專利名稱:環(huán)行邊沿檢測器及邊沿檢測方法
技術領域:
本發(fā)明涉及集成電路(IC)設計系統(tǒng),尤其是用來表征IC中時
序不確定性的時鐘和/或數(shù)據(jù)信號的邊沿檢測器。
背景技術:
集成電路(ICs),例如像微處理器這樣的超大規(guī)模集成電路, 依賴精確的時序以協(xié)調整個IC的動作。典型的,內部時鐘在整個芯 片內分布以便由寄存器同步地捕捉輸入數(shù)據(jù)以及從寄存器發(fā)出數(shù)據(jù)。 盡管內部時鐘信號的邊沿應該同時到達所有寄存器以同時觸發(fā)寄存 器,但是芯片內的差異會導致內部時鐘邊沿在不同時刻到達寄存器并 產生時序不確定性。
時序不確定性源于數(shù)據(jù)傳播偏差和/或時鐘到達偏差。數(shù)據(jù)傳播 偏差包括當數(shù)據(jù)在寄存器處未穩(wěn)定時鎖住無效數(shù)據(jù)。時鐘到達偏差包 括時鐘頻率波動(抖動)和/或寄存器至寄存器時鐘邊沿到達偏差(歪 斜)。時序不確定性可由芯片周圍環(huán)境(例如局部溫度導致的芯片變 化或者電路熱靈敏度)、電源噪聲以及芯片加工工藝偏差等引起。
IC設計通過在定時序列中建立設計余量以容忍時序不確定性。 對期待的時序施加保守因子以解決時序不確定性,當出現(xiàn)大的時序不 確定性時需要大的保守因子。時序不確定性的特征化可以避免在定時 序列中建立不必要的余量。
用于時序不確定性的測量的現(xiàn)有系統(tǒng)采用一串鎖存器來測量單 個數(shù)據(jù)信號的時序不確定性,例如單一時鐘或者單一數(shù)據(jù)串。數(shù)據(jù)信 號的邊沿穿過鎖存器串并觸發(fā)鎖存器。邊沿的時序可通過鎖存器的狀 態(tài)確定。通常逐一地或者同時地測量大量數(shù)據(jù)信號的不確定性。但遺 憾的是,現(xiàn)有系統(tǒng)需要為每個待測的數(shù)據(jù)信號指定一串鎖存器或者多
路選擇器以切換數(shù)據(jù)信號進入鎖存器串。測量多個數(shù)據(jù)信號的多個專
用鎖存器串的使用需要消耗可觀的IC面積并導致IC成本的增加。多
路選擇器的使用降低了測量靈敏度,需要在定時序列內建立更大的余 量并降低了性能。現(xiàn)有系統(tǒng)的問題隨著要測量的數(shù)據(jù)信號的數(shù)量增加 變得愈加嚴重。
用于時序不確定性測量的現(xiàn)有系統(tǒng)也不靈活。釆樣窗口的長度, 即鎖存器串中的鎖存器數(shù)量是固定的。時序不確定性測量使用所有的 鎖存器,而不管需要的采樣窗口的長度。此外,采樣窗口長度固定并 且不能由多個較短采樣窗口共用以同時測量大量數(shù)據(jù)信號時共享。
期望具有可克服上述缺點的環(huán)形邊沿檢測器。
發(fā)明內容
本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器提供了對集成電路上的數(shù)據(jù)信號的時 序的靈活的測量方法。通過環(huán)形邊沿檢測器的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑可以用作 一個大的采樣窗口或者分成多個較小的采樣窗口 。較小的采樣窗口可 以用于同時測量多個數(shù)據(jù)信號。采樣窗口的長度可根據(jù)具體的要測量 的數(shù)據(jù)信號進行剪裁。數(shù)據(jù)信號可在環(huán)形數(shù)據(jù)路徑的不同點與環(huán)形數(shù) 據(jù)路徑相連接。
本發(fā)明的一個方面提供了集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括多 個邊沿檢測單元,每個邊沿檢測單元具有可操作地接收數(shù)據(jù)信號和前 一單元信號以及產生當前單元信號的輸入選擇模塊、和可操作地連接 以接收當前單元信號的狀態(tài)捕捉模塊。多個邊沿檢測單元的每個的當 前單元信號提供給多個邊沿檢測單元的下一個作為多個邊沿檢測單 元的下一個的前一單元信號,來自最后邊沿檢測單元的當前單元信號 提供給第一邊沿檢測單元作為第一邊沿檢測單元的前一單元信號。
本發(fā)明的另一方面提供了集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括 前沿(lead edge)檢測單元(EDC ),每個前沿檢測單元具有EDC 數(shù)據(jù)輸入、EDC配置輸入、EDC輸入以及EDC輸出;EDC檢測器 系列(EDS ),每個EDC檢測器系列具有EDS輸入和EDS輸入;第
一邊沿檢測器系列(EDS),具有第一EDS數(shù)據(jù)輸入和第一EDS數(shù) 據(jù)輸出。每個前沿檢測單元的EDC輸出可操作地連接至邊沿檢測器 系列的下一個單元的EDS輸入;每個邊沿檢測器系列的EDS輸出可 操作地連接至下一個前沿檢測單元的EDC輸入;最后一個邊沿檢測 器系列的最后一個的EDS輸出可操作地連接至第一個前沿檢測單元 的EDC輸入。
本發(fā)明的另一方面提供了在集成電路上利用可變長度釆樣窗口 進行邊沿檢測的方法,包括提供一種具有邊沿檢測單元(EDC)的環(huán) 形邊沿檢測器,每個邊沿檢測單元的EDC數(shù)據(jù)輸出可操作地連接至 另一個邊沿檢測單元的EDC數(shù)據(jù)輸入以形成貫穿環(huán)形邊沿檢測器的 環(huán)形數(shù)據(jù)路徑;以及配置邊沿檢測單元之一以接收數(shù)據(jù)信號以及阻止 EDC數(shù)據(jù)輸入通過邊沿檢測單元之一的輸入。
本方面的另一方面提供了集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括 輸入選擇模塊,每個輸入選擇模塊的輸入選擇模塊輸出可操作地連接 至另一個輸入選擇模塊的輸入選擇模塊輸入以形成環(huán)形數(shù)據(jù)路徑;以 及狀態(tài)捕捉模塊,可操作地連接至每個輸入選擇模塊的輸入選擇模塊 輸出。至少一個輸入選擇模塊是可配置的以將環(huán)形數(shù)據(jù)路徑分成采樣 窗口.
本發(fā)明的上述以及其他的特征和優(yōu)點通過下述優(yōu)選實施方式的 詳細說明并結合附圖將更為清晰。詳細說明和附圖對本發(fā)明只是說明 性的,本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等價物所限定。
圖1為本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的框圖.
圖2A-2E為本發(fā)明的用于環(huán)形邊沿檢測器的邊沿檢測單元的原理圖。
圖3為用于本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的具有旋轉器(rotator )的 環(huán)形邊沿檢測器框圖,
圖4為本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的另一個實施方式的框圖。
圖5 A - 5C為本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的實施方式的框圖。 圖6為本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的布圖規(guī)劃示意圖。
具體實施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的框圖。環(huán)形邊沿檢測器監(jiān) 控一個或多個信號的邊沿以特征化數(shù)據(jù)信號或者信號的絕對和/或相 對時序。
環(huán)形邊沿檢測器100包括連接而形成貫穿環(huán)形邊沿檢測器100 的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑的多個環(huán)形邊沿檢單元200。電路邊沿檢測單元200 的每一個具有輸入選擇模塊210和狀態(tài)捕捉模塊220。輸入選擇模塊 210可操作地接收數(shù)據(jù)信號202 ( data—in )和前一單元信號212并產 生當前單元信號214。狀態(tài)捕捉模塊220可操作地連接以接收當前單 元信號214。狀態(tài)捕捉模塊220還響應時鐘信號204以在預定時刻觸 發(fā)對當前單元信號214的捕捉。每個邊沿檢測單元200的當前單元信 號214提供給下一個邊沿檢測單元200作為下一個邊沿檢測單元200 的前一單元信號212。來自最后一個邊沿檢測單元203的當前單元信 號214提供給第一邊沿檢測單元201作為第一邊沿檢測單元201的前 一單元信號212,從而完成貫穿環(huán)形邊沿檢測器100的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑。 本領域技術人員可以理解,所謂第一和最后邊沿檢測單元為示意性 的,因為環(huán)形數(shù)據(jù)路徑中的任何相鄰的邊沿檢測單元可以被指定為第 一和最后邊沿檢測單元。接著位于接收數(shù)據(jù)信號202的連接和為每個 邊沿檢測單元200產生當前單元信號214的連接之間的路徑,環(huán)形數(shù) 據(jù)路徑經過所有輸入選擇模塊210,直至環(huán)形數(shù)據(jù)路徑返回到第一邊 沿檢測單元200。
輸入選擇模塊210可操作以接收數(shù)據(jù)信號202和前一單元信號 212并產生當前單元信號214。數(shù)據(jù)信號202在輸入選擇模塊輸入端 211被接收,當前單元信號214從每個輸入選擇模塊210的輸入選擇 模塊輸出端213發(fā)出。每個輸入選擇模塊210的輸入選擇模塊輸出端 213可操作地連接至另一個輸入選擇模塊210的輸入選擇模塊輸入端
211以形成環(huán)形數(shù)據(jù)路徑。至少一個輸入選擇模塊201是可配置的以 將環(huán)形數(shù)據(jù)路徑分成采樣窗口。在一個實施方式中,至少兩個輸入選 擇模塊210是可配置的以將環(huán)形數(shù)據(jù)路徑分成第一采樣窗口和第二采 樣窗口。第一釆樣窗口和第二采樣窗口可以為不同的長度。本領域技 術人員可以理解,環(huán)形數(shù)據(jù)路徑可以按照具體應用的期望而分成長度 相等或者不等的多個不同的采樣窗口。
數(shù)據(jù)信號202可以是集成電路上的希望被檢測邊沿的任何信號, 例如時鐘和數(shù)據(jù)。在一個實施方式中,所有輸入選擇模塊210可操作 地連接以接收數(shù)據(jù)信號202。在另一個實施方式中,某些輸入選擇模 塊210可操作地連接以接收數(shù)據(jù)信號202。在一個實施方式中,某些 邊沿檢測單元200可接收時鐘作為其數(shù)據(jù)信號202,而其他的邊沿檢 測單元200可接收數(shù)據(jù)。不同的數(shù)據(jù)信號202可提供給不同的邊沿檢 測單元200,
數(shù)據(jù)信號202可提供給某些邊沿檢測單元200而不提供給其他邊 沿檢測單元200。接收數(shù)據(jù)信號202的邊沿檢測單元200可由不接收 數(shù)據(jù)信號202的期望數(shù)量的邊沿檢測單元200所分開,例如每個第三 或第四邊沿檢測單元可接收數(shù)據(jù)信號202而它們之間的邊沿檢測單元 200不接收數(shù)據(jù)信號202。前一單元信號212為來自上游相鄰邊的沿 檢測單元200的當前單元信號214,
狀態(tài)捕捉模塊220可操作地連接以在每個輸入選擇模塊210的輸 入選擇模塊輸出端213接收來自輸入選擇模塊210的當前單元信號 214。狀態(tài)捕捉模塊220同樣響應時鐘信號204以在預定時刻捕捉當 前單元信號214的狀態(tài)。保存在接下來的邊沿檢測單元200的狀態(tài)捕 捉模塊220中的狀態(tài)指示數(shù)據(jù)信號202的到達時間。時鐘信號204可 具有被選擇以為邊沿檢測測量提供初始邊沿位置的頻率。該頻率可以 通過改變鎖相環(huán)(PLL)的控制位來調整全局時鐘頻率的方法選擇。
在操作中,配置至少一個邊沿檢測單元200的輸入選擇模塊210 以傳遞數(shù)據(jù)信號202并阻止前一單元信號212,以便數(shù)據(jù)信號202成 為被配置的邊沿檢測單元200的當前單元信號214。只要下游的邊沿
檢測單元200未被配置成阻止前一單元信號212,來自被配置的邊沿 檢測單元200的當前單元信號214就通過接下來的邊沿檢測單元200。 當環(huán)形邊沿檢測器100中僅有一個邊沿檢測單元200被配置成阻止前 一單元信號212時,數(shù)據(jù)信號202可沿著環(huán)形數(shù)據(jù)路徑并通向被配置 的邊沿檢測單元200,在此數(shù)據(jù)信號202可被阻止。當前單元信號214 可在每個邊沿檢測單元200的狀態(tài)捕捉模塊220處按照時鐘信號204 的指示進行捕捉。數(shù)據(jù)信號202的時序可根據(jù)接下來的狀態(tài)捕捉模塊 220的狀態(tài)確定,指示出數(shù)據(jù)信號202的邊沿。
在操作的一例中,環(huán)形邊沿檢測器100可用于測量和調整因工藝 偏差例如電壓和溫度變化引起的時序不確定性。環(huán)形邊沿檢測器100 首先被初始化以便將待測數(shù)據(jù)信號202的初始邊沿捕捉到位于貫穿環(huán) 形邊沿檢測器100的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑的中心的狀態(tài)捕捉模塊220中???對待測數(shù)據(jù)信號202進行反復測試以根據(jù)位于環(huán)形數(shù)據(jù)路徑中心的狀 態(tài)捕捉模塊220對工藝變化的反應監(jiān)控初始邊沿的移動。初始邊沿的 移動或者不移動可用來保證設計余量足夠以及用來調整工作參數(shù),例 如電源電壓、頻率和溫度。
本領域技術人員會理解,對于具體應用可以按照期望選擇邊沿檢 測單元200的數(shù)量。當利用環(huán)形邊沿檢測器IOO對多于一個的數(shù)據(jù)信 號202進行采樣和/或當期望大的釆樣窗口時,可以使用大量的邊沿檢 測單元200。
圖2A-2E為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的邊沿檢測單元的原 理圖,其中類似元件與圖1以及彼此之間共用類似的附圖標記。圖 2A-2E為基本邊沿檢測單元的原理圖,分別為固定配置的邊沿檢測單 元、不可配置的邊沿檢測單元、單配置的邊沿檢測單元、和雙配置的 邊沿檢測單元。
參考圖2A,給出了基本邊沿檢測單元,輸入選擇模塊210包括 反相器230和與非(NAND)門234、 236、 238。狀態(tài)捕捉模塊220 包括觸發(fā)器240。此處所定義的基本邊沿檢測單元在狀態(tài)捕捉模塊中 使用單觸發(fā)器。在此實施方式中,配置信號206 ( config )對邊沿檢測
單元200進行配置以使數(shù)據(jù)信號202 ( data_in )、前一單元信號212 (out(n-l))之一通過,而阻止其他的數(shù)據(jù)信號202以及前一單元信 號212。當配置信號206為高時,與非門234的輸入之一為高,因此 來自與非門234的中間數(shù)據(jù)信號246為數(shù)據(jù)信號202的反轉信號。來 自反相器230的對與非門236的輸入為低,因此無論前一單元信號212 的狀態(tài)如何,來自與非門236的中間單元信號244為高。當前單元信 號214 (out(n))為與非門238的輸出,跟隨數(shù)據(jù)信號202。當配置信 號206為低時,數(shù)據(jù)信號202被阻止,當前單元信號214跟隨前一單 元信號212。當由時鐘信號204 (clk)作時鐘時,來自觸發(fā)器240的 邊沿信號208 (edge)跟隨當前單元信號214的狀態(tài)??梢宰x出來自 接下來的邊沿檢測單元200的邊沿信號208以確定數(shù)據(jù)信號的時序。
參考圖2B,其中給出了固定配置邊沿檢測單元,本例中的輸入 選擇模塊210與圖2A中的輸入選擇模塊210相同,但狀態(tài)捕捉模塊 220包括笫二觸發(fā)器242。第二觸發(fā)器242提高了測量前一單元信號 212時序的分辨率,原因在于只有一個與非門處理前一單元信號212 以產生提供給觸發(fā)器242的中間單元信號244。此處所定義的固定配 置邊沿檢測單元使用單一配置信號以在輸入選擇模塊中在數(shù)據(jù)信號 和前一單元信號之間進行選擇。觸發(fā)器242產生邊沿信號209( edgeO ), 該邊沿信號209為邊沿信號208 (edgel)的反轉信號。觸發(fā)器240、 242由時鐘信號204觸發(fā)。在狀態(tài)捕捉模塊220中具有兩個觸發(fā)器240、 242的好處在于任何兩個鎖存器之間的延遲元件為一個與非門。這比 具有更復雜的輸入選擇模塊210的情形提供了更好的分辨率。
參考圖2C,給出了不可配置的邊沿檢測單元,本例中的狀態(tài)捕 捉模塊220與圖2B的狀態(tài)捕捉模塊220相同,但輸入選擇模塊210 不包括用于接收數(shù)據(jù)信號或者配置信號的連接。此處定義的不可配置 的邊沿檢測單元為不可操作以接收配置信號或者數(shù)據(jù)信號。不可配置 邊沿檢測單元可用于接收前一單元信號212并產生當前單元信號214 的邊沿檢測器系列,而無需接收數(shù)據(jù)或者不必是可配置的。不可配置 邊沿檢測單元減少了所需門的數(shù)量。輸入選擇模塊210包括反相器
248、 250。反相器248將前一單元信號212反相以產生中間單元信號 244。反相器250將中間單元信號244反相以產生當前單元信號214。 觸發(fā)器240、 242由時鐘信號204觸發(fā)以分別捕捉當前單元信號214 和中間單元信號244。反相器248、 250上的延遲被調整以使不同邊沿 檢測單元200中的所有不同類型延遲元件之間的延遲一致以得到均勻 的分辨率。
參考圖2D,給出了單配置的邊沿檢測單元,本例中的狀態(tài)捕捉 模塊220與圖2B的狀態(tài)捕捉模塊220相同,但輸入選擇模塊210包 括較少的門。此處定義的單配置的邊沿檢測單元使用單配置信號處理 輸入選擇模塊中的數(shù)據(jù)信號和前一單元信號之一。配置信號206
(configJb)和前一單元信號212輸入至與非門236以產生中間單元 信號244和數(shù)據(jù)信號202,中間單元信號244輸入至與非門238以產 生當前單元信號214。在本實施方式中,數(shù)據(jù)信號202被設計成常態(tài) 為高,使得當前單元信號214為前一單元信號212的函數(shù)。當數(shù)據(jù)信 號202變低時,當前單元信號214為數(shù)據(jù)信號202的函數(shù),配置信號 206被拉低以阻止前一單元信號212。
參考圖2E,給出了雙配置的邊沿檢測單元,本例中的狀態(tài)捕捉 模塊220與圖2B的狀態(tài)捕捉模塊220相同,但輸入選擇模塊210接 收附加的配置信號252 (config一b)并少需要一個反相器。此處定義 的雙配置的邊沿檢測單元使用兩個單獨的配置信號來處理輸入選擇 模塊中的數(shù)據(jù)信號和前一單元信號。配置信號206、 252可設成相互 獨立地傳遞或者阻止數(shù)據(jù)信號202和前一單元信號212。配置信號206
(config )和數(shù)據(jù)信號202輸入至與非門234以產生中間單元信號246, 前一單元信號212和配置信號252輸入至與非門236以產生中間單元 信號244。
本領域技術人員容易理解,圖2A-2E所示的邊沿檢測單元的邏 輯不限于這些給出的示例。邊沿檢測單元可以根據(jù)具體應用的需要, 使用任意數(shù)量的邏輯門和/或邏輯門的組合,只要邊沿檢測單元在邏輯 上等價。圖3,為根據(jù)本發(fā)明的具有環(huán)形邊沿檢測器用旋轉器的環(huán)形邊沿 檢測器的框圖,其中類似元件與圖1以及2A-2E共用類似的附圖標記。 具有數(shù)據(jù)信號連接的任何一個邊沿檢測單元都能接收數(shù)據(jù)信號,因此 第一邊沿檢測單元處的邊沿信號不必是首先由環(huán)形邊沿檢測器捕捉 的邊沿信號。旋轉器可用于將來自任何一個邊沿檢測單元的邊沿信號 再對齊,從而使首先由環(huán)形邊沿檢測器捕捉的邊沿信號被首先讀入。
參照圖3,環(huán)形邊沿檢測器100包括可操作地連接以形成貫穿環(huán) 形邊沿檢測器100的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑的n個邊沿檢測單元200。每個邊 沿檢測單元200接收來自上游的邊沿檢測單元200的前一單元信號 212。本例中,某些而不是全部邊沿檢測單元200具有接收數(shù)據(jù)信號 202和配置信號206的連接,而所有邊沿檢測單元200具有用于讀出 第一邊沿信號208和第二邊沿信號209的連接。邊沿信號208、 209 被傳遞到達旋轉器260。指示第N個邊沿檢測單元200接收數(shù)據(jù)信號 的配置開始信號262被提供給路徑選擇模塊264,該路徑選擇模塊264 響應配置開始信號262并產生路徑選擇信號266。旋轉器260開始進 行旋轉器260中位于第2N位置的邊沿信號208、 209的讀出并提供邊 沿值作為邊沿讀出信號268中的信息。
在旋轉器260的動作的一例中,第三邊沿檢測單元(EDC3)接 收數(shù)據(jù)信號1202。 EDC3的配置信號206設置成阻止來自EDC2上游 的前一單元信號212。 一旦數(shù)據(jù)信號1202的狀態(tài)被邊沿檢測單元200 捕捉,就使用旋轉器260來讀出邊沿信號208、 209。配置開始信號 262將EDC3接收了數(shù)據(jù)信號1202、即N值為3通知路徑選擇模塊 264,路徑選擇模塊264產生引導旋轉器260開始從位置2N讀出的路 徑選擇信號266,即EDC3的第一邊沿信號208。旋轉器260可繼續(xù) 順序讀取EDC4, EDCn-l, EDCn及EDCl,直到到達EDC2的第二 邊沿信號208,這是最終邊沿信號。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的另一個實施方式的框圖。 環(huán)形邊沿檢測器在逸沿檢測單元和邊沿檢測器系列之間交替。
環(huán)形邊沿檢測器300可被配置為使用環(huán)形數(shù)據(jù)路徑的整個長度并提供較大的采樣窗口或者可分成較短長度且大量的較小采樣窗口 。
環(huán)形邊沿檢測器300包括與邊沿檢測器系列310交替的前沿檢測單元 (EDC) 400,其可操作地連接以形成貫穿環(huán)形邊沿檢測器300的環(huán) 形數(shù)據(jù)路徑。每個前沿檢測單元400具有EDC數(shù)據(jù)輸入402、 EDC 配置輸入406、 EDC輸入412、和EDC輸出414。每個邊沿檢測器系 列310具有EDS輸入312和EDS輸出314。邊沿檢測器系列310包 括一個或者多個EDS邊沿檢測單元320,每個EDS邊沿檢測單元320 具有EDS單元輸入322和EDS單元輸出324。EDS邊沿檢測單元320 串聯(lián)連接在EDS輸入312和EDS輸出314之間,其中一個EDS邊沿 檢測單元320的EDS單元輸出324連接至下一個EDS邊沿檢測單元 320的EDS單元輸入端322。系列中的第一 EDS邊沿檢測單元320 的EDS單元輸入322為EDS輸入312,而系列中的最后一個EDS邊 沿檢測單元320的EDS單元輸入322為EDS輸出314。每個前沿檢 測單元400和每個EDS邊沿檢測單元320具有提供邊沿信號的一個 或者多個邊沿輸出,該邊沿位于可被讀取來確定數(shù)據(jù)信號的時序。邊 沿輸出為了說明清晰起見從圖4中省略。
每個前沿檢測單元400可以是圖2A、 2B、 2D、 2E中所示的基 本邊沿檢測單元、固定配置邊沿檢測單元、單配置邊沿檢測單元或者 雙配置邊沿檢測單元。前沿檢測單元400根據(jù)具體應用需求可以是各 種類型的混合。參考圖4,每個EDS邊沿檢測單元320以是圖2A-2E中所示的基本邊沿檢測單元、固定配置邊沿檢測單元、不可配置 邊沿檢測單元、單配置邊沿檢測單元或者雙配置邊沿檢測單元。在一 個實施方式中,單個EDS邊沿檢測單元320可用作邊沿檢測器系列 310。在另一個實施方式中,大量EDS邊沿檢測單元320可用作邊沿 檢測器系列310。在又一個實施方式中,EDS邊沿檢測單元320按照 具體應用需求可以為不同類型的混合。不可配置的邊沿檢測單元,減 少了用于邊沿檢測器系列310的邏輯門數(shù),可以在EDS邊沿檢測單 元320無需數(shù)據(jù)輸入或者配置輸入的情況中使用。
在操作中,環(huán)形邊沿檢測器300可被配置成使用整個長度并提供較大采樣窗口或者可分成較短長度且大量的較小采樣窗口 。在一例中, 一個邊沿檢測單元400被連接成在其EDC數(shù)據(jù)輸入端402接收數(shù)據(jù)信號,邊沿檢測單元400被配置成在其EDC輸入412阻止前一單元信號。所有前沿檢測單元400和邊沿檢測器系列310可用來為數(shù)據(jù)信號提供邊沿檢測。在另一例中,每個邊沿檢測單元400連接成在其EDC數(shù)據(jù)輸入端402接收數(shù)據(jù)信號,每個前沿檢測單元400被配置成在其EDC輸入端412阻止前一單元信號。每個邊沿檢測單元400及隨后的邊沿檢測器系列310可用于為每個數(shù)據(jù)信號提供邊沿檢測。
本領域技術人員會理解,環(huán)形邊沿檢測器300的部件和配置可以 根據(jù)具體應用需求選定。
圖5A-5C為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的實施方式的框圖。 參考圖5A,其中類似元件與圖2C、 2D及圖4共用類似的附圖 標記,本例中的環(huán)形邊沿檢測器300被配置成對從觸發(fā)器442發(fā)出的 具有禁止控制端的數(shù)據(jù)路徑440提供邊沿檢測。
本例中,第0、第4、第8及第12個前沿檢測單元400 (EDCO、 EDC4、 EDC8、 EDC12)為單配置邊沿檢測單元,邊沿檢測器系列 310 (EDC1國EDC3、 EDC5-EDC7、 EDC9-EDC11、 EDC13-EDC15) 中的EDS邊沿檢測單元320為不可配置的邊沿檢測單元。對于前沿 檢測單元EDC4詳細說明了單配置邊沿檢測單元,對于EDS邊沿檢 測單元EDC1詳細說明了不可配置的邊沿檢測單元。邊沿檢測單元 EDC4連接成在其EDC數(shù)據(jù)輸入402接收來自數(shù)據(jù)路徑440的數(shù)據(jù) 信號1202,且被配置成在EDC4的EDC輸入412阻止來自第三EDS 邊沿檢測單元320 (EDC3)的前一單元信號212。可以將單配置邊沿 檢測單元用作前沿檢測單元EDC4,原因在于數(shù)據(jù)路徑440可置成禁 止模式,這樣數(shù)據(jù)信號1202保持高,從而使邊沿檢測器的電路配置 不受干擾。數(shù)據(jù)信號1202被設計成常態(tài)為高,從而當前單元信號214 為EDC4的前一單元信號212的函數(shù)。當數(shù)據(jù)路徑禁止觸發(fā)器442翻 轉以便數(shù)據(jù)信號202變低時,當喻單元信號214為EDC4的數(shù)據(jù)信號 1202的函數(shù),而配置信號206被拉低以阻止EDC4的前一單元信號212。所有前沿檢測單元400和從EDC4到EDC15到EDC0到EDC3 的邊沿檢測器系列310可用來為數(shù)據(jù)信號202提供邊沿檢測。旋轉器 (未示出)可用來將來自每個邊沿檢測單元的邊沿信號再對齊,以便 由環(huán)形邊沿檢測器首先捕捉的邊沿信號被首先讀取。
參考圖5B,其中類似元件與2B,2C以及圖4共用類似的附圖標 記,本例中的環(huán)形邊沿檢測器300被配置成向作為數(shù)據(jù)信號1202提 供的時鐘提供邊沿檢測,這可用來通過采用大采樣窗口確定時鐘歪 斜。
在本例中,第0、第4、第8及第12個前沿檢測單元400(EDC0、 EDC4、 EDC8、 EDC12 )為固定配置邊沿檢測單元,邊沿檢測器系列 310 (EDC1-EDC3、 EDC5國EDC7、 EDC9-EDC11、 EDC13-EDC15 ) 中的EDS邊沿檢測單元320為不可配置的邊沿檢測單元。對于前沿 檢測單元EDC4詳細說明了固定配置邊沿檢測單元,對于EDS邊沿 檢測單元EDC1詳細說明了不可配置的邊沿檢測單元。邊沿檢測單元 EDCO連接成在其EDC數(shù)據(jù)輸入端402接收來自時鐘的數(shù)據(jù)信號
1202, 且被配置成在EDCO的EDC輸入端412阻止來自第15個EDS 邊沿檢測單元320 ( EDC15 )的EDCO的前一單元信號212。當EDCO 的配置信號為高時,當前單元信號214跟隨數(shù)據(jù)信號1202而ECDO 的前一單元信號212被阻止。所有前沿檢測單元400和從EDCO至 EDC15的邊沿檢測器系列310可用來為數(shù)據(jù)信號1202提供邊沿檢測, 如箭頭501所指。
參考圖5C,其中類似元件與2C、 2E以及圖4共用類似的附圖 標記,本例中的環(huán)形邊沿檢測器300被配置成向作為數(shù)據(jù)信號1202、
1203、 1204、 1205提供的多個時鐘提供邊沿檢測,這可用來通過采用 大量的較小采樣窗口確定時鐘歪斜。
在本例中,第0、第4、笫8及第12個前沿檢測單元400(EDC0、 EDC4、 EDC8、 EDC12)為雙配置邊沿檢測單元,邊沿檢測器系列 310 (EDC1-EDC3、 EDC5-EDC7、 EDC9-EDC11、 EDC13-EDC15 ) 中的EDS邊沿檢測單元320為不可配置的邊沿檢測單元。對于前沿
檢測單元EDC4詳細說明了雙配置邊沿檢測單元,對于EDS邊沿檢 測單元EDC1詳細說明了不可配置的邊沿檢測單元。
前沿檢測單元400連接成在其EDC數(shù)據(jù)輸入402接收來自時鐘 的數(shù)據(jù)信號1202、 1203、 1204、 1205; EDC0、 EDC4、 EDC8以及 EDC12可操作地連接至待測的不同時鐘。每個前沿檢測單元400連接 成接收第一配置信號206和第二配置信號252,第一配置信號206傳 遞或阻止其數(shù)據(jù)信號,而第二配置信號252傳遞或阻止前一單元信號 212。前沿檢測單元400被配置成在其EDC輸入端412阻止來自前一 EDS邊沿檢測單元320的前一單元信號212;第一配置信號206被置 高而第二配置信號252被置低。前沿檢測單元400和邊沿檢測器系列 310形成箭頭502所指的用于數(shù)據(jù)信號1202的由從EDC0到EDC3 的四個邊沿檢測單元構成的釆樣窗口,箭頭503所指的用于數(shù)據(jù)信號 1203的由從EDC4到EDC7的四個邊沿檢測單元構成的采樣窗口 , 箭頭504所指的用于數(shù)據(jù)信號1204的由從EDC8到EDC11的四個邊 沿檢測單元構成的采樣窗口,和箭頭505所指的用于數(shù)據(jù)信號1205 的由從EDC12到EDC15的四個邊沿檢測單元構成的采樣窗口 。
本領域技術人員會懂得,根據(jù)具體應用需求多個采樣窗口可設成 不同長度。在一例中,圖5C中的環(huán)形邊沿檢測器300可操作以使多 個采樣窗口包括用于數(shù)據(jù)信號1202的由四個邊沿檢測單元 EDC0-EDC3構成的一個采樣窗口 、用于數(shù)據(jù)信號1203的由四個邊沿 檢測單元EDC4-EDC7構成的一個采樣窗口、用于數(shù)據(jù)信號1204的 由四個邊沿檢測單元EDC8-EDC15構成的一個采樣窗口。在一個實 施方式中,每個單個邊沿檢測單元是由一個鎖存器構成的采樣窗口。 單個邊沿檢測單元的實例可以檢查其他狀態(tài)捕捉元件的狀態(tài),例如不 可掃描的鎖存器或者SRAM單元。在另一個實施方式中,某些邊沿 檢測器系列310可包括不同數(shù)量的邊沿檢測單元320,使得每個采樣 窗口包括不同數(shù)量的邊沿檢測單元。將不同長度的邊沿檢測器系列 310在采樣窗口內串接在一起會形成多個不周長度的采樣窗口。在又 一個實施方式中,釆樣窗口的長度可動態(tài)改變以使數(shù)據(jù)信號邊沿循環(huán)
通過環(huán)形數(shù)據(jù)路徑超過一次。該虛擬釆樣窗口的長度大于貫穿環(huán)形邊 沿檢測器的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑中的邊沿檢測單元的數(shù)量。設置配置信號以 使前一單元信號不在接收數(shù)據(jù)信號的邊沿檢測單元處被阻止。指示當 前單元信號狀態(tài)的邊沿信號當該邊沿使另一信號通過環(huán)形數(shù)據(jù)路徑 而被重寫之前對其進行讀取。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形邊沿檢測器的規(guī)劃原理圖,其中類似元 件與圖4共用類似的附圖標記。環(huán)形邊沿檢測器被放置在緊密排列的 陣列中,數(shù)據(jù)輸入被間隔開以保持間距并降低噪聲影響。
環(huán)形邊沿檢測器300與邊沿檢測器系列(EDS) 310交替地布置 在2x8的陣列內,邊沿檢測單元(EDC ) 400可操作地連接以形成貫 穿環(huán)形邊沿檢測器300的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑600。局部時鐘模塊(LCB) 601可操作地連接至環(huán)形邊沿檢測器300。每個前沿檢測單元400和 形成后續(xù)的邊沿檢測器系列310的EDS邊沿檢測單元320可被配置 成采樣窗口。本例中,邊沿檢測器系列310包括不同數(shù)量的EDS邊 沿檢測單元320,因此采樣窗口可配置成不同長度。從EDC11到 EDC13的采樣窗口 602包括三個邊沿檢測單元,從EDC14到EDC15 的采樣窗口 604包括兩個邊沿檢測單元。采樣窗口 602、 604在另一 配置中可被合,使得釆樣窗口 606包括EDCll到EDC15五個邊沿檢 測單元。將邊沿檢測單元排列在陣列中避免了易受噪聲和信號延遲影 響的長的通信線。將數(shù)據(jù)輸入端分開,例如用至少一個邊沿檢測單元 分開數(shù)據(jù)輸入端,避免了數(shù)據(jù)輸入端上的數(shù)據(jù)信號間的串擾。
很重要的一點要注意,圖和說明闡述本發(fā)明的具體應用和實施方 式,但當前公開的范圍或者在此給出的權利要求并不限于此。在理解 說明和審閱此處的附圖的基礎上,對于本領域技術人員而言,會很快 明了本發(fā)明的種種其他的實施方式,這樣的實施方式已經考慮并落入 本發(fā)明的權利要求范圍之內.
盡管此處公開的本發(fā)明的實施方式為優(yōu)選,在不偏離本發(fā)明主旨 和范疇的情況下,可進行各種改動和修正。-本發(fā)明的范圍在所附權利 要求所指出,所有進入其內涵和等價范圍的改變均包含于其中。
權利要求
1.一種集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括多個邊沿檢測單元,多個邊沿檢測單元的每個具有可操作地接收數(shù)據(jù)信號和前一單元信號以及產生當前單元信號的輸入選擇模塊、和可操作地連接以接收當前單元信號的狀態(tài)捕捉模塊,其中,多個邊沿檢測單元的每個的當前單元信號被提供給多個邊沿檢測單元的下一個作為多個邊沿檢測單元的下一個的前一單元信號,來自最后一個邊沿檢測單元的當前單元信號被提供給第一個邊沿檢測單元作為第一個邊沿檢測單元的前一單元信號。
2. 權利要求l中記載的檢測器,其中, 狀態(tài)捕捉模塊響應時鐘信號來觸發(fā)對當前單元信號的捕捉。
3. 權利要求l中記載的檢測器,其中,邊沿檢測單元從包括基本邊沿檢測單元、固定配置邊沿檢測單 元、不可配置邊沿檢測單元、單配置邊沿檢測單元和雙配置邊沿檢測 單元的組中選擇。
4. 權利要求l中記載的檢測器,其中,狀態(tài)捕捉模塊響應時鐘信號和當前單元信號來產生邊沿信號,還包括可操作地連接至狀態(tài)捕捉模塊的旋轉器,旋轉器響應路徑 選擇信號以從首先被捕捉的邊沿信號順序地產生邊沿信號的邊沿讀出信號。
5. —種集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括 前沿檢測單元(EDC ),每個前沿檢測單元具有EDC數(shù)據(jù)輸入、EDC配置輸入、EDC輸入以及EDC輸出;邊沿檢測器系列(EDS),每個邊沿檢測器系列具有EDS輸入 和EDS輸入;和第一邊沿檢測器系列(EDS),具有第一-EDS數(shù)據(jù)輸入和第一 EDS數(shù)據(jù)輸出; 其中,每個前沿檢測單元的EDC輸出可操作地在邊沿檢測器系 列的下一個的EDS輸入處與邊沿檢測器系列的下一個相連接;每個邊沿檢測器系列的EDS輸出可操作地在下一個前沿檢測單 元的EDC輸入處與下一個前沿檢測單元相連接;邊沿檢測器系列的最后一個的EDS輸出可操作地連接至第一個 前沿檢測單元的EDC輸入。
6. 權利要求5中記載的檢測器,其中,邊沿檢測器系列包括EDS邊沿檢測單元,每個EDS邊沿檢測單 元具有EDS單元輸入和EDS單元輸出,第一個EDS邊沿檢測單元的 EDS單元輸入可操作地連接至EDS輸入,最后一個EDS邊沿檢測單 元的EDS單元輸出可操作地連接至EDS輸出,中間的EDS邊沿檢測 單元可操作地串聯(lián)連接在第一個EDS邊沿檢測單元的EDS單元輸出 和最后一個EDS邊沿檢測單元的EDS單元輸入之間, 一個EDS邊沿 檢測單元的EDS單元輸出可操作地連接至下一個EDS邊沿檢測單元 的EDS單元輸入。
7. 權利要求6中記載的檢測器,其中,EDS邊沿檢測單元從包括基本邊沿檢測單元、固定配置邊沿檢 測單元、不可配置的邊沿檢測單元、單配置邊沿檢測單元、和雙配置 邊沿檢測單元的組中選擇。
8. 權利要求5中記載的檢測器,其中,前沿檢測單元從包括基本邊沿檢測單元、固定配置邊沿檢測單 元、單配置邊沿檢測單元、和雙配置邊沿檢測單元的組中選擇。
9. 權利要求5中記載的檢測器,其中,邊沿檢測器系列包括可操作地連接在EDS輸入和EDS輸出之間 的至少一個EDS邊沿檢測單元,該至少一個EDS邊沿檢測單元為不 可配置邊沿檢測單元。
10. 權利要求9中記栽的檢測器,其中, 至少一個前沿檢測單元為單配置邊沿檢測j^元,
11. 權利要求9中記載的檢測器,其中,至少一個前沿檢測單元為固定配置邊沿檢測單元。
12. 權利要求9中記載的檢測器,其中, 至少一個前沿檢測單元為雙配置邊沿檢測單元。
13. —種利用集成電路上的可變長度采樣窗口的邊沿檢測方法,包括提供具有邊沿檢測單元(EDC)的環(huán)形邊沿檢測器,每個邊沿檢 測單元的EDC數(shù)據(jù)輸出可操作地連接至另 一邊沿檢測單元的EDC數(shù) 據(jù)輸入,以形成貫穿環(huán)形邊沿檢測器的環(huán)形數(shù)據(jù)路徑;以及配置邊沿檢測單元中的一個以接收數(shù)據(jù)信號以及阻止EDC數(shù)據(jù) 輸入通過邊沿檢測單元中的該一個。
14. 利要求13中記栽的方法,還包括 在邊沿檢測單元中的該一個接收數(shù)據(jù)信號; 將數(shù)據(jù)信號沿環(huán)形數(shù)據(jù)路徑傳遞通過邊沿檢測單元; 在邊沿檢測單元中的該一個處阻止數(shù)據(jù)信號; 在預定時刻,在每個邊沿檢測單元處捕捉數(shù)據(jù)信號的狀態(tài)。
15. 權利要求14中記栽的方法,還包括旋轉捕捉到的狀態(tài)以首先讀取在邊沿檢測單元中的該一 個處的狀態(tài)。
16. 權利要求13中記栽的方法,還包括配置邊沿檢測單元的另一個接收第二數(shù)據(jù)信號并阻止 EDC輸入通過邊沿檢測單元的該另一個。
17. 權利要求16中記載的方法,還包括 在邊沿檢測單元的該一個處接收數(shù)據(jù)信號; 在邊沿檢測單元的該另一個接收第二數(shù)據(jù)信號; 將數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號沿環(huán)形數(shù)據(jù)路徑傳遞通過邊沿檢測單元;在邊沿檢測單元的該另一個處阻止數(shù)據(jù)信號;在邊沿檢測單元的該一個處阻止第二數(shù)據(jù)信號;在預定時刻,在每個邊沿檢測單元處捕捉數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號的狀態(tài)。
18. —種集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括 輸入選擇模塊,每個輸入選擇模塊的輸入選擇模塊輸出可操作地連接至另 一個輸入選擇模塊的輸入選擇模塊輸入以形成環(huán)形數(shù)據(jù)路 徑;以及狀態(tài)捕捉模塊,可操作地連接至每個輸入選擇模塊的輸入選擇模 塊輸出,其中,至少一個輸入選擇模塊是可配置的以將環(huán)形數(shù)據(jù)路徑分成 采樣窗口。
19. 權利要求18中記載的檢測器,其中,至少兩個輸入選擇模塊是可配置的以將環(huán)形數(shù)據(jù)路徑分成第一 采樣窗口和第二采樣窗口。
20. 權利要求19中記載的檢測器,其中, 第一采樣窗口和第二采樣窗口的長度不同。
全文摘要
一種集成電路上的環(huán)形邊沿檢測器,包括多個邊沿檢測單元,邊沿檢測單元的每個具有可操作地接收數(shù)據(jù)信號和前一單元信號并產生當前單元信號的輸入選擇模塊、和可操作地連接以接收當前單元信號的狀態(tài)捕捉模塊。多個邊沿檢測單元的每個的當前單元信號提供給多個邊沿檢測單元的下一個作為多個邊沿檢測單元的下一個的前一單元信號,來自最后一個邊沿檢測單元的當前單元信號提供給第一個邊沿檢測單元作為第一個邊沿檢測單元的前一單元信號。
文檔編號G01R31/28GK101191817SQ20071016921
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權日2006年11月28日
發(fā)明者法第·H.·格巴拉, 蓋里·D.·卡彭特, 艾倫·J.·德拉克, 鄺仁德, 高章瑞 申請人:國際商業(yè)機器公司