(57)【要約】  インターフェイスを介してレシーバへデジタルデータを送信するためのトランスミッタを有するシステムである。インターフェイスは、少なくとも１つのデータラインとクロックラインを有する。クロック生成器が、クロック信号をクロックラインに供給する。レシーバは、クロックラインから受信したクロック信号を用いて、受信したデジタルデータを処理するためのタイミング情報を得る。クロック信号は、電源電圧ＶＤＤよりも低い振幅、典型的には電源電圧の半分未満の振幅を持つことが可能であり、データおよびクロック信号に従来適用される要求よりも厳密でない要求を、クロック信号の波形に適用することができる。クロック信号は、この結果、消費電力がより低くなり、電磁干渉を起こすことが極めて少なくなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルデータを送信可能なトランスミッタと、
前記トランスミッタに接続されているインターフェースであって、前記トランスミッタからの前記デジタルデータを受信および送信するための少なくとも１つのデータラインと、クロック信号を送信するためのクロックラインとを有する、インターフェイスと、
２つの信号レベルの間を所定の周波数で交互に変化することによりタイミング情報を提供するクロック信号を、前記クロックラインに供給する手段と、
前記インターフェイスに接続され、前記インターフェイスから、前記データライン上で送信されるデジタルデータを受信し、前記クロックライン上の前記クロック信号を受信するレシーバと、を備え、
前記レシーバは、前記クロックラインから受信される前記クロック信号を用いて、受信したデジタルデータを処理するためのタイミング情報を得ることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記クロック信号を前記クロックラインに供給する前記手段は、前記トランスミッタに含まれることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記クロック信号を前記クロックラインに供給する前記手段は、前記トランスミッタの外部にあるクロック信号生成器であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記クロック信号は、ロースイング信号であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記レシーバは、データの送信も可能であり、
前記データラインは、前記レシーバからのデータを受信することおよび送信することが可能であり、
前記トランスミッタは、前記インターフェイスから前記デジタルデータを受信することが可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記レシーバは、前記トランスミッタにより送信される前記クロック信号を、唯一のクロック信号として受信することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターフェイスを介してデジタルデータを通信する１つ以上のユニットを有するデジタルシステムに関する。インターフェイスは、デジタルデータを送信するための１つ以上のデータラインと、インターフェイスからデジタルデータを受信するレシーバで用いられるタイミング情報を含むクロック信号を送信するクロックラインと、を有している。
【背景技術】
【０００２】
従来の同期型高速シリアルバスシステムは、インターフェイスを介してデータトランスミッタとデータレシーバの間でデジタルデータの交換が行われる度に、クロック信号を必要とする。このようなシステムで用いられるクロック信号は、システムの電源電圧ＶＤＤに実質的に等しい振幅を有する方形波信号である。
【０００３】
このような方形波クロック信号は、多くの電力を消費し、また、クロック信号の方形波形を原因とする相当な量の高調波周波数を含む。高調波周波数は、電磁干渉（ＥＭＩ）による障害を起こすおそれがあり、敏感な機器やコンポーネントをＥＭＩから守るための対策をとる必要がある。
【０００４】
米国特許第４，０２１，７４０は、サイン波クロック配信ネットワーク、すなわち、サイン波システムクロックを開示している。サイン波システムクロックは、分岐ネットワークを通じて、クロックパルスが供給されるデジタル回路の近傍に位置する複数のクロックドライバに接続される。
【０００５】
図１に、マスタ集積回路（ＩＣ）がシリアルインターフェイスを介してデジタルデータを送信し、スレーブＩＣがマスタＩＣによって送信されたデータを受信する典型的な周知のシステムを示す。システムクロック信号が、マスタＩＣとスレーブＩＣの両方に供給され、両方の集積回路において、受信されたクロック信号を処理または再生成して、各集積回路で使用するための適切な特性を持たせる。このように、システムクロック信号は、方形波またはサイン波等の任意の適切な信号とすることができ、各集積回路は、それぞれのシステムクロック信号の処理を行う。マスタＩＣでは、シリアルインターフェイスが、処理されたクロック信号を受信し、スレーブＩＣで使用されるタイミング情報を有する処理されたクロック信号として、クロックライン上で送信する。スレーブＩＣは、クロック信号をデジタルデータと共にマスタＩＣから受信する。スレーブＩＣは、システムクロック信号およびマスタＩＣからのクロック信号の２つのクロック信号を受信することが理解される。これは、集積回路上に、各クロック信号に対し少なくとも１つのピンを必要とする。さらに、従来、マスタＩＣからスレーブＩＣへ送信されるクロック信号は、システムの電源電圧ＶＤＤに実質的に等しい振幅を有する方形波信号であり、この方形波信号は、電磁干渉（ＥＭＩ）による障害を起こすおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ＥＭＩによる障害を起こしにくいシステムを提供することである。また、本発明の目的は、電力損失の少ないシステムを提供することである。本発明の他の目的は、システムの集積回路上に、より少ない入力端子またはピンが必要とされるシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、本発明に係るシステムにより達成される。このシステムでは、レシーバが、クロックラインから受信されるクロック信号を用いて、受信したデジタルデータを処理するためのタイミング情報を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図２は、マスタ集積回路（ＩＣ）とスレーブ集積回路（ＩＣ）を有するシステムを示している。少なくとも１つのシリアルデータラインおよびクロックラインを有する通信バスが、マスタＩＣとスレーブＩＣを相互接続する。スレーブＩＣとマスタＩＣは、データライン上でデジタルデータを交換する。データの交換は、データトランスミッタとしてのマスタＩＣから、データレシーバとしてのスレーブＩＣへの一方向のみとしてもよく、または、いずれか一方のＩＣをトランスミッタとし、他方のＩＣをレシーバとした双方向としてもよい。システムクロック生成器が、インターフェイスバスのクロックラインへ供給されるシステムクロックを生成し、マスタＩＣとスレーブＩＣの両方がシステムクロック信号を受信する。マスタＩＣとスレーブＩＣの両方が、電源電圧ＶＤＤを受ける。図示されるように、電源電圧ＶＤＤは、共通のソースから供給してもよいが、さもなければ、異なるソースから供給してもよい。図１の従来技術のシステムのように、インターフェイスバスのクロックラインに供給されるシステムクロックは、サイン波信号または所望のクロック周波数の基本周波数を有する任意の安定した周期的信号とすることができる。ここで、システムクロック信号は、電源電圧ＶＤＤよりも小さな差、好ましくはその半分未満の差を有する２つの電圧レベルの間で交互に変化する。
【０００９】
ここで、このようなクロック信号を、「ロースイング」信号と呼ぶ。ロースイング信号は、接続された回路の電源電圧ＶＤＤよりも低いレベル状態で変化する、すべての信号を含んでいる。このロースイング信号を使用するために、集積回路は、増幅および再形成によって信号を再生成する必要がある。典型的なロースイング信号は、ＶＤＤ／２の振幅を持つ正弦波とすることができる。
【００１０】
「ロースイング」信号と対比して、「フルスイング」は、接続された回路の供給電圧と同じレベルでトグルする（＝状態を変える）信号を指す。典型的なフルスイング信号は、振幅ＶＤＤを有する方形波である。このような信号のエッジは急であり、ＥＭＩによって、システムにノイズを発生させやすい。
【００１１】
図３は、本発明の他の実施形態を示している。図２の実施形態と対比すると、図３のシステムはシステムクロック生成器を利用せず、マスタＩＣ内部のクロック生成器を利用する。内部クロック生成器はクロック信号を生成し、この信号を「ロースイング」クロック信号とすることができる。内部クロック生成器からのクロック信号は、クロック処理回路に供給され、マスタＩＣでの更なる使用のために再生成されるとともに、マスタＩＣのシリアルインターフェイスに供給される。スレーブＩＣは、関係するすべての側面において、図２のスレーブＩＣと同一であり、データの交換は、マスタＩＣからスレーブＩＣのみへの一方向、または双方向とすることができる。本実施形態においては、クロック信号は、「ロースイング」クロック信号として、マスタＩＣからバスのクロックラインを介してスレーブＩＣへ送信され、スレーブＩＣは、クロック信号とデジタルデータ信号の両方を、バスのデータラインを介して受信する。図２と同様に、マスタＩＣおよびスレーブＩＣは、両方とも供給電圧ＶＤＤで作動し、この供給電圧は、共通電源または異なる電源から発生させることができる。
【００１２】
送信マスタＩＣおよび受信スレーブＩＣは、１つのプリント回路基板、または異なるプリント回路基板に搭載することができる。異なる回路基板は、共通のハウジングを有する１つかつ同一の装置、あるいは近接して、または、任意の距離を空けて置かれた異なる装置に配置することができる。いずれの場合も、トランスミッタとレシーバの間にデータ通信リンクを置く必要がある。データ通信リンクは、実際の距離を介したケーブル、ワイヤレスリンク、または任意の適切なリンクとすることができる。図３では、フレーム１０ａ，１０ｂが、この事実を表わしている。フレームの一部を破線で示し、集積回路が、任意の距離を隔てて、１つまたは２つの回路基板に搭載可能であることを表わしている。図示していないが、図２および図４のシステムについても、同じことが当てはまる。
【００１３】
図４において、送信マスタＩＣと受信スレーブＩＣの両方が、「ロースイング」システムクロック信号ＳＹＳＣＬＫを受信し、この信号は各集積回路の内部で処理される。この処理は、各集積回路での更なる使用のための適切な波形の増幅および再生成を含むこともできる。再生成された内部クロック信号ｉｃｌｋ１およびｉｃｌｋ２は、それぞれ、各集積回路内のインターフェイス回路に供給される。インターフェイス回路は、ロースイングクロックドインターフェイス、すなわちＬＳＣＩと呼ばれる。データは、マスタＩＣとスレーブＩＣの間において、一方向または双方向で、ｎラインを有するシリアル入力／出力（ＳＩＯ）バスを介して交換される。使用されるプロトコルは、マルチスレーブアーキテクチャをサポートしてもよい。
【００１４】
図５は、図４のシステムにおける信号波形を示している。信号波形は、必ずしも同一の振幅スケールで描かれる必要はない。システムクロック信号ＳＹＳＣＬＫは、「ロースイング」クロック信号である。外部ロースイングＳＹＳＣＬＫから再生成された２つのクロック信号ｉｃｌｋ１およびｉｃｌｋ２は、双方向ラインＳＩＯ上でデータ転送プロトコルを行うために使用することができる。マスタＩＣでは、内部クロックｉｃｌｋ１の立ち上がりエッジを用いてデータを生成し、スレーブＩＣでは、内部クロックｉｃｌｋ２の立ち下がりエッジを用いてデータをサンプルする。データがｉｃｌｋ１の１つのエッジでトランスミッタによって生成され、ｉｃｌｋ２の他のクロックエッジでレシーバによってサンプルされるこのようなプロトコルは、ごく一般的である。図５で示される例では、システムクロックはサイン波信号に近似しており、実際にサイン波信号とすることもできる。システムクロック信号ＳＹＳＣＬＫには、急なエッジ、ならびにハイおよびローレベルの間での突然の変化がなく、よって、従来使用される方形波信号よりも、含まれる高調波はずっと少ない。また、システムクロック信号ＳＹＳＣＬＫの振幅は、再生成された内部クロック信号ｉｃｌｋ１およびｉｃｌｋ２の振幅よりも小さい。
【００１５】
基本的に、ｉｃｌｋ１およびｉｃｌｋ２は独立している。異なるタイプのクロック処理および／または２つの集積回路の異なる実施技術は、再生成される内部クロック信号ｉｃｌｋ１およびｉｃｌｋ２に大きな位相差を生じさせる場合があり、このような位相差は「スキュー」とも呼ばれ、補償が必要となる場合がある。スキューが固定的な場合、システムクロックと同一の速度または周波数でシリアルインターフェイスを実行することが可能である。スキューが不明または推定困難である場合、データチャネルをシステムクロックよりも低いクロック周波数で、望ましくはシステムクロックの周波数の半分よりも低い周波数でクロックすることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るロースイングクロックドインターフェイスは、非同期バスで用いられるような同期方法を可能にする。データをサンプリングするレシーバは、自動的に同期させてもよい。原則的に、レシーバは、送信がいつ始まるのかを知らず、ビットを表わす最初の遷移が認識されるまで、シリアル入力／出力（ＳＩＯ）ラインをサンプルし、その後、定められたデータレート周波数でデータストリームをサンプルする。最大データレートが、システムクロックに比べて低い場合、マルチサンプリング回路を導入することも可能であり、これにより各データビットが数回サンプルされ、サンプリングポイント間の平均が計算されて、データビットの値が決定される。
【００１７】
シリアルデータインターフェイスのみを説明してきたが、本発明はパラレルデータインターフェイスとの関係においても、同様な利点とともに使用可能であることが明白となるであろう。
【００１８】
図２および図３におけるシステムインターフェイスは、図１の従来技術のシステムと比較して、より少ないピン接続を集積回路上に必要とすることが理解される。これは、１つの利点である。
【００１９】
図示されるようなクロックラインは、特にクロック周波数の高調波において、高周波の電磁気信号を放射するアンテナとして機能する可能性があるため、ＥＭＩのソースとなり得る。一般的に、「ロースイング」信号、特に「ロースイング」クロック信号は、減少された高調波の内容を有し、これにより、ＥＭＩの問題が相応して減少される。
【００２０】
さらに、「フルスイング」デジタル信号をほとんど含まないシステムにおいては、電磁干渉（ＥＭＩ）は、大幅に減少される。１つのレベルから他のレベルへの突然の信号遷移は、短く急な電流パルスを、信号ライン上のみならず電源ライン上にも生成する。このような電流パルスは、障害を起こすおそれのある顕著な高周波内容を有し、この障害は局所的なだけでなく、電源ラインを介して他の回路へと拡散し、これらの回路をノイズで汚染するおそれがある。「フルスイング」クロック信号の代わりに、「ロースイング」クロック信号をクロックライン上で使用すると、この問題が減少する。
【００２１】
また、「ロースイング」信号は、従来の「フルスイング」信号と比べて減少した振幅を持つので、消費電力が少ない。
【００２２】
商用のシステムでは、ロースイングクロックドインターフェイス（ＬＳＣＩ）は、１〜５０ＭＨｚの範囲のクロック周波数で、０．５〜２５Ｍｂｉｔ／ｓのデータレートによって動作可能であると推定される。これより下の範囲では、非同期バスが、追加クロックが省かれるために好まれる場合がある。
【００２３】
簡素さが求められるシステムには、ロースイングクロックドインターフェイス（ＬＳＣＩ）が適している。デザインの簡素さは、システム検証の簡素さも意味し、これは、市場への時間がより短くなることにつながる。また、簡素なシステムは故障しにくく、複雑なシステムよりも脆弱性が低い。
【００２４】
ロースイングクロックドインターフェイスは、低い電力損失および低コストが重要であるような適用において有益である。期待される典型的な適用は、携帯およびコードレスシステム、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機、ラップトップコンピュータ、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、ならびにブルートゥース送信機および受信機を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、従来技術のシステムを示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態を概略的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の可能な実施を概略的に示す図である。
【図５】図５は、図４で示すシステムにおける信号波形の例を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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