(57)【要約】【課題】システム構成時のジッタ量に応じて、クロック乗り換えを行うことができる。【解決手段】カウンタ初期距離判定部は、書き込みクロックに対し、読み出しクロックの位相が進んだ場合に対する余裕度Aが十分あると判定される場合、カウンタ初期距離を減らす。余裕度Aが十分ないと判定される場合、余裕度Bが十分あると判定された場合、カウンタ初期距離を増やす。この判定は、例えば、閾値を設定することで行われる。本開示は、例えば、クロック乗り換え回路を含む信号処理装置に適用することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離を変更するカウンタ初期距離変更部を
備える信号処理装置。
【請求項２】
前記カウンタ初期距離変更部は、前記書き込みカウンタの書き込みクロックと、前記読み出しカウンタの読み出しクロックとの位相ジッタに対しての余裕度を検出して、検出された余裕度に基づいて、前記初期距離を変更する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記書き込みカウンタと前記読み出しカウンタとの差を計算するカウンタ距離検出部を
さらに備え、
前記カウンタ初期距離変更部は、前記カウンタ距離検出部により計算される差の最大値と最小値を保持することで、前記余裕度を検出する
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
信号処理装置は、
記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離を変更する
信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置および方法に関し、特に、システム構成時のジッタ量に応じて、クロック乗り換えを行うことができるようにした信号処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力されるデータと同期したクロックから、位相が異なるクロックに乗せ換えるクロック載せ換え回路としては、記憶回路に書き込みカウンタ値と読み出しカウンタ値を与え、書き込みカウンタ値と読み出しカウンタ値とが衝突しないように制御する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この技術においては、読み出しカウンタ値と書き込みカウンタ値が衝突しないように、記憶回路に十分なワード数を用意し、読み出しカウンタ値と書き込みカウンタ値の距離が、記憶回路のワード数の半分になるように設定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９４７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した技術においては、読み出しカウンタ値と書き込みカウンタ値の距離が大きいほど、位相ジッタ耐性に強くなるが、乗り換え前後のクロックの位相ジッタ量を元に、読み出しカウンタ値と書き込みカウンタ値が衝突し、伝送が破綻することがないような値に設定される。位相ジッタが対称的に存在する場合は、これは記憶回路のワード数の半分となる。
【０００６】
クロックの位相ジッタ量については、シリコンチップの製造ばらつきや、外部部品、実装基板、チップパッケージ、電源電圧、および一度に伝送するシーケンスの長さなどの様々な要因が影響するケースも存在し、一般的にマージンを持って設定される。
【０００７】
一方、伝搬遅延が小さい方が望ましいシステムでは、読み出しカウンタ値と書き込みカウンタ値の距離は小さい方が望ましい。
【０００８】
以上のように、クロックの位相ジッタ耐性と、伝搬遅延のトレードオフが存在し、両立することが困難であった。
【０００９】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、システム構成時のジッタ量に応じて、クロック乗り換えを行うことができるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一側面の信号処理装置は、記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離を変更するカウンタ初期距離変更部を備える。
【００１１】
前記カウンタ初期距離変更部は、前記書き込みカウンタの書き込みクロックと、前記読み出しカウンタの読み出しクロックとの位相ジッタに対しての余裕度を検出して、検出された余裕度に基づいて、前記初期距離を変更することができる。
【００１２】
前記書き込みカウンタと前記読み出しカウンタとの差を計算するカウンタ距離検出部をさらに備え、前記カウンタ初期距離変更部は、前記カウンタ距離検出部により計算される差の最大値と最小値を保持することで、前記余裕度を検出することができる。
【００１３】
本開示の一側面の信号処理方法は、信号処理装置は、記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離を変更する。
【００１４】
本開示の一側面においては、記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離が変更される。
【発明の効果】
【００１５】
本技術によれば、クロック乗り換えを行うことができる。また、本技術によれば、システム構成時のジッタ量に応じて、クロック乗り換えを行うことができる。
【００１６】
なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】クロック乗り換え回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】クロック乗り換えのタイミングチャートの例を示す図である。
【図３】クロック乗り換えのタイミングチャートの例を示す図である。
【図４】クロック乗り換えのタイミングチャートの例を示す図である。
【図５】クロック乗り換えのタイミングチャートの例を示す図である。
【図６】本技術を適用したクロック乗り換え回路の構成例を示す断面図である。
【図７】クロック乗り換えのタイミングチャートの例を示す図である。
【図８】クロック乗り換え回路の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。
【００１９】
＜信号処理装置の構成例＞
図１は、信号処理装置としてのクロック乗り換え回路の構成例を示している。
【００２０】
クロック乗り換え回路１１は、記憶回路２１、書き込みカウンタ２２、および読み出しカウンタ２３を含むように構成されている。ここで、書き込みクロックと読み出しクロックとはほぼ同一周波数であり、さらに、位相が異なり、位相ジッタを有する。
【００２１】
クロック乗り換え回路１１においては、書き込みデータが、書き込みクロックに同期して、記憶回路２１に書き込まれ、読み出しクロックに同期して、記憶回路２１から読み出されることにより、クロックの乗せ換えが実現される。
【００２２】
書き込みカウンタ２２は、書き込みクロックに同期してインクリメントするカウンタである。書き込みカウンタ２２は、記憶回路２１のワード数でwrapされる。読み出しカウンタ２３は、読み出しクロックに同期してインクリメントするカウンタである。読み出しカウンタ２３は、記憶回路２１のワード数でwrapされる。
【００２３】
書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の初期値は、次のようにある距離を持つように設定される。
【００２４】
すなわち、正常に乗り換えの動作を実現するために、書き込みカウンタ２２から出力される書き込みアドレスと、読み出しカウンタ２３から出力される読み出しアドレスが衝突してはならない。そのため、リセット時などの初期化時に、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の値が、記憶回路２１のワード数の半分だけを代表とする、ある固定値だけ距離を持つように設定される。この距離分だけ、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の位相がずれても動作が破たんせずにデータを運搬することが可能である。
【００２５】
＜クロック乗り換えのタイミングチャートの例＞
図２は、書き込みクロックと読み出しクロックが、同一周波数で、同一位相の場合のタイミングチャートである。なお、図２は、記憶回路２１にデータが書き込まれてから２サイクル後に読み出される場合の例である。
【００２６】
図２に示されるように、書き込みアドレスと読み出しアドレスが一定の距離を保ちながらアドレスがインクリメントされて、記憶回路２１にデータが書き込まれ、記憶回路２１に書き込まれたデータが、順次読み出されていくことがわかる。
【００２７】
図３は、読み出しクロックが書き込みクロックより位相が進み、動作が破綻してしまう場合のタイミングチャートである。
【００２８】
読み出しクロックの位相が進み、点線矢印に示されるように、書き込まれると同時に読み出されるようになると、書き込み前のデータが読み出されたり、メタステーブルによって、所望のデータが読み出せず、動作が破綻してしまうことがわかる。
【００２９】
このような動作の破綻が起きないようにするには、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３が十分な距離離れるように設計する必要がある。
【００３０】
次に、図４および図５のタイミングチャートを参照して、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の距離に応じて伝達遅延サイクル数が変化することについて説明する。
【００３１】
図４の例においては、書き込みクロックと読み出しクロックが同一周波数、同位相で、記憶回路２１のワード数が８であり、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の距離が４の場合のタイミングチャートが示されている。
【００３２】
この場合、図４に示されるように、記憶回路２１にデータが書き込まれてから４サイクル後に読み出されることがわかる。
【００３３】
図５の例においては、書き込みクロックと読み出しクロックが同一周波数、同位相で、記憶回路２１のワード数が８であり、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の距離が２の場合のタイミングチャートが示されている。すなわち、図５の例においては、図４の例と比して、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の距離が２減じている。
【００３４】
この場合、図５に示されるように、記憶回路２１にデータが書き込まれてから２サイクル後に読み出されることがわかる。すなわち、図５の例においては、図４の例と比して、２サイクル早くデータが伝搬することがわかる。このように、書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の距離が小さいほど、データの伝搬遅延は小さくなる。
【００３５】
＜本技術の信号処理装置の構成例＞
図６は、本技術を適用した信号処理装置としてのクロック乗り換え回路の構成例を示している。
【００３６】
図６のクロック乗り換え回路１０１は、記憶回路２１、書き込みカウンタ２２、および読み出しカウンタ２３を備えている点が、図１のクロック乗り換え回路１１と共通している。図６のクロック乗り換え回路１０１は、カウンタ距離検出部１１１およびカウンタ初期距離判定部１１２が追加された点が、図１のクロック乗り換え回路１１と異なっている。
【００３７】
データの伝搬動作は、図１のクロック乗り換え回路１０１と同様に、書き込みデータが、書き込みクロックに同期して、記憶回路２１に書き込まれ、読み出しクロックに同期して、記憶回路２１から読み出されることにより、クロックの乗り換えが実現される。
【００３８】
書き込みカウンタ２２は、書き込みクロックに同期してインクリメントするカウンタである。書き込みカウンタ２２は、記憶回路２１のワード数でwrapされる。読み出しカウンタ２３は、読み出しクロックに同期してインクリメントするカウンタである。読み出しカウンタ２３は、記憶回路２１のワード数でwrapされる。
【００３９】
書き込みカウンタ２２と読み出しカウンタ２３の初期値は、カウンタ初期距離判定部１１２により出力されるカウンタ初期距離だけ距離を持つように設定される。
【００４０】
カウンタ距離検出部１１１は、書き込みアドレスと読み出しアドレスの差を計算し、記憶回路２１のワード数でwrapすることで、両者の距離を検出する。この差の計算のためには、カウンタ値を書き込みクロックと読み出しクロック間のクロック乗り換えを経て渡す必要がある。これには、書き込みカウンタ２２および読み出しカウンタ２３としてグレイコードカウンタやワンホットカウンタなどの既知技術を用いることができる。カウンタ距離検出部１１１は、求めた距離の最小値と最大値を保持し、カウンタ初期距離判定部１１２に出力する。
【００４１】
ここで、図７を参照して、図６のクロック乗り換え回路１０１におけるタイミングチャートの例を説明する。図７の例においては、読み出しクロックが書き出しクロックより位相が進み、記憶回路２１のワード数が８、初期距離が４の場合の例が示されている。
【００４２】
図７に示されるように、読み出しクロックの位相が、書き込みクロックに対し、進むにつれ、距離最小値が小さくなることがわかる。
【００４３】
カウンタ初期距離判定部１１２は、カウンタ距離検出部１１１の出力する距離最小値と、距離最大値とを用いて、カウンタ初期距離を、以下のように判定し、読み出しカウンタ２３に出力する。
【００４４】
カウンタ距離検出部１１１により検出される距離は、書き込みクロックと読み出しクロックの位相ジッタによって、徐々に変化し、距離が０となるとクロック乗り換え動作が破綻してしまう。また、距離が小さくなる場合だけでなく、距離が大きくなる場合も、カウンタ距離検出部１１１は、記憶回路２１のワード数でwrapするため、wrapして０になった場合も動作が破綻してしまう。
【００４５】
そのため、距離最小値と０との差から、書き込みクロックに対し、読み出しクロックの位相が進んだ場合に対する余裕度（余裕度Aと称する）がわかる。反対に、記憶回路２１のワード数と距離の最大値との差から、書き込みクロックに対し、読み出しクロックの位相が遅れた場合に対する余裕度（余裕度Bと称する）がわかる。すなわち、余裕度とは、動作の破綻の恐れが生じるところまでの余裕を示すものである。
【００４６】
そして、余裕度Aが十分あると判定される場合、カウンタ初期距離を減らす。余裕度Aが十分ないと判定される場合、余裕度Bが十分あると判定された場合、カウンタ初期距離を増やす。この判定は、例えば、閾値を設定することで行われる。
【００４７】
以上のように、カウンタ初期距離を更新してから、初期化を行うことで、カウンタ初期距離が読み出しカウンタにセットされ、伝搬遅延サイクル数が変化する。カウンタ初期距離を減らした場合は、伝搬遅延サイクル数が小さくなる。一方、カウンタ初期距離を増やした場合、伝搬遅延サイクル数は大きくなるが、位相ジッタ耐性が増し、安定性が向上する。
【００４８】
なお、図６のカウンタ初期距離判定部１１２は、チップ内部に制御回路を搭載することも可能である。ただし、カウンタ距離検出部１１１の出力をレジスタ読み込みといった方法で、チップ外部から読み出せるようにして、カウンタ初期距離をレジスタ書き込みで、チップ外部から、例えば、閾値などを設定できるようにすれば、カウンタ初期距離判定部１１２は、チップ外部の制御ホストによっても実現可能である。
【００４９】
次に、図８のフローチャートを参照して、クロック乗り換え回路１０１の処理について説明する。
【００５０】
ステップＳ１１において、カウンタ距離検出部１１１は、書き込みアドレスと読み出しアドレスの差を計算し、記憶回路２１のワード数でwrapすることで、両者の距離を検出する。
【００５１】
ステップＳ１２において、カウンタ距離検出部１１１は、求めた距離の値を保持し、その中の最小値と最大値を、カウンタ初期距離判定部１１２に出力する。
【００５２】
ステップＳ１３において、カウンタ初期距離判定部１１２は、カウンタ距離検出部１１１の出力する距離最小値と距離最大値から余裕度Aと余裕度Bを求める。
【００５３】
ステップＳ１４において、カウンタ初期距離判定部１１２は、所定の閾値と比することで、余裕度Aが十分にあるか否かを判定する。余裕度Aが十分あると判定される場合、処理は、ステップＳ１５に進み、カウンタ初期距離判定部１１２は、読み出しカウンタ２３のカウンタ初期距離を減らす。
【００５４】
余裕度Aがないと判定される場合、処理は、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、カウンタ初期距離判定部１１２は、所定の閾値と比することで、余裕度Bが十分にあるか否かを判定する。余裕度Bが十分あると判定される場合、処理は、ステップＳ１７に進み、カウンタ初期距離判定部１１２は、読み出しカウンタ２３のカウンタ初期距離を増やす。
【００５５】
その後、処理は、ステップＳ１１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
【００５６】
なお、この処理は、どのタイミングで行うことも可能である。また、チップに搭載してからも行うことができるので、搭載後の他からの影響も加味することができる。
【００５７】
以上のように、本技術においては、書き込みカウンタと読み出しカウンタの初期距離を変更するようにしたので、システム構成時の位相ジッタ量に応じて、クロック乗り換え回路の位相ジッタ耐性を増したり、伝搬遅延を小さくすることができる。
【００５８】
なお、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、ブロック、手段などにより構成される全体的な装置を意味するものである。
【００５９】
また、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００６０】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するのであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６２】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離を変更するカウンタ初期距離変更部を
備える信号処理装置。
（２）  前記カウンタ初期距離変更部は、前記書き込みカウンタの書き込みクロックと、前記読み出しカウンタの読み出しクロックとの位相ジッタに対しての余裕度を検出して、検出された余裕度に基づいて、前記初期距離を変更する
前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）  前記書き込みカウンタと前記読み出しカウンタとの差を計算するカウンタ距離検出部を
さらに備え、
前記カウンタ初期距離変更部は、前記カウンタ距離検出部により計算される差の最大値と最小値を保持することで、前記余裕度を検出する
前記（２）に記載の信号処理装置。
（４）  信号処理装置は、
記憶回路への書き込みカウンタと、前記記憶回路からの読み出しカウンタとの初期距離を変更する
信号処理方法。
【符号の説明】
【００６３】
２１  記憶回路，  ２２  書き込みカウンタ，  ２３  読み出しカウンタ，  １０１  クロック乗り換え回路，  １１１  カウンタ距離検出部，  １１２  カウンタ初期距離判定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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