한 사이클 동안 래치된 입력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 MIPI 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 클럭부는 전압제어발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIPI 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 단위전송소자는
   플립플롭을 포함하는 것을 특징으로 하는 MIPI 프로토콜을 위한 제어신호 발생회로.

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