JP2008009520A - データ転送回路 - Google Patents

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正宏 近藤
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Abstract

【課題】ATCA装置内のブレード間で伝送遅延の少ないデータ転送を行う。
【解決手段】ATCA装置内の各ブレードに設けられたデータ転送回路10において、共通のクロック配線6a,6bから与えられるクロック信号CLK1またはCLK2に基づいてPLL部12で同期データ転送用のクロック信号CLKを生成する。一方、ATCA装置で未定義となっているクロック信号CLK3用のクロック配線6cを、ブレード間で時分割による同期データ転送を行うためのデータ線として利用する。通信フレームFRMを、同期コード、制御コード及び16個のタイムスロットで構成し、最大16個までのブレードを16個のタイムスロットに固定的に割り当てる。送信ブレードは、送信開始時の最初の通信フレームのタイムスロットで宛先ブレードを指定し、それ以降の通信フレームを使用して1バイトずつ順次データを出力する。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、PICMG 3.0 Revision 2.0 AdvancedTCA Base Specification(Peripheral Component Interconnect Industrial Computer Manufacturers 3.0 Advanced Telecommunications Computing Architecture Group規格、以下、単に「ATCA規格」という)に則った装置において、共通クロック用のクロックバス配線を利用して複数の電子回路基板間でデータ転送を行うためのデータ転送回路に関するものである。
図2は、ATCA規格に則った従来のATCA装置の概念図である。
ATCA規格は主に通信機器用のプラットフォームを規定した規格であり、ATCA装置は電気通信機器として使用されるものである。
ATCA装置は、図2(a)に示すように、ブレード1a,1b,…,1nと呼ばれる最大16個までの電子回路基板とシェルフマネージャ2と呼ばれる1個の制御回路基板を、シャーシ(筐体)内に設けられたバックプレーン3と呼ばれる配線基板に実装して構成されている。バックプレーン3上の主な配線は、電源配線の他、シェルフマネージャ2が各ブレード1a〜1nの動作状態を管理するためのIPM(Intelligent Platform Management)インタフェース規格に則った管理用バス配線4、ブレード間通信のためのLAN(Local Area Network)配線5、全ブロードに共通のクロック信号を分配するためのクロック配線6である。
ブレード間のデータ転送は、LAN配線5または管理用バス配線4を用いて行われる。このうちLAN配線5は、ハブ(HUB)を構成するスイッチ・ブレード(例えば、ブレード1b)を中心に各ブレード及びシェルフマネージャ2に対してスター型に配線され、スイッチ・ブレード以外のブレード間のデータ転送は、必ずこのスイッチ・ブレードを経由して行われるようになっている。
一方、管理用バス配線4は、1本のデータ線と1本のクロック線で構成されており、この管理用バス配線4にシェルフマネージャ2と各ブレード1a〜1nのIPMコントローラ(IPMC)が並列に接続されている。シェルフマネージャ2のIPMコントローラの主な機能は、シェルフマネージャ内のハードウエア状態の監視、IPMバスに接続された各ブレード1a〜1nからの情報収集、及び各ブレード1a〜1nへのファームウエアのダウンロード等である。また、各ブレード1a〜1nのIPMコントローラの主な機能は、ブレード内のハードウエア状態の監視と、異常時のシェルフマネージャ2へのイベントメッセージの転送等である。
しかしながら、前記ATCA装置では、次のような課題があった。
LAN配線5を利用して任意のブレード間でデータ転送を行う場合、必ずスイッチ・ブレードを経由した配線を使用しなければならない。このため、LANプロトコルを用いて、送信側のブレードからスイッチ・ブレードへデータを転送し、更にこのスイッチ・ブレードから受信側のブレードへそのデータを転送する、という2リンクのLAN通信を行うことになる。LANプロトコルは、一般的にソフトウエア処理によって実現されているので、伝送遅延が大きくなる。
管理用バス配線4を利用して任意のブレード間でデータ転送を行う場合、この管理用バス4をブレード間のデータと管理用のデータで共用することになる。このため、トラフィックが増加して伝送遅延が大きくなる。
本発明は、本発明は、ATCA装置内のブレード間で伝送遅延の少ないデータ転送を行うことを目的としている。
本発明は、制御回路基板と複数の電子回路基板を配線基板に実装して構成される電気通信機器における各電子回路基板中に設けられ、これらの電子回路基板間でデータ転送を行うためのデータ転送回路を、次のように構成している。
即ち、このデータ転送回路は、前記配線基板に設けられた複数のクロック線の内の1つで供給される共通クロック信号を受信して所定の電気レベルに変換するクロック受信部と、前記所定の電気レベルに変換された共通クロック信号に基づいて該共通クロック信号に同期した所定周波数のデータ転送用の転送クロック信号を生成するクロック生成部と、前記複数の共通クロック線の内で前記共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線の信号を所定の電気レベルに変換するフレーム受信部と、前記フレーム受信部で変換された前記クロック線の信号からフレーム同期を検出し、前記共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線を使用して前記転送クロック信号に基づいて前記複数の電子回路基板からのデータを時分割で転送するための受信用と送信用のタイミング信号を生成するフレーム同期部を備えている。
更に、このデータ転送回路は、前記フレーム受信部で変換された前記クロック線の信号から前記受信用のタイミング信号に従ってデータを抽出するデータ抽出部と、前記データ抽出部で抽出されたデータを解析して自電子回路基板宛てのデータを受信するデータ解析部と、他の電子回路基板へ送信するためのデータを生成するデータ生成部と、前記データ生成部で生成されたデータを前記送信用のタイミング信号に従って出力するデータ出力部と、前記データ出力部から出力されたデータを所定の電気レベルに変換して前記共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線に送信するデータ送信部を備えている。
本発明のデータ転送回路は、配線基板に設けられた複数のクロック線の内で共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線を使用して、前記複数の電子回路基板からのデータを時分割で転送するためのクロック受信部、クロック生成部、フレーム受信部、フレーム同期部、データ抽出部、データ解析部、データ生成部、データ出力部、及びデータ送信部を備えている。これにより、電気通信機器の電子回路基板間で伝送遅延の少ないデータ転送を行うことができるという効果がある。
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の実施例を示すデータ転送回路の構成図である。
このデータ転送回路10は、ATCA装置の各ブレード内に設けられ、バックプレーン上の3本のクロック配線6a,6b,6cを利用して、ブレード間で時分割によるデータ転送を行うものである。なお、3本のクロック配線6a〜6cの内の第1のクロック配線6aと第2のクロック線6bは、特定のブレードからそれぞれ8kHzのクロック信号CLK1と19.44MHzのクロック信号CLK2を各ブレードに供給するために用いられることが、ATCA規格で規定されている。一方、第3のクロック配線6cは、個々のATCA装置で自由に定義して使用できるようになっており、本発明では、このクロック配線6cで通信フレームFRMを転送することにより、ブレード間のデータ転送を行うようにしている。
このデータ転送回路10は、クロック配線6a,6bに接続されたクロック受信部11を有している。クロック受信部11は、クロック配線6aから与えられる8kHzのクロック信号CLK1、またはクロック配線6bから与えられる19.44MHzのクロック信号CLK2のいずれか一方を受信し、電気的レベル変換をしてPLL(位相同期回路)部12へ与えるものである。
PLL部12は、クロック受信部11から与えられるクロック信号に基づいて、ブレード間データ転送用のクロック信号CLKを生成するものである。PLL部12は、クロック受信部11から8kHzのクロック信号CLK1が与えられる場合、内蔵のVCXO(電圧制御水晶発振器)の出力信号を分周して生成した8kHzの位相を、受信したクロック信号CLK1の位相に合わせることにより、このロック信号CLK1に同期した例えば64kHzのクロック信号CLKを生成する。また、クロック受信部11から19.44MHzのクロック信号CLK2が与えられる場合、PLL部12は、このクロック信号CLK2を分周し、内蔵のVCXOの出力信号を分周して生成した信号の位相をこのクロック信号CLK2の位相に合わせることにより、例えば19.44MHzのクロック信号CLKを生成する。
更に、このデータ転送回路10は、クロック配線6cに接続されたフレーム受信部13を有している。フレーム受信部13は、ブレード間でクロック配線6cを利用して時分割方式で送受信される通信フレームFRMを受信し、電気的レベル変換を行って受信フレーム信号RFをフレーム同期部14へ与えるものである。なお、通信フレームFRMのフレーム構成については、後述する。
フレーム同期部14は、PLL部12から与えられるクロック信号CLKを使用して、フレーム受信部13から与えられる受信フレーム信号RFにおける同期コードを検出し、フレーム同期をとるものである。同期方法としては、例えば、同期コードを3回連続して検出できたときにフレーム同期が確立したと判定し、3回連続して同期コードが検出できなくなったときにフレーム同期外れと判定する前方3段、後方3段等の一般的な方法を用いる。また、フレーム同期部14は、検出した同期コードに基づいて、各ブレードから送られてくるデータのタイミングを示す受信タイミング信号RTと、そのブレードがデータを送信するタイミングを示す送信タイミング信号STを生成するようになっている。受信フレームRFと受信タイミング信号RTは、データ抽出部15に与えられている。
データ抽出部15は、フレーム同期部14から与えられる受信フレームRFと受信タイミング信号RTに従って、各ブレードから送られて来るデータを抽出し、受信データRDとしてデータ解析部16に出力するものである。なおデータ抽出部15は、データ解析部16から与えられる選択信号SELに従って、必要な情報のみを選択して受信データRDを出力することも可能である。データ解析部16は、データ抽出部15で抽出された受信データRDを解析し、自ブレード宛の情報を取り出すものである。また、必要な情報のみを選択するために、データ解析部16に選択信号SELを与えることも可能である。
一方、このデータ転送回路10は、他のブレードに送信する送信データSDを生成するためのデータ生成部17を有している。また、クロック信号CLK1やクロック信号CLK2を出力するように設定されているブレードでは、このデータ生成部17で通信フレームFRMの構成要素である同期コードと制御コードを生成するようになっている。データ生成部17で生成された送信データSDや同期コード及び制御コードは、データ出力部18に与えられている。
データ出力部18は、データ生成部17から与えられる送信データSD等を、フレーム同期部14から与えられる送信タイミング信号STに従って、送信信号TDとしてデータ送信部19へ出力するものである。データ送信部19は、データ出力部18から与えられた送信信号TDを、所定の電気的レベルに変換し、オープンドレイン型の出力回路からクロック配線6cに出力するようになっている。
図3は、図1における通信フレームFRMの構成を示す説明図である。以下、この図3を参照しつつ、図1の動作を説明する。
クロック配線6a,6bを介して送られて来るクロック信号CLK1,CLK2は、クロック受信部11で受信されていずれか一方が選択され、PLL部12へ与えられる。PLL部12において、クロック受信部11から与えられるクロック信号に同期した所定周波数(例えば、64kHz)のクロック信号CLKが生成され、フレーム同期部14に出力される。
一方、クロック配線6c上には、各ブレードから時分割で出力される送信信号TDにより、一定周期で通信フレームFRMを構成する信号が出力されている。通信フレームFRMは、図3(a)に示すように、同期コードと、制御コードと、16個のタイムスロットTS0〜TS15で構成され、これらの同期コード、制御コード及び16個のタイムスロットTS0〜TS15は、それぞれ1バイトのサイズとなっている。従って、通信フレームFRMは、1フレーム当たり18バイトの構成で、これがクロック配線6c上に連続して繰り返し出力されるようになっている。
通信フレームFRMの同期コードと制御コードは、クロック配線6a,6b上にクロック信号CLK1,CLK2を出力するブレードのデータ転送回路から送信されるようになっている。また、16個のタイムスロットTS0〜TS15は、ATCA装置を構成する最大16個までのブレードに、データ送信用のタイムスロットとして固定的に割り当てられている。
クロック配線6c上の通信フレームFRMは、フレーム受信部13で受信されて電気的なレベル変換が行われ、受信フレーム信号RFとしてフレーム同期部14へ与えられる。フレーム同期部14において、PLL部12から与えられるクロック信号CLKに従って受信フレーム信号RF中の同期コードが検出され、前方3段、後方3段等の一般的な方法でフレーム同期を確立する。
フレーム同期部14は、確立したフレーム同期に基づいて受信タイミング信号RTと送信タイミング信号STを生成し、それぞれデータ抽出部15とデータ出力部18へ供給すると共に、受信フレームRFをデータ抽出部15へ出力する。
データ抽出部15は、フレーム同期部14から与えられる受信フレームRFと受信タイミング信号RTに従い、制御コードと16個のタイムスロットTS0〜TS15のデータを抽出し、受信データRDとしてデータ解析部16に出力する。なお、選択信号SELによって抽出対象のデータが指定された場合には、データ抽出部15は、指定されたデータだけを抽出する。
データ解析部16は、データ抽出部15から与えられる制御コードを解析すると共に、各タイムスロットTS0〜TS15の情報を解析して、自ブレード宛てのデータが有るか否かを調べる。
各タイムスロットTS0〜TS15の情報には、図3(b)に示すTS制御情報と、図3(c)に示すTSデータの2種類が有る。
TS制御情報は、各々のブレードが送信すべきデータを有していないときと、送信すべきデータが発生したときに出力するもので、図3(b)に示すように、ビットb4が次のフレーム以降に有効なデータが有るか否かを示すフラグVALとなっており、このフラグVALに“1”が設定されている場合には、ビットb3〜b0にそのデータの宛先であるブレードのアドレスADRが設定されるようになっている。なお、ビットb7〜b5は、未定義(“0”)となっている。
TSデータは、データを送信するブレードが、TS制御情報によってフラグVALを“1”に設定してデータの送信を宣言した後の通信フレームRFMで、予め割り当てられたタイムスロットを使用して、宛先のアドレスADRに対するデータを順次送信するものである。図3(c)に示すように、フラグVALが“1”が設定された後の、1番目の通信フレームFRMのTSデータでは、データ転送を開始することを示す1バイトの固定値が送信される。2番目と3番目の通信フレームFRMでは、送信データのデータ長(2バイト)が上位桁と下位桁に分けて送信される。その後、送信データが1バイトずつ順次送信され、最後にCRC(誤り検出)符号が送信されて該当するアドレスADRへのデータ送信は終了する。
データ解析部16は、自ブレード宛ての受信データの存在を検出した場合、上記の手順で通信フレームFRM毎に1バイトずつ順次送信されて来るデータを受信する。
一方、他のブレードから受信したデータに応答するための送信データや、自発的に他のブレードに送信すべきデータが発生した場合には、データ生成部17は、送信データSDを生成してデータ出力部18へ与える。データ出力部18は、データ生成部17から与えられた送信データSDを、フレーム同期部14から与えられる自ブレードに割り当てられたタイムスロットの送信タイミング信号STに従い、送信信号TDとしてデータ送信部19へ出力する。
この場合、宛先ブレードにデータを送るために、自ブレードに割り当てられたタイムスロットを使用し、始めの通信フレームFRMにおいてフラグVALを“1”に設定すると共にアドレスADRに宛先ブレードを設定し、それ以降の通信フレームFRMにおいてデータ転送を開始することを示す固定値、データ長及び送信データを、1バイトずつ順次出力し、最後にCRC符号を出力することは、前述の通りである。
データ出力部18から出力される送信信号TDは、データ送信部19へ与えられ、このデータ送信部19によって所定の電気的レベルに変換され、オープンドレイン型の出力回路からクロック配線6cに出力される。
データ送信部19のオープンドレイン型の出力回路は、レベル“L”を出力する場合にクロック配線6cを接地電位に接続し、レベル“H”を出力する場合にはハイ・インピーダンス状態となるように構成されている。従って、クロック配線6cを高抵抗等で“H”にプルアップしておき、自ブレードに割り当てられたタイムスロットのタイミングで送信データを出力し、それ以外ではデータ送信部19の出力を“H”に設定することにより、複数のブレード間で時分割方式のデータ転送を行うことができる。
以上のように、本実施例のデータ転送回路では、未使用のクロック信号CLK3のためのクロック配線6cを利用して、時分割方式の通信フレームFRMによって任意のブレード間の通信を行うことができる。従って、管理用バス配線4やLAN配線5だけでなく、未定義のクロック配線6cを利用することにより、ATCA装置内のデータ転送容量が増加し、ブレード間で伝送遅延の少ないデータ転送を行うことができるという利点がある。
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(a) PLL部12で生成するクロック信号CLKの周波数は、64kHzまたは19.44MHzに限定されない。
(b) 図3(b)及び図3(c)に示す形式は一例であり、各タイムスロットTS0〜TS15で送受信する情報は、この形式に限定されない。
本発明の実施例を示すデータ転送回路の構成図である。 従来のATCA装置の概念図である。 図1における通信フレームFRMの構成を示す説明図である。
符号の説明
1 ブレード
2 シェルフマネージャ
3 バックプレーン
4 管理用バス配線
5 LAN配線
6 クロック配線
10 データ転送回路
11 クロック受信部
12 PLL部
13 フレーム受信部
14 フレーム同期部
15 データ抽出部
16 データ解析部
17 データ生成部
18 データ出力部
19 データ送信部

Claims (1)

  1. 制御回路基板と複数の電子回路基板を配線基板に実装して構成される電気通信機器における各電子回路基板中に設けられ、これらの電子回路基板間でデータ転送を行うためのデータ転送回路であって、
    前記配線基板に設けられた複数のクロック線の内の1つで供給される共通クロック信号を受信して所定の電気レベルに変換するクロック受信部と、
    前記所定の電気レベルに変換された共通クロック信号に基づいて該共通クロック信号に同期した所定周波数のデータ転送用の転送クロック信号を生成するクロック生成部と、
    前記複数の共通クロック線の内で前記共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線の信号を所定の電気レベルに変換するフレーム受信部と、
    前記フレーム受信部で変換された前記クロック線の信号からフレーム同期を検出し、前記共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線を使用して前記転送クロック信号に基づいて前記複数の電子回路基板からのデータを時分割で転送するための受信用と送信用のタイミング信号を生成するフレーム同期部と、
    前記フレーム受信部で変換された前記クロック線の信号から前記受信用のタイミング信号に従ってデータを抽出するデータ抽出部と、
    前記データ抽出部で抽出されたデータを解析して自電子回路基板宛てのデータを受信するデータ解析部と、
    他の電子回路基板へ送信するためのデータを生成するデータ生成部と、
    前記データ生成部で生成されたデータを前記送信用のタイミング信号に従って出力するデータ出力部と、
    前記データ出力部から出力されたデータを所定の電気レベルに変換して前記共通クロック信号の伝送に使用されていないクロック線に送信するデータ送信部とを、
    備えたことを特徴とするデータ転送回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9401878B2 (en) 2008-09-19 2016-07-26 Oki Electric Industry Co., Ltd. Packet synchronization switching method and gateway device

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