WO2014049752A1

WO2014049752A1 - データ伝送装置及びデータ伝送方法

Info

Publication number: WO2014049752A1
Application number: PCT/JP2012/074788
Authority: WO
Inventors: 定則秋谷; 有司寺尾
Original assignee: 富士通株式会社
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-03

Abstract

　送信部（１０３）は、入力されたデータに応じた電流値の信号を送信する。終端抵抗（１０５，１０６，２０２，２０３）は、送信部（１０３）により送信された信号が入力される受信端と電源との間に設けられる。受信部（２０１）は、受信端の電圧値を基にデータを出力する。制御部（１０７，２０５）は、送信部（１０３）にデータパターンを入力すると共に、受信部（２０１）からの出力されたデータとデータパターンとを基に終端抵抗（１０５，１０６，２０２，２０３）の抵抗値及び送信部（１０３）が送信する信号の電流値を制御する。

Description

データ伝送装置及びデータ伝送方法

　本発明は、データ伝送装置及びデータ伝送方法に関する。

　近年、インターネットの拡大や取り扱われる情報量の急激な増加に伴い、低消費電力且つ高速なデータ伝送が求められている。このような要求に応じるための高速伝送として、電流モードのドライバを使用した伝送方式が一般的に知られている。電流モードのドライバを使用した伝送方式では、送信側の装置のドライバがデータに応じた電流を出力する。そして、送信側の装置が出力した電流が、受信側の装置へと繋がる伝送路を伝わり、受信側の装置が有するレシーバ端にある終端抵抗によって電圧に変換される。受信側の装置は、電圧レベルによって受信したデータを判定する。

　ここで、受信側の装置が取得する電圧レベルは、送信側から送られた電流量とレシーバ端の終端抵抗値の積で表される。そして、終端抵抗は、信号の反射を小さくすることを目的として、伝送路の特性インピーダンスと一致するように一意に決定されるのが一般的である。

　このようなデータ伝送方式として、受信データの誤り率であるエラーレートが最小になるように終端抵抗の抵抗値を調整してデータ伝送を行う従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００－７８２０９号公報

　しかしながら、データ伝送における伝送周波数が高い場合や伝送路が長い場合には、表皮効果などによって伝送路における伝送損失が大きくなり、レシーバ端まで伝わる電流量が小さくなってしまうおそれがある。そのため、ドライバとしては、予め大きめの電流量の電流を出力する。さらに、同一の伝送方式に対して、線長や材質などといった伝送路条件への対応や伝送路の特性や受信側の装置の性能などの製造のばらつきを考慮した場合の動作の保証が求められる。そのため、ドライバが出力する電流の電流量は、実行するデータ伝送における想定されるワーストケースを保証するように決定される。そのため、実際に使用するにあたってワーストケースでない状態でデータ伝送を行う場合には、過度の電力を出力することとなり、電力消費が増加してしまう。

　また、終端抵抗の抵抗値を調整してデータ伝送を行う従来技術においても、電力消費の削減は考慮されておらず、電力消費を抑えることは困難である。

　開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力が少ないデータ伝送装置を提供することを目的とする。

　本願の開示するデータ伝送装置及びデータ伝送方法は、一つの態様において、送信部は、入力されたデータに応じた電流値の信号を送信する。可変抵抗は、前記送信部により送信された信号が入力される受信端と電源との間に設けられる。受信部は、前記受信端の電圧値を基にデータを出力する。制御部は、前記送信部にデータパターンを入力すると共に、前記受信部からの出力された前記データと前記データパターンとを基に前記可変抵抗の抵抗値及び前記送信部が送信する信号の電流値を制御する。

　本願の開示するデータ伝送装置及びデータ伝送方法の一つの態様によれば、消費電力を少なく抑えることができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係るデータ伝送装置を搭載したプリント基板の一例を示す図である。図２は、実施例１に係るデータ伝送装置のブロック図である。図３は、電流モード伝送の概念図である。図４は、初期調整における終端抵抗の抵抗値とビットエラーレートの関係を示す図である。図５Ａは、本実施例に係るデータ伝送装置における終端抵抗の抵抗値の調整を表す図である。図５Ｂは、本実施例に係るデータ伝送装置における駆動電流の電流値の調整を表す図である。図６は、実施例１に係るデータ伝送装置における初期調整のフローチャートである。図７Ａは、初期調整前の可変電流駆動受信ドライバが検出する電圧のシミュレーション波形を示す図である。図７Ｂは、伝送路が短くなった場合の初期調整前の可変電流駆動受信ドライバが検出する電圧のシミュレーション波形を示す図である。図７Ｃは、初期調整後の可変電流駆動受信ドライバが検出する電圧のシミュレーション波形を示す図である。図８Ａは、ワーストケースの半分の長さの伝送路において初期調整を行った場合のワーストケースの伝送ロスに応じた電流削減率を表す図である。図８Ｂは、実施例１に係るデータ伝送装置による初期調整の効果を説明するための図である。図９は、実施例２に係るデータ伝送装置のブロック図である。図１０は、実施例３に係るデータ伝送装置のブロック図である。

　以下に、本願の開示するデータ伝送装置及びデータ伝送方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示するデータ伝送装置及びデータ伝送方法が限定されるものではない。

　図１は、実施例１に係るデータ伝送装置を搭載したプリント基板の一例を示す図である。図１では、データ伝送装置を搭載するＬＳＩ（Large　Scale　Integration）としてＣＰＵ（Central　Processing　Unit）を例に記載している。ただし、ＣＰＵは一例であり、データ伝送装置は、データの伝送を行うＬＳＩであれば他の装置でもよい。

　図１に示すように、プリント基板１上に複数のＣＰＵ２１～２４が搭載されている。そして、ＣＰＵ２１と他のＣＰＵ２２～２４とがデータ送信を行うための伝送路で接続されている。ＣＰＵ２１からＣＰＵ２２～２４のそれぞれへデータの伝送を行う。ここでは、あるＣＰＵのデータを送信する機能及び送信されたデータを受信する他のＣＰＵの機能のそれぞれを有する装置をデータ伝送装置とする。

　このように、本実施例に係るデータ伝送装置は、複数の異なる伝送路を用いて異なる対象に対してデータの伝送を行う。この場合、ＣＰＵ２１とＣＰＵ２２～２４とを結ぶそれぞれの伝送路は伝送損失がそれぞれ異なる。すなわち、データ伝送装置は、伝送損失が異なるそれぞれの伝送路を用いてデータの伝送を行う。

　ここで、ＣＰＵ２１とＣＰＵ２２，２３又は２４とを結ぶ伝送路の内、ＣＰＵ２１とＣＰＵ２２とを結ぶ伝送路が一番長く、さらに伝送路の特性や材質などのその他の条件からＣＰＵ２１とＣＰＵ２２とを結ぶ伝送路が最も伝送損失が大きい経路であるとする。すなわち、ＣＰＵ２１とＣＰＵ２２とを結ぶ伝送路がワーストケースである場合で説明する。

　このような状態で、本実施例に係るデータ伝送装置は、ワーストケースであるＣＰＵ２１とＣＰＵ２２とを結ぶ伝送路においてデータが送れるように、駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値の初期値を設定する。次に、データ伝送装置は、ＣＰＵ２１と各ＣＰＵ２２～２４とを結ぶそれぞれの伝送路の特性に合わせて各伝送路における駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値の調整を行う。その後、データ伝送装置は、調整後の駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値を用いてデータ伝送を行う。以下では、駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値の初期値の設定から調整までの処理を「初期調整」という。また、初期調整を完了した後の通常のデータ伝送を「通常動作」という。次に、図２を参照して、初期調整時におけるデータ伝送装置の動作の詳細について説明する。図２は、実施例１に係るデータ伝送装置のブロック図である。

　図２では、図１に示したＣＰＵ２１におけるデータ伝送装置のデータ送信を行う部分を送信側ＬＳＩ１００として表し、ＣＰＵ２２～２４におけるデータ伝送装置のデータ受信を行う部分を受信側ＬＳＩ２００として表している。

　送信側ＬＳＩ１００は、データ生成部１０１、データパターン生成部１０２、可変電流駆動送信ドライバ１０３、駆動電流調整部１０４、可変抵抗終端１０５及び１０６、電流／抵抗制御部１０７、並びに、判定結果受信部１０８を有している。

　受信側ＬＳＩ２００は、可変電流駆動受信ドライバ２０１、可変抵抗終端２０２及び２０３、受信判定部２０４、抵抗制御部２０５、判定結果送信部２０６、エラー訂正回路２０７、並びに、データ処理部２０８を有する。

　そして、送信側ＬＳＩ１００の可変電流駆動送信ドライバ１０３と受信側ＬＳＩ２００の可変電流駆動受信ドライバ２０１とは、伝送路３０１及び３０２で接続されている。伝送路３０１及び３０２は、送信側ＬＳＩ１００のデータ送信路、言い換えれば、受信側ＬＳＩ２００のデータ受信路である。

　また、判定結果送信部２０６と判定結果受信部１０８とは、伝送路３０３で接続されている。伝送路３０３は、判定結果などの制御信号を伝送するための伝送路である。

　データ生成部１０１は、通常動作時に送信側ＬＳＩ１００から受信側ＬＳＩ２００へ送信するデータを生成する。そして、データ生成部１０１は、生成したデータをデータパターン生成部１０２へ出力する。

　通常動作時には、データパターン生成部１０２は、受信側ＬＳＩ２００へ送信するデータの入力をデータ生成部１０１から受ける。そして、データパターン生成部１０２は、受信したデータを可変電流駆動送信ドライバ１０３へ出力する。

　また、初期調整時には、データパターン生成部１０２は、駆動電流及び終端抵抗の調整用のデータパターン（以下では、単に「データパターン」と言う。）を生成する。ここで、データパターン生成部１０２は、例えば擬似ランダムパターンなどのように予め決められたデータパターンを生成する。そして、データパターン生成部１０２は、生成したデータパターンを可変電流駆動送信ドライバ１０３へ出力する。

　さらに、データパターン生成部１０２は、前回送信したデータパターンを用いた駆動電流及び終端抵抗の調整によっても未だ初期調整が終了していない場合、データパターンの再送信の指示を後述する電流／抵抗制御部１０７から受ける。この場合、データパターン生成部１０２は、再度データパターンを生成し、生成したデータパターンを可変電流駆動送信ドライバ１０３へ再出力する。ここで、本実施例では、データパターン生成部１０２が、都度データパターンを生成するように説明したが、これは他の方法でもよく、例えば、最初に生成したデータパターンを再利用しても良い。

　駆動電流調整部１０４は、電流／抵抗制御部１０７からの制御によりデータを送信する駆動電流の電流値が変更される。そして、駆動電流調整部１０４は、電流／抵抗制御部１０７から指定された電流値の駆動電流を可変電流駆動送信ドライバ１０３へ出力する。駆動電流調整部１０４における駆動電流の電流値の調整については後で詳細に説明する。

　可変電流駆動送信ドライバ１０３は、差動ドライバである。可変電流駆動送信ドライバ１０３は、伝送路３０１及び３０２により可変電流駆動受信ドライバ２０１と接続している。可変電流駆動送信ドライバ１０３は、送信するデータに応じて、相反するレベルの電流値を有する駆動電流を一対の差動信号として生成する。そして、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、一対の差動信号である相反するレベルの電流値を有する駆動電流を伝送路３０１及び３０２を介して可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送信することでデータ伝送を行う。

　さらに具体的に可変電流駆動送信ドライバ１０３の動作を説明する。可変電流駆動送信ドライバ１０３は、データを送信する駆動電流の入力を駆動電流調整部１０４から受ける。

　可変電流駆動送信ドライバ１０３は、受信側ＬＳＩ２００へ送信するデータの入力をデータパターン生成部１０２から受ける。例えば、初期調整時には、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、データパターンの入力をデータパターン生成部１０２から受ける。また、通常動作時には、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、データ生成部１０１により生成されたデータの入力をデータパターン生成部１０２から受ける。

　そして、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、駆動電流調整部１０４から入力された駆動電流を用いて差動信号を生成し、生成した差動信号を伝送路３０１及び３０２を介して可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送信する。これにより、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、受信したデータを可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送信する。この可変電流駆動送信ドライバ１０３が、「送信部」の一例にあたる。

　可変抵抗終端１０５は、伝送路３０１の可変電流駆動送信ドライバ１０３の出力側に設けられている。可変抵抗終端１０５の伝送路３０１とは反対側の端部は、基準電圧に繋がっている。また、可変抵抗終端１０６は、伝送路３０２の可変電流駆動送信ドライバ１０３の出力側に設けられている。可変抵抗終端１０６の伝送路３０２とは反対側の端部は、基準電圧に繋がっている。

　可変抵抗終端１０５及び１０６は、電流／抵抗制御部１０７からの制御により抵抗値が変更される。可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値の変更については後で詳細に説明する。

　可変電流駆動送信ドライバ１０３から出力された駆動電流の半分が、可変抵抗終端１０５に流れ、残りの半分が伝送路３０１へ流れる。

　また、可変電流駆動送信ドライバ１０３から出力された伝送路３０１へ流れる駆動電流とは逆のレベルの電流値を有する駆動電流の半分が、可変抵抗終端１０６に流れ、残りの半分が伝送路３０２へ流れる。これは、可変電流駆動送信ドライバ１０３から伝送路３０１へ出力される電流を基準とすれば、伝送路３０１へ出力される電流値の半分の駆動電流が、伝送路３０２及び可変抵抗終端１０６のそれぞれから可変電流駆動送信ドライバ１０３に流れ込んでいるともいえる。

　判定結果受信部１０８は、ビットエラーレートが要求値よりも高いか否かの判定結果を判定結果送信部２０６から伝送路３０３を介して受信する。ビットエラーレートが要求値よりも高いか否かの判定については後で詳細に説明する。そして、判定結果受信部１０８は、受信した判定結果を電流／抵抗制御部１０７へ出力する。

　電流／抵抗制御部１０７は、初期調整開始時、予め決められた駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値の初期値を取得する。以下では、駆動電流の電流値の初期値を「電流初期値」といい、終端抵抗の抵抗値の初期値を「抵抗初期値」という。電流／抵抗制御部１０７は、電流初期値及び抵抗初期値を予め記憶しておき、その記憶してある値を初期調整開始時に取得してもよいし、また、他の装置から取得してもよい。ここで、抵抗初期値は、各伝送路の特性インピーダンスと等しい抵抗値である。また、電流初期値は、伝送損失が最大の伝送路を用いてデータを伝送した場合に、受信側ＬＳＩ２００が信号を正しく検知可能な電圧レベルを確保することができるように決定された電流値である。本実施例では、図１のＣＰＵ２１とＣＰＵ２２とを結ぶ伝送路がワーストケースであるので、電流／抵抗制御部１０７は、ＣＰＵ２１から送信された信号をＣＰＵ２２が正しく検知可能な電圧レベルを電流初期値とする。

　そして、電流／抵抗制御部１０７は、駆動電流の電流値が電流初期値となるように駆動電流調整部１０４を制御する。また、電流／抵抗制御部１０７は、抵抗値が抵抗初期値となるように可変抵抗終端１０５及び１０６を制御する。

　次に、電流／抵抗制御部１０７は、データパターンが可変電流駆動送信ドライバ１０３から可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送られた後、判定結果の入力を判定結果受信部１０８から受ける。ビットエラーレートが要求値以下という判定結果を受信した場合、電流／抵抗制御部１０７は、初期調整開始時から一度もビットエラーレートが要求値を超えていなければ、可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を予め決められた値だけ増加させる。この可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を増加させるときの予め決められた値が、「第１所定値」の一例にあたる。さらに、電流／抵抗制御部１０７は、駆動電流の電流値を予め決められた値だけ減少させる。この電流値を減少させるときの予め決められた値が、「第１所定量」の一例にあたる。そして、電流／抵抗制御部１０７は、データパターンの再送信をデータパターン生成部１０２に指示する。これに対して、既に一度ビットエラーレートが要求値を超えていれば、電流／抵抗制御部１０７は、初期調整を終了する。

　また、電流／抵抗制御部１０７は、ビットエラーレートが要求値を超えているという判定結果を受信した場合、可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を予め決められた値だけ減少させる。この可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を減少させるときの予め決められた値が、「第２所定値」の一例にあたる。さらに、電流／抵抗制御部１０７は、駆動電流の電流値を予め決められた値だけ増加させる。この電流値を増加させるときの予め決められた値が、「第２所定量」の一例にあたる。そして、電流／抵抗制御部１０７は、データパターンの再送信をデータパターン生成部１０２に指示する。

　ここで、本実施例では、電流／抵抗制御部１０７は、予め決められた値として例えば抵抗値及び電流値の５％を増減させるとする。すなわち、電流／抵抗制御部１０７は、ビットエラーレートが要求値以下の場合、抵抗値を５％増加させ、電流値を５％減少させる。また、ビットエラーレートが要求値を超えている場合、電流／抵抗制御部１０７は、抵抗値を５％減少させ、電流値を５％増加させる。ここで、本実施例では、予め決められた値として割合を用いたが、これは他の値でも良く、例えば、減らす電流値及び増やす抵抗値を直接指定してもよい。また、電流値と抵抗値の増減の割合は同じでなくても良い。さらに、減少させるときの値と増加させるときの値が異なっても良い。ここで、駆動電流の電流値の減少量及び終端抵抗の抵抗値の増加量は小さければ小さいほど調整の効果は高くなるが、調整時間は長くなってしまう。そこで、駆動電流の電流値の減少量及び終端抵抗の抵抗値の増加量は、調整時間と調整制度を考慮して最適な値を設定することが好ましい。この電流／抵抗制御部１０７が、「制御部」の一例にあたる。

　次に、受信側ＬＳＩ２００について説明する。可変抵抗終端２０２は、伝送路３０１の可変電流駆動受信ドライバ２０１の入力側に設けられている。可変抵抗終端２０２の伝送路３０１とは反対側の端部は、基準電圧に繋がっている。また、可変抵抗終端２０３は、伝送路３０２の可変電流駆動受信ドライバ２０１の入力側に設けられている。可変抵抗終端２０３の伝送路３０２とは反対側の端部は、基準電圧に繋がっている。

　可変抵抗終端２０２及び２０３は、抵抗制御部２０５からの制御により抵抗値が変更される。可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値の変更については後で詳細に説明する。

　可変電流駆動送信ドライバ１０３から出力された駆動電流の半分が、伝送路３０１を経由して可変抵抗終端２０２に流れる。

　また、可変電流駆動送信ドライバ１０３から出力された伝送路３０１へ流れる駆動電流とは逆のレベルの電流値を有する駆動電流の半分が、伝送路３０２を経由して可変抵抗終端２０３に流れる。これは、可変電流駆動送信ドライバ１０３から伝送路３０１へ出力される電流を基準とすれば、伝送路３０１へ出力される電流値の半分の駆動電流が、可変抵抗終端２０３から伝送路３０２に流れ込んでいるともいえる。

　可変電流駆動受信ドライバ２０１は、差動ドライバである。可変電流駆動受信ドライバ２０１は、伝送路３０１及び３０２により可変電流駆動送信ドライバ１０３と接続している。可変電流駆動受信ドライバ２０１は、可変電流駆動送信ドライバ１０３により生成された一対の差動信号が送られたときの伝送路３０１と伝送路３０２との電位差を取得する。そして、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、取得した電位差から送られてきたデータを取得する。

　具体的には、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、初期調整時には、伝送路３０１と伝送路３０２との間の電位差から、送られてきたデータパターンを取得する。また、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、実運用時には、伝送路３０１と伝送路３０２との間の電位差から、データ生成部１０１により生成されたデータを取得する。ここで、可変電流駆動受信ドライバ２０１が取得したデータは、駆動電流や終端抵抗の値によっては、エラーを含む場合がある。

　そして、初期調整時には、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、取得したデータパターンを受信判定部２０４へ出力する。これに対して、実運用時には、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、取得したデータをエラー訂正回路２０７へ出力する。この可変電流駆動受信ドライバ２０１が、「受信部」の一例にあたる。

　ここで、図３を参照して、可変電流駆動受信ドライバ２０１による伝送路３０１と伝送路３０２との間の電位差を用いた信号の検出について説明する。図３は、電流モード伝送の概念図である。ここでは、可変電流駆動送信ドライバ１０３がデータを送信する場合の駆動電流の電流初期値を“Ｉｄ”として説明する。図３は、駆動電流が電流初期値であり可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値が抵抗初期値の場合を表している。

　初期調整開始時における可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値は、抵抗初期値が設定されている。抵抗初期値は、伝送路の特性インピーダンスと終端抵抗の抵抗値を一致させるように決定されるので、伝送路３０１及び３０２の抵抗をＺ_０とすると、可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値もＺ_０である。

　可変電流駆動送信ドライバ１０３は、伝送路３０１を経由する伝送路に電流値がＩｄの駆動電流を流す。また、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、伝送路３０２を経由する伝送路に電流値が－Ｉｄの駆動電流を流す。すなわち、可変電流駆動送信ドライバ１０３には、伝送路３０２側から電流値がＩｄの駆動電流が入力される。

　可変電流駆動送信ドライバ１０３から伝送路３０１側へ出力された電流は、０．５Ｉｄが可変抵抗終端１０５へ流れ、残りの０．５Ｉｄが伝送路３０１を経由して可変電流駆動受信ドライバ２０１側へ送られる。そして、伝送路３０１を流れてきた０．５Ｉｄの電流は、可変抵抗終端２０２へ流れる。

　また、可変抵抗終端２０３から０．５Ｉｄの電流が伝送路３０２へ流れ、伝送路３０２を経由して可変電流駆動送信ドライバ１０３側へ送られる。さらに、可変抵抗終端１０６から０．５Ｉｄの電流が伝送路３０２へ流れる。そして、可変抵抗終端２０３からの電流と可変抵抗終端１０６からの電流とが合わさり、電流値Ｉｄの電流となって可変電流駆動送信ドライバ１０３へ流れ込む。

　この場合の、可変抵抗終端１０５と伝送路３０１との接続点の電圧をＶ_ＳＰと表す。また、可変抵抗終端２０２と伝送路３０１との接続点の電圧をＶ_ＴＰと表す。また、可変抵抗終端１０６と伝送路３０２との接続点の電圧をＶ_ＳＮと表す。可変抵抗終端２０３と伝送路３０２との接続点の電圧をＶ_ＴＮと表す。

　このとき、可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベル、すなわち伝送路３０１と伝送路３０２との電位差はＩｄ×Ｚ_０である。

　そして、図３の状態から駆動電流の電流値を５％下げると、可変電流駆動送信ドライバ１０３から伝送路３０１側へ出力される駆動電流の電流値は０．９５Ｉｄとなる。また、図３の状態から可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値を５％上げると、各抵抗値は、１．０５Ｚ_０となる。この場合、可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベルは０．９４９Ｉｄ×１．０５Ｚ_０＝０．９９６（Ｉｄ×Ｚ_０）となる。

　これに対して、例えば、駆動電流の電流値のみを５％下げた場合、可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベルは０．９５Ｉｄ×Ｚ_０＝０．９５（Ｉｄ×Ｚ_０）となる。

　このように、単に電流のみを下げただけでは可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベルが大きく低下することになり、可変電流駆動受信ドライバ２０１による信号の正確な検出が困難となる。これに対して、本実施例のように単に電流を下げるのではなく、併せて終端抵抗の抵抗値を増加させることで、可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベルの低下を抑えることができ、可変電流駆動受信ドライバ２０１は信号の検出を正確に行える。

　受信判定部２０４は、初期調整時には、伝送路３０１及び３０２を介して受信側ＬＳＩ２００に送られてきたデータの入力を可変電流駆動受信ドライバ２０１から受ける。

　受信判定部２０４は、予め送られてくるテストパターンを記憶している。また、受信判定部２０４は、ビットエラーレートが認められる範囲内にあるか否かを判定するための閾値である要求値を予め記憶している。要求値は、例えば、１０^－１２などである。例えば、本実施例では、受信したデータのビットエラーレートが１０^－１２以下であれば、受信判定部２０４は、エラーの発生率が許容範囲内に入っていると判定する。すなわち、この場合、本実施例に係るデータ伝送装置は、駆動電流の電流値の減少、並びに、可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値の増加をさらに行う。これに対して、受信したデータのビットエラーレートが１０^－１２を超えていれば、受信判定部２０４は、エラーの発生率が許容範囲を超えていると判定する。この場合、本実施例に係るデータ伝送装置は、駆動電流の電流値の増加、並びに、可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値の減少を行いビットエラーレートが要求値以下、すなわち許容範囲に収まるようにする。この要求値が、「閾値」の一例にあたる。

　そして、受信判定部２０４は、初期調整において、伝送路３０１及び３０２を介して受信側ＬＳＩ２００に送られてきたデータと記憶しているデータパターンとを比較する。そして、受信判定部２０４は、受信したデータ数に対するデータパターンと不一致であったデータ数の比率であるビットエラーレートを求める。さらに、受信判定部２０４は、求めたビットエラーレートが記憶している要求値以上か否かを判定する。

　受信判定部２０４は、判定結果を抵抗制御部２０５及び判定結果送信部２０６へ出力する。この受信判定部２０４が、「判定部」の一例にあたる。

　抵抗制御部２０５は、初期調整開始時、予め決められた駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値の初期値を取得する。そして、抵抗制御部２０５は、抵抗値が抵抗初期値となるように可変抵抗終端２０２及び２０３を制御する。

　次に、抵抗制御部２０５は、データパターンが可変電流駆動送信ドライバ１０３から可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送られた後、ビットエラーレートが要求値以上か否かの判定結果の入力を受信判定部２０４から受ける。そして、ビットエラーレートが要求値以下という判定結果を受信した場合、抵抗制御部２０５は、可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値を予め決められた値だけ増加させる。この可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値を増加させるときの予め決められた値も、「第１所定値」の一例にあたる。

　また、抵抗制御部２０５は、ビットエラーレートが要求値を超えているという判定結果を受信した場合、可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値を予め決められた値だけ減少させる。この可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値を減少させるときの予め決められた値も、「第２所定値」の一例にあたる。また、抵抗制御部２０５が、「制御部」の一例にあたる。

　本実施例では、この場合も、抵抗値を変更する予め決められた値として５％を用いる。ここで、本実施例では、可変抵抗終端１０５，１０６の増減の値及び可変抵抗終端２０２，２０３の増減の値として同じ値を用いたが、この値は異なっても良い。

　判定結果送信部２０６は、ビットエラーレートが要求値以下か否かの判定結果の入力を受信判定部２０４から受ける。そして、判定結果送信部２０６は、ビットエラーレートが要求値よりも高いか否かの判定結果を、伝送路３０３を介して判定結果受信部１０８へ送信する。

　エラー訂正回路２０７は、実運用時に、データ生成部１０１が生成したデータの入力を可変電流駆動受信ドライバ２０１から受ける。そして、エラー訂正回路２０７は、受信したデータのエラー訂正を行う。その後、エラー訂正回路２０７は、エラー訂正を行ったデータをデータ処理部２０８へ出力する。

　データ処理部２０８は、エラー訂正が行われたデータの入力をエラー訂正回路２０７から受ける。そして、データ処理部２０８は、受信したデータを用いて処理を実行する。ここで、データを用いた処理とは、例えば、そのデータを用いた計算や、そのデータの他のＬＳＩへの送信などといった処理であり、特に制限は無い。

　ここで、図４を参照して、電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５による可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値の変更について詳細に説明する。図４は、初期調整における終端抵抗の抵抗値とビットエラーレートの関係を示す図である。図４の縦軸はビットエラーレートを表し、横軸は終端抵抗の抵抗値を表している。グラフ４００は、終端抵抗の抵抗値とビットエラーレートの関係を表すグラフである。また、ビットエラーレート４０１がビットエラーレートの許容範囲の限界を示している。すなわち、ビットエラーレートがビットエラーレート４０１を超えると、データ伝送装置は、データ伝送を行うことができない。これに対して、ビットエラーレートがビットエラーレート４０１以下であれば、データ伝送装置は、データ伝送を行うことができる。ビットエラーレート４０１が、受信判定部２０４が記憶している要求値にあたる。

　点４０２においてビットエラーレートは最小となる。すなわち、点４０２に対応する終端抵抗の抵抗値において伝送路３０１の特性インピーダンスと可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値が一致しており、インピーダンス整合が取れている。終端抵抗の抵抗値として抵抗初期値を用いた場合、ワーストケースとなる伝送路３０１及び３０２では、ビットエラーレートが最小となる点４０２に対応する抵抗値が終端抵抗の抵抗値となる。

　しかし、ビットエラーレート４０１以下であればデータ伝送を行うことができるので、点４０２の状態から終端抵抗を増加させても、点４０３までであれば、データ伝送装置は、データ伝送を行うことができる。そこで、電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５は、要求値以下の範囲で可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値を大きくする。これにより、可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値は、図４の点４０３の付近の値となる。

　このように、終端抵抗の抵抗値は、抵抗初期値よりも大きくすることができ、これにより、駆動電流の電流値を下げても、伝送路３０１と伝送路３０２との電位差の低下を抑えることができる。

　次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本実施例に係るデータ伝送装置における終端抵抗の抵抗値及び駆動電流の電流値の変化の全体的な流れについて説明する。図５Ａは、本実施例に係るデータ伝送装置における終端抵抗の抵抗値の調整を表す図である。図５Ｂは、本実施例に係るデータ伝送装置における駆動電流の電流値の調整を表す図である。図５Ａ及び図５Ｂともに横軸は時間を表している。図５Ａと図５Ｂとの横軸に表される時間は対応しており、同じ時間を表している。例えば、図５Ａの時刻ｔ１と図５Ｂの時刻ｔ１は同じ時刻である。

　図５Ａにおける線５０１は、伝送路３０１及び３０２の特性インピーダンスを表している。図５Ａに示すように、可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値は、初期調整開始時には線５０１と一致する抵抗初期値を有する。また、図５Ｂの線５１１は、電流初期値を表している。図５Ｂに示すように、駆動電流の電流値は、初期調整開始時には線５１１と一致する電流初期値を有する。

　そして、時刻ｔ１で１回目の抵抗値及び電流値の変更が行われ、抵抗値は予め決められた値だけ増加し、電流値は予め決められた値だけ減少する。次に、時刻ｔ２で２回目の抵抗値の増加及び電流値の減少が行われ、さらに、時刻ｔ３～ｔ５において抵抗値の増加及び電流値の減少が繰り返される。そして、時刻ｔ５における５回目の抵抗値の増加及び電流値の減少によりビットエラーレートが要求値を超える。この時点で、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、データパターンを正しく受信できなくなる。そこで、次の時刻ｔ６で抵抗値の減少及び電流値の増加が行われ、ビットエラーレートが要求値以下の状態に戻る。この状態が、ビットエラーレートが要求値以下で最も電流値を低くできる状態であるので、電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５は、この状態の電流値及び抵抗値を通常動作における駆動電流の電流値及び可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３の抵抗値とする。

　次に、図６を参照して、本実施例に係るデータ伝送装置における初期調整の流れについて説明する。図６は、実施例１に係るデータ伝送装置における初期調整のフローチャートである。

　電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５は、駆動電流調整部１０４、可変抵抗終端１０５，１０６，２０２及び２０３を初期値に設定する（ステップＳ１）。具体的には電流／抵抗制御部１０７は、駆動電流調整部１０４が出力する駆動電流が電流初期値になるように制御し、可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値が抵抗初期値になるように制御する。また、抵抗制御部２０５は、可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値が抵抗初期値になるように制御する。

　データパターン生成部１０２は、試験に用いるデータパターンを生成する。そして、可変電流駆動送信ドライバ１０３は、データパターンを可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送信する（ステップＳ２）。

　可変電流駆動受信ドライバ２０１は、伝送路３０１と３０２との電位差を基に送られてきたデータを取得する。そして、可変電流駆動受信ドライバ２０１は、取得したデータを受信判定部２０４へ出力する。受信判定部２０４は、受信したデータ数に対するデータパターンと一致しなかったデータの比率を求めることでビットエラーレートを算出する。そして、受信判定部２０４は、ビットエラーレートが要求値以下か否かを判定する（ステップＳ３）。ビットエラーレートが要求値以下の場合（ステップＳ３：肯定）、電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５は、終端抵抗の抵抗値を５％増加させ、駆動電流の電流値を５％減少させる（ステップＳ４）。その後、処理はステップＳ２に戻る。

　これに対して、ビットエラーレートが要求値より大きい場合（ステップＳ３：否定）、終端抵抗の抵抗値を５％減少させ、駆動電流の電流値を５％増加させる（ステップＳ５）。

　受信判定部２０４は、ビットエラーレートが要求値以下か否かを判定する（ステップＳ６）。ビットエラーレートが要求値より大きい場合（ステップＳ６：否定）、電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５は、ステップＳ５に戻る。

　これに対して、ビットエラーレートが要求値以下の場合（ステップＳ６：肯定）、電流／抵抗制御部１０７及び抵抗制御部２０５は、現在の終端抵抗の抵抗値及び駆動電流の電流値を通常動作で用いる設定値とする（ステップＳ７）。

　送信側ＬＳＩ１００及び受信側ＬＳＩ２００は、通常動作を行う（ステップＳ８）。

　次に、図７Ａ～図７Ｃを参照して、本実施例に係るデータ伝送装置の初期調整による効果について説明する。図７Ａは、初期調整前の可変電流駆動受信ドライバが検出する電圧のシミュレーション波形を示す図である。図７Ｂは、伝送路が短くなった場合の初期調整前の可変電流駆動受信ドライバが検出する電圧のシミュレーション波形を示す図である。図７Ｃは、初期調整後の可変電流駆動受信ドライバが検出する電圧のシミュレーション波形を示す図である。図７Ａ～図７Ｃのいずれも、縦軸で電圧を表し、横軸でサイクルタイムを表している。

　図７Ａは、初期調整を行わない状態で、１０Ｇｂｐｓの擬似ランダムパターンを６０ｃｍのＦＲ（Flame　Retardant　type）４プリント基板を通して伝送した場合の可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧のシミュレーション波形である。ここでは、１０Ｇｂｐｓの擬似ランダムパターンを６０ｃｍのＦＲ４プリント基板を通して伝送した場合の伝送路に合わせて駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値が決められている。

　この場合、アイマスク６００よりアイ開口６０１を確保するために、駆動電流の電流値は１６ｍＡとなっている。

　そして、図７Ａと同じ条件で、伝送路の長さを３０ｃｍとした場合に、１６ｍＡの電流値の駆動電流を流すと、図７Ｂのようになる。図７Ｂでは、アイマスク６００に対して、アイ開口６０２は過剰な開口となっている。そのため、この状態では無駄な消費電力を使用してしまうことになる。

　そこで、図７Ｂの状態で、本実施例に係るデータ伝送装置を用いて駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値の調整を行うと、図７Ｃのようになる。この場合、駆動電流は４．８ｍＡ、終端抵抗値が８５Ωとなる。そして、アイマスク６００に対して、アイ開口６０３はほぼ同じ大きさとなっており、無駄な消費電力が抑えられている。この場合、駆動電流を７０％減らすことができる。

　さらに、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、実施例１に係るデータ伝送装置による初期調整の効果の傾向について説明する。図８Ａは、ワーストケースの半分の長さの伝送路において初期調整を行った場合のワーストケースの伝送ロスに応じた電流削減率を表す図である。図８Ｂは、初期調整実施例１に係るデータ伝送装置による初期調整の効果を説明するための図である。図８Ｂにおけるグラフ７００は、ワーストケースの伝送損失の大きさに応じた終端抵抗調整効果を表している。ここで終端抵抗調整効果とは、ワーストケースに対し伝送路の長さが半分になった状態において、実施例１に係るデータ伝送装置による初期調整を行った場合の駆動電流削減率を単に電流量のみを減らした場合の駆動電流削減率で割った値である。すなわち、グラフ７００は、図８Ａにおける電流削減率７０１を電流削減率７０２で割った値をグラフとして表したものである。図８Ｂに示すように、伝送ロスが小さくなるほど終端抵抗調整の効果が顕著に表れる。すなわち、グラフ７００で示すように、本実施例に係るデータ伝送装置においては、伝送損失が大きいときに比べて、伝送損失が小さい場合のほうが終端抵抗の調整効果は高くなっている。このことから、本実施例に係るデータ伝送装置は、伝送損失が小さい伝送路における消費電力を効率よく改善することができ、装置全体における消費電力を効果的に低減することができる。

　以上に説明したように、本実施例に係るデータ伝送装置は、伝送路の伝送損失や受信ドライバの性能などの伝送条件に応じて駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値を調整する。すなわち、本実施例に係るデータ伝送装置は、必要最低限の電流量で送信ドライバ及び受信ドライバを動作させることができる。また、電流量のみを減らす場合に比べて、伝送路における受信ドライバ側の電圧を高く維持することができ、受信ドライバで必要な電圧レベルをより少ない電流量で保証することができる。これにより、ワーストケースに合わせて駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値を決定した場合や単に電流量のみを減らした場合に比べて、消費電力をより削減することができる。

　図９は、実施例２に係るデータ伝送装置のブロック図である。本実施例に係るデータ伝送装置は、送信側では駆動電流の電流値のみを変更することが実施例１と異なるものである。以下の説明では、実施例１と同じ機能を有する各部については説明を省略する。

　電流／抵抗制御部１０７は、データパターンが可変電流駆動送信ドライバ１０３から可変電流駆動受信ドライバ２０１へ送られた後、ビットエラーレートが要求値以下か否かの判定結果の入力を判定結果受信部１０８から受ける。ビットエラーレートが要求値以下の場合、電流／抵抗制御部１０７は、初期調整開始時から一度もビットエラーレートが要求値を超えていなければ、可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を予め決められた値だけ増加させる。さらに、電流／抵抗制御部１０７は、駆動電流の電流値を予め決められた値だけ減少させる。そして、電流／抵抗制御部１０７は、データパターン生成部１０２にデータパターンの再送信を指示する。これに対して、既に一度ビットエラーレートが要求値を超えていれば、電流／抵抗制御部１０７は、初期調整を終了する。

　また、電流／抵抗制御部１０７は、ビットエラーレートが要求値を超えている場合、可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を予め決められた値だけ減少させる。さらに、電流／抵抗制御部１０７は、駆動電流の電流値を予め決められた値だけ増加させる。そして、電流／抵抗制御部１０７は、データパターン生成部１０２にデータパターンの再送信を指示する。

　ここで、図３の初期状態から本実施例のデータ伝送装置により駆動電流の電流値が５％下げられ及び終端抵抗の抵抗値が５％上げられた場合について説明する。図３の状態から駆動電流の電流値を５％下げ、可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値を５％上げると、可変電流駆動送信ドライバ１０３から伝送路３０１側へ出力される駆動電流の電流値は０．９２７Ｉｄとなる。また、可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値は、１．０５Ｚ_０となる。この場合、可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベルは０．９２７Ｉｄ×１．０５Ｚ_０＝０．９７３（Ｉｄ×Ｚ_０）となる。この場合も、電圧レベルの極端な低下は抑えられているので、本実施例に係るデータ伝送装置により電流値が低減されても、データ伝送が可能なことがわかる。

　このように、本実施例に係るデータ伝送装置は、送信側ＬＳＩ１００において、駆動電流の電流値を調整し、受信側ＬＳＩ２００において終端抵抗の抵抗値を調整する。これにより、実施例１に係るデータ伝送装置に比べて、本実施例にかかるデータ伝送装置は、送信側での信号反射を抑えることができる。

　図１０は、実施例３に係るデータ伝送装置のブロック図である。本実施例に係るデータ伝送装置は、送信側でのみ駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値を調整することが実施例１と異なるものである。

　本実施例に係るデータ伝送装置では、図１０に示すように、受信側ＬＳＩ２００に抵抗制御部２０５を設けなくてもよい。

　そして、本実施例に係る電流／抵抗制御部１０７は、実施例１と同様の動作を行う。

　ここで、図３の初期状態から本実施例のデータ伝送装置により駆動電流の電流値が５％下げられ及び終端抵抗の抵抗値が５％上げられた場合について説明する。図３の状態から駆動電流の電流値を５％下げ、可変抵抗終端１０５及び１０６の抵抗値を５％上げると、可変電流駆動送信ドライバ１０３から伝送路３０１側へ出力される駆動電流の電流値は０．９７３Ｉｄとなる。また、可変抵抗終端２０２及び２０３の抵抗値はＺ_０のままである。この場合、可変電流駆動受信ドライバ２０１が検出する電圧レベルは０．９７３Ｉｄ×Ｚ_０＝０．９７３（Ｉｄ×Ｚ_０）となる。この場合も、電圧レベルの極端な低下は抑えられているので、本実施例に係るデータ伝送装置により電流値が低減されても、データ伝送が可能なことがわかる。

　このように、本実施例に係るデータ伝送装置は、送信側ＬＳＩ１００において、駆動電流の電流値及び終端抵抗の抵抗値を調整し、受信側ＬＳＩ２００での終端抵抗の抵抗値の調整を行わない。これにより、実施例１に係るデータ伝送装置に比べて、本実施例にかかるデータ伝送装置は、受信側での信号反射を抑えることができる。また、受信側ＬＳＩに抵抗制御部を搭載しなくても良いため、実施例１に比べて受信側ＬＳＩの構成を単純にすることができる。

　１　プリント基板
　２１～２４　ＣＰＵ
　１００　送信側ＬＳＩ
　１０１　データ生成部
　１０２　データパターン生成部
　１０３　可変電流駆動受信ドライバ
　１０４　駆動電流調整部
　１０５，１０６　可変抵抗終端
　１０７　電流／抵抗制御部
　１０８　判定結果受信部
　２００　受信側ＬＳＩ
　２０１　可変電流駆動受信ドライバ
　２０２，２０３　可変抵抗終端
　２０４　受信判定部
　２０５　抵抗制御部
　２０６　判定結果送信部
　２０７　エラー訂正回路
　２０８　データ処理部
　３０１～３０３　伝送路

Claims

　入力されたデータに応じた電流値の信号を送信する送信部と、
　前記送信部により送信された信号が入力される受信端と電源との間に設けられた可変抵抗と、
　前記受信端の電圧値を基にデータを出力する受信部と、
　前記送信部にデータパターンを入力すると共に、前記受信部からの出力された前記データと前記データパターンとを基に前記可変抵抗の抵抗値及び前記送信部が送信する信号の電流値を制御する制御部と
　を備えたことを特徴とするデータ伝送装置。
　前記受信部により出力された前記データパターンに応じたデータを取得し、取得したデータと前記データパターンとの不一致率が予め決められた閾値以下か否かを判定する判定部とをさらに備え、
　前記制御部は、前記可変抵抗の抵抗初期値及び前記電流値の電流初期値を設定し、前記判定部による判定結果を基に、前記不一致率が前記閾値以下に収まる限度で、前記電流値の電流量を前記電流初期値から減少させ、前記可変抵抗の抵抗値を前記抵抗初期値から増加させる
　ことを特徴とするデータ伝送装置。
　前記制御部は、前記判定部により前記不一致率が前記閾値以下と判定された場合、前記不一致率が前記閾値を超えるまで、前記電流初期値から前記電流値の電流量を第１所定量ずつ減少させ且つ前記抵抗初期値から前記可変抵抗の抵抗値を第１所定値ずつ増加させていき、前記不一致率が前記閾値を超えると、前記不一致率が前記閾値以下になるまで、前記電流値の電流量を第２所定量ずつ増加させ且つ前記可変抵抗の抵抗値を第２所定値ずつ減少させることを特徴とする請求項２に記載のデータ伝送装置。
　前記制御部は、前記送信部と前記受信部とを結ぶ伝送路の特性インピーダンスと前記抵抗初期値とを一致させることを特徴とする請求項２又は３に記載のデータ伝送装置。
　前記受信部は複数有り、
　前記制御部は、前記送信部と各前記受信部とを結ぶ伝送路の中で伝送損失が最大の伝送路を選択し、選択した伝送路の前記伝送損失を基に前記電流初期値及び前記抵抗初期値を決定する
　ことを特徴とする請求項２又は３に記載のデータ伝送装置。
　前記制御部は、前記送信部と前記受信部とを結ぶ伝送路の前記送信部側に配置された前記可変抵抗の抵抗値のみを変更することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のデータ伝送装置。
　前記制御部は、前記送信部と前記受信部とを結ぶ伝送路の前記受信部側に配置された前記可変抵抗の抵抗値のみを変更することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のデータ伝送装置。
　入力されたデータに応じた電流値の信号を送信する送信ドライバにデータパターンを入力し、
　前記送信ドライバにより送信された信号が入力される受信端の電圧値を基にデータを出力する受信ドライバから出力された前記データパターンに応じたデータを取得し、
　取得したデータと前記データパターンとを基に、前記受信端と電源との間に設けられた可変抵抗の抵抗値及び前記送信ドライバが送信する信号の電流値を制御する
　ことを特徴とするデータ伝送方法。