JP2016131291A - Reception circuit, transmission / reception circuit, and integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信回路、送受信回路および集積回路に関する。 The present invention relates to a reception circuit, a transmission / reception circuit, and an integrated circuit.
高速なデータ(Data)信号の伝送を行うSERializer/DESerializer(SERDES)回路等の受信回路(レシーバ)は、等化器と呼ばれるフィルタを搭載し、伝送経路で伝送された後の信号間干渉(InterSymbol Interference: ISI)で歪んだ信号波形の補正を行う。等化器は、線形等化器(Linear Equalizer: LE)または判定帰還型等化器(Decision-Feedback Equalizer: DFE)により、またはLEとDFEを組み合わせることにより実現される。 Receiver circuits (receivers) such as SERializer / DESerializer (SERDES) circuits that transmit high-speed data (Data) signals are equipped with filters called equalizers, and inter-signal interference (InterSymbol after transmission) The signal waveform distorted by Interference (ISI) is corrected. The equalizer is realized by a linear equalizer (Linear Equalizer: LE) or a decision feedback equalizer (Decision-Feedback Equalizer: DFE), or by combining LE and DFE.
一方、受信回路は、受信データ信号の変化エッジに対応するバウンダリィ位相を検出し、バウンダリィ(Boundary)を追跡するためのClock Data Recovery (CDR)回路と呼ばれる論理回路を搭載している。一般に、隣接する2つのバウンダリィの中間の位相は、受信データ信号のピーク付近になる。 On the other hand, the receiving circuit is equipped with a logic circuit called a clock data recovery (CDR) circuit for detecting the boundary phase corresponding to the changing edge of the received data signal and tracking the boundary. In general, the intermediate phase between two adjacent boundaries is near the peak of the received data signal.
DFEを使用する受信回路では、電圧方向の高さは自動で調整される。これに対して、受信データ信号を取り込むストローブポイントは、CDRにより再生されたクロックの2つのバウンダリィの中間の位相に設定されていた。そのため、電圧方向は最適な値に調整されても、ストローブポイントについては中間位相に固定であった。 In a receiving circuit using DFE, the height in the voltage direction is automatically adjusted. On the other hand, the strobe point at which the received data signal is captured is set to a phase intermediate between the two boundaries of the clock reproduced by the CDR. Therefore, even if the voltage direction is adjusted to an optimum value, the strobe point is fixed at the intermediate phase.
上記のように、隣接する2つのバウンダリィの中間の位相は、受信データ信号のピーク付近になるのが一般的であり、データレートが比較的低い場合には、ストローブポイントの位相が固定でも大きな問題にならない。しかし、データレートが高くなると、波形の変形が相対的に大きくなり、ストローブポイントが最適な位相から少しずれるだけでも、正しい受信が行えず、ビット・エラー・レート(Bit Error Rate: BER)が高くなる。 As described above, the phase between the two adjacent boundaries is generally near the peak of the received data signal. When the data rate is relatively low, the phase of the strobe point is large even if it is fixed. It doesn't matter. However, as the data rate increases, the waveform deformation becomes relatively large, and even if the strobe point slightly deviates from the optimum phase, correct reception cannot be performed and the bit error rate (BER) is high. Become.
実施形態によれば、簡易な処理で、ストローブポイントを最適位相に設定する受信回路が実現される。 According to the embodiment, the receiving circuit that sets the strobe point to the optimum phase is realized by simple processing.
第1の態様の受信回路は、判定帰還型等化回路と、制御部と、位相シフタと、を有する。判定帰還型等化回路は、受信データ信号に判定帰還型等化処理を行い、ストローブポイントで取り込む。制御部は、判定帰還型等化回路の出力からクロックデータを再生すると共に、判定帰還型等化回路における受信データ信号の取り込み電圧レベルを制御する。位相シフタは、ストローブポイントの位相を変化させる。制御部は、ストローブポイント設定処理を実行する。ストローブポイント設定処理で、制御部は、位相シフタを制御して、受信データ信号を、第1電圧レベルで正しく取り込める位相範囲の両端位相を検出し、両端位相の中間位相を算出し、両端位相の一方において、受信データ信号を正しく取り込める限界電圧レベルを検出する。制御部は、さらに、アイパターンにおける、両端位相の他方の位置と、限界電圧レベルの位置から、2つの位置を結ぶ直線の傾きを算出し、中間位相において、受信データ信号を正しく取り込める電圧範囲の中間電圧レベルを検出する。制御部は、さらに、アイパターンにおける、中間位相を通り算出した傾きを有する直線上で、中間電圧レベルと同じ電圧レベルとなる位相と、中間位相との位相差を算出する。制御部は、さらに、中間位相を位相差の分だけシフトした位相に、ストローブポイントを設定する、ストローブポイント設定処理を実行する。 The receiving circuit according to the first aspect includes a decision feedback equalization circuit, a control unit, and a phase shifter. The decision feedback equalization circuit performs a decision feedback equalization process on the received data signal and captures it at the strobe point. The control unit regenerates the clock data from the output of the decision feedback equalization circuit and controls the voltage level of the received data signal in the decision feedback equalization circuit. The phase shifter changes the phase of the strobe point. The control unit executes a strobe point setting process. In the strobe point setting process, the control unit controls the phase shifter to detect the both-end phase of the phase range in which the received data signal can be correctly captured at the first voltage level, calculates the intermediate phase between the both-end phases, On the other hand, a limit voltage level at which the received data signal can be correctly captured is detected. The control unit further calculates a slope of a straight line connecting the two positions from the other position of the both end phases and the position of the limit voltage level in the eye pattern, and sets the voltage range in which the received data signal can be correctly captured in the intermediate phase. Detect intermediate voltage level. The control unit further calculates a phase difference between the phase having the same voltage level as the intermediate voltage level and the intermediate phase on a straight line having an inclination calculated through the intermediate phase in the eye pattern. The control unit further executes a strobe point setting process for setting a strobe point to a phase obtained by shifting the intermediate phase by the phase difference.
第2の態様の送受信回路は、送信部と、受信部と、を有する。受信部は、判定帰還型等化回路と、制御部と、位相シフタと、を有する。判定帰還型等化回路は、受信データ信号に判定帰還型等化処理を行い、ストローブポイントで取り込む。制御部は、判定帰還型等化回路の出力からクロックデータを再生すると共に、判定帰還型等化回路における受信データ信号の取り込み電圧レベルを制御する。位相シフタは、ストローブポイントの位相を変化させる。制御部は、ストローブポイント設定処理を実行する。ストローブポイント設定処理で、制御部は、位相シフタを制御して、受信データ信号を、第1電圧レベルで正しく取り込める位相範囲の両端位相を検出し、両端位相の中間位相を算出し、両端位相の一方において、受信データ信号を正しく取り込める限界電圧レベルを検出する。制御部は、さらに、アイパターンにおける、両端位相の他方の位置と、限界電圧レベルの位置から、2つの位置を結ぶ直線の傾きを算出し、中間位相において、受信データ信号を正しく取り込める電圧範囲の中間電圧レベルを検出する。制御部は、さらに、アイパターンにおける、中間位相を通り算出した傾きを有する直線上で、中間電圧レベルと同じ電圧レベルとなる位相と、中間位相との位相差を算出する。制御部は、さらに、中間位相を位相差の分だけシフトした位相に、ストローブポイントを設定する、ストローブポイント設定処理を実行する。 The transmission / reception circuit according to the second aspect includes a transmission unit and a reception unit. The receiving unit includes a decision feedback equalization circuit, a control unit, and a phase shifter. The decision feedback equalization circuit performs a decision feedback equalization process on the received data signal and captures it at the strobe point. The control unit regenerates the clock data from the output of the decision feedback equalization circuit and controls the voltage level of the received data signal in the decision feedback equalization circuit. The phase shifter changes the phase of the strobe point. The control unit executes a strobe point setting process. In the strobe point setting process, the control unit controls the phase shifter to detect the both-end phase of the phase range in which the received data signal can be correctly captured at the first voltage level, calculates the intermediate phase between the both-end phases, On the other hand, a limit voltage level at which the received data signal can be correctly captured is detected. The control unit further calculates a slope of a straight line connecting the two positions from the other position of the both end phases and the position of the limit voltage level in the eye pattern, and sets the voltage range in which the received data signal can be correctly captured in the intermediate phase. Detect intermediate voltage level. The control unit further calculates a phase difference between the phase having the same voltage level as the intermediate voltage level and the intermediate phase on a straight line having an inclination calculated through the intermediate phase in the eye pattern. The control unit further executes a strobe point setting process for setting a strobe point to a phase obtained by shifting the intermediate phase by the phase difference.
実施形態によれば、ストローブポイントを最適位相に自動設定する受信回路が、簡易な構成で実現される。 According to the embodiment, the receiving circuit that automatically sets the strobe point to the optimum phase is realized with a simple configuration.
実施形態の受信回路を説明する前に、一般的な通信システムについて説明する。 Before describing the receiving circuit of the embodiment, a general communication system will be described.
高速なデータ(Data)通信を行う通信システムでは、送信側で生成されたパラレルデータをシリアルデータに変換した後伝送経路に出力し、受信側では受信したシリアルデータをパラレルデータに変換する。そのため、このような通信を行うチップは、SERializer/DESerializer(SERDES)回路を有する。受信側は、受信したデータ信号から通信クロックを再生するクロックデータ再生回路(Clock Data Recovery: CDR)回路を有し、再生したクロックで受信データを取り込む。さらに、チップ間のデータ通信速度を向上するため、上記のシリアルデータの通信を並列で行うようになっている。 In a communication system that performs high-speed data communication, parallel data generated on the transmission side is converted into serial data and then output to a transmission path, and the received serial data is converted into parallel data. Therefore, a chip that performs such communication has a SERializer / DESerializer (SERDES) circuit. The receiving side has a clock data recovery (CDR) circuit that recovers a communication clock from the received data signal, and receives received data with the recovered clock. Furthermore, in order to improve the data communication speed between chips, the serial data communication is performed in parallel.
図1は、チップ間で、複数のシリアルデータ信号(Serial signal)を並列に送受信する通信システムの構成を示す図である。
チップ(Chip)10Aおよび10Bは、それぞれSERDES回路11を有する。SERDES回路11は、複数(ここでは4個)の入出力(IO)回路12A−12Dを有する。SERDES回路11は、送信時には、チップ内で生成されたパラレルデータを、シリアルデータに変換してIO回路から出力し、受信時には、受信したシリアルデータをパラレルデータに変換して、チップ内に供給する。図1の構成であれば、例えば、32ビットパラレルデータを4×8ビットシリアルデータに変換して出力する。チップ10Aおよび10Bは、送信側にも受信側にもなり、どちらが送信側になるかで、伝送経路におけるデータ信号の方向が決定される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication system that transmits and receives a plurality of serial data signals (Serial signals) in parallel between chips.
通信されるデータ信号は、送信側におけるドライバのスルーレート、伝送経路で発生するノイズ、受信側の増幅回路の特性等の影響で劣化し、データ通信速度が高くなるにしたがって、受信データ信号の波形劣化の影響が大きくなる。受信データ信号の波形劣化が大きくなると、正しい通信が行えなくなる。 The data signal to be communicated deteriorates due to the driver slew rate on the transmission side, noise generated in the transmission path, the characteristics of the amplification circuit on the reception side, etc., and the waveform of the received data signal increases as the data communication speed increases. The effect of deterioration is increased. If the waveform deterioration of the received data signal increases, correct communication cannot be performed.
図2は、高速のデータ通信システムの受信データ信号の波形例を示す図であり、(A)が実際の波形例を示し、(B)がアイ開口を模式的に示す。 FIG. 2 is a diagram illustrating a waveform example of a received data signal in a high-speed data communication system, where (A) illustrates an actual waveform example and (B) schematically illustrates an eye opening.
図2の(A)において、実線が1サイクル前のデータが“1”で“0”に変化する時の波形を、破線が1サイクル前のデータが“0”で“1”に変化する時の波形を、それぞれ示す。図2の(B)は、図2の(A)における実線の波形を模式的に示す。図2の(B)は、後述の説明に利用する。 In FIG. 2A, the solid line shows the waveform when the data one cycle before is “1” and changes to “0”, and the broken line shows the data when the data before one cycle changes to “0” and “1”. The waveforms are shown respectively. FIG. 2B schematically shows a solid line waveform in FIG. FIG. 2B is used for the later description.
図2の(A)に示す波形では、正確な受信が行えない。そこで、波形劣化の影響を低減するため、高速なデータ(Data)信号の伝送を行う受信回路(レシーバ)は、等化器と呼ばれるフィルタを搭載し、伝送路で伝送された後の信号間干渉(InterSymbol Interference: ISI)で歪んだ信号波形の補正を行う。等化器は、線形等化器(Linear Equalizer: LE)または判定帰還型等化器(Decision-Feedback Equalizer: DFE)により、またはLEとDFEを組み合わせることにより、実現される。DFEは、過去のデータ列から、波形の劣化情報を推測し補正をかける機能を有する。これに対して、線形等化器は、前方等化器(Feed-Forward Equalizer: FFE)とも呼ばれる。 The waveform shown in FIG. 2A cannot be accurately received. Therefore, in order to reduce the influence of waveform deterioration, the receiver circuit (receiver) that transmits high-speed data signals is equipped with a filter called an equalizer, and inter-signal interference after being transmitted on the transmission line. Correct the signal waveform distorted by (InterSymbol Interference: ISI). The equalizer is realized by a linear equalizer (LE), a decision-feedback equalizer (DFE), or a combination of LE and DFE. The DFE has a function of estimating and correcting waveform deterioration information from past data strings. On the other hand, the linear equalizer is also called a forward equalizer (Feed-Forward Equalizer: FFE).
図3は、判定帰還型等化器(Decision-Feedback Equalizer: DFE)の構成を示す図である。
DFEは、2個の加算回路21Aおよび21Bと、選択回路(セレクタ)22と、ラッチ回路(Latch)23と、を有する。加算回路21Aは、1データサイクル(1 Unit Interval: 1UI)前のデータが“1”であると仮定して、1UI前のデータの影響を除去する電圧(+V1)を加算し、DFE Data Aを生成する。加算回路21Bは、1UI前のデータが“0”であると仮定して、1UI前のデータの影響を除去する電圧(-V1)を加算してDFE Data Bを生成する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a decision-feedback equalizer (DFE).
The DFE includes two
セレクタ22は、ラッチ回路23の出力、すなわち1UI前のデータに応じて、DFE Data AとDFE Data Bの一方を選択する。ラッチ回路23は、クロックCLKの立ち上りに応じてセレクタ22の出力をラッチし、次にCLKが立ち上るまでラッチしたデータを保持する。
The
図3のDFEは、1UI前のデータが“1”である時と“0”である時の補正をあらかじめ行っておき、1UI前のデータが確定した後、適切な補正である方を選択する。このようなDFEは、speculative型と呼ばれ、2通りの補正を行い、一方は無駄になるが、補正に要する時間を短縮できるので、高速の受信回路で広く使用される。DFEについては広く知られているので、これ以上の説明は省略する。 The DFE in FIG. 3 performs correction when the data before 1 UI is “1” and “0” in advance, and after the data before 1 UI is determined, selects the appropriate correction. . Such a DFE is called a speculative type, and performs two kinds of correction. One of them is wasted, but the time required for the correction can be shortened, so it is widely used in a high-speed receiving circuit. Since DFE is widely known, further explanation is omitted.
一方、受信回路は、受信データ信号の変化エッジに対応するバウンダリィ位相を検出し、バウンダリィ(Boundary)を追跡するためのクロックデータ再生(Clock Data Recovery: CDR)回路と呼ばれる論理回路を搭載している。CDR回路は、受信クロックに対応する周波数で発振するPLL回路を有する場合と、他のチップと類似の周波数のクロックを発生する発振回路を有する場合がある。前者の場合、PLL回路の所定位相のクロックを抽出して受信データクロックとして使用する。後者の場合、周波数が完全に一致することは無いので、位相補間(Phase Interpolator: PI)回路を設け、受信データ信号の変化エッジに追従するバウンダリィおよび変化エッジから所定の位相の受信データクロックを生成する。なお、前者の場合で、PLL回路の出力からPI回路により所望の位相の受信データクロックを生成する場合もある。ここでは、受信データクロックCLKの立ち上りエッジをストローブポイントと称する。一般に、隣接する2つのバウンダリィの中間の位相は、受信データ信号のピーク付近になるので、ストローブポイントは、バウンダリィの中間位相としていた。 On the other hand, the receiving circuit is equipped with a logic circuit called a clock data recovery (CDR) circuit that detects the boundary phase corresponding to the changing edge of the received data signal and tracks the boundary (Boundary). ing. The CDR circuit may have a PLL circuit that oscillates at a frequency corresponding to a reception clock, or may have an oscillation circuit that generates a clock having a frequency similar to that of other chips. In the former case, a clock having a predetermined phase of the PLL circuit is extracted and used as a reception data clock. In the latter case, since the frequencies do not match completely, a phase interpolator (PI) circuit is provided, and the received data clock of a predetermined phase is generated from the boundary that follows the changing edge of the received data signal and the changing edge. Generate. In the former case, a reception data clock having a desired phase may be generated from the output of the PLL circuit by the PI circuit. Here, the rising edge of the reception data clock CLK is referred to as a strobe point. In general, since the intermediate phase between two adjacent boundaries is near the peak of the received data signal, the strobe point is the intermediate phase of the boundary.
DFEを使用する受信回路では、電圧方向の高さは自動で調整される。そのため、電圧方向は最適な値に調整されても、ストローブポイントについては中間位相に固定であった。 In a receiving circuit using DFE, the height in the voltage direction is automatically adjusted. Therefore, even if the voltage direction is adjusted to an optimum value, the strobe point is fixed at the intermediate phase.
上記のように、隣接する2つのバウンダリィの中間の位相は、受信データ信号のピーク付近になるのが一般的であり、データレートが比較的低い場合には、ストローブポイントの位相が固定でも大きな問題にならない。しかし、データレートが高くなると、波形の劣化の影響が相対的に大きくなり、ストローブポイントがアイ開口の幅が広い最適な位相から少しずれるだけでも、正しい受信が行えず、ビット・エラー・レート(Bit Error Rate: BER)の低下を招く。 As described above, the phase between the two adjacent boundaries is generally near the peak of the received data signal. When the data rate is relatively low, the phase of the strobe point is large even if it is fixed. It doesn't matter. However, the higher the data rate, the greater the effect of waveform degradation, and even if the strobe point deviates slightly from the optimal phase with a wide eye opening, correct reception cannot be performed, and the bit error rate ( Bit Error Rate: BER) is reduced.
そのため、ストローブポイントを最適な位相に調整することが求められるが、そのためにはアイ開口の形状を把握する必要がある。アイ開口の形状を検出する回路は、回路規模が大きい上、検出に要する時間が長いという問題がある。 For this reason, it is required to adjust the strobe point to an optimum phase, but for this purpose, it is necessary to grasp the shape of the eye opening. The circuit for detecting the shape of the eye opening has a problem that the circuit scale is large and the time required for detection is long.
以下に説明する実施形態のSERDES回路を含むチップ(集積回路)によれば、簡易な処理で、ストローブポイントを最適位相に設定する受信回路が実現される。 According to the chip (integrated circuit) including the SERDES circuit of the embodiment described below, a receiving circuit that sets the strobe point to the optimum phase can be realized by simple processing.
DFEを有する受信回路は、ストローブポイントにおいて、データを正しく受信できる電圧範囲を検出できる。また、前述のように、ストローブポイントは、位相補間(Phase Interpolator: PI)回路により変更可能であり、PI回路はストローブポイントの位相シフタとして機能する。実施形態の受信回路は、これらの既存の機能を利用する。 The receiving circuit having the DFE can detect a voltage range in which data can be correctly received at the strobe point. Further, as described above, the strobe point can be changed by a phase interpolator (PI) circuit, and the PI circuit functions as a phase shifter for the strobe point. The receiving circuit of the embodiment uses these existing functions.
既存の機能を利用することにより、追加する回路規模を小さくできるが、アイ開口の形状を検出したのでは検出時間が長くなり、実用が難しい。そこで、実施形態の受信回路は、簡易な処理でストローブポイントを最適位相に設定する。 By using an existing function, the circuit scale to be added can be reduced, but detection of the shape of the eye opening increases the detection time and is difficult to put into practical use. Therefore, the receiving circuit of the embodiment sets the strobe point to the optimum phase with simple processing.
図4は、実施形態において、ストローブポイントを最適位相に設定する処理を示すフローチャートである。
図4および図2の(B)を参照して、ストローブポイントを最適位相に設定するアルゴリズムを説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing processing for setting the strobe point to the optimum phase in the embodiment.
An algorithm for setting the strobe point to the optimum phase will be described with reference to FIGS. 4 and 2B.
前述のように、図2の(B)は、1UI前のデータが“1”で“0”に変化する時の波形を模式的に示す図であり、斜線の部分がアイ開口に相当する。ストローブポイントは、斜線の部分で、上下幅が最大になる位置に設定することが望ましい。 As described above, FIG. 2B is a diagram schematically showing a waveform when the data before 1 UI changes from “1” to “0”, and the hatched portion corresponds to the eye opening. It is desirable to set the strobe point at the position where the vertical width is maximum in the shaded portion.
図4のステップS11で、初期状態に設定する。
図2の(B)において、バツ印は、電圧レベルが0Vで、位相がストローブポイントの初期値である点であり、例えば、隣接するバウンダリィの中間の位相である。図から明らかなように、バツ印で示す位置は、アイ開口の振幅が最大になる位置ではない。
In step S11 of FIG. 4, the initial state is set.
In FIG. 2B, the cross marks are points where the voltage level is 0V and the phase is the initial value of the strobe point, for example, the phase between the adjacent boundaries. As is apparent from the figure, the position indicated by the cross is not the position where the amplitude of the eye opening is maximized.
ステップS12で、バツ印で示す位置から、電圧レベルが0Vである状態を維持しながら、左右に位相をずらし、エラー(Error)あり/なしの限界となる黒三角印の2点の位置を検出する。
ステップS13で、2つの黒三角印の中間位相の位置(丸印)を求める。
In step S12, while maintaining the state where the voltage level is 0V from the position indicated by the cross mark, the phase is shifted to the left and right to detect the positions of the two black triangle marks that are the limits of whether or not there is an error. To do.
In step S13, the position (circle) of the intermediate phase between the two black triangles is obtained.
ステップS14で、2つの黒三角印の一方(ここでは左側)の位相で、DFEの電圧を変化させて、エラー(Error)あり/なしの限界となる限界電圧を検出する。
ステップS15で、アイパターンの座標において、左側の黒三角印の位相で且つ限界電圧となる点と、2つの黒三角印の他方(ここでは右側)とを結ぶ直線の傾きを算出する。
In step S14, the voltage of the DFE is changed at the phase of one of the two black triangles (here, the left side) to detect a limit voltage that becomes the limit with or without an error (Error).
In step S15, in the eye pattern coordinates, the slope of a straight line connecting the point at the left black triangle mark phase and the limit voltage and the other of the two black triangle marks (here, the right side) is calculated.
ステップS16で、丸印の中間位相での最適電圧を検出する。最適電圧は、例えば、電圧を上下に変化させた上限と下限の中間電圧である。図2の(B)では、最適電圧の位置を白三角印で示す。
ステップS17で、最適電圧と丸印の電圧(0V)との差を、ステップS15で算出した傾きで除して、シフト位相を算出する。
In step S16, the optimum voltage at the intermediate phase of the circle is detected. The optimum voltage is, for example, an intermediate voltage between an upper limit and a lower limit obtained by changing the voltage up and down. In FIG. 2B, the position of the optimum voltage is indicated by a white triangle.
In step S17, the shift phase is calculated by dividing the difference between the optimum voltage and the circled voltage (0V) by the slope calculated in step S15.
ステップS18で、中間位相からシフト位相分ずらした最適位相を算出する。図2の(B)では、丸印の中間位相を通り上記の傾きの直線上で、最適位相の位置を四角印で示す。四角印の位置の電圧は、中間位相での最適電圧を同じである。
以上のように算出した最適位相をストローブポイントに設定する。
In step S18, the optimum phase shifted from the intermediate phase by the shift phase is calculated. In FIG. 2 (B), the position of the optimum phase is indicated by a square mark on the straight line having the above inclination passing through the intermediate phase of the circle mark. The voltage at the position of the square mark is the same as the optimum voltage in the intermediate phase.
The optimum phase calculated as described above is set as the strobe point.
以上説明したストローブポイントを最適位相に設定する処理は、受信側のチップが所定の既知のパターンでデータ信号を受信することにより行われる。そのため、送信側のチップがこのパターンでデータ信号を送信する。通信システムを形成する2個のチップがあらかじめ決められており、両方のチップが所定のパターンを記憶していれば、所定のパターンで送受信を行うことが可能である。その場合には、システムの起動時、一定時間経過時、または環境変化検出時などに、コマンド信号をやり取りして、上記の処理を起動する。 The process of setting the strobe point described above to the optimum phase is performed when the receiving chip receives a data signal in a predetermined known pattern. Therefore, the transmitting chip transmits a data signal in this pattern. If two chips forming the communication system are determined in advance and both chips store a predetermined pattern, transmission / reception can be performed with the predetermined pattern. In that case, the above processing is started by exchanging command signals when the system is started, when a certain time elapses, or when an environmental change is detected.
しかし、通信の相手先が所定のパターンを記憶していない場合もある。実施形態のSERDES回路を含むチップは、このような状況を想定して、SERDES回路内でストローブポイントを最適位相に設定する処理を行う。 However, the communication partner may not store a predetermined pattern. The chip including the SERDES circuit of the embodiment performs processing for setting the strobe point to the optimum phase in the SERDES circuit, assuming such a situation.
図5は、実施形態のチップのSERDES回路の構成を示す図である。
実施形態のSERDES回路は、送信部(Tx)31と、受信部(Rx)32と、ジッタ発生回路(Jitter gen)33と、データパターン発生部34と、エラー判定部35と、制御部36と、を有する。Tx31は、パラレルデータをシリアルデータに変換するマルチプレクサ(MUX)およびドライバなどを有する。Rx32は、増幅回路、等化回器、シリアルデータをパラレルデータに変換するデマルチプレクサ(DEMUX)およびCDR回路等を有する。Tx31およびRx32は、SERDES回路に通常設けられる部分であり、説明は省略する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the SERDES circuit of the chip according to the embodiment.
The SERDES circuit according to the embodiment includes a transmission unit (Tx) 31, a reception unit (Rx) 32, a jitter generation circuit (Jitter gen) 33, a data
ジッタ発生回路33は、Tx31から出力されたデータ信号に伝送経路で発生する信号の劣化に対応するジッタを付加した後、Rx32の受信端に出力する。Tx31から出力された送信データ信号はRx32に受信されないように切り替えられるのが一般的であるが、実施形態では、最適位相設定処理を行う時には、Rx32はジッタ発生回路33からの信号を受信するように切り替え可能になっている。
The
ジッタ発生回路33は、例えば、伝送経路と同じ長さのチップ内の配線により実現され、伝送経路を伝送した時と等価な波形劣化を発生する。しかし、これに限定されず、抵抗、容量、インダクタ等を付加した配線で実現してもよい。さらに、ジッタ発生回路33が経路長の異なる複数経路を有し、制御回路36がそのうちの1つを選択するようにしてもよい。
The
データパターン発生部34は、最適位相設定処理を行う時のデータパターンを発生してTx31に供給する。Tx31は、データパターンに応じた信号を出力し、この信号はジッタ発生回路33を介してRx32に入力する。エラー判定部35は、Rx32が受信したデータの正常/異常(エラー)を判定し、判定結果(result)を制御部36に出力する。制御部36は、最適位相設定処理を実行するため各部を制御すると共に、算出処理を実行する。
The data
データパターン発生部34が発生する最適位相設定処理を行う時のデータパターンは、1種類に限定されず、複数パターンを有していてもよい。
The data pattern when performing the optimum phase setting process generated by the data
図6は、実施形態のSERDES回路のより詳細な構成を示す図である。図6で、図5と同じ部分については、同じ参照符号を付している。
図6において、パターン発生・判定部37は、図5のデータパターン発生部34と、エラー判定部35の機能を合わせた部分である。受信部(Rx)32は、等化器41と、DFE42と、位相補間回路(PI)43と、コントローラ46と、を有する。コントローラ46は、DEMUX44およびCDR45を有し、図示していないがレジスタ等も有する。等化器41、PI43、およびDFE42の一部はアナログ回路で実現される。等化器41は、例えば、線形等化器(Linear Equalizer: LE)であり、線形等化器は、前方等化器(Feed-Forward Equalizer: FFE)とも呼ばれる。コントローラ46、DFE42の残りの部分、およびパターン発生・判定部37は、論理回路で実現され、一部はプログラム等により実現される。図6では、図5の制御部36は、受信部32の既存の論理回路でプログラムにより実現される。DFE42、PI43と、DEMUX44およびCDR45については、広く知られており、既存のものを利用可能であるので、詳しい説明は省略する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a more detailed configuration of the SERDES circuit according to the embodiment. In FIG. 6, the same parts as those in FIG.
In FIG. 6, the pattern generation /
制御部36を形成するコントローラ46は、図4に示したフローチャートにしたがって、最適位相設定処理を実行するように各部を制御する。最適位相設定処理は、装置の立ち上げ時のイニシャライズ処理として、所定時間経過時に、または大きな温度変化など大きな環境変化が起きた時に随時自動で行う。
The
図7は、図4のフローチャートで、算出処理を除く、ステップS11、S12およびS14における処理を示すフローチャートである。ステップS16の処理は、S14と同様に行う。 FIG. 7 is a flowchart showing the processes in steps S11, S12 and S14 excluding the calculation process in the flowchart of FIG. The process of step S16 is performed similarly to S14.
ステップS21は、S11に対応し、初期状態に設定する処理を行う。
ステップS22およびS23は、S12の右側の黒三角形を検出する処理に対応する。S22で位相を単位量ずつ右側にずらし、S23でエラーになったかを判定する。S22とS23を繰り返し、S23でエラーになったと判定した時点で、右側の黒三角形の位相が判明する。位相をずらす単位量は、位相調整の精度に応じて決定する。これは他の検出処理でも同様である。
Step S21 corresponds to S11 and performs processing for setting to an initial state.
Steps S22 and S23 correspond to the process of detecting the black triangle on the right side of S12. In S22, the phase is shifted to the right by the unit amount, and it is determined whether an error has occurred in S23. S22 and S23 are repeated, and when it is determined that an error has occurred in S23, the phase of the right black triangle is determined. The unit amount for shifting the phase is determined according to the accuracy of phase adjustment. The same applies to other detection processes.
ステップS24で、検出した右側の黒三角形の位相をコントローラ46内のレジスタに記憶し、初期位相に戻る。
ステップS25およびS26は、S12の左側の黒三角形の位相を検出する処理に対応する。S25からS27の処理は、S22からS24の処理に類似しているので、説明は省略する。
In step S24, the detected black triangle phase on the right side is stored in a register in the
Steps S25 and S26 correspond to processing for detecting the phase of the black triangle on the left side of S12. Since the processing from S25 to S27 is similar to the processing from S22 to S24, description thereof will be omitted.
ステップS28およびS29は、S14の左側の黒三角形の位相での限界電圧を検出する処理に対応する。S28でDFEの電圧を単位量ずつ増加させ、S29でエラーになったかを判定する。S28とS29を繰り返し、S29でエラーになったと判定した時点で、限界電圧が判明する。 Steps S28 and S29 correspond to the process of detecting the limit voltage at the black triangle phase on the left side of S14. In S28, the DFE voltage is increased by a unit amount, and it is determined in S29 whether an error has occurred. S28 and S29 are repeated, and the limit voltage is determined when it is determined that an error has occurred in S29.
ステップS30で、検出した限界電圧をコントローラ46内のレジスタに記憶する。
図7では、複数のシンボル間干渉(Inter-Symbol Interference: ISI)に対応した最適位相を検出するため、パターン発生・判定部37は、複数のISIパターンを発生可能で、それぞれのISIパターンに応じた最適位相を決定する。
In step S30, the detected limit voltage is stored in a register in the
In FIG. 7, in order to detect an optimum phase corresponding to a plurality of inter-symbol interferences (Inter-Symbol Interference: ISI), the pattern generation /
ステップS31で、パターン(Pattern)だけでつけるISIが不十分な場合に、図5のジッタ発生回路33でISIを追加する。これによって、伝送ロス(Loss)が大きい場合を仮定した最適位相が検出可能となる。なお、ステップS31は、PatternだけでつけるISIが十分な場合は行う必要はない。
In step S31, when the ISI attached only by the pattern (Pattern) is insufficient, the
以上、実施形態のチップのSER/DES回路について説明したが、各種の変形例が可能であるのは言うまでもない。例えば、図3のDFEは、データが2値で、フィードバックされるデータ値が0または1の1タップ構成であるが、データが4値で、フィードバックされるデータ値が0から3のいずれかである2タップ構成でもよい。 Although the SER / DES circuit of the chip according to the embodiment has been described above, it goes without saying that various modifications are possible. For example, the DFE in FIG. 3 has a 1-tap configuration in which data is binary and the data value to be fed back is 0 or 1, but the data is quaternary and the data value to be fed back is any one of 0 to 3. A certain 2-tap configuration may be used.
図8は、2タップ構成のDFEの構成例を示す図である。DFE Data A-Dは、図3に示すように、あらかじめ異なる4種の電圧が付加されたデータ信号を示す。図8のDFEでは、CLKの立ち上りエッジと立下りエッジを利用して2段階の選択を行う。具体的には、CLKの立ち上りエッジと、CLKを反転したCLKXの立ち上りエッジと、で2段のラッチ回路(Latch)における選択を行う。この時に使用するCLKのスピードはデータレート(Data Rate)の半分のスピードであり、この部分で1:2のデマルチプレクス(Demux)をすることが可能となる。 FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a DFE having a 2-tap configuration. As shown in FIG. 3, DFE Data A-D indicates a data signal to which four different voltages are added in advance. In the DFE of FIG. 8, two stages of selection are performed using the rising and falling edges of CLK. Specifically, selection is performed in a two-stage latch circuit (Latch) by a rising edge of CLK and a rising edge of CLKX obtained by inverting CLK. The CLK speed used at this time is half the data rate (Data Rate), and 1: 2 demultiplexing can be performed in this portion.
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものである。特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 The embodiment has been described above, but all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and technology. In particular, the examples and conditions described are not intended to limit the scope of the invention, and the construction of such examples in the specification does not indicate the advantages and disadvantages of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
1A,10B チップ(集積回路)
11 SERDES
31 送信回路(Tx)
32 受信回路(Rx)
33 ジッタ発生回路
34 データパターン発生部
35 エラー判定部
36 制御部
37 パターン発生・判定部
41 等化器
42 DFE
43 位相補間回路(PI)
44 デマルチプレクサ(DEMUX)
45 CDR
46 コントローラ
1A, 10B chip (integrated circuit)
11 SERDES
31 Transmitter circuit (Tx)
32 Receiver circuit (Rx)
33
43 Phase interpolation circuit (PI)
44 Demultiplexer (DEMUX)
45 CDR
46 controller
Claims (5)
前記判定帰還型等化回路の出力からクロックデータを再生すると共に、前記判定帰還型等化回路における前記受信データ信号の取り込み電圧レベルを制御する制御部と、
前記ストローブポイントの位相を変化させる位相シフタと、を有し、
前記制御部は、
前記位相シフタを制御して、前記受信データ信号を、第1電圧レベルで正しく取り込める位相範囲の両端位相を検出し、
前記両端位相の中間位相を算出し、
前記両端位相の一方において、前記受信データ信号を正しく取り込める限界電圧レベルを検出し、
アイパターンにおける、前記両端位相の他方の位置と、前記限界電圧レベルの位置から、2つの位置を結ぶ直線の傾きを算出し、
前記中間位相において、前記受信データ信号を正しく取り込める電圧範囲の中間電圧レベルを検出し、
アイパターンにおける、前記中間位相を通り前記傾きを有する直線上で、前記中間電圧レベルと同じ電圧レベルとなる位相と、前記中間位相との位相差を算出し、
前記中間位相を前記位相差の分だけシフトした位相に、前記ストローブポイントを設定する、ストローブポイント設定処理を実行することを特徴とする受信回路。 A decision feedback equalization circuit that performs decision feedback equalization on the received data signal and captures it at the strobe point; and
Regenerating clock data from the output of the decision feedback equalization circuit, and controlling a fetch voltage level of the received data signal in the decision feedback equalization circuit;
A phase shifter that changes the phase of the strobe point;
The controller is
Controlling the phase shifter to detect both end phases of a phase range in which the received data signal can be correctly captured at the first voltage level;
Calculate the intermediate phase of the both end phases,
In one of the two end phases, a limit voltage level at which the received data signal can be correctly captured is detected,
From the other position of the both-end phase in the eye pattern and the position of the limit voltage level, calculate the slope of a straight line connecting the two positions,
Detecting an intermediate voltage level in a voltage range in which the received data signal can be correctly captured in the intermediate phase;
In the eye pattern, on a straight line passing through the intermediate phase and having the slope, a phase that is the same voltage level as the intermediate voltage level and a phase difference between the intermediate phase are calculated,
A reception circuit that executes a strobe point setting process for setting the strobe point to a phase shifted from the intermediate phase by the phase difference.
前記受信部は、
受信データ信号に判定帰還型等化処理を行い、ストローブポイントで取り込む判定帰還型等化回路と、
前記判定帰還型等化回路の出力からクロックデータを再生すると共に、前記判定帰還型等化回路における前記受信データ信号の取り込み電圧レベルを制御する制御部と、
前記ストローブポイントの位相を変化させる位相シフタと、を有し、
前記制御部は、
前記位相シフタを制御して、前記受信データ信号を、第1電圧レベルで正しく取り込める位相範囲の両端位相を検出し、
前記両端位相の中間位相を算出し、
前記両端位相の一方において、前記受信データ信号を正しく取り込める限界電圧レベルを検出し、
アイパターンにおける、前記両端位相の他方の位置と、前記限界電圧レベルの位置から、2つの位置を結ぶ直線の傾きを算出し、
前記中間位相において、前記受信データ信号を正しく取り込める電圧範囲の中間電圧レベルを検出し、
アイパターンにおける、前記中間位相を通り前記傾きを有する直線上で、前記中間電圧レベルと同じ電圧レベルとなる位相と、前記中間位相との位相差を算出し、
前記中間位相を前記位相差の分だけシフトした位相に、前記ストローブポイントを設定する、ストローブポイント設定処理を実行することを特徴とする送受信回路。 A transmission / reception circuit having a transmission unit and a reception unit,
The receiver is
A decision feedback equalization circuit that performs decision feedback equalization on the received data signal and captures it at the strobe point; and
Regenerating clock data from the output of the decision feedback equalization circuit, and controlling a fetch voltage level of the received data signal in the decision feedback equalization circuit;
A phase shifter that changes the phase of the strobe point;
The controller is
Controlling the phase shifter to detect both end phases of a phase range in which the received data signal can be correctly captured at the first voltage level;
Calculate the intermediate phase of the both end phases,
In one of the two end phases, a limit voltage level at which the received data signal can be correctly captured is detected,
From the other position of the both-end phase in the eye pattern and the position of the limit voltage level, calculate the slope of a straight line connecting the two positions,
Detecting an intermediate voltage level in a voltage range in which the received data signal can be correctly captured in the intermediate phase;
In the eye pattern, on a straight line passing through the intermediate phase and having the slope, a phase that is the same voltage level as the intermediate voltage level and a phase difference between the intermediate phase are calculated,
A transmission / reception circuit that executes a strobe point setting process for setting the strobe point to a phase shifted from the intermediate phase by the phase difference.
前記ストローブポイント設定処理において前記受信部が受信するデータ信号パターンを生成するデータパターン生成部と、を有し、
前記送信部は、前記データパターン生成部の生成した前記データ信号パターンに対応する送信データ信号を前記受信部に送信し、
前記制御部は、前記データ信号パターンに対応して受信データ信号が正しく受信されたか判定する請求項2に記載の送受信回路。 A transmission path from the transmitter to the receiver;
A data pattern generation unit that generates a data signal pattern received by the reception unit in the strobe point setting process,
The transmitter transmits a transmission data signal corresponding to the data signal pattern generated by the data pattern generator to the receiver;
The transmission / reception circuit according to claim 2, wherein the control unit determines whether a reception data signal is correctly received corresponding to the data signal pattern.
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