專利名稱：高速雙向發(fā)信號的非對稱控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于通訊連結(jié)，且特別是關(guān)于通過雙向連結(jié)的通訊。
背景技術(shù)：
許多系統(tǒng)運用傳統(tǒng)的高速雙向發(fā)信號架構(gòu)，其中控制透過信道所 發(fā)送的信號的振幅及相位的工作可在通訊連結(jié)的各端間被平均分配。 在此種系統(tǒng)中，該連結(jié)的控制可以是對稱的，使得在該連結(jié)的各端的
傳送器(transmitter)及接收器可包括非常類似的功能。
一種此種系統(tǒng)的例子可以是內(nèi)存系統(tǒng)，其中有可能是復(fù)雜的主 (master)裝置(例如，內(nèi)存控制器)以及較簡單之從(slave)裝置(例如，內(nèi) 存裝置)。雙向數(shù)據(jù)傳輸會對應(yīng)于傳輸至該從裝置時之寫入數(shù)據(jù)及自該 從裝置傳輸出時之讀取數(shù)據(jù)。
為了使數(shù)據(jù)傳輸能以高速數(shù)據(jù)傳輸速率(high data rates)出現(xiàn)，可在 雙向數(shù)據(jù)總線之各端的接收器中執(zhí)行時鐘相位復(fù)原功能。對具有顯著 高頻耗損或反射的信道而言，可均衡該信道以防止由于符碼間干擾 (inter-symbol interference, ISI)的效應(yīng)而造成數(shù)據(jù)眼閉合(data eye closure)。除此之外，具有高速數(shù)據(jù)傳輸速率的連結(jié)還可能具有顯著的 位錯誤出現(xiàn)的可能性。因此， 一般系安裝錯誤偵測的裝置。如上所述， 傳統(tǒng)上在該連結(jié)的兩端執(zhí)行這些功能。然而，在維持行進于兩方向的 數(shù)據(jù)波形的模擬屬性的控制時，可能需要簡化從裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭露包括高速雙向發(fā)信號的非對稱控制的系統(tǒng)的各種實施 例。在一個實施例中，例如，該系統(tǒng)包括從裝置(slave device)及透過多 個雙向數(shù)據(jù)路徑耦接到該從裝置的主裝置(master device)。該主裝置可 控制該主裝置與該從裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸。更特別的是，該主裝置根 據(jù)透過一個或多個單向數(shù)據(jù)路徑從該從裝置接收的信息而在相應(yīng)地修改接收器特性后可相應(yīng)地修改傳送特性。
在一個實施例中，該信息可包括循環(huán)冗余碼(cyclic redundancy code, CRC)信息，該CRC信息對應(yīng)于通過該雙向數(shù)據(jù)路徑由該主裝置所發(fā)送 的數(shù)據(jù)。除此之外，該主裝置可依據(jù)該CRC信息相應(yīng)地修改該主裝置 的接收器取樣時鐘的相位校正。
在另一實施例中，該信息可包括數(shù)據(jù)眼信息(data eye information), 該數(shù)據(jù)眼信息對應(yīng)于在該多個雙向數(shù)據(jù)路徑上由該從裝置所接收的數(shù) 據(jù)信號轉(zhuǎn)換的邊緣位置(edgeposition)。該主裝置可依據(jù)該CRC信息及 該數(shù)據(jù)眼信息而通過該多個雙向數(shù)據(jù)路徑來相應(yīng)地修改該主裝置所傳 送的數(shù)據(jù)的相位校正。
在又一實施例中，該主裝置可傳送預(yù)定圖樣(predetermined pattern) 給該從裝置，并且根據(jù)該對應(yīng)的CRC信息及該數(shù)據(jù)眼信息，對該多個 雙向數(shù)據(jù)路徑的各路徑相應(yīng)地修改該主裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)路徑均衡系數(shù) (data path equalization coefficient)。


圖1系包括雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆菍ΨQ控制的系統(tǒng)的一個實施例的方 塊圖2系例示圖1的從裝置的一個實施例的更詳細的態(tài)樣； 圖3系描述顯示于圖1與圖2中諸實施例的操作的流程圖； 圖4系例示圖1的系統(tǒng)的實施例的附加細節(jié)的方塊圖，包括加擾 邏輯及解擾邏輯；
圖5系例示示范編碼于字節(jié)群組的實施例圖； 圖6系例示遮蔽寫入操作的編碼的實施例圖；以及
圖7系單端切換雙向信號架構(gòu)的實施例圖。
盡管本發(fā)明容易作各種修改及替代的形式，但其特定的實施例藉 由圖中的例子來顯示，且將在本文中詳細描述。然而，應(yīng)該了解其圖 式及詳細說明并非要局限本發(fā)明至所揭露的特定形式，相反地，本發(fā) 明系要涵蓋落于本發(fā)明的精神與范疇內(nèi)的所有修改、相等物、以及替
代物，如所附的申請專利范圍中所界定。請注意，該字"可(may)"系 以允許的意思(例如，具有可能性、能夠)，而不是命令的意思(例如，必須)用于整個申請案中。 主要組件符號說明
IO系統(tǒng) 103相位及均衡單元
104取樣時鐘調(diào)整邏輯 105主控制器
106 傳送單元107接收單元
108控制單元IIO從裝置
110A至110n從裝置112CRC與眼統(tǒng)計路徑
114雙向數(shù)據(jù)路徑116命令路徑
118、 118A、 118B眼統(tǒng)計與CRC產(chǎn)生邏輯
150連接器205至208正反器
209、 210、 211緩沖器225眼計算單元
226 緩存器230CRC產(chǎn)生單元
250多任務(wù)器255次核心邏輯
300至360步驟405加擾/解擾
410 PRBS產(chǎn)生器415用互斥-或(XOR)
430 加擾/解擾435PRBS產(chǎn)生器
440 互斥-或(XOR)
300、 305、 310、 311、 315、 320、 325方塊 330、 335、 340、 345、 350、 355、 360方塊 361、 362、 363、 365、 366、 367 方塊 601、 613裝置I/O 602、 614裝置I/O 603、 615裝置I/O 604、 616箝制器 701、 711集成電路(IC)裝置
具體實施例方式
茲參考圖1，其系顯示包括雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆菍ΨQ控制的系統(tǒng)的一 個實施例的方塊圖。系統(tǒng)10包括主控制器(mastercontroller)105，該主 控制器105通過多個信號路徑及連接器150而與從裝置110A至110n 耦接。如圖所示，該信號路徑包括雙向(birdir)數(shù)據(jù)路徑114、命令路徑 116、以及循環(huán)冗余碼(CRC)與眼統(tǒng)計信息(eye statistic information)路徑 112。請注意，從裝置110ri系意欲說明可被使用的從裝置的任何數(shù)字。同時請注意，包括具有數(shù)字及字母的參考組件符號的組件僅與該組件
符號關(guān)聯(lián)而已。例如，從裝置110A可適當參照為從裝置110。
在該例示的實施例中，主控制器105包括傳送單元106、接收單元 107、以及同時與該傳送單元106及接收單元107耦接的控制單元108。 在一個實施例中，系統(tǒng)10可以是內(nèi)存次系統(tǒng)的范例。確切的說，例如 主控制器105可以是內(nèi)存控制器，而從裝置110A至110n可以是在內(nèi) 存裝置的動態(tài)隨機存取內(nèi)存(DRAM)類內(nèi)裝置的內(nèi)存裝置。確切的說， 連接器150可以是例如在內(nèi)存模塊上找到的連接器，該內(nèi)存模塊包括 例如從裝置110的多個內(nèi)存裝置。此外，命令路徑116可輸送地址及 控制信息，且該雙向數(shù)據(jù)路徑114可以雙向輸送數(shù)據(jù)。CRC與眼統(tǒng)計 路徑112可從從裝置110輸送CRC信息至主控制器105。如以下結(jié)合 圖2的說明所作的更詳細的描述，CRC與眼統(tǒng)計路徑112亦可輸送從 裝置110所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號相位信息。請注意一般而言，系統(tǒng)10可代 表運用雙向數(shù)據(jù)路徑的任何類型的系統(tǒng)。
在一個實施例中，盡管可使用任何數(shù)目的信號路徑，然而CRC與 眼統(tǒng)計路徑112可包括兩個信號路徑。該雙向數(shù)據(jù)路徑114可包括一 些八位(字節(jié)寬(byte-wide))的數(shù)據(jù)路徑。例如，全數(shù)據(jù)路徑可以是64 位寬，但可將該數(shù)據(jù)路徑劃分成數(shù)個字節(jié)大小的組成份，該全數(shù)據(jù)路 徑可包括任何數(shù)目的數(shù)據(jù)位，且可被劃分成不同大小的組成份。.
如上所述，許多傳統(tǒng)的系統(tǒng)藉由例如在兩種通訊裝置中安裝如時 鐘相位復(fù)原、信道均衡、錯誤偵測的控制功能來控制高速雙向通訊。 然而，如以下之詳述，可簡化從裝置IIO。明確的說，主控制器105可 包括控制功能，該控制功能可動態(tài)與適應(yīng)地調(diào)整己傳送數(shù)據(jù)的信號特 征(例如，相位及均衡、以及電壓偏移(voltageoffset)等)以使從裝置110 能夠正確讀取根據(jù)從從裝置110所接收到信息的數(shù)據(jù)。除此之外，主 控制器105可調(diào)整內(nèi)部接收器的特征以使主控制器105能接收從裝置 IIO所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
特別是，在高速數(shù)據(jù)傳輸速率下，在總線中對不同信號的傳輸路 徑中的延遲的不確定性需要該接收器的取樣時鐘的每位相位調(diào)整。為 避免在從裝置110中使用此電路，主控制器105可調(diào)整其已傳送信號 的相位而與該從裝置內(nèi)部所產(chǎn)生的取樣時鐘一致，因而避免了該從裝置的復(fù)雜移相電路(phase shifting circuits)。
因此，傳送單元106接收來自從裝置110的信息，該從裝置110 可用來調(diào)整其傳送相位。明確的說，從裝置110可包括眼統(tǒng)計與CRC 產(chǎn)生邏輯118，該眼統(tǒng)計與CRC產(chǎn)生邏輯118可藉由使用相位偵測器 (顯示于圖2)累積有關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的邊緣位置的統(tǒng)計，該相位偵測器有時 稱為"碰-碰相位偵測器(bang-bang phase detector)"?？蓪⒋藗蓽y器的 早到/晚到信號加以整合且通過該單向CRC信號路徑112發(fā)送到主控制 器105。在一個實施例中，從裝置110可對各接收的"位傳巷(bitlane)" 或數(shù)據(jù)路徑發(fā)送此信息給主控制器105。
此外，在高速數(shù)據(jù)傳輸速率下，從裝置110或主控制器105接收 到位錯誤的機率系有意義的。因此，可能需要用錯誤偵測碼保護傳送， 此將健全偵測在受保護的區(qū)塊(block)內(nèi)多個位錯誤。當在任一方向的
連結(jié)上偵測到錯誤時，主控制器可藉由重試該操作來更正該錯誤。
在一個實施例中，可用CRC碼提供多個位錯誤偵測。特別是，如 圖2所示，為簡化該從裝置的邏輯運算并且回報錯誤給主控制器105， 從裝置110根據(jù)其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或其接收的數(shù)據(jù)計算CRC。因此，為回 傳該CRC信息給主控制器105，可使用一個或多個單向CRC信號路徑 12。如圖2所示，CRC產(chǎn)生單元230根據(jù)其內(nèi)部數(shù)據(jù)計算該CRC，且 將該CRC數(shù)據(jù)回送給主控制器105。
在一個實施例中，可計算該CRC信息，并且與自從裝置110傳送 至主控制器105的數(shù)據(jù)平行傳送，使得該CRC在其抵達主控制器105 時，該CRC在其保護的數(shù)據(jù)區(qū)塊(data block)之同時可使用。
請注意，從主控制器105到從裝置110的傳輸會由于從裝置110 內(nèi)部接收數(shù)據(jù)、計算CRC以及將該計算結(jié)果發(fā)送給主控制器105而有 一些固有延遲。然而，如以下結(jié)合圖5的說明所作的更進一步的描述， 此種延遲可在寫到讀(write-to-read)與讀到寫(read-to-write)總線轉(zhuǎn)換的 數(shù)據(jù)總線上插入間隔(gap)來重疊。
請參閱圖2，其系例示圖1的從裝置的一個實施例的更詳細態(tài)樣的 圖。從裝置110包括含有數(shù)據(jù)輸入緩沖器209的邏輯118，該緩沖器 209系與雙向數(shù)據(jù)路徑114的一個信號路徑及正反器(flip-flops， FF)208 的輸入端耦接。該正反器208的輸出端系與次核心邏輯255耦接。次核心邏輯255的數(shù)據(jù)輸出信號也與正反器206的輸入端耦接。該正反 器206的輸出端與數(shù)據(jù)輸出緩沖器耦接，該數(shù)據(jù)輸出緩沖器系與相同 的信號路徑耦接。該正反器207的輸入端亦與雙向數(shù)據(jù)路徑114的信 號路徑耦接。該正反器207的輸出端系與眼計算單元225耦接。該眼 計算單元225的輸出系與多任務(wù)器250的一個輸入端耦接。該數(shù)據(jù)輸 入與數(shù)據(jù)輸出信號亦均與CRC單元230耦接，該CRC單元230的輸 出端系依次與該多任務(wù)器250的另一輸入端耦接。多任務(wù)器250的輸 出端與正反器205的輸入端耦接。該正反器205的輸出端與緩沖器211 耦接，該緩沖器21耦接至CRC與眼統(tǒng)計信號路徑112的一個信號路 徑耦接。次取樣時鐘信號與正反器205至208的各時鐘輸入端耦接。
在該例示的實施例中，正反器207與正反器208在該數(shù)據(jù)信號的 邊緣及中央處分別對緩沖器209的輸出端的模擬電壓信號取樣。這兩 個取樣信號系為眼計算單元225的輸入信號，其可計算有關(guān)該收到數(shù) 據(jù)眼的各種統(tǒng)計。為了調(diào)整主控制器105所傳送數(shù)據(jù)的相位，每一邊 緣轉(zhuǎn)換(edge transition)可在眼計算單元225內(nèi)的計數(shù)器/緩存器 (register)226中累積。在一個實施例中，早到與晚到的邊緣分別遞增與 遞減緩存器226，其可對該傳送數(shù)據(jù)的相位提供比例索引(scaled index)。 如以下更進一步描述，也可累計附加的統(tǒng)計以調(diào)整傳送器(transmitter) 均衡及主控制器105的輸入接收器偏移(offset)調(diào)整。
在一個實施例中，相位信息累積所接收到的各數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)換。此相 位信息在每一數(shù)據(jù)路徑的基礎(chǔ)上可累積超過十六位叢發(fā)(burst)。緩存器 226可以是四位的計數(shù)器，該計數(shù)器依據(jù)該轉(zhuǎn)換為晚到或早到而可遞增 或遞減。從裝置110可以經(jīng)十六位叢發(fā)將每數(shù)據(jù)路徑單一位回送給主 控制器105以指示該四位計數(shù)器值為正值或負值。在接收到該轉(zhuǎn)換錯 誤信息后，控制單元108可更進一步整合此轉(zhuǎn)換信息以控制該已傳送 數(shù)據(jù)的相位。明確的說，傳送單元106可調(diào)整或修改該已傳送數(shù)據(jù)的 相位直到從裝置IIO鎖住該數(shù)據(jù)為止。
如上所述，主控制器105可調(diào)整接收器電路以正確接收從裝置110 所送出的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，接收單元107包括取樣時鐘調(diào)整邏 輯103，該取樣時鐘調(diào)整邏輯103可包括碰-碰相位偵測器而類似于圖2 所顯示的相位偵測器。明確的說，當主控制器105在接收來自從裝置110的數(shù)據(jù)時，接收單元107可使用碰-碰相位偵測器以調(diào)整其本身局
部取樣時鐘而能最佳化接收從裝置110所傳送的數(shù)據(jù)。以下將結(jié)合圖3 的說明作更詳細的描述。
除了該已傳送數(shù)據(jù)的相位調(diào)整以及在接收單元107內(nèi)該接收取樣 時鐘的調(diào)整外，還可能需要將數(shù)據(jù)路徑信道均衡。特別是，由于該信 道的高頻率的損失及/或可能因接到相同信道(如圖1所示)的多個從裝 置110所引起的反射，所以可能需要均衡數(shù)據(jù)路徑。該數(shù)據(jù)路徑的均 衡可將在從裝置110的接收器邏輯中的眼開口最佳化。因此，在一個 實施例中，傳送單元106包括相位及均衡單元103，其運用具有多個系 類女的有限脈沖響應(yīng)(finite impulse response, FIR)濾波器以驅(qū)動其輸出數(shù) 字-到-模擬轉(zhuǎn)換器階段。
在一個實施例中，該FIR濾波器的系數(shù)可被訓(xùn)練或相應(yīng)地修改成 用于各單獨數(shù)據(jù)路徑的特征。為允許該傳送單元106調(diào)整其均衡，主 控制器105接收來自從裝置110的錯誤信息，該錯誤信息對應(yīng)于在從 裝置110的各輸入端看到的ISI。
為簡化或減少在從裝置110內(nèi)所需的邏輯，傳送單元106內(nèi)的均 衡器單元103也可使用在從裝置110內(nèi)的邏輯118，該邏輯118取樣數(shù) 據(jù)相位以判定其均衡該信道情況如何。為使從裝置110能夠產(chǎn)生所收 到的眼振幅(eye amplitude)的錯誤值，主控制器105發(fā)送可能造成從裝 置110改變其輸入接收臨界一些偏移量的命令給從裝置110?？蛇x擇此 偏移，使得已正確均衡的信道有大約50%的誤差率，并且此50%的誤 差率的偏差可指示主控制器105在傳送單元106內(nèi)執(zhí)行的均衡過程中 的錯誤。替代地，如圖2所示，主控制器105可提供接收臨界值，其 系藉由將該接收臨界值通過接口的另一信號路徑直接提供給從裝置 110。
在一個實施例中，主控制器105可發(fā)送十六位的數(shù)據(jù)塊，而從裝 置110報告此目前十六位數(shù)據(jù)塊的第十五位所取樣的值。主控制器105 可對除了該第十五位的本數(shù)據(jù)塊內(nèi)的所有數(shù)據(jù)位發(fā)送隨機數(shù)據(jù)，該隨 機數(shù)據(jù)可以是被選來搭配從裝置110使用于其接收器內(nèi)的偏移值的預(yù) 定值。因為主控制器105知道正在傳送什么數(shù)據(jù)值，所以主控制器105 可在每一系數(shù)的基礎(chǔ)上使用這些數(shù)據(jù)值以調(diào)整各系數(shù)的值，其中該各系數(shù)的值系依據(jù)從裝置110所回傳的錯誤位的記號而定。舉例來說，
藉由使用例如記號-記號最小平均方差(sign-sign LMS)適應(yīng)地算法的算 法然后訓(xùn)練發(fā)送系數(shù)(transmit coefficient)。該欲訓(xùn)練的系數(shù)的數(shù)字可以 是該信道的脈沖響應(yīng)的后端長度的函數(shù)。
在一個實施例中，主控制器105可使用四分路(tap)決策回饋均衡 器(decision feedback equalizer, DFE)以修正在該信道的傳輸響應(yīng)中含有 零的脈沖響應(yīng)，該信道的傳輸響應(yīng)可包括由于多接點數(shù)據(jù)總線 (multi-drop data bus)所造成的從裝置阻塞(stubs)的反射。然而，可思考 其它實施例，例如可用其它數(shù)目的分路以涵蓋可能因信道的往返(roimd trip)所造成的任何反^t。
圖3系描述顯示于圖1與圖2的實施例的操作的流程圖。尤其是 如上所述，可配置主控制器以適應(yīng)地調(diào)整其傳送及接收特性，使得該 主控制器可傳送可被該從裝置正確接收的數(shù)據(jù)，且該主控制器可正確 接收該從裝置所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
共同參考圖1至圖3，且從圖3的方塊300開始，在重新激活Creset) 或電源開啟的情況后，可訓(xùn)練該主控制器105的接收單元107接收CRC 路徑112的至少兩個數(shù)據(jù)路徑。因此，主控制器105寫入已知的第一 訓(xùn)練圖樣給從裝置110內(nèi)的預(yù)定位置(方塊305)。為響應(yīng)該寫入，從裝 置HO根據(jù)通過CRC路徑112所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生及發(fā)送CRC。主控制 器105接收該CRC并且判定是否該接收單元107鎖定該CRC數(shù)據(jù)(方 塊310)。若該主控制器非鎖定該CRC數(shù)據(jù)，則控制單元108可能造成 該接收單元103的相位及均衡被調(diào)整(方塊311)且該寫入圖樣被重新發(fā) 送(方塊305)。
當主控制器105判定該接收單元107系鎖定該CRC數(shù)據(jù)時(方塊 310)，主控制器105嘗試訓(xùn)練該傳送單元106發(fā)送該從裝置110能正確 接收的數(shù)據(jù)。特別是，主控制器105發(fā)送第二訓(xùn)練圖樣給從裝置IIO(方 塊315)。在一個實施方式中，該第二訓(xùn)練圖樣可以是一種不需數(shù)據(jù)路 徑被均衡的圖樣。舉例來說，可使用例如11001100b的圖樣。根據(jù)從 從裝置110所接收的CRC數(shù)據(jù)與邊緣統(tǒng)計，主控制器105判定是否該 從裝置系正確鎖定該寫入數(shù)據(jù)(方塊320)。若該主控制器105判定該從 裝置非鎖定該數(shù)據(jù)，則控制單元108可能造成該已傳送數(shù)據(jù)的相位被調(diào)整，且要重送該圖樣(方塊315)。
然而，若CRC及服統(tǒng)計信息指示該從裝置110系鎖定該已傳送數(shù) 據(jù)(方塊320)，則主控制器105可能嘗試均衡該雙向路徑數(shù)據(jù)114的數(shù) 據(jù)路徑。在一個實施例中，主控制器105通過雙向數(shù)據(jù)路徑114發(fā)送 第三訓(xùn)練圖樣給從裝置110(方塊325)。在一個實施方式中，該第三圖 樣可能是更隨機化的圖樣。再一次，根據(jù)所接收到的CRC數(shù)據(jù)，主控 制器]05可判定是否多分路前饋式均衡器(feed forward equalizer, FFE) 的系數(shù)系收斂(方塊330)。此外，該已傳送數(shù)據(jù)的相位校正可在該系數(shù) 的調(diào)整期間移動，因此亦可重新檢查該相位，且使用訓(xùn)練圖樣2來調(diào) 整(方塊335與340)。因此，如圖所示，主控制器105可適應(yīng)該系數(shù)并 且反復(fù)追蹤該相位，直到兩者系數(shù)已收斂，且該己傳送數(shù)據(jù)相位被校 正(方塊330)。
一旦已校正該傳送數(shù)據(jù)相位且己均衡該傳送數(shù)據(jù)路徑，可調(diào)整接 收單元107的特征且訓(xùn)練成在該雙向數(shù)據(jù)路徑114上可靠地接收數(shù)據(jù)。 因此，主控制器105傳送第四圖樣以儲存至例如該從裝置110內(nèi)的儲 存位置(未圖標)(方塊345)。主控制器105從從裝置110執(zhí)行第四圖樣 的后續(xù)的讀取。因為該圖像系已知的，控制單元108可能造成接收單 元106的相位及均衡調(diào)整成可信賴接收從裝置110所發(fā)送的數(shù)據(jù)(方塊 350)。若主控制器105判定該接收單元未被訓(xùn)練(方塊355)，則主控制 器105可開始該圖樣數(shù)據(jù)的更進一步讀取，且可作進一步調(diào)整(方塊 350)。 一旦訓(xùn)練過該接收單元106，則系統(tǒng)10在主控制器105可執(zhí)行 讀取及寫入從裝置110期間可開始正常操作。
繼續(xù)進至方塊361，在系統(tǒng)10的正常操作期間，相位可能漂移 (drift)。只要有讀取及寫入發(fā)生且數(shù)據(jù)在該數(shù)據(jù)路徑上傳送，該相位校 正可被主控制器105持續(xù)檢查。然而，總線流量中大的間隔可允許漂 移的相位不被偵測到。明確的說，若在讀取與寫入上有超過預(yù)定時間 量的間隔，則主控制器105可開始虛擬寫入及讀取循環(huán)以保持該訓(xùn)練 過的傳送單元106及接收單元107的相位。
尤其是，在一個實施例中，控制單元108可使用例如定時器來測 量連續(xù)讀取間及連續(xù)寫入間的經(jīng)過時間(方塊362)。若寫入定時器(timer) 到期(expire)(在兩寫入間經(jīng)歷太多時間)(方塊363)，則控制單元108可能造成一個或多個虛擬寫入循環(huán)發(fā)生，其包括寫入第二訓(xùn)練圖樣至從
裝置110。根據(jù)所接收到的CRC及眼統(tǒng)計，'控制單元108可能造成傳 送單元106的相位被調(diào)整(方塊365)。
同樣地，若讀取定時器到期(在兩讀取間經(jīng)歷太多時間)(方塊366)， 控制單元108可能造成一個或多個虛擬讀取循環(huán)發(fā)生，其包括自從裝 置1110讀取第四訓(xùn)練圖樣?？刂茊卧?08可造成接收單元107的相位 被調(diào)整(方塊367)。 一旦訓(xùn)練過或檢査過，即可正常進行如方塊361的 操作。請注意，在其它實施例中，主控制器105可依據(jù)除了經(jīng)時定時 器(el邵sed timer)外的諸因素開始虛擬讀取及寫入循環(huán)。例如，主控制 器105可根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)或CRC位的誤差率開始重新訓(xùn)練該傳送單 元106及接收單元107。 從裝置輸入偏移修正
藉由改變使用于從裝置110的接收器的偏移的極性，主控制器105 可判定如取樣于十六位叢發(fā)的第十五位在邏輯1對邏輯0的誤差范率 圍內(nèi)是否有任何偏壓。此偏壓可指示從裝置110的接收器的輸入偏移。 主控制器105藉由移動其已傳送的波長往上或往下可補償該偏移。在 一個實施例中，傳送單元106可修正從裝置接收器的輸入偏移達到士 50mV。
數(shù)據(jù)加擾(Data scrambling)
當通過耗損性信道以高速數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸數(shù)據(jù)時，某些數(shù)據(jù)圖 樣比他數(shù)據(jù)圖樣具有更高機率產(chǎn)生位錯誤。此外，大部分有興趣的信 道系由多個平行金屬線組成，該多個平行金屬線在總線的數(shù)據(jù)路徑間 可呈現(xiàn)顯著的串訊(crosstalk)。該串訊可因印刷電路板上的平行導(dǎo)線間 的耦接、通過數(shù)組、連接器、封裝件、插座等的耦接來產(chǎn)生。同樣地， 在單端切換系統(tǒng)(single ended switching system)的情況，串訊可能是多個 輸出同時切換的結(jié)果。
請參照圖4，例示圖1的系統(tǒng)的一個實施例的方塊圖，包括所顯示 的加擾邏輯(scrambling logic)。請注意，除了以下所描述的功能，圖4 的主控制器105可包括圖1的主控制器105的所有功能。同樣的，圖4 的從裝置110也可包括圖1的從裝置110的所有功能。然而，為了簡 化起見，該功能不會在此重復(fù)。因為所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并不保證是隨機的，有可能在受擾線(victim line)及其顯著的干擾者(aggressor)上傳輸病態(tài) 壞的數(shù)據(jù)圖案(pathologically bad data pattern).。為避免此造成在該連結(jié) 的位錯誤率上不需要的增加，在各路徑上的數(shù)據(jù)可擾亂。在一個實施 方式中，該數(shù)據(jù)可藉由使用互斥-或(exclusive-OR, XOR)功能來結(jié)合虛 擬隨機二進制序列(pseudo random binary sequence, PRBS)的輸出。
在一個實施例中，主控制器105及從裝置110可包括完全相同的 PRBS產(chǎn)生器，該PRBS產(chǎn)生器可在訓(xùn)練期間開始。根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向， 該連結(jié)的一端用已知的PRBS加擾該數(shù)據(jù)，而另一端用其局部的PRBS 產(chǎn)生器進行解擾(de-scramble)數(shù)據(jù)。因此，主控制器105包括加擾/解擾 405，其中該加擾/解擾405含有與XOR區(qū)塊415耦接的PRBS產(chǎn)生器 410。同樣的，從裝置110包括加擾/解擾430，該加擾/解擾430含有與 XOR區(qū)塊440耦接的PRBS產(chǎn)生器435。
為了避免數(shù)據(jù)路徑間的相互關(guān)聯(lián)，各路徑可用不同的PRBS加擾， 從而在頻率域中有效散布任何病態(tài)壞的串訊數(shù)據(jù)圖樣，并且允許其效 應(yīng)以常態(tài)分布來統(tǒng)計評估。加擾該數(shù)據(jù)也可幫助確保所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)圖 案在該頻譜域上系光譜白(spectrally white),使得該LMS適應(yīng)地算法對 可被適應(yīng)地的任一分路系數(shù)不會具有任何統(tǒng)計偏差。
在一個實施例中，為了將實施成本最小化，各該PRBS產(chǎn)生器410 與435可從含有多個分路的主控制器的PRBS產(chǎn)生器來實施。不同的 產(chǎn)生器分路可用來自各數(shù)據(jù)路徑的數(shù)據(jù)而互斥或(XOR)得出以產(chǎn)生每 一路徑非重疊的PRBS。可選擇諸分路以將各路徑上所使用序列間的差 異最大化。
在從裝置110可以是內(nèi)存裝置的實施例中，可將數(shù)據(jù)以加擾狀態(tài) 儲存，因而避免加擾于該內(nèi)存裝置中的實施成本。為了確保該主控制 器105能將該加擾過的數(shù)據(jù)譯碼，可從混雜數(shù)據(jù)的儲存地址計算出加 擾種子，因此通過該總線所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可維持統(tǒng)計隨機性，即使以經(jīng) 常發(fā)生序列內(nèi)存存取圖樣為例。
在一個實施方式中，可藉由預(yù)先加載該加擾器PRBS及欲存取的 區(qū)塊的地址來產(chǎn)生混雜的地址，然后以某一固定級數(shù)(stage number)移 動該PRBS，從而將該地址隨機化以對傳輸至內(nèi)存和從該內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)母?數(shù)據(jù)區(qū)塊產(chǎn)生唯一的種子。請注意，在使用關(guān)鍵詞元順序的系統(tǒng)中，可能要采取額外注意以確保當?shù)谝坏刂反嫒]有在區(qū)塊邊界上發(fā)生
時，該解擾考慮到會發(fā)生巻繞(wrapping)。在此種例子中，可對該數(shù)據(jù) 區(qū)塊適當?shù)赜嬎銕喞@加擾圖樣。
同時請注意，當在內(nèi)存裝置中儲存加擾過的數(shù)據(jù)時，內(nèi)存裝置控 制緩存器的存取將不會自然地被加擾。明確的說，可能需要確定該控 制信息傳輸藉由適當界定該內(nèi)存裝置控制緩存器位值的意義也能起隨 機數(shù)據(jù)作用，以將病理上壞的數(shù)據(jù)圖樣的可能性最小化。例如，可改 變該內(nèi)存裝置控制緩存器位，使得邏輯1在1位位置可表示一件事， 然而邏輯1在另一位置可能是相反的。因此，具有相同邏輯值的位可 能更隨機出現(xiàn)來分布。 減少從裝置到主控制器的等待時間(latencv)
在將總線效率的影響減到最小時，為了從該CRC的得到足夠的錯 誤涵蓋范圍，可將數(shù)據(jù)集結(jié)于計算該CRC的區(qū)塊中。在從裝置110傳 輸至主控制器105時，區(qū)塊中數(shù)據(jù)的正確性無法被建立，直到已接收 到所有的數(shù)據(jù)區(qū)塊和該CRC為止。然而，此舉會增加該區(qū)塊的第一部 份的等待時間，其對系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)送進度可能是關(guān)鍵詞元。
請參照圖5，例示示范編碼于字節(jié)群組的圖。在一個實施例中，可 藉由含有額外直接插入(in-line)錯誤碼來額外保護該關(guān)鍵詞元，該錯誤 碼系插入于該關(guān)鍵詞元與其余的區(qū)塊之間。例如，如圖5所示，可藉 由在該區(qū)塊的起始點重復(fù)該關(guān)鍵詞元(例如，字節(jié)O)來實施額外的錯誤 偵測信息。藉由發(fā)送該關(guān)鍵詞元兩次，主控制器105可驗證各位在兩 個復(fù)本(copy)間系一致的，而大幅降低該關(guān)鍵詞元的錯誤率，因而在已 接收到該區(qū)塊的完整的CRC前，允許該關(guān)鍵詞元被視為是有效的。以 另一種方式來說，在讀取操作期間，從裝置110可在讀取區(qū)塊的前兩 個拍頻(beat)或位時間(bit time)期間送出該關(guān)鍵詞元。
如圖5所示的實施例中，藉由使用十六位的叢發(fā)，兩個CRC信號 路徑保護八個數(shù)據(jù)路徑。為容納該兩個復(fù)本關(guān)鍵詞元的空間，字節(jié)3 于該讀取區(qū)塊之前四個拍頻期間在該CRC路徑上輸出。此亦容許在該 關(guān)鍵詞元傳送后計算出該讀取CRC。在寫入時，該CRC計算花較長的 時間，所以允許12個位時間系用在此計算，且寫-讀轉(zhuǎn)回時的重疊在該 總線轉(zhuǎn)回延遲中發(fā)生。請注意，該CRC不會改變讀取與寫入間的方向。如所示，此編碼可提供某種額外的頻寬，該頻寬可用來輸出寫入數(shù)據(jù) 眼統(tǒng)計。同吋請注意，當超過一個從裝置時，可能需要于主控制器105
控制器改變從裝置為讀取或?qū)懭霑r插入一間隔(gap)(亦即，泡沫 (bubble》。
遍及字節(jié)群組中的歪斜管理(Skew Management)
為了降低從裝置110與主控制器105的復(fù)雜性，在字節(jié)群組內(nèi)的 數(shù)據(jù)路徑間的歪斜(skew)可在從裝置110、主控制器105以及PCB布線 的設(shè)計中受到控制。在一個實施例中，在3.2Gb/s下可控制字節(jié)群組內(nèi) 的位間的最大歪斜到O.l單位區(qū)間(UI)內(nèi)，而允許該群組內(nèi)的不同數(shù)據(jù) 路徑被視為相同的均衡。
藉由此種方式控制該歪斜，該同時切換輸出(simultaneously switching output, SSO)所產(chǎn)生的噪聲在該接收到的數(shù)據(jù)眼邊緣處可準確 校正，從而將其在眼閉合處上的影響最小化。然而在傳送的同時，此 可能無法對SSO在該主控制器接收CRC數(shù)據(jù)上的影響提供任何緩和， 而這樣額外的負擔可能加在主控制器上以正確接收所產(chǎn)生的較小的數(shù) 據(jù)眼。然而，該主控制器可減輕此種現(xiàn)象，該主控制器對其輸入接收 器具有外部參考電壓，其中該輸入接收器系內(nèi)部端接且參考該CRC接 收位的信號接地。藉由此種作法，可將該SSO噪聲轉(zhuǎn)換成共模式噪聲 (common mode noise)，因而該SSO噪聲被用于該CRC位的輸入接收器 所消除。
字節(jié)模式寫入至內(nèi)存
在一些內(nèi)存應(yīng)用程序中，可能需要在內(nèi)存控制器與內(nèi)存裝置間支 持字節(jié)寫入特征以避免叢發(fā)導(dǎo)向式異動(transaction)的讀取/修正/寫入 操作。明確的說，在主控制器105系內(nèi)存控制器且從裝置110系內(nèi)存 裝置的實施例中，藉由使用遮蔽寫入，可實施字節(jié)寫入。參照圖6，系 顯示例示遮蔽寫入操作的實施例圖。用于該遮蔽寫入的額外的頻寬系 由先前該具有八位的短叢發(fā)的寫入數(shù)據(jù)酬載(write data payload)來完 成，其中該寫入數(shù)據(jù)酬載含有遮蔽信息(mask information^
因為主控制器105 —般不會知道不要修改的內(nèi)存內(nèi)容，該遮蔽信 息中一位的錯誤可能造成內(nèi)存中的數(shù)據(jù)被錯誤的修改。為了克服此種 問題，主控制器105傳送該遮蔽信息對于四個連續(xù)位時間，且從裝置110使用第三個位時間來取樣該數(shù)據(jù)。在一個實施例中，尤其是該第三 位時間系被裝置規(guī)格保證是穩(wěn)定的。然而，請注意，在其它實施例中， 可用其它數(shù)目的連續(xù)位時間傳送遮蔽信息。明確的說，可保證其它位 時間是穩(wěn)定的且從裝置110可使用該穩(wěn)定位時間來取樣該數(shù)據(jù)。
單端切換I/O拓樸(Topology)
圖7系使用單端切換雙向發(fā)信號架構(gòu)的系統(tǒng)的一個實施例圖。在 例如圖1的系統(tǒng)的單端切換發(fā)信號架構(gòu)的例子中，墊(pad)1/0電容的最 小化及晶粒上(on-die)VDD的控制均是關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)。結(jié)合晶粒上并聯(lián) 穩(wěn)壓器(shimt regulator)的簡單電壓模式傳送器及接收器終端器可在電 源消耗及簡化的I/O架構(gòu)間提供良好的妥協(xié)。
因此，系統(tǒng)700包括與通過總線114的IC裝置711耦接的集成電 路(IC)裝置701，該總線114包括多個雙向信號路徑。對各雙向信號路 徑而言，IC 701包括與該信號路徑耦接的驅(qū)動器電路。如圖7所示， 示范的驅(qū)動器電路系如裝置I/0 601、 602、以及603所顯示，盡管為了 簡化起見，僅將裝置I/0 601的細部態(tài)樣顯示出來。明確的說，裝置1/0 601將含有晶體管Tl與T2的附贈式金屬氧化物半導(dǎo)體(complimentary metal oxide semiconductor, CMOS)驅(qū)動器電路具體化。該tx
輸入端 系與該驅(qū)動器電路的輸入端耦接。該輸出系與總線714的信號路徑耦 接并且與該接收信號路徑rx
耦接。請注意，該驅(qū)動器電路602與603 可包括與裝置I/O 601實質(zhì)上相同的電路。
在所例示的實施例中，裝置I/O系電壓模式驅(qū)動器，具有大約 VDD/2的電壓擺幅(voltage swing)進入到實質(zhì)上相等驅(qū)動器(例如，裝置 I/O 6B)所端接的傳輸線(例如，信號路徑714)，該驅(qū)動器(例如，裝置 1/0 613)驅(qū)動該晶粒-墊接地，從而將該接收器端接于地。請注意，在所 例示的實施例中，例如，用于兩個IC裝置(芯片)的供應(yīng)電壓可以是如 1.5V及1.0V的不同的電壓。
IC701也包括并聯(lián)穩(wěn)壓器電路、指定箝制器(clamp)604，其偵測超 出平均DC電壓在晶粒上VDD的轉(zhuǎn)換。除了包括電感器L1與L2的輸 電回路(power delivery loop)外，也顯示電壓源V1。請注意，電感器L1 與L2'系代表可能因封裝中、引線長度等而導(dǎo)致之內(nèi)在電感(intrinsic inductance)之模型，而電壓源VI則代表VDD供應(yīng)的模型。當晶粒VDD轉(zhuǎn)換超出平均的DC電壓時，放大器Al導(dǎo)通晶體管 T3，此維持了流經(jīng)感應(yīng)輸電回路(例如Ll、 VI與L2)的電流。此舉有 效箝制正電壓過量(overshoot)。此結(jié)合發(fā)送加擾數(shù)據(jù)(如上所述)的箝制 作用在某些實施例中可減少超過50%晶粒上VDD的噪聲。為了在總線 轉(zhuǎn)回(例如，寫到讀與讀到寫的轉(zhuǎn)換)期間將噪聲最小化，該箝制晶體管 (damptransistor)T3在致能該傳送器切換之前可導(dǎo)通短暫時間。此舉可 從晶粒VDD上去耦電容器C1牽引電流，而可依次開始增加流經(jīng)輸電 回路的電流。該箝制晶體管T3可能造成晶粒上VDD的感應(yīng)環(huán)而在傳 送第一位前切斷，此舉可能導(dǎo)致并聯(lián)穩(wěn)壓器604箝制，從而確保當傳 送器開啟時可忽略的晶粒上VDD電壓降(drop)。
如圖所示，IC裝置711包括幾乎完全一樣的電路，因此，操作幾 乎與IC裝置701相同。于是，為了簡潔起見，該IC裝置711的操作 不再進一步描述。
請注意，該切換i/o的平均功率可能不會因此技術(shù)而顯著改變，然
而吸引來自供應(yīng)器的用于驅(qū)動1或0的恒定電流的驅(qū)動器可能耗損大 約兩倍的該平均切換功率。
請注意，顯示于圖7的該IC 701與IC 711可例示任何兩種裝置， 該兩種裝置可運用兩晶粒間的雙向發(fā)信號架構(gòu)。然而，在一個實施例 中，IC 701與IC 711可代表繪制于以上結(jié)合圖1至圖6的說明所描述 于實施例中的主控制器105與從裝置110。
雖然，已經(jīng)非常詳細描述上述的實施例，但是一旦完全了解以上 揭露的內(nèi)容，各種變化與修改對在此技術(shù)領(lǐng)域具有通常技藝者將會顯 而易見。以下主張的權(quán)利項將被詮釋以包含所有的此種變化及修改。
權(quán)利要求
1、一種系統(tǒng)(10)，包括從裝置(110)；以及主裝置(105)，該主裝置連接至該從裝置，并被配置以控制該主裝置與該從裝置間的數(shù)據(jù)傳輸；其中，該主裝置被配置以根據(jù)接收自該從裝置的信息，相應(yīng)地修改接收器特性，之后相應(yīng)地修改傳送特性。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，該主裝置被配置以依據(jù)接收自該從裝置的信息，來相應(yīng)地修改該主裝置的接收器取樣時鐘的相位 校正，其中，接收自該從裝置的該信息包含通過一個或多個單向循環(huán)冗余碼CRC數(shù)據(jù)路徑(112)所發(fā)送的CRC信息，以及，其中，該CRC 信息對應(yīng)于通過多個雙向數(shù)據(jù)路徑(114)由該主裝置所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，接收自該從裝置的該信息包 含通過該一個或多個單向CRC數(shù)據(jù)路徑所發(fā)送的數(shù)據(jù)眼信息，其中， 該數(shù)據(jù)眼信息對應(yīng)于在該多個雙向數(shù)據(jù)路徑上由該從裝置所接收的數(shù) 據(jù)信號轉(zhuǎn)換的邊緣位置。
4、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，該主裝置被配置以依據(jù)該 CRC信息及該數(shù)據(jù)眼信息，相應(yīng)地修改通過該多個雙向數(shù)據(jù)路徑，由 該主裝置傳送的數(shù)據(jù)的相位校正。
5、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，該主裝置被配置以傳送預(yù)定 圖樣給該從裝置，并根據(jù)該對應(yīng)的CRC信息及該數(shù)據(jù)眼信息，對該多 個雙向數(shù)據(jù)路徑的各路徑，相應(yīng)地修改該主裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)路徑均衡系 數(shù)。
6、 一種方法，包括下列步驟主裝置(105)控制該主裝置與從裝置(110)之間的數(shù)據(jù)傳輸；以及該主裝置根據(jù)接收自該從裝置的信息，相應(yīng)地修改接收器特性， 之后相應(yīng)地修改傳送特性。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括該主裝置依據(jù)接收自該從裝 置的信息，來相應(yīng)地修改該主裝置的接收器取樣時鐘的相位校正，其 中，接收自該從裝置的該信息包含通過一個或多個單向循環(huán)冗余碼(CRC微據(jù)路徑(112)發(fā)送的CRC信息，其中，該CRC信息對應(yīng)于通過 多個雙向數(shù)據(jù)路徑(114)由該主裝置所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
8、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，接收自該從裝置的該信息 包含通過該一個或多個單向CRC數(shù)據(jù)路徑所發(fā)送的數(shù)據(jù)眼信息，其中， 該數(shù)據(jù)眼信息對應(yīng)于在該多個雙向數(shù)據(jù)路徑上由該從裝置接收的數(shù)據(jù) 信號轉(zhuǎn)換的邊緣位置。
9、 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括該主裝置依據(jù)該CRC信息 及該數(shù)據(jù)眼信息而相應(yīng)地修改通過該多個雙向數(shù)據(jù)路徑由該主裝置所 傳送的數(shù)據(jù)的相位校正。
10、 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括該主裝置傳送預(yù)定圖樣給 該從裝置，并根據(jù)該對應(yīng)的CRC信息及該數(shù)據(jù)眼信息，對該多個雙向 數(shù)據(jù)路徑的各路徑，相應(yīng)地修改該主裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)路徑均衡系數(shù)。
全文摘要
一種包含高速雙向發(fā)信號的非對稱控制的系統(tǒng)，包括從裝置與主裝置，該主裝置通過例如多個雙向數(shù)據(jù)路徑耦接到該從裝置。該主裝置可控制該主裝置與該從裝置間的數(shù)據(jù)傳輸。更特別是，該主裝置根據(jù)通過一個或多個單向數(shù)據(jù)路徑接收自該從裝置的信息，于相應(yīng)地(adaptively)修改接收器特性后可相應(yīng)地修改傳送特性。
文檔編號H04L1/20GK101416435SQ200780007752
公開日2009年4月22日 申請日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者G·R·塔爾博特, R·S·波爾青 申請人:先進微裝置公司