JP5426326B2 - データ受信装置、データ受信方法、及びプログラム - Google Patents

データ受信装置、データ受信方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、高速シリアル転送するデータ受信装置、データ受信方法及びプログラムに関し、特に、データ受信の安定化を図ったデータ受信装置、データ受信方法及びプログラムに関する。
高速シリアル転送においては、データにクロックが重畳されており、正しくデータとクロックを分離するために、データ受信装置におけるデータの周期性(同一パターンのデータが続くこと)を回避するよう、送信するデータに対しスクランブル処理が行われている。したがって、データ受信装置は、受信したデータに対し、デスクランブル処理を行っている。
従来のデータ受信装置として、COMシンボル等の初期化用シンボルやSKPシンボル等のタイミング調整用データが、伝送路上のノイズの影響により一部で破損していても、デスクランブル回路の初期化が行われるようにしたデータ受信装置が特許文献1に記載されている。なお、ここでは、PCI Express(Peripheral Component Interconnect Express)バス方式を例にとって説明する。
図10は、特許文献1に記載の技術を適用しなかった場合のPCI Expressバス方式のデータ転送装置の構成を模式的に示したブロック図である。
送信データは、データ転送装置におけるデータ送信装置(スクランブル回路101、8B/10Bエンコード回路102、P/S変換回路103を含む装置)に入力され、スクランブル回路101によりスクランブルされる。次に、8B/10Bエンコード回路102により“0”あるいは“1”のデータが所定数以上連続しないよう8ビットのデータが10ビットにエンコードされる。そして、P/S変換回路103でパラレルデータからシリアルデータに変換されて差動形式の送信伝送路(レーン)104に送信される。
また、差動形式の受信伝送路(レーン)105から受信されたデータは、データ転送装置におけるデータ受信装置(S/P変換回路106、エラスティックバッファ回路107、8B/10Bデコード回路108、デスクランブル回路110を含む装置)に入力され、S/P変換回路106でシリアルデータからパラレルデータに変換される。そして、エラスティックバッファ回路107において送信側と受信側のクロック周波数偏差(ずれ)の修正が行われ、8B/10Bデコード回路108で10ビットから8ビットのデータにデコードされ、デスクランブル回路110でデスクランブルされる。
このようなPCI Expressバス方式において、スクランブル回路101のスクランブル処理、及びデスクランブル回路110のデスクランブル処理は、リニアフィードバックシフトレジスタ(LFSR:linear feedback shift register、線形帰還シフトレジスタ)を用いた回路により実行される。
これらスクランブル回路101及びデスクランブル回路110には、COMシンボルでシフトレジスタが初期値(FFFFh)に初期化され、SKPシンボル以外でLFSRはシフトする(SKPシンボルではLFSRはシフトしない)、トレーニングシーケンスとコンプライアンスパターンを除くDコード全てでスクランブル及びデスクランブル処理を行う、Kコードの全てでスクランブル及びデスクランブルを行わない、というルールが適用される。
ここで、COMシンボルとは、スクランブル回路101及びデスクランブル回路110を初期化するためのデータ、初期化用シンボルを示す。また、SKPシンボルとは、スクランブル回路101及びデスクランブル回路110のLFSRをシフトさせず、送信側と受信側のクロック周波数偏差(ずれ)を修正するためのタイミング調整用データを示す。さらに、Kコードとは、通常のデータ以外の12種類の特殊データであり、上記のCOMシンボルやSKPシンボルはこのKコードに含まれる。これに対し、Dコードとは、Kコード等の制御用データ以外のデータシンボルを示す。
PCI Expressバス方式においては、データ転送のIdle(D0.0、すなわちDコードの00hを送信)時に一定間隔(1080〜1156symbol毎)で、タイミング調整用データセット(SKPオーダードセット)が挿入されている。このSKPオーダードセットは、1つのCOMシンボルと、それに続く3つのSKPシンボルから構成されている。エラスティックバッファ回路107において、このSKPオーダードセットのSKPシンボルの数を増減することにより、クロック周波数偏差(ずれ)の補正が行われる。
すなわち、周波数が送信側<受信側の場合、受信側の物理層はSKPオーダードセットに含まれるSKPシンボルを追加してリンク層に渡す。一方、周波数が送信側>受信側の場合、受信側の物理層層はSKPオーダードセットに含まれるSKPシンボルを削除してリンク層に渡す。
上述のように、COMシンボルにより、スクランブル回路101及びデスクランブル回路110のLFSRは初期化される。SKPシンボルは、受信側で追加・削除される可能性があるため、スクランブル回路101及びデスクランブル回路110のLFSRは動作しない。すなわち、SKPシンボル以外ではスクランブル回路101及びデスクランブル回路110のLFSRは動作する。
ところが、上記したデータ転送装置では、受信データが破損してCOMシンボルが受信できない場合には、デスクランブル回路110内のLFSRを初期化できず、そのLFSRの値が送信側のスクランブル回路101のLFSRの値とずれてしまう。また、SKPシンボルが破損して別のデータに変わっていた場合には、デスクランブル回路110のLFSRが本来シフトすべきでないにも拘わらずシフトしてしまい、やはり送信側と受信側のLFSRの値がずれてしまい、正しいデータを受信できなくなってしまう。
そこで、特許文献1に記載のデータ受信装置では、COMシンボル等の初期化用シンボルやSKPシンボル等のタイミング調整用データが一部で破損していても、デスクランブル回路の初期化が行われるようにしている。
図11は、特許文献1に記載のデータ転送装置の構成を模式的に示したブロック図である。図11に示すように、特許文献1に記載のデータ転送装置におけるデータ受信装置は、受信伝送路からの受信信号を受信して送信側のクロック周波数を調整するエラスティックバッファ回路107と、該エラスティックバッファ回路107の出力信号をデスクランブルするデスクランブル回路110とを具備する。特許文献1に記載のデータ受信装置において、受信信号は、デスクランブル回路110を初期化するためのCOMシンボルと、COMシンボルの後段に続いて配置された複数のSKPシンボルとを、データ列内にデータセットとして有し、エラスティックバッファ回路107とデスクランブル回路110との間に、データセット内のタイミング調整用データを初期化用データに変換するSKP/COM変換回路109を設けている。
図12は、特許文献1に記載のデータ受信装置における(a)スクランブル回路の入力データ、LFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)デスクランブル回路の入力データ、LFSRの一例を説明する図である。図12(a)のように生成されたデータが、通信路などにおいて、図12(b)に示すように、例えばSKPオーダードセット内の最初のSKPシンボルにエラーが生じたとする。このような場合、特許文献1に記載のデータ受信装置によれば、図12(c)に示すように、デスクランブルを行う前に全てのSKPシンボルがCOMシンボルに置き換えられる。よって、デスクランブル回路110は、たとえSKPシンボルにエラーがあったとしても、置き換えられたCOMシンボルの個数分、初期化が繰り返される。すなわち、初期化が確実に実行され、受信側のデスクランブル処理を送信側のスクランブル処理に確実に対応させることが可能となる。
特開2005−268910号公報
近時、高速シリアル通信におけるデータ受信装置の分野において、データ通信の高速化と安定性の両立が求められている。しかしながら、昨今USB3.0にも高速シリアル転送が採用され、使用環境が通信ケーブルを用いられることにより、伝送ノイズの混入の可能性が高くなっている。そして、安定性が低下するのに伴い伝送ノイズにより、タイミング調整用シンボルが破損した場合でも転送処理の再実行を伴わない、安定性の高い通信装置の要求(必要性)が高まってきた。
図13は、特許文献1に記載のデータ受信装置における(a)スクランブル回路の入力データ、LFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)デスクランブル回路の入力データ、LFSRの他の例を説明する図である。図13(a)のようにして生成されたデータが、通信路等において、図13(b)のように、SKPオーダードセット内の最後のSKPシンボルにエラーが生じたとする。特許文献1に記載の技術では、図13(c)に示すように、SKPオーダードセットの内の最後のSKPシンボルが破損した場合には、デスクランブル回路110の初期化がされない。すなわち、破損したSKPシンボルの次以降のSKPシンボルをCOMシンボルに置換するため、SKPオーダードセットの内の最後のSKPシンボルが破損していた場合には、それをCOMシンボルに置換することができない。したがって、LFSRの初期化がなされないため、受信側のデスクランブル処理と、送信側のスクランブル処理とで対応が取れなくなり、転送処理の再実行が生じるという問題点がある。
本発明の主な課題は、転送処理の再実行を回避して安定した高速データ転送を可能とするデータ受信装置、データ受信方法、及びプログラムを提供することである。
本発明の第1の視点においては、データ受信装置において、スクランブルされ送信されたデータを受信データとして受け取り、送信側とのタイミングを調整するエラスティックバッファ回路と、前記エラスティックバッファ回路でタイミング調整されたデータに応じてLFSR停止信号を出力するLFSR停止信号生成回路と、前記LFSR停止信号生成回路から出力されたLFSR停止信号に応じて、前記エラスティックバッファでタイミング調整されたデータに対しデータをデスクランブルするデスクランブル回路と、を有し、前記受信データは、送信側とのタイミングを調整するためのタイミング調整用データセットを有し、前記LFSR停止信号生成回路は、前記タイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データを所望の数受信し、前記デスクランブルが正常に行われるよう(前記デスクランブル回路で所望数LFSRの更新を行わないよう)、正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、必要な数のLFSR停止信号を出力することを特徴とする。前記デスクランブル回路、LFSR停止信号に応じて、前記デスクランブル回路におけるLFSRを制御(以下、LFSR停止という)を行う。
本発明の前記データ受信装置において、前記タイミング調整用データセットは、SKPオーダードセットであり、前記タイミング調整用データは、SKPシンボルであることが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記LFSR停止信号生成回路が出力するLFSR停止信号の個数は、任意に設定可能であることが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記エラスティックバッファ回路は、前記タイミング調整用データセット単位でタイミングを調整することが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記エラスティックバッファ回路は、前記タイミング調整用データセットに含まれる前記タイミング調整用データを増減することで、タイミングを調整することが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記LFSR停止信号生成回路は、前記エラスティックバッファからの通知に基づきタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データの数を計算し、最初にタイミング調整用データを受け取った後、当該タイミング調整用データの数に応じて、LFSR停止信号を出力することが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記デスクランブル回路は、前記エラスティックバッファ回路からのデータと、前記LFSR停止信号生成回路からのLFSR停止信号とを入力し、前記エラスティックバッファ回路からのデータに含まれるタイミング調整用データセット及びLFSR停止信号によりデスクランブル処理を行うことが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記受信データは、USB3.0バス方式のデータであることが好ましい。
本発明の前記データ受信装置において、前記受信データは、PCI Expressバス方式のデータであることが好ましい。
本発明の第2の視点においては、データ受信方法において、スクランブルされ送信されたデータを受信データとして受け取り、送信側とのタイミングを調整した後、デスクランブルして出力するデータ転送装置のデータ転送方法であって、前記デスクランブルを行う前のデータにおいて、送信側とのタイミングを調整するためのタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データを検出し、前記タイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データの数が所望の個数分受信したのと同様になるように、正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、次以降受信するデータの出力タイミングで必要な数のLFSR停止信号を出力することを特徴とする。
本発明の前記データ受信方法において、前記タイミング調整用データセットは、SKPオーダードセットであり、前記タイミング調整用データは、SKPシンボルであることが好ましい。
本発明の前記データ受信方法において、正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、LFSR停止信号を出力する個数は、任意に設定可能であることが好ましい。
本発明の前記データ受信方法において、前記受信データは、前記タイミング調整用データセット単位でタイミングが調整されることが好ましい。
本発明の前記データ受信方法において、前記受信データは、前記タイミング調整用データセットに含まれる前記タイミング調整用データを増減することで、タイミングが調整されることが好ましい。
本発明の前記データ受信方法において、前記受信データの、送信側とのタイミングを調整するエラスティックバッファからの通知に基づきタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データの数を計算し、最初にタイミング調整用データを受け取った後、当該タイミング調整用データの数に応じて、次以降受信するデータの出力タイミングで必要な数のLFSR停止信号を出力することが好ましい。
本発明の前記データ受信方法において、前記受信データは、USB3.0バス方式のデータであることが好ましい。
本発明の前記データ受信方法において、前記受信データは、PCI Expressバス方式のデータであることが好ましい。
本発明の第3の視点においては、プログラムにおいて、上述したデータ受信処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、デスクランブル回路の前段にLFSR停止信号生成回路を設け、デスクランブル回路で所望数LFSRの更新を行わないよう、正常なタイミング調整用データを最初に受信後、デスクランブル回路に対しLFSR停止信号を所望のタイミングで出力し、デスクランブル回路のLFSR停止を制御することにより、タイミング調整用データセットにエラーが含まれる場合であっても、デスクランブルのタイミングを調整することができるため、転送処理の再実行を回避してより安定した高速データ転送を行うことができる。
本発明の実施形態に係るデータ転送装置の構成を模式的に示したブロック図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置におけるLFSR停止信号生成回路の動作を模式的に示したフローチャートである。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがPCI Expressバス方式の場合の(a)スクランブル回路の入力データ、及びLFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)LFSR停止信号、及びデスクランブル回路のLFSRの一例を説明する図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合のスクランブル回路に入力されるデータの一例を説明する図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合における送信側のスクランブル回路、及び受信側のデスクランブル回路のそれぞれに入力されるデータの一例を説明する図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合におけるSKPオーダードセット内にエラーが生じた場合の(a)スクランブル回路の入力データ、及びLFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)LFSR停止信号、及びデスクランブル回路のLFSRの一例を説明する図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合における送信側のスクランブル回路、及び受信側のデスクランブル回路のそれぞれに入力されるデータの他の例を説明する図である。 比較例に係るデータ通信装置のリカバリ動作を模式的に示した模式図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送装置での動作を模式的に示した模式図である。 特許文献1に記載の技術を適用しなかった場合のPCI Expressバス方式のデータ転送装置の構成を模式的に示したブロック図である。 特許文献1に記載のデータ転送装置の構成を模式的に示したブロック図である。 特許文献1に記載のデータ受信装置における(a)スクランブル回路の入力データ、LFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)デスクランブル回路の入力データ、LFSRの一例を説明する図である。 特許文献1に記載のデータ受信装置における(a)スクランブル回路の入力データ、LFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)デスクランブル回路の入力データ、LFSRの他の例を説明する図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、PCI Expressなどの高速シリアル通信におけるデータ転送装置に適用したものである。上述したように、特許文献1に記載のデータ受信装置では、タイミング調整用データセットの最終データ(最終シンボル)が破損した場合、受信側のデスクランブル処理と送信側のスクランブル処理の対応が取れなくなり、転送処理の再実行が生じてしまう。これに対し、本実施形態においては、最初の正常なタイミング調整用データを受信後、次以降受信するデータにエラーがあったとしても、[課題を解決するための手段]で述べたデスクランブル回路で所望数LFSRの更新を行わないよう、前記デスクランブル回路に対しLFSR停止信号を所望のタイミングで出力し、前記デスクランブル回路のLFSR停止をすることで上記課題を解決するものである。
図1は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置の構成を模式的に示したブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係るデータ転送装置では、特許文献1に記載のデータ転送装置におけるSKP/COM変換回路(図11の109)を削除し、LFSR停止信号生成回路9を追加し、8B/10Bデコード回路8の出力をLFSR停止信号生成回路9に接続し、8B/10Bデコード回路8とLFSR停止信号生成回路9の出力をデスクランブル回路10に接続したものである。その他の構成については、特許文献1に記載の装置と同様である。
本実施形態に係るデータ転送装置においては、送信データは、データ転送装置におけるデータ送信装置(スクランブル回路1、8B/10Bエンコード回路2、P/S変換回路3を含む装置)に入力され、スクランブル回路1によりスクランブルされる。次に、8B/10Bエンコード回路2により“0”あるいは“1”のデータが所定数以上連続しないよう8ビットのデータが10ビットにエンコードされる。そして、P/S変換回路3でパラレルデータからシリアルデータに変換されて差動形式の送信伝送路(レーン)4に送信される。
また、本実施形態に係るデータ転送装置においては、差動形式の受信伝送路(レーン)5から受信されたデータは、データ転送装置におけるデータ受信装置(S/P変換回路6、エラスティックバッファ回路7、8B/10Bデコード回路8、LFSR停止信号生成回路9、デスクランブル回路10を含む装置)に入力され、S/P変換回路6でシリアルデータからパラレルデータに変換される。そして、エラスティックバッファ回路7において送信側と受信側のクロック周波数偏差(ずれ)の修正が行われ、8B/10Bデコード回路8で10ビットから8ビットのデータにデコードされる。8B/10Bデコード回路8でデコードされたデータは、LFSR停止信号生成回路9及びデスクランブル回路10に向けて出力される。LFSR停止信号生成回路9は、8B/10Bデコード回路8の出力データ(シンボル)に基づいて、リニアフィードバックシフトレジスタ(LFSR:linear feedback shift register、線形帰還シフトレジスタ)を動作させるか停止させるかを判断し、当該判断に基づいて制御信号となるLFSR停止信号を生成してデスクランブル回路10に向けて出力する。デスクランブル回路10は、LFSR停止信号生成回路9からのLFSR停止信号に応じて、8B/10Bデコード回路8の出力データをデスクランブルして出力する。つまり、デスクランブル回路10は、LFSR停止信号生成回路9からのLFSR停止信号がLFSRを停止させるものである場合、SKPシンボル受信時にLFSRの停止を制御し、8B/10Bデコード回路8の出力データをデスクランブルして出力する。なお、デスクランブル回路10は、LFSR停止信号生成回路9からのLFSR停止信号がLFSRを動作させるものである場合、SKPシンボル受信時にLFSRを停止しないで、8B/10Bデコード回路8の出力データをデスクランブルして出力する。
ここで、LFSR停止信号生成回路9は、タイミング調整用データセット(以下、SKPオーダードセットという。)に含まれるタイミング調整用データ(以下、SKPシンボルという。)に基づいて、LFSRが所望の数停止するように、正常なSKPシンボルを最初に受信後、必要な数のLFSR停止信号を出力する。このため、LFSR停止信号生成回路9は、SKPシンボルの必要個数をカウントするためのSKPカウンタ(図示せず)を有している。
そして、LFSR停止信号生成回路9は、最初の正常なSKPシンボルを受信後、次以降受信するシンボルの種類に因らず、LFSR停止信号を必要数出力する。このことにより、SKPオーダードセットの最後のSKPシンボルが破損した場合でも、送信側のスクランブル処理と受信側のデスクランブル処理の矛盾は生じず、転送処理の再実行が生じないという効果を奏する。
つまり、LFSR停止信号生成回路9で1つ目のSKPシンボルを認識する。認識した1個目のSKPシンボルからSKPオーダードセットを構成するSKPシンボル数だけ、受信したシンボルの種類に因らず、LFSR停止信号を必要数出力し、デスクランブル回路10で8B/10Bデコード回路8の出力データのLFSRを停止することで、所望のデスクランブルを行う。なお、LFSR停止信号生成回路9は、正常なSKPシンボルを最初に受信後、必要数のSKPシンボルを出力する際、受け取ったシンボルが正常なシンボルであってもなくても、LFSR停止信号をすべて出力するものとしてもよいし、又は、SKPシンボル以外のシンボルの場合にのみLFSR停止信号を出力し、正常なSKPシンボルを受け取った場合はLFSR停止信号を出力しないようにしてもよい。
次に、本発明の実施形態に係るデータ転送装置におけるLFSR停止信号生成回路の動作について図面を用いて説明する。図2は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置におけるLFSR停止信号生成回路の動作を模式的に示したフローチャートである。
図2に示すように、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、シンボルを受信すると(ステップS101)、シンボルにおけるSKPカウンタが0であるか否かを判断する(ステップS102)。SKPカウンタが0でない場合(ステップS102のNO)、ステップS103に進む。
SKPカウンタが0である場合(ステップS102のYES)、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、受け取ったシンボルがSKPシンボルか否かを判断する(ステップS104)。SKPシンボルでない場合(ステップS104のNO)、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、LFSR停止信号を0にクリアし(ステップS109)、その後、ステップS108に進む。
SKPカウンタが0でない場合(ステップS102のNO)、又は、SKPシンボルである場合(ステップS104のYES)、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、LFSR停止信号を1にセットする(ステップS103)。なお、本発明の説明では、LFSR停止信号は1ビットのみで構成されるデータとし、1にセットでLFSRを停止、0にクリアでLFSRを動作という機能と定義する。
ステップS103の後、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、SKPカウンタをカウントアップする(ステップS105)。ステップS105の後、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、SKPカウンタがNか否かを判定する(ステップS106)。ここで、Nとは、SKPオーダードセットに含まれるSKPシンボルの個数である。SKPカウンタがNでない場合(ステップS106のNO)、ステップS108に進む。
SKPカウンタがNである場合(ステップS106のYES)、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、SKPカウンタを0にクリアする(ステップS107)。
SKPカウンタがNでない場合(ステップS106のNO)、又は、ステップS107の後、若しくは、ステップS109の後、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、LFSR停止信号を出力し(ステップS108)、その後、デスクランブル回路(図1の10)に送信されることになる。なお、ステップS107でSKPカウンタを0にクリアした場合、又は、SKPカウンタがNでない場合(ステップS106のNO)では、ステップS108において、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、1にセットしたLFSR停止信号を出力する。また、ステップS109でLFSR停止信号を0にクリアした場合では、ステップS108において、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、0にクリアしたLFSR停止信号を出力する。
次に、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがPCI Expressバス方式の場合の動作を図面を用いて説明する。図3は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがPCI Expressバス方式の場合の(a)スクランブル回路の入力データ、及びLFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)LFSR停止信号、及びデスクランブル回路のLFSRの一例を説明する図である。
図3(a)に示すように、PCI Expressバス方式のSKPオーダードセット201は、送信側では、1つのCOMシンボルと、3つSKPシンボルで構成される。このSKPオーダードセット201は、COMシンボルとSKPシンボル以外のシンボルである通常データ202、203の間に挿入される。
一方、受信側では、エラスティックバッファ回路(図1の7)において、SKPオーダードセット内のSKPシンボルの数を増減させて、送信側とのタイミング調整を行う。したがって、SKPオーダードセット201は、受信側では1個のCOMシンボルと1乃至5個のSKPシンボルから構成されることになる。ここで、SKPオーダードセットに含まれるSKPの個数は、エラスティックバッファ回路(図1の7)から8B/10Bデコード回路(図1の8)を通じてLFSR停止信号生成回路(図1の9)に通知される。LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、この通知に基づき、SKPカウンタの数Nを設定する。
そして、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、1個目のSKPシンボルを検出した場合、LFSR停止信号を1にセットして出力し、その検出したSKPシンボルに続くシンボルがどのようなシンボルであっても、LFSR停止信号を1にセットしたまま出力する。LFSR停止信号生成回路(図1の9)が出力するLFSR停止信号が1にセットされる期間は、予め定められていてもよいし、LFSR停止信号生成回路9が受け取ったデータから判断して決定してもよく、又は外部から指示するようにしてもよい。本実施形態においては、エラスティックバッファ回路(図1の7)から、当該個数の指示を受け取るものとして説明する。
ここでは、SKPオーダードセットに含まれるSKPシンボルが3つの場合について説明する。例えば、図3(b)に示すように、3個目(SKPオーダードセットの3番目のSKPシンボル)が破損してエラーシンボルとなった場合でも、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、1個目のSKPシンボルを受信したタイミングと、次にシンボルを受信したタイミングでLFSR停止信号を1にセットし、デスクランブル回路10に出力する。本例においては、SKPオーダードセットを構成するSKPシンボルの数は3つであるので、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、最初にSKPシンボルを受信したタイミングと、以降2つのシンボルを受信したタイミングでLFSR停止信号を1にセットしたまま、出力する。
よって、デスクランブル回路(図1の10)は、図3(c)に示すように、3つのLFSR停止信号を受け取る。これにより、LFSRが停止するため、3個のSKPシンボルの出力完了以降のデータのスクランブル/デスクランブルは対応がとれるようになる。このとき、さらに、2個目のSKPシンボルが破損していた場合でも影響はない。
もし、2個目(SKPオーダードセットの2つ目のSKPシンボル)が破損してエラーシンボルとなった場合でも、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、3つのLFSR停止信号を出力する。よって、デスクランブル回路(図1の10)は、3つのSKPシンボルでLFSRが停止するため、SKPオーダードセットの出力完了以降のデータのスクランブル/デスクランブルは対応がとれるようになる。
また、1個目(SKPオーダードセットの1つ目のSKPシンボル)が破損してエラーシンボルとなった場合は、エラーシンボルはそのまま置換されず、デスクランブル回路10に入力される。しかし、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、2個目に入力される正常なSKPシンボルを1個目とみなし、それ以降の2つ、合計3つのタイミングでLFSR停止信号を出力する。本来1個目のSKPシンボルが入力されるべきタイミングで、エラーシンボルが入力されることによってデスクランブル回路(図1の10)のLFSRが動作してしまうが、2個目以降の3つのLFSR停止信号を認識することにより、LFSRが3シンボル分停止するため、SKPオーダードセットの出力完了以降のデータのスクランブル/デスクランブルは対応がとれるようになる。
次に、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合の動作について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合のスクランブル回路に入力されるデータの一例を説明する図である。
図4に示すように、USB3.0バス方式では、データ転送のIdle(D0.0、すなわちDコードの00hを送信)時に一定間隔(354シンボル毎)で、SKPオーダードセットが埋め込まれる。データパケット転送中(LFSR1〜3)には、SKPオーダードセットを埋め込まない。
そして、USB3.0バス方式では、SKPオーダードセットは2つのSKPシンボルから構成される。USB3.0バス方式では、PCI Expressバス方式と異なり、SKPオーダードセットにCOMシンボルは含まれない。よって、通常は、上述のN(SKPカウンタのカウント値)が2となる。
図5は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合における送信側のスクランブル回路、及び受信側のデスクランブル回路へのそれぞれに入力されるデータの一例を説明する図である。
ここで、エラスティックバッファ回路(図1の7)は、SKPオーダードセット単位で、周波数偏差(ずれ)の補正を行うため、SKPシンボルの数は増減する。つまり、常に2つ単位で増減するので、Nは常に偶数となる。
図5に示すように、例えば、周波数が送信側<受信側の場合、受信側の物理層はSKPオーダードセットを追加してリンク層に渡す。一方、周波数が送信側>受信側の場合、受信側の物理層は、SKPオーダードセットを削除してリンク層に渡す。SKPシンボルでは、スクランブル回路(図1の1)及びデスクランブル回路(図1の10)のLFSRは動作しない。
LFSR停止信号生成回路9は、1個目のSKPシンボルを認識した場合、次のシンボルがどのようなシンボルであっても、LFSR停止信号を1にセットして出力する。
図6は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合におけるSKPオーダードセット内にエラーが生じた場合の(a)スクランブル回路の入力データ、及びLFSR、(b)8B/10Bデコード回路の出力データ、(c)LFSR停止信号、及びデスクランブル回路のLFSRの一例を説明する図である。
送信側では、図6(a)に示すように、通常データ202、203の間にSKPオーダードセット201が挿入される。
そして、図6(b)に示すように、このデータが伝送路にてノイズなどが重畳され、SKPオーダードセット201の先頭のSKPシンボルにエラーが生じたとすると、この場合、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、2個目に入力されるSKPシンボルを1個目とみなし、LFSR停止信号を1にセットして出力し、続く次のシンボルを受信したタイミングでもLFSR停止信号を1にセットして出力する。本来1個目のSKPシンボルが入力されるべきタイミングでエラーシンボルが入力されるため、デスクランブル回路10のLFSRは動作してしまう。しかし、2個目のSKPシンボルを認識することにより、LFSRが2シンボル分停止するため、2個のSKPシンボルの出力完了以降のデータのスクランブル/デスクランブルは対応がとれるようになる。
もし、2個目のSKPシンボルが破損してエラーシンボルとなった場合は、デスクランブル回路10では1個目の正常なSKPシンボルと次のシンボルが入力されるタイミングでLFSR停止信号を1にセットするため、LFSRが停止し、SKPオーダードセットの出力完了以降のデータのスクランブル/デスクランブルは対応がとれるようになる。
次に、本発明の実施形態に係るデータ転送装置におけるUSB3.0バス方式のデータ転送について更に詳細に説明する。図7は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置で処理されるデータがUSB3.0バス方式の場合における送信側のスクランブル回路、及び受信側のデスクランブル回路のそれぞれに入力されるデータの他の例を説明する図である。
図7に示すように、送信側において、SKPオーダードセットとしてSKPシンボルが2つ挿入されたデータを送信する。この場合、SKPオーダードセットの先頭のSKPシンボルでエラーが発生したとする。この場合、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、2番目の正常なSKPシンボルを受信したら、そのタイミングと続けて次のシンボルを受信したタイミングでLFSR停止信号を1にセットして出力する。デスクランブル回路(図1の10)では、エラーシンボルにより、LFSRがシフトしてしまうが、LFSR停止信号により、LFSRが2シンボル分停止する。これにより、SKPオーダードセットの出力完了以降のデータは、正常なデータとなる。
なお、USB3.0バス方式においては、データパケットの開始を示すデータセットとして、4つのシンボル(SHP、SHP、SHP、EPF)が定義されているが、そのうち3つのシンボル(SHP、SHP、EPF)を読み出すことができれば、データパケットの開始を認識することができる。しかし、本例においては、SKPオーダーセット直後のシンボルのLFSRに矛盾は起こらず、4つのシンボルすべてが正常にデスクランブルされるため、データパケットの開始を認識することができる。
次に、本発明の実施形態に係るデータ転送装置の動作について比較例と対比しながら図面を用いて説明する。図8は、比較例に係るデータ通信装置のリカバリ動作を模式的に示した模式図である。図9は、本発明の実施形態に係るデータ転送装置での動作を模式的に示した模式図である。なお、図8は、LFSR停止信号生成回路を適用しない特許文献1に記載のデータ受信装置(図11参照)のリカバリ動作に相当する。
図8に示すように、比較例に係るデータ通信装置では、SKPにエラーが生じた場合、送信側から送信されたデータパケットは、正常に受信されない。この場合は、受信側からデータが受信できない旨の通知(LBAD)が送信される。送信側は、リトライの通知(LRTY)とデータパケットを送信する。このとき、データ受信完了の信号が受信側から送信側に一定期間たっても送信されない場合、送信側は、タイムアウトとし、リカバリ処理を実施する。リカバリ処理では、送信側が、デスクランブル回路を初期化するためのCOMシンボルなどを送信する。受信側は、このCOMシンボルなどにより、デスクランブルのタイミングが調整され、送信側のデータを正常に受け取れるようになる。正常に受け取れた場合、受信側は送信側に、データ受信完了の通知(LGOOD_n)を送信する。このように、比較例に係るデータ通信装置では、タイミング調整データセットにエラーが生じると、リカバリフローが発生してしまい、データの転送レートが遅くなるという問題点がある。
これに対し、実施形態に係るデータ転送装置は、上述したように、SKPオーダードセットにエラーが生じても、SKPオーダードセットに含まれるSKPシンボルの数が所望の個数分受信したと同様となるように、SKPシンボルを最初に受信後、必要な数のLFSR停止信号を出力する。これにより、図9に示すように、SKPオーダードセットにエラーが生じていても、その次に続くデータパケットを受信することができる。すなわち、リカバリフローが生じないため、データ転送レートが低下することを抑制する。
また、実施形態に係るデータ転送装置は、SKPオーダードセットを構成するいずれのSKPシンボルにエラーがあっても、LFSR停止信号生成回路(図1の9)は、最初に正常なSKPシンボルを受信後、連続して2個のシンボルを受信したタイミング、合計3つのタイミングでLFSR停止信号を出力し、デスクランブル回路10で、LFSR停止信号により、LFSRを停止する構成のため、以降のデータのデスクランブル/スクランブルのタイミングを合わせることができる。
よって、実施形態に係るデータ転送装置では、USB3.0バス方式の場合、SKPオーダードセットを構成するいずれのSKPシンボルにエラーがあっても、正常にデスクランブル処理することができる。これに対し、特許文献1に記載の技術においては、USB3.0バス方式の場合、SKPオーダードセットにエラーが発生した場合には、必ず上述のリカバリフローが必要となり、転送レートを高めることが難しい。
以上をまとめると、第1の効果として、SKPオーダードセットの最後のSKPシンボルが破損した場合でも、転送処理の再実行が生じない。その理由としては、SKPオーダードセットを構成するSKPシンボルの数が所望の個数分受信したと同様となるようとなるよう、最初の正常なSKPシンボルを受信後、次以降受信するシンボルの種類に因らず、LFSR停止信号を1にセットして出力し、LFSRを停止させることで、スクランブル回路1とデスクランブル回路10のLFSRに矛盾が生じなくなるからである。
第2の効果として、SKPオーダードセット内に、スクランブル回路1とデスクランブル回路10のLFSRの初期化を行うシンボルが定義されない通信規格、例えばUSB3.0バス方式の場合でも適用できることである。その理由としては、デスクランブル回路10のLFSRを初期化するCOMシンボルを使用しないためである。
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明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ことは勿論である。
例えば、上述の実施形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の伝送媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。
また、PCI ExpressとUSB3.0とで、タイミングオーダードセットのSKPシンボルの個数が異なる。したがって、LFSR停止信号生成回路9が、現在のデータが、いずれの規格であるか判断する機能を設け、その判断結果からLFSRを停止させるタイミング数(SKPカウンタの設定値)Nを設定するようにしてもよい。又は、外部からの指示により、LFSRを停止させるタイミング数Nを設定するようにしてもよい。LFSR停止信号生成回路9のSKPカウンタのカウンタ値を可変に設定可能に構成することにより、いずれの規格のデータであっても、上述の判断及び設定を行うことができる。
1、101 スクランブル回路
2、102 8B/10Bエンコード回路
3、103 P/S変換回路
6、106 S/P変換回路
7、107 エラスティックバッファ回路
8、108 8B/10Bデコード回路
9 LFSR停止信号生成回路
10、110 デスクランブル回路
109 SKP/COM変換回路
201 SKPオーダードセット
202、203 通常データ

Claims (18)

  1. スクランブルされ送信されたデータを受信データとして受け取り、送信側とのタイミングを調整するエラスティックバッファ回路と、
    前記エラスティックバッファ回路でタイミング調整されたデータに応じてLFSR停止信号を出力するLFSR停止信号生成回路と、
    前記LFSR停止信号生成回路から出力されたLFSR停止信号に応じて、前記エラスティックバッファでタイミング調整されたデータに対しデータをデスクランブルするデスクランブル回路と、
    を有し、
    前記受信データは、送信側とのタイミングを調整するためのタイミング調整用データセットを有し、
    前記LFSR停止信号生成回路は、前記タイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データを所望の数受信し、正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、前記デスクランブルが正常に行われるよう、必要な数のLFSR停止信号を出力する、データ受信装置。
  2. 前記タイミング調整用データセットは、SKPオーダードセットであり、前記タイミング調整用データは、SKPシンボルである、請求項1記載のデータ受信装置。
  3. 前記LFSR停止信号生成回路が出力するLFSR停止信号の個数は、任意に設定可能である、請求項1又は2記載のデータ受信装置。
  4. 前記エラスティックバッファ回路は、前記タイミング調整用データセット単位でタイミングを調整する、請求項1乃至3のいずれか一に記載のデータ受信装置。
  5. 前記エラスティックバッファ回路は、前記タイミング調整用データセットに含まれる前記タイミング調整用データを増減することで、タイミングを調整する、請求項1乃至3のいずれか一に記載のデータ受信装置。
  6. 前記LFSR停止信号生成回路は、前記エラスティックバッファからの通知に基づきタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データの数を計算し、最初にタイミング調整用データを受け取った後、当該タイミング調整用データの数に応じて、LFSR停止信号を出力する、請求項1乃至5のいずれか一に記載のデータ受信装置。
  7. 前記デスクランブル回路は、前記エラスティックバッファ回路からのデータと、前記LFSR停止信号生成回路からのLFSR停止信号とを入力し、前記エラスティックバッファ回路からのデータに含まれるタイミング調整用データセット及びLFSR停止信号によりデスクランブル処理を行う、請求項1乃至6のいずれか一に記載のデータ受信装置。
  8. 前記受信データは、USB3.0バス方式のデータである、請求項1乃至7のいずれか一に記載のデータ受信装置。
  9. 前記受信データは、PCI Expressバス方式のデータである、請求項1乃至7のいずれか一に記載のデータ受信装置。
  10. スクランブルされ送信されたデータを受信データとして受け取り、送信側とのタイミングを調整した後、デスクランブルして出力するデータ受信装置のデータ転送方法であって、
    前記デスクランブルを行う前のデータにおいて、送信側とのタイミングを調整するためのタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データを検出し、
    前記タイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データの数が所望の個数分受信したのと同様になるように、正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、次以降受信するデータの出力タイミングで必要な数のLFSR停止信号を出力するデータ転送方法。
  11. 前記タイミング調整用データセットは、SKPオーダードセットであり、
    前記タイミング調整用データは、SKPシンボルである、請求項10記載のデータ転送方法。
  12. 正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、LFSR停止信号を出力する個数は、任意に設定可能である、請求項10又は11記載のデータ転送方法。
  13. 前記受信データは、前記タイミング調整用データセット単位でタイミングが調整される、請求項10乃至12のいずれか一に記載のデータ転送方法。
  14. 前記受信データは、前記タイミング調整用データセットに含まれる前記タイミング調整用データを増減することで、タイミングが調整される、請求項10乃至13のいずれか一に記載のデータ転送方法。
  15. 前記受信データの、送信側とのタイミングを調整するエラスティックバッファからの通知に基づきタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データの数を計算し、
    最初にタイミング調整用データを受け取った後、当該タイミング調整用データの数に応じて、次以降受信するデータの出力タイミングで必要な数のLFSR停止信号を出力する、請求項10乃至14のいずれか一に記載のデータ転送方法。
  16. 前記受信データは、USB3.0バス方式のデータである、請求項10乃至15のいずれか一に記載のデータ転送方法。
  17. 前記受信データは、PCI Expressバス方式のデータである、請求項10乃至15のいずれか一に記載のデータ転送方法。
  18. スクランブルされ送信されたデータを受信データとして受け取り、送信側とのタイミングを調整した後、デスクランブルして出力する動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記デスクランブル前のデータにおいて、送信側とのタイミングを調整するためのタイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データを検出し、
    前記タイミング調整用データセットに含まれるタイミング調整用データを所望の数受信し、前記デスクランブルが正常に行われるよう、正常なタイミング調整用データを最初に受信した後、必要な数のLFSR停止信号を出力する、プログラム。
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