專利名稱：串行控制器與串行雙向控制器的制作方法
技術領域：
本發明有關于一種串行控制器與串行雙向控制器，尤其是一種可用以同步傳輸串行中各級數據信號的反向頻率串行控制器與串行雙向控制器。
背景技術：
近年來，隨著節能減碳的議題逐漸成為全球矚目的方向，在設計建筑物的外觀照明、裝置照明或情境照明等商業用途時，利用發光二極管作為照明設備的趨勢亦愈加明顯。 舉例而言，由于紅、藍、綠三色的發光二極管所形成的像素叢集(RGB cluster)，具有相當多樣性的光影變化效果，因此，像素叢集(RGBcluster)多被用來針對不同的照明體進行串接，以形成多級串行燈點的條狀屏、窗簾屏、或洗墻燈等，應用于長距離燈串的用途。由于此類照明設備，多根據建筑物的外觀或不同商業訴求而設計，因此，當所需照明的建筑物外觀范圍越大，或照明體設計的復雜度越高的時候，設計者則必須串接數量較多的燈點、發光二極管與其驅動頻率，以形成較長串的像素叢集，進一步達到較佳的照明效^ ο然而，此種串行像素叢集的問題在于，用來驅動串行中各級燈點的驅動頻率，并非單一總體信號(Global signal)；也就是說，各級燈點的驅動頻率，皆是根據前一級燈點的驅動頻率而來。因此，當串行中某一級驅動頻率的信號，因傳輸距離中可能發生的電容效應或累積效應，而導致該驅動頻率的工作周期(Clock duty cycle)偏移時，如驅動頻率的信號，高位準的時間與低位準的時間不相等，于此情況之下，在串行多級燈點而形成串行像素叢集時，越后級燈點的驅動頻率，其信號的波形，將會因多級累積效應而失真(distortion) 的非常嚴重。除此之外，由于串行像素叢集中，每一級燈點之間的距離都相當長，若用來驅動燈點的驅動電路，抑或是該級燈點的發光二極管發生異常故障時，則數據信號必須要從最后一級燈點的位置，回拉至第一級燈點處，以進行檢錯步驟。此種做法不僅降低串行像素叢集的檢錯效率，如前所述，亦容易造成驅動頻率波形失真的問題。
發明內容
鑒于以上，本發明提供一種串行控制器，不僅可用以驅動并串行各級燈點，更可用以解決串行中各級燈點的驅動頻率波形失真的問題。其次，本發明另提供一種串行雙向控制器，以用以實現各級燈點之間，數據信號可雙向傳輸的目的。本發明提出一種串行控制器，適于接收一外部頻率及一輸入數據，并輸出一反向頻率及一輸出數據。串行控制器包含一反向器、一串行位點檢測器、一同步頻率產生器、一串行緩存器與一半周延遲單元。反向器接收外部頻率并輸出反向頻率；串行位點檢測器依據外部頻率及輸入數據而輸出一位點信號，其中位點信號為一奇信號或一偶信號；
同步頻率產生器依據位點信號及外部頻率輸出一同步頻率，當位點信號為奇信號時，同步頻率與外部頻率同相，當位點信號為偶信號時，同步頻率與外部頻率反相；串行緩存器依據同步頻率，接收并緩存輸入數據后將其輸出；半周延遲單元接收來自于串行緩存器的輸入數據、延遲同步頻率的半周期后，輸出為輸出數據。本發明另提出一種串行雙向控制器，包括一反向器、一輸入接點、一串行位點檢測器、一同步頻率產生器、一串行緩存器、一辨視單元、一半周延遲單元、一輸出接點與一數據導向單元。反向器用以接收一外部頻率，并將其反相后輸出一反向頻率；輸入接點用以接收一輸入數據；串行位點檢測器依據外部頻率及輸入數據而輸出一位點信號，其中位點信號為一奇信號或一偶信號；同步頻率產生器依據位點信號及外部頻率而輸出一同步頻率，其中當位點信號為奇信號時，同步頻率與外部頻率同相，而當位點信號為偶信號時，同步頻率與外部頻率反相；串行緩存器具有一接收端及一傳出端，且串行緩存器依據同步頻率，而將接收端所收到的信號緩存后，自傳出端輸出；辨視單元依據輸入數據及同步頻率，輸出一控制信號，其中控制信號包含一回傳命令；半周延遲單元具有一輸入點及一輸出點，其中輸入點耦接于傳出端，且半周延遲單元將來自輸入點的數據延遲同步頻率的半周期后，從輸出點輸出；當數據導向單元接收到回傳命令時，數據導向單元將輸出接點耦接于接收端，并將輸出點耦接于輸入接點，而當數據導向單元未接收到回傳命令時，則將輸入接點耦接于接收端，并將輸出點耦接于輸出接點。是故，根據本發明的串行控制器形成串行叢集時，可令各級串行控制器的輸出數據同步傳輸于輸入數據。其次，根據本發明的又一串行雙向控制器形成串行雙向叢集時，更可達到各級串行雙向控制器之間數據可雙向傳輸(即寫入下一級或讀回上一級)的目的。以上有關于本發明的內容說明，與以下的實施方式用以示范與解釋本發明的精神與原理，并且提供本發明的權利要求保護范圍更進一步的解釋。有關本發明的特征、實施例與效果，配合附圖作較佳實施例詳細說明如下。
圖IA與圖IB為根據本發明第一實施例的串行叢集的應用架構示意圖；圖2為根據本發明第一實施例的串行控制器的功能方塊示意圖；圖3A為根據本發明第一實施例外部頻率與反向頻率的波形示意圖；圖;3B為根據圖3A的各輸入數據提前半周期的波形示意圖；圖3C為根據本發明第一實施例串行叢集的輸入數據與輸出數據的波形示意圖；圖4A與圖4B為根據本發明第一實施例決定位點信號的波形示意圖；圖5A與圖5B為根據本發明第一實施例同步頻率的波形示意圖6為根據本發明第一實施例的串行控制器的詳細電路示意圖；圖7A為根據本發明第二實施例的串行控制器的功能方塊示意圖；圖7B為根據本發明第三實施例的串行控制器的功能方塊示意圖；圖8A至圖8C為根據本發明第二、三實施例，逾時檢測器的狀態機示意圖；圖9A與圖9B為根據本發明第三實施例決定位點信號的波形示意圖；圖IOA與圖IOB為根據本發明第四實施例的串行雙向叢集的應用架構示意11為根據本發明第四實施例的串行雙向控制器的功能方塊示意圖；圖12為根據本發明第四實施例外部頻率與反向頻率的波形示意圖；圖13為根據本發明第四實施例的串行雙向控制器的詳細電路示意圖；圖14A為根據本發明第五實施例的串行雙向控制器的功能方塊示意圖；以及圖14B為根據本發明第六實施例的串行雙向控制器的功能方塊示意圖。其中，附圖標記發光二極管10
笛一總弟 漸41Λ-Λ- ~·上山弟一兄而42
Λ-Λ- ~‘上山弟二兄而43第一腳51第二腳52第三腳53第一入端61
第二入端62輸出端63接收端91傳出端92輸入點93輸出點94串行控制器100，100a,IOOb反向器102,902串行位點檢測器104,904同步頻率產生器106,906串行緩存器108,908半周延遲單元110,910入切換開關142
出切換開關144選擇器146，504，1204第一反向單元502，1202第二反向單元602，1302緩存器604，1304逾時檢測器700，1500
串行雙向控制器900，900a，900b
輸入接點903
辨視單元909
輸出接點911
數據導向單元912
串行叢集1000
串行雙向叢集9000
數據信號SDIO, SDI1, SDI2, SDIn
外部頻率CKI
反向頻率CKO
頻率信號CKIO，CKI1，CKI2，CKIn
輸入數據SDI
輸出數據SDO
工作周期TO, Tl, T2, Τ3
位點信號PS
第一上升邊緣RE
下降邊緣FE
同步頻率ITLCK
重置信號RESET
控制信號CS
具體實施例方式圖IA與圖IB為根據本發明第一實施例的串行控制器的應用架構示意圖，其將串行控制器100應用于串行叢集1000，其中串行叢集1000包括多個串行控制器100。根據本發明第一實施例的串行控制器100，可以如圖IA所示，用以驅動發光二極管10 ；抑或如圖 IB所示，用以驅動舞臺燈光控制器(例如但不限于類似DMX 512控制器的功能)，但其應用領域不以此為限。舉例而言，串行叢集1000不僅可用來串行并傳輸數據信號SDIO、SDIU SDI2…SWn至各級串行控制器100，亦可以將傳到各級串行控制器100的數據信號，經過轉換后輸出為脈沖調制信號(Pulse Width Modulation Signal，PWM)，或轉換為亮暗信號、馬達驅動信號等，以驅動發光二極管10或舞臺燈光。其中圖IA與圖IB中，連接中央控制單元，并接收數據信號SDIO者，為串行叢集 1000中第零級的串行控制器100 ；而連接于第零級的串行控制器100，并以第零級的串行控制器100輸出的數據信號SDIl作為其輸入數據信號者，為串行叢集1000中第一級的串行控制器100。圖2為根據本發明第一實施例的串行控制器100的功能方塊示意圖，其中串行控制器100適于接收一外部頻率CKI及一輸入數據SDI，并輸出一反向頻率CKO及一輸出數據SD0。以圖IA的串行叢集1000中的第零級的串行控制器100為例，則圖2中的外部頻率 CKI與反向頻率CKO分別相應于圖IA中的頻率信號CKIO與CKIl ；圖2中的輸入數據SDI 與輸出數據SDO分別相應于圖IA中數據信號SDIO與SDI1。以下的詳細說明以串行叢集1000中的第零級的串行控制器100為例，但非以此為限，串行叢集1000中的任一級串行控制器100皆為本發明的保護范圍，以下以第零級的串行控制器100作為說明的實施例而已。串行控制器100包括一反向器102、一串行位點檢測器104、一同步頻率產生器 106、一串行緩存器108與一半周延遲單元110。反向器102接收外部頻率CKI并輸出反向頻率CK0，如圖3A所示，令反向頻率CKO 的相位于任一個工作周期TO、Tl、T2、T3時，皆會反相于外部頻率CKI。由于外部頻率CKI在串行叢集1000中的每一傳輸級之間，皆會被反相而輸出反向頻率CK0，因此，如果在傳輸過程中，外部頻率CKI的工作周期(Clock duty cycle)有不平均的現象時，該現象即可通過下一級的串行控制器100而被平衡回來。是以，根據本發明的實施例，用此方式解決因多級累積效應，而引起外部頻率CKI波形失真的問題。串行位點檢測器104的輸入端用以接收外部頻率CKI及輸入數據SDI，并據以輸出一位點信號PS，其中位點信號PS為一奇信號或一偶信號。如圖4A所示，當外部頻率CKI 于其第一上升邊緣RE (Rising Edge)時，若串行位點檢測器104檢測到輸入數據SDI為低位準時，串行位點檢測器104即輸出偶信號為位點信號PS ；否則，如圖4B所示，當外部頻率 CKI于其第一上升邊緣RE (Rising Edge)時，若串行位點檢測器104檢測到輸入數據SDI為高位準時，則串行位點檢測器104輸出奇信號為位點信號PS。根據本發明第一實施例的串行控制器100，奇信號與偶信號分別用以指示該級串行控制器100的位點位置位于串行叢集1000中的偶級傳輸點(第0級、第2級…)或奇級傳輸點(第1級、第3級)。同步頻率產生器106依據位點信號PS及外部頻率CKI而輸出一同步頻率ITLCK， 舉例而言，當串行位點檢測器104輸出的位點信號PS為奇信號時，如圖5A所示，同步頻率 ITLCK與外部頻率CKI同相，而當位點信號PS為偶信號時，則如圖5B所示，同步頻率ITLCK 則與外部頻率CKI反相。請參閱圖6，為根據本發明第一實施例串行控制器100，其內部的詳細電路示意圖。同步頻率產生器106可包括一第一反向單元502與一選擇器504，其中第一反向單元 502用以接收外部頻率CKI，并將外部頻率CKI反相后輸出至選擇器504。選擇器504的二輸入端分別連接于第一反向單元502與外部頻率CKI，也就是說，選擇器504可選擇性地以外部頻率CKI或經由第一反向單元502反相后的外部頻率CKI為其輸出。承前例而言，即當位點信號PS為奇信號時，選擇器504即將外部頻率CKI輸出為同步頻率ITLCK ；而當位點信號PS為偶信號時，選擇器則將第一反向單元502的輸出(即反相后的外部頻率CKI) 做為同步頻率ITLCK。藉此，無論串行控制器100位于串行叢級1000中的奇級傳輸點或偶級傳輸點，同步頻率產生器106皆可用以產生一不受傳輸點位置限制的同步頻率ITLCK，于此，同步頻率ITLCK即與第零級(或偶數級)傳輸點的串行控制器100所接收到的頻率相位差一百八十度。(以確保在數據傳輸過程中有足夠的設定時間(setup time)與保持時間 (hold time))。串行緩存器108依據同步頻率ITLCK，接收并緩存輸入數據SDI，再將輸入數據SDI 輸出至半周延遲單元110，完成串行中各級數據信號的傳輸。除此之外，如圖IA與圖IB所示，當串行控制器100用來作為驅動發光二極管10或舞臺燈光控制器(DMX 512)的驅動電路時，串行緩存器108亦可將其內部緩存的輸入數據SDI，經緩沖處理(意即將串行緩存器108中的輸入數據SDI緩存于一緩沖緩存器)后，輸出為脈沖調制信號(Pul se WidthModulation Signal,PWM)，即將緩沖緩存器中的數據轉為PWM信號，以驅動發光二極管10。 又或是將緩沖緩存器中的數據轉為亮暗、馬達驅動信號等，以驅動其它電子零組件，如舞臺燈光執行其預設功能。由于反向頻率CKO為外部頻率CKI的反相(意即各級串行控制器100的輸入頻率反相于上一級串行控制器100的輸入頻率)，因此各級串行控制器100的輸出數據SDO皆會比預期提早半個周期到達其下一級的串行控制器100。如圖;3B所示，則輸入數據SDIl會于頻率信號CKIl于工作周期Tl的下降邊緣 FE(Falling edge)時即被觸發，而提前半個周期到達第一級串行控制器100。依此而言，若串行叢集1000中串行有η個串行控制器100，則第η級串行控制器100的輸出數據SDO即會提早η/2周期到達其下一級的串行控制器100。為了解決此一問題，根據本發明的第一實施例，半周延遲單元110用以接收來自串行緩存器108的輸入數據SDI，并將輸入數據SDI 以同步頻率ITLCK的半周期延遲后，再輸出為輸出數據SD0。如圖6所示，根據本發明的第一實施例，半周延遲單元110包括一第二反向單元 602與一緩存器604。第二反向單元602接收同步頻率ITLCK，并將同步頻率ITLCK反相后輸出至緩存器604。緩存器604的一端用以接收輸入數據SDI，并且根據被第二反向單元 602反相后的同步頻率ITLCK觸發后，再輸出數據SD0。藉此，半周延遲單元110可將自串行緩存器108輸出的信號(即半周延遲單元110接收到的信號)，延遲同步頻率ITLCK的半周期后(亦即讓下降邊緣FE往后延半個周期的時間)，如此一來，緩存器604所輸出的輸出數據SDO即可與反向頻率CKO同步，以達到串行叢集1000中各級串行控制器100的輸出數據SDO皆可同步于輸入數據SDI的目的。請配合參閱圖1Α、圖IB與圖3C，當串行叢集1000中，第零級串行控制器100的輸入數據SDIO于工作周期Tl內傳輸至第一級串行控制器100時，第一級串行控制器100即可于工作周期Τ2內接收到其輸入數據SDI1，以完成各級串行控制器100同步傳輸的目的。其次，由于串行叢集1000為各級串行控制器100串接傳輸，其數據信號(輸入數據SDI與輸出數據SD0)皆為一級一級往后傳遞，因此各級串行控制器100皆需要通過其內部的譯碼機制，以辨識數據信號是否屬于該級串行控制器100所讀取。當串行叢集1000 在長距離傳輸中有噪聲(noise)干擾，或遭遇熱插拔等情況，串行控制器100的解碼機制可能會出錯并造成混亂。為了解決此一問題，根據本發明第二實施例，如圖7A所示，串行控制器IOOa更可包括一逾時檢測器700，逾時檢測器700用以接收外部頻率CKI，并在外部頻率 CKI滿足一特定條件時，輸出一重置信號RESET予串行緩存器108，令串行控制器100即使遇到熱插拔或噪聲干擾，亦可經過重置信號RESET的觸發，而重新恢復其解碼機制。圖8A為根據本發明第二實施例，逾時檢測器700的狀態機示意圖。逾時檢測器 700包括步驟S802、S804、S806、S808、S810與S812。逾時檢測器700首先執行步驟S802 等待外部頻率CKI，當外部頻率CKI產生時，逾時檢測器700于步驟S804中判斷該外部頻率 CKI產生時，其間隔前一個外部頻率CKI的時間是否達一第一預定時間。若是，則逾時檢測器700于步驟S806中繼續等待下一個外部頻率CKI產生；否則，則回到步驟S802重新開始其狀態。逾時檢測器700于步驟S806繼續等待下一個外部頻率CKI后，續于步驟S808中判斷其等待時間是否已達一第二預定時間。若是，則逾時檢測器700執行步驟S812，輸出重置信號RESET ；否則，逾時檢測器700進入步驟S810，判斷外部頻率CKI是否產生，其中若外部頻率CKI已產生，逾時檢測器700即回到步驟S802重新開始其狀態機制；若外部頻率 CKI仍未產生，則逾時檢測器700回到步驟S806繼續等待。舉例而言，請一并參閱圖8B與圖8C，其中圖8B的相對時序波形圖，為逾時檢測器 700的狀態機沿著步驟S802、S804、S806、S808至S812輸出重置信號RESET ；而圖8C為逾時檢測器700的狀態機沿著步驟S802、S804、S806、S808，S810而回到S802重新開始其判斷機制(連續二個外部頻率間隔的時間未達第二預定時間，致使逾時檢測器700沿著步驟 S808到S810而回到S802)。其中第一預定時間與第二預定時間可分別由使用者自行預定， 例如第一預定時間可為100個頻率周期時間(Clock cycle)、第二預定時間為50個頻率周期時間(Clock cycle)等等。圖7B為根據本發明第三實施例的串行控制器100b，其功能方塊示意圖。其中逾時檢測器700可與串行位點檢測器104整合為單一電路方塊，以降低電路額外的制作成本及減少部分芯片的使用面積。于此，串行位點檢測器104亦可通過檢測重置信號RESET與外部頻率CKI來判斷串行控制器100于串行叢集1000中的位點位置。舉例而言，請參閱圖9A，當逾時檢測器700產生重置信號RESET時，若此時串行位點檢測器104檢測到的外部頻率CKI為高位準，則串行位點檢測器104輸出奇信號為位點信號PS ；否則，即如圖9B所示，當逾時檢測器700產生重置信號RESET時，若串行位點檢測器104檢測到的外部頻率CKI為低位準，則串行位點檢測器104輸出偶信號為位點信號PS。由此，根據本發明第三實施例的串行控制器100b，不僅可將逾時檢測器700整合于串行位點檢測器104中，達到單一電路方塊的目的，更提供了另一種根據重置信號RESET 以判斷串行控制器100位點位置的方法。為了達到串行控制器100中的數據可雙向傳輸的目的，圖IOA與圖IOB為根據本發明第四實施例的串行雙向控制器的應用架構示意圖，其將串行雙向控制器900應用于串行雙向叢集9000，其中串行雙向叢集9000包括多個串行雙向控制器900。根據本發明第四實施例的串行雙向控制器900，可以如圖IOA所示，用以驅動發光二極管10 ；抑或如圖IOB 所示，用以驅動舞臺燈光控制器(例如但不限于類似DMX 512控制器的功能)，但其應用領域不以此為限。舉例而言，串行雙向叢集9000不僅可用來串行并雙向傳輸數據信號SDI0、 SDIU SDI2…SWn于各級串行雙向控制器900之間，亦可以將傳到各級串行雙向控制器 900的數據信號數據信號SDI0、SDI1、SDI2…SWn，經過轉換后輸出為脈沖調制信號(Pulse Width Modulation Signal, PWM)，或轉換為亮暗信號、馬達驅動信號等，以驅動發光二極管 10或舞臺燈光。圖11為根據本發明第四實施例的串行雙向控制器900的功能方塊示意圖，串行雙向控制器900包括一反向器902、一輸入接點903、一串行位點檢測器904、一同步頻率產生器906、一串行緩存器908、一辨視單元909、一半周延遲單元910、一輸出接點911、與一數據導向單元912。反向器902接收外部頻率CKI并輸出反向頻率CK0，如圖12所示，令反向頻率CKO 的相位于任一個工作周期TO、Tl、T2、T3時，皆會反相于外部頻率CKI。輸入接點903用以接收一輸入數據SDI。串行位點檢測器904的輸入端用以接收外部頻率CKI及輸入數據SDI，并據以輸出一位點信號PS，位點信號PS為一奇信號或一偶
10信號。其中串行位點檢測器904輸出的位點信號PS為奇信號或偶信號的判斷方式，可如第一、二實施例，根據外部頻率CKI于其第一上升邊緣RE(Rising Edge)時，輸入數據SDI的高或低位準來決定。其次，用以判斷該級串行雙向控制器900的位點位置位于串行雙向叢集9000中的奇級或偶級傳輸點的方式，亦可根據串行雙向控制器900中一重置信號RESET 來決定(如第三實施例)。同步頻率產生器906依據位點信號PS及外部頻率CKI而輸出一同步頻率ITLCK， 舉例而言，當串行位點檢測器904輸出的位點信號PS為奇信號時，同步頻率ITLCK與外部頻率CKI同相；而當位點信號PS為偶信號時，同步頻率ITLCK則與外部頻率CKI反相。請參閱圖13，為根據本發明第四實施例串行雙向控制器900，其內部的詳細電路示意圖。同步頻率產生器906可包括一第一反向單元1202與一選擇器1204，其中第一反向單元1202用以接收外部頻率CKI，并將外部頻率CKI反相后輸出至選擇器1204。選擇器 1204的二輸入端分別連接于第一反向單元1202與外部頻率CKI，也就是說，選擇器1204可選擇性地以外部頻率CKI或經由第一反向單元1202反相后的外部頻率CKI為其輸出。承前例而言，當位點信號PS為奇信號時，選擇器1204即將外部頻率CKI輸出為同步頻率ITLCK ； 而當位點信號PS為偶信號時，選擇器則將第一反向單元1202的輸出(即反相后的外部頻率CKI)做為同步頻率ITLCK。藉此，無論串行雙向控制器900位于串行雙向叢級9000中的奇級傳輸點或偶級傳輸點，同步頻率產生器906皆可用以產生一不受傳輸點位置限制的同步頻率ITLCK，于此，同步頻率ITLCK即與第零級(或偶數級)傳輸點的串行雙向控制器900 所接收到的頻率相位差一百八十度。(以確保在數據傳輸過程中有足夠的設定時間(setup time)與保持時間(hold time))。串行緩存器908具有一接收端91及一傳出端92，串行緩存器908依據同步頻率 ITLCK，將自接收端91所收到的信號緩存后再由傳出端92輸出。其次，如前一實施例所述， 如圖IOA與圖IOB所示，當串行雙向控制器900用來作為驅動發光二極管10或舞臺燈光控制器(DMX 512)的驅動電路時，串行緩存器908亦可將其內部緩存的輸入數據SDI，經緩沖處理(意即將串行緩存器908中的輸入數據SDI緩存于一緩沖緩存器)后，輸出為脈沖調制信號(Pulse Width Modulation Signal，PWM)，即將緩沖緩存器中的數據轉為PWM信號， 以驅動發光二極管10。又或是將緩沖緩存器中的數據轉為亮暗、馬達驅動信號等，以驅動其它電子零組件，如舞臺燈光執行其預設功能。半周延遲單元910具有一輸入點93及一輸出點94，其中輸入點93耦接于傳出端 92，且半周延遲單元910將來自輸入點93的數據以同步頻率ITLCK的半周期延遲后，再從輸出點94輸出。如圖13所示，半周延遲單元910可包括一第二反向單元1302與一緩存器 1304。第二反向單元1302接收同步頻率ITLCK，并將同步頻率ITLCK反相后輸出至緩存器 1304。緩存器1304的一端連接輸入點93，并且根據被第二反向單元1302反相后的同步頻率ITLCK觸發后，再將信號輸出至輸出點94。藉此，半周延遲單元910可將自傳出端92輸出的信號(即輸入點93接收到的信號)，延遲同步頻率ITLCK的半周期后，再由輸出點94 輸出，以達到自輸出點94輸出的信號可同步于輸入數據SDI的目的。辨視單元909用以接收數據導向單元912的輸出數據(初始狀態預設為寫入下一級傳輸點，故數據導向單元912的輸出數據即為輸入數據SDI)及同步頻率ITLCK，并據此輸出一控制信號CS，其中控制信號CS包含一回傳命令Readmode。舉例而言，輸入數據SDI中可含有信息標語Header，辨視單元909即可藉由對輸入數據SDI中的信息標語Header進行譯碼，以辨識輸入數據SDI是要被傳輸并寫入下一級串行雙向控制器900，或是讀回該級串行雙向控制器900的狀態值。于此，為減少芯片的使用面積，設計者可于設計電路時，選擇將辨視單元909與串行緩存器908整合為單一電路方塊，并據以降低電路額外的制作成本。當數據導向單元912接收到回傳命令Readmode時，數據導向單元912即將輸出接點911耦接于串行緩存器908的接收端91 (亦即將輸出接點911的信號傳給接收端91)，并將半周延遲單元910的輸出點94耦接于輸入接點903，以將輸出接點911的信號同步回傳至輸入接點903。而當數據導向單元912未接收到回傳命令Readmode時，數據導向單元912則將輸入接點903耦接于串行緩存器908的接收端91，并且將半周延遲單元910的輸出點94耦接于輸出接點911，以將輸入接點903的輸入數據SDI同步寫至串行雙向叢集9000中后一級的串行雙向控制器900。數據導向單元912可包括一入切換開關(輸入雙向緩沖器)142、一出切換開關 (輸出雙向緩存器)144與一選擇器146。入切換開關142具有一第一端41、一第二端42及一第三端43，且第一端41耦接于輸入接點903。出切換開關144具有一第一腳51、一第二腳52及一第三腳53，且第一腳51耦接于輸出接點911，第三腳53耦接于輸出點94與第三端43。選擇器146具有一第一入端61、一第二入端62及一輸出端63，且第一入端61耦接于第二腳52，第二入端62耦接于第二端42，輸出端63耦接于接收端91。更明確地說，當數據導向單元912接收到回傳命令Readmode時，入切換開關142 令第一端41耦接于第三端43，出切換開關144令第一腳51耦接于第二腳52，且選擇器146 令第一入端61耦接于輸出端63，以將第一腳51的信號(即輸出接點911)同步回傳至第一端41 (即輸入接點903)。而當數據導向單元912未接收到回傳命令Readmode時，入切換開關142則令第一端41耦接于第二端42，出切換開關144令第一腳51耦接于第三腳53，且選擇器146令第二入端62耦接于輸出端63，以將第一端41 (即輸入接點90 的信號同步寫入第一腳51 (即輸出接點911)，以作為串行雙向叢集9000中下一級串行雙向控制器900的輸入數據SDI。為了解決串行雙向叢集9000在長距離傳輸中，受到噪聲(noise)干擾，或遭遇熱插拔等情況，而致使串行雙向控制器900的解碼機制可能出錯并造成混亂的問題，根據本發明第五實施例，如圖14A所示，串行雙向控制器900a更可包括一逾時檢測器1500，逾時檢測器1500用以接收外部頻率CKI，并在外部頻率CKI滿足一特定條件時，輸出一重置信號 RESET予串行緩存器908，令串行雙向控制器900a即使遇到熱插拔或噪聲干擾，亦可經過重置信號RESET的觸發，而重新恢復其解碼機制。其中逾時檢測器1500的狀態機示意圖，同第二、三實施例的逾時檢測器700，故在此不再重述。其次，如同本發明第三實施例(請參閱圖7B)，為了降低電路額外的制作成本及減少芯片的使用面積，請參閱圖14B，根據本發明第六實施例的串行雙向控制器900b，逾時檢測器1500可選擇整合于串行位點檢測器904中，以達到單一電路方塊的目的。藉此，串行位點檢測器904亦可通過檢測重置信號RESET與外部頻率CKI來判斷該級串行雙向控制器 900的位點位置位于串行雙向叢集9000中的奇級或偶級傳輸點，其判斷方式同本發明第三實施例，故在此不在贅述。
是以，根據本發明的第一實施例，利用串接各級串行控制器100以形成串行叢集 1000時，同步頻率產生器106可用以產生一不受串行控制器100的傳輸位點影響的同步頻率ITLCK。其次，串行控制器100更可通過半周延遲單元110，以實現長距離串行中各級串行控制器100的數據信號同步傳輸的目的。除此之外，根據本發明第四實施例的串行雙向控制器900，更可進一步達到各級串行雙向控制器900之間數據信號雙向傳輸的目的，以在串行雙向控制器900工作異常時，提高串行雙向叢集9000的檢錯效率。
權利要求
1.一種串行控制器，適于接收一外部頻率及一輸入數據，并輸出一反向頻率及一輸出數據，其特征在于，該串行控制器包含一反向器，接收該外部頻率并輸出該反向頻率；一串行位點檢測器，依據該外部頻率及該輸入數據而輸出一位點信號，該位點信號為一奇信號或一偶信號；一同步頻率產生器，依據該位點信號及該外部頻率而輸出一同步頻率，當該位點信號為該奇信號時，該同步頻率與該外部頻率同相，當該位點信號為該偶信號時，該同步頻率與該外部頻率反相；一串行緩存器，依據該同步頻率而接收并緩存該輸入數據后將其輸出；及一半周延遲單元，接收來自于該串行緩存器的該輸入數據、延遲該同步頻率的半周期后，輸出為該輸出數據。
2.如權利要求1所述的串行控制器，其特征在于，當該外部頻率于一第一上升邊緣，且該輸入數據為高位準時，該串行位點檢測器輸出該奇信號為該位點信號，反之，則輸出該偶信號為該位點信號。
3.如權利要求1所述的串行控制器，其特征在于，該同步頻率產生器于該位點信號為該奇信號時，將該外部頻率輸出為該同步頻率，當該位點信號為該偶信號時，該同步頻率產生器將該外部頻率反相后輸出為該同步頻率。
4.如權利要求3所述的串行控制器，其特征在于，該同步頻率產生器包含一第一反向單元，接收該外部頻率并將其反相后輸出；以及一選擇器，當該位點信號為該奇信號時，該選擇器將該外部頻率輸出為該同步頻率，當該位點信號為該偶信號時，該選擇器將該第一反向單元的輸出做為該同步頻率。
5.如權利要求1所述的串行控制器，其特征在于，該半周延遲單元包含一第二反向單元，將該同步頻率反相；以及一緩存器，依據被反相的該同步頻率接收該輸入數據后將其輸出。
6.如權利要求1所述的串行控制器，其特征在于，還包含一逾時檢測器，該逾時檢測器于該外部頻率滿足一條件時，輸出一重置信號予該串行緩存器。
7.如權利要求6所述的串行控制器，其特征在于，當該逾時檢測器輸出該重置信號，且該外部頻率為高位準時，該串行位點檢測器輸出該奇信號為該位點信號，反之，則輸出該偶信號為該位點信號。
8.—種串行雙向控制器，其特征在于，包含一反向器，接收一外部頻率并將其反相后輸出一反向頻率；一輸入接點，接收一輸入數據；一串行位點檢測器，依據該外部頻率及該輸入數據而輸出一位點信號，該位點信號為一奇信號或一偶信號；一同步頻率產生器，依據該位點信號及該外部頻率而輸出一同步頻率，當該位點信號為該奇信號時，該同步頻率與該外部頻率同相，當該位點信號為該偶信號時，該同步頻率與該外部頻率反相；一串行緩存器，具有一接收端及一傳出端，該串行緩存器依據該同步頻率，而將該接收端所收到的信號緩存后自該傳出端輸出；一辨視單元，依據該輸入數據及該同步頻率，而輸出一控制信號，該控制信號包含一回傳命令；一半周延遲單元，具有一輸入點及一輸出點，該輸入點耦接于該傳出端，該半周延遲單元將自該輸入點的數據延遲該同步頻率的半周期后，從該輸出點輸出；一輸出接點；以及一數據導向單元，當接收到該回傳命令時，該數據導向單元將該輸出接點耦接于該接收端，并將該輸出點耦接于該輸入接點，當該數據導向單元未接收到該回傳命令時，將該輸入接點耦接于該接收端，并將該輸出點耦接于該輸出接點。
9.如權利要求8所述的串行雙向控制器，其特征在于，該數據導向單元包含一入切換開關，具有一第一端、一第二端及一第三端，該第一端耦接于該輸入接點；一出切換開關，具有一第一腳、一第二腳及一第三腳，該第一腳耦接于該輸出接點，該第三腳耦接于該輸出點及該第三端；以及一選擇器，具有一第一入端、一第二入端及一輸出端，該第一入端耦接于該第二腳，該第二入端耦接于該第二端，該輸出端耦接于該接收端；其中，當接收到該回傳命令時，該入切換開關使該第一端耦接于該第三端、該出切換開關使該第一腳耦接于該第二腳、且該選擇器使該第一入端耦接于該輸出端，當未接收到該回傳命令時，該入切換開關使該第一端耦接于該第二端、該出切換開關使該第一腳耦接于該第三腳、且該選擇器使該第二入端耦接于該輸出端。
10.如權利要求8所述的串行雙向控制器，其特征在于，該同步頻率產生器于該位點信號為該奇信號時，將該外部頻率輸出為該同步頻率，當該位點信號為該偶信號時，該同步頻率產生器將該外部頻率反相后輸出為該同步頻率。
11.如權利要求10所述的串行雙向控制器，其特征在于，該同步頻率產生器包含一第一反向單元，接收該外部頻率并將其反相后輸出；以及一選擇器，當該位點信號為該奇信號時，該選擇器將該外部頻率輸出為該同步頻率，當該位點信號為該偶信號時，該選擇器將該第一反向單元的輸出做為該同步頻率。
12.如權利要求8所述的串行雙向控制器，其特征在于，該半周延遲單元包含一第二反向單元，將該同步頻率反相；以及一緩存器，依據被反相的該同步頻率接收該輸入點的信號并將其輸出。
13.如權利要求8所述的串行雙向控制器，其特征在于，當該外部頻率于一第一上升邊緣，且該輸入數據為高位準時，該串行位點檢測器輸出該奇信號為該位點信號，反之，則輸出該偶信號為該位點信號。
14.如權利要求8所述的串行雙向控制器，其特征在于，還包含一逾時檢測器，該逾時檢測器于該外部頻率滿足一條件時，輸出一重置信號予該串行緩存器。
15.如權利要求14所述的串行雙向控制器，其特征在于，當該逾時檢測器輸出該重置信號，且該外部頻率為高位準時，該串行位點檢測器輸出該奇信號為該位點信號，反之，則輸出該偶信號為該位點信號。
全文摘要
本發明公開了一種串行控制器與串行雙向控制器，該串行控制器適于接收一外部頻率及一輸入數據，并輸出一反向頻率及一輸出數據。串行控制器包含一反向器、一串行位點檢測器、一同步頻率產生器、一串行緩存器與一半周延遲單元。藉此，串行控制器能夠在反向頻率串行時，不致有數據信號與驅動頻率不同步的問題。此外，串行雙向控制器另包括辨視單元與數據導向單元，令串行控制器將目前的狀態回傳至中央控制單元，以做為檢錯的參考。
文檔編號H05B37/02GK102340909SQ20101023859
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者吳肯唐, 李振戎 申請人:聚積科技股份有限公司