JP3627743B2 - Node in data transmission system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルオーディオデータなどのように所定周期で時系列的に変化するデータを通信ネットワークを介して伝送するデータ伝送システムに係り、特に専用の同期信号線を設けなくても、伝送されたデータに基づいて受信側で時系列的な変化の状態を考慮した形で正確に元のデータを再現することができるように構成されたデータ伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ネットワークを介したデータ伝送方式には、大別すると、同期方式と非同期方式とがある。一般に同期方式は、送信側と受信側との間を専用の同期信号線などを設け、それに同期するようにしてデータを伝送しているので、受信側は送信されてきたデータに基づいて元のデータを正確に再現することができる。従って、同期方式のデータ伝送方式は、受信側における情報の時間的位置の正確な再現が要求されるディジタルオーディオデータなどの伝送に適した方式である。しかし、別途同期信号線を設けたり、送受信間で同期をとるための構成が必要である。また、同期方式による通信中はそのためだけに回線が専用されるため、通信方式としての汎用性に欠けるという欠点があった。
これに対して、非同期方式は、専用の同期信号線などを確保する必要がないため、パソコン通信などのように文字データや静止画データを送信する場合などに適している。しかしながら、非同期方式で採用しているパケット送信では、データ本来の時間的な位置の情報が欠落してしまうことになるので、ディジタルオーディオデータなどの伝送には適していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、最近では各ノードが個別にクロック発振回路とそのクロックをカウントするクロックカウンタとを備え、送信側のノードがパケットデータの先頭にデータの時間的位置を示す時間データ(タイムスタンプ)を付与してネットワーク上にデータを伝送し、受信側のノードがその時間データと内部のクロックカウンタのカンウト値を比較し、両者が不一致の場合にそのカウント値を時間データで補正し、補正されたクロックカウンタのカウント値に基づいてデータを順次再生するという擬似的な同期方式を採用するようになった。このような擬似的な同期通信方式(アイソクロナス通信方式)を規定したものとして、例えばIEEE1394がある。
すなわち、この擬似的同期方式では、各ノードのクロック発振回路が完璧に同じ周波数で発振するとは限らず、ある程度の誤差が存在することを認めた上で、その誤差によるずれを同期タイミング毎すなわち時間データを受信する毎にその時間データに合わせて、クロックカウンタのカウント値を修正するという手法を採用している。
このカウント値を修正する場合、カウント値として同じ値を繰り返したり、プラス方向に飛ばしたりすることは認めるが、マイナス方向に逆戻りさせることだけは認めないというルールに従っている。
このようなルールに従って、ディジタルオーディオデータなどを伝送されたデータに基づいて受信側で時系列的な変化の状態を考慮した形で正確に元のデータとして再現する際に、カウント値がプラス方向に飛ぶと、飛んだ分のデータの読み出しが行われなかったり、最悪の場合飛んだ分のデータがタイムスタンプによって指定されていた場合にはそれ以降のパケットデータの再生が正しく行われなくなるという問題が生じた。また、プラス方向への飛び越しを認めているために、クロックを生成するための回路が複雑になってしまうという問題もあった。
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、擬似的同期方式において、各ノード毎に設けられたクロック発振回路の発振周波数のずれに起因する時間情報の値の飛び越しを無くすことのできるデータ伝送システムを提供しうるようにノードを構成しようとするものである。更には、そのような正確な時間情報を用いて、データの再生時間関係を正確に再現することのできるデータ伝送システムを提供しうるようにノードを構成しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係るこの発明に従うノードは、それぞれ非同期で動作する複数のノードと当該複数のノードを接続する通信ネットワークとで構成され、前記各ノードは内蔵された発振回路の発生するクロックに従いそれぞれサイクルタイムをカウントし、前記複数のノードの中の或るノードが1アイソクロナスサイクルの開始タイミングのサイクルタイムを示すサイクルスタートタイムを含むサイクルスタートパケットを他のノードに送信し、前記サイクルスタートパケットを受信した前記他のノードが前記サイクルスタートタイムと前記サイクルタイムとを同期化し、前記複数ノード間で前記同期化されたサイクルタイムに基づくタイムスタンプを含む同期データパケットを用いた同期通信が行えるように構成されたデータ伝送システムにおける前記他のノードであって、前記通信ネットワークを経由して前記サイクルスタートパケットあるいは前記同期データパケットを受信する受信部と、前記クロックに従って、前記サイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと前記サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるサイクルタイムカウントデータを逐次発生するカウンタと、前記受信部が前記或るノードから前記サイクルスタートパケットを受信したとき、前記カウンタの発生する前記サイクルタイムカウントデータが示す時刻を前記サイクルスタートタイムが示す時刻と同時刻に一致させるカウンタ同期化部と、前記サイクルタイムカウントデータのうち前記上位ビットを当該ノードにおける前記サイクルタイムとするサイクルタイム供給部と、前記受信部が同期データパケットを受信したとき、前記サイクルタイム供給部から供給されるサイクルタイムと当該受信した同期データパケットに含まれるタイムスタンプとに基づいて、該受信した同期データパケットの読み出しタイミングを制御するデータ同期部とを具備することを特徴とする。
請求項2に係るこの発明に従うノードは、同期データパケットを受信するノードについてこの発明に従いクレームしたものであり、それぞれ非同期で動作する複数のノードと当該複数のノードを接続する通信ネットワークとで構成され、前記各ノードは内蔵された発振回路の発生するクロックに従いそれぞれサイクルタイムをカウントし、前記複数のノードの中の或るノードが1アイソクロナスサイクルの開始タイミングのサイクルタイムを示すサイクルスタートタイムを含むサイクルスタートパケットを他のノードに送信し、前記サイクルスタートパケットを受信した前記他のノードが前記サイクルスタートタイムと前記サイクルタイムとを同期化し、前記複数ノード間で前記同期化されたサイクルタイムに基づくタイムスタンプを含む同期データパケットを用いた同期通信が行えるように構成されたデータ伝送システムにおける前記他のノードであって、前記通信ネットワークを経由して前記サイクルスタートパケットを受信する受信部と、前記クロックに従って、前記サイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと前記サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるサイクルタイムカウントデータを逐次発生するカウンタと、前記受信部が前記或るノードから前記サイクルスタートパケットを受信したとき、前記カウンタの発生する前記サイクルタイムカウントデータが示す時刻を前記サイクルスタートタイムが示す時刻と同時刻に一致させるカウンタ同期化部と、前記サイクルタイムカウントデータのうち前記上位ビットを当該ノードにおける前記サイクルタイムとするサイクルタイム供給部とを具備することを特徴とする。
【0005】
通信ネットワークに接続された複数のノードの中の或るノードがサイクルスタートタイムを含むサイクルスタートパケットを送信するノードとなり、他のノードはこれを受信する。各ノードは、それぞれに内蔵された発振回路を有する。請求項1及び2で定義するノードでは、内蔵された発振回路の発生するクロックに従って、サイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと前記サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるサイクルタイムカウントデータを逐次発生するカウンタを有し、前記或るノードからのサイクルスタートパケットを受信したとき、該カウンタの発生するサイクルタイムカウントデータが示す時刻を該サイクルスタートタイムが示す時刻と同時刻に一致させ、そして、該サイクルタイムカウントデータのうち前記上位ビットを当該ノードのサイクルタイムとする。こうして、各ノードのサイクルタイムがサイクルスタートパケットで与えられるサイクルスタートタイムを基準にして擬似的に同期化される。その際に、サイクルタイムカウントデータは、サイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと前記サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるものであり、実際のサイクルタイムとしてはその上位ビットが使用されるので、サイクルスタートパケットを送信する前記或るノードとこれを受信する前記他のノードのそれぞれの発振回路の発振周波数が多少ずれたとしても、その発振周波数のずれによって生じるサイクルタイムの値の飛び越しを無くすことができる。また、更には、そのような正確なサイクルタイムを用いて、受信した同期データパケットの読み出しタイミングを制御することで、受信したデータの再生時間関係を正確に再現することができるようになる。従って、ディジタルオーディオデータなどのような時系列的な変化の状態を考慮したデータを受信ノード側で正確に再現することができるという優れた効果がある。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明の実施の形態を詳細に説明する。
図2はこの発明に係るデータ伝送方式の一実施の形態の全体構成を示す概略ブロック図である。図3はこのデータ伝送方式によって伝送されるデータの構成例を示す図である。なお、本明細書中では、前述のIEEE1394の通信方式に従ってデータ伝送が行われる場合を例に説明する。
図では送信側ノード10、受信側ノード20、及びその他のノード30、40が通信ネットワーク90を介して接続されている場合を示す。以下では、説明の便宜上、送信側ノード10と受信側ノード20との間のデータ伝送についてだけ説明するが、これ以外にも多数のノードが接続されていてもよいし、送信側ノードと受信側ノードだけが接続されていてもよいし、送信側ノード10と受信側ノード20との結合されたもの同士(ノード30とノード40)のデータ伝送でもよいことは言うまでもない。
この実施の形態では、ノード30が図3のようなノーマルサイクルピリオド125μsecの同期信号(cycle sync)に対応したサイクルスタートパケット信号を順次出力している場合において、送信側ノード10が図3のようなデータ列を通信ネットワーク90に送信し、そのデータ列9を受信側ノード20が受信して再現する場合について説明する。
【0007】
送信側ノード10において、データ生成回路11は、図示していない内蔵の水晶発振器によって生成された所定周波数(例えば、周波数24.576MHz(周期約40nsec))のクロックに応じて動作し、所定のサンプリング周期Tの時系列的な配列を持つ複数のデータを順次生成し、出力するもので、例えば、ディジタルオーディオ信号の順次サンプルデータを出力する。例えば、データ生成回路11は、CD(コンパクトディスク)プレイヤーのようなオーディオ再生装置を含んでいてもよいし、あるいは楽音サンプルデータをリアルタイムで合成する楽音合成装置のようなものを含んでいてもよい。データ生成回路11から出力されるデータのサンプリング周期Tは、そのデータソースに応じて、適宜可変されるようになっていてもよい。
【0008】
データ生成回路11から出力されたデータは、その時系列順に送信データバッファ12に一時的に記憶される。送信データバッファ12は非同期で入出力動作するバッファレジスタである。
カウンタ回路13は、タイムスタンプデータすなわち時間データを作成するものであり、図示してない水晶発振器によって生成された所定周波数のクロックをカウントする32ビット構成のランニングカウンタのようなものである。
ネットワークインターフェイス14は、所定の送信割り込み周期(前述のノード30の出力する同期信号(cycle sync))に同期して送信データバッファ12に一時的に記憶してあるデータを基にして図3のような1アイソクロナスサイクル(isochronous cycle)に相当するデータ列9(以下「サイクルパケット列」とする)を構成し、それを通信ネットワーク90に送信する。
【0009】
サイクルパケット列9は図3に示すように、サイクルスタートパケット91と同期データパケット群92と非同期データパケット群93とから構成される。
サイクルスタートパケット91は、32ビットで構成され、その上位20ビットがそのサイクルパケット列9のサイクルタイミングを示すデータであり、下位12ビットがそのサイクルパケット列9が通信ネットワーク90上の同期信号(cycle sync)からどれだけの時間遅れで送信されたのかを示すサイクルスタートデータXを示すデータである。
同期データパケット群92は擬似同期信号処理の対象となる複数P個のパケットデータで構成される。図では、一例としてチャンネルJからチャンネルNまでの5個の同期データパケットが示されている。この同期データパケットの数Pは任意に設定可能である。さらに、各同期データパケットは所定数Q個のデータと、その中のいずれか1つ(この実施の形態では、最初のデータ)の時間位置を示すタイムスタンプデータとからなるグループを複数個有する。この実施の形態では、4個のデータと、1個のタイムスタンプで1つのグループが構成される。すなわち、図では、4個のデータD1〜D4、D5〜D8に対して1個のタイムスタンプデータT1、T2がそれぞれ設けられている。タイムスタンプデータT1は最初のデータD1の時間位置を、タイムスタンプデータT2はデータD5の時間位置をそれぞれ示す。従って、各同期データパケットは(Q+1)個のデータグループの整数倍で構成される。なお、ディジタルオーディオデータを通信する関係上、データがQ個に満たなくても送信する場合があるがこれについては詳細説明を省略する。
非同期データパケット群93は非同期信号処理の対象となる複数R個のパケットデータで構成される。図では一例としてパケットB及びパケットCの2個のパケットデータが示されている。なお、非同期データパケットは存在していなくてもよい。
【0010】
受信側ノード20において、ネットワークインターフェイス24は通信ネットワーク90を介して送信されてきたサイクルパケット列9を受信し、それを受信した順番で時系列的に受信データバッファ22に一時的に記憶する。受信データバッファ22は、非同期で入出力動作するバッファレジスタである。クロック生成回路23は、受信したサイクルパケット列9のサイクルスタートパケットの中のサイクルスタートデータXに基づいて、送信側ノード10のデータ生成回路11から供給されたデータと同じオリジナルのサンプリング周期Tを再現するものである。
データ生成回路21は、クロック生成回路23から与えられる再現されたサンプリング周期Tに従い、受信データバッファ22に一時的に記憶されているデータを順次読み出して再生する。読み出されたデータは適宜利用される。再生されたデータを如何なる形態で利用するかは、任意である。例えば、そのままD/A変換してからスピーカ等から発音するようにしてもよいし、あるいは、エフェクト等の処理を施してからスピーカ等から発音する若しくは処理済みのデータを外部に送出するようにしてもよい。
【0011】
受信側ノード20の詳細構成を図1を用いて説明する。
図1において、サイクルタイム抽出回路51は、送信されてきたサイクルパケット列9の中からサイクルスタートパケット91を抽出し、そのサイクルスタートパケットデータを受信サイクルタイムレジスタ52に出力し、残りの同期データパケット群92及び非同期データパケット群93をデータ分離回路55に出力する。
受信サイクルタイムレジスタ52は、34ビット構成のレジスタであり、下位2ビットには『00』の定数を予め格納しており、その上位32ビットにサイクルタイム抽出回路51によって抽出された32ビット構成のサイクルスタートパケットデータを一時的に記憶すると共に34ビット構成のデータをそのまま内蔵サイクルタイムカウンタ53に転送する。
内蔵サイクルタイムカウンタ53は、受信ノード20に内蔵されている水晶発振器から出力される発振周波数98.304MHz(周期約10nsec)のクロックをカウントする34ビット構成のカウンタであり、受信サイクルタイムレジスタ52から転送されて来るデータによって順次内容が書き換えられる。なお、受信サイクルタイムレジスタ52と内蔵サイクルタイムカウンタ53との34ビットのカウント値が異なる場合にだけ、内蔵サイクルタイムカウンタ53の値を書き換えるようにしてもよい。
サイクルタイムレジスタ54は、内蔵サイクルタイムカウンタ53の上位32ビットのカウント値を常時記憶するものである。従って、内蔵サイクルタイムカウンタ53の上位32ビットのカウント値が変化したり、書き換えられた場合には、それに応じてサイクルタイムレジスタ54の値も変更される。
これら受信サイクルタイムレジスタ52、内蔵サイクルタイムカウンタ53及びサイクルタイムレジスタ54の関係を図示すると、図4のようになる。図から明らかなように受信タイクルタイムレジスタ52の34ビットデータがそのまま内蔵サイクルタイムカウンタ53に出力され、内蔵サイクルタイムカウンタ53の上位32ビットデータがそのままサイクルタイムレジスタ54に出力されるという関係になる。
【0012】
データ分離回路55は、同期データパケットを構成するパケットデータの中からタイムスタンプデータを抽出し、そのタイムスタンプデータをタイムスタンプレジスタ56に出力し、残りのデータを受信データバッファ22に出力する。例えば、図3のように、4個のデータD1〜D4に対して1個のタイムスタンプデータT1が設けられている場合には、最初のタイムスタンプデータT1がタイムスタンプレジスタ56に出力され、残りのデータD1〜D4が受信データバッファ22に出力される。なお、データ分離回路55は非同期データパケット群のパケットデータに対しては何も行わず、受信データバッファ22にデータをそのまま転送する。
タイムスタンプレジスタ56はデータ分離回路55によって分離されたタイムスタンプデータT1を一時的に格納する。
比較回路57は、サイクルタイムレジスタ54とタイムスタンプレジスタ56との格納値を比較し、両者が一致した場合に一致信号(クロック信号)をゲート回路58を介してクロック生成回路23の位相差検出回路61に出力する。
【0013】
ゲート回路58は、フリップフロップ回路5Aの出力がハイレベル“1”の時に比較回路57から出力される一致信号を位相差検出回路61にそのまま出力するスルー状態となり、フリップフロップ回路5Aの出力がローレベル“0”の時に比較回路57の出力を遮断するゲート状態となる。
検出回路59は、内蔵サイクルタイムカウンタ53の下位2ビットの値が『00』になったかどうかを検出し、『00』になった時点でフリップフロップ回路5Aのセット端子Sにセット信号を出力し、フリップフロップ回路5Aの出力Qをハイレベル“1”にセットする。
フリップフロップ回路5Aは、セット端子Sに検出回路59からの検出信号を、リセット端子Rにゲート回路58を介して比較回路57の一致信号を入力し、その出力Qをゲート回路58のゲート制御端子に出力する。
【0014】
クロック生成回路23は、位相差検出回路61、VCO62及びQ分の1の分周回路63から構成されるPLL回路であり、ゲート回路58を介して入力する比較回路57からの一致信号に基づいて動作する。ここで、Qは、前述のように同期データパケットの1グループを構成するデータ数である。従って、データ数Qが4個の場合に、分周回路には4分の1分周器を、8個の場合には分周回路には8分の1分周器を用いる。
データ生成回路21は、読み出し制御回路71及びD/A変換回路72から構成される。読み出し制御回路71は、クロック生成回路23のVCO62からのクロックに同期して、受信データバッファ22に格納してあるデータを順次読み出し、それをD/A変換回路72に出力する。D/A変換回路65は読み出し制御回路71によって読み出されたデータをアナログ信号に変換する。
【0015】
以下、図1の受信側ノード20の動作を図5を用いて説明する。
図5は、縦軸に時間経過を示し、その時間経過における受信サイクルタイムレジスタ52、内蔵サイクルタイムカウンタ53及びサイクルタイムレジスタ54のそれぞれの値の変化の様子を示すものである。図5(A)は、送信側ノード10の内蔵の水晶発振器が受信側ノード20の内蔵の水晶発振器よりも若干大きな周波数で発振している場合を示し、図5(B)は、逆に送信側ノード10の内蔵の水晶発振器が受信側ノード20の内蔵の水晶発振器よりも若干小さい周波数で発振している場合を示す。
【0016】
まず、図5(A)の場合について説明する。
送信側ノード10の内蔵の水晶発振器が受信側ノード20の内蔵の水晶発振器よりも若干大きな周波数で発振すると、内蔵サイクルタイムカウンタ53のカウント動作が徐々に遅れて、そのカウント値が受信したサイクルスタートパケットに含まれる下位12ビットのサイクルスタートデータXの値よりも小さくなる。このような場合を遅れが生じた状態という。すなわち、『326』のサイクルスタートデータXを含むサイクルスタートパケットは本来内蔵サイクルタイムカウンタ53の値が『326.00』の時点t4で、サイクルタイム抽出回路51によって抽出されなければならないが、遅れが生じた状態では、サイクルタイムカウンタ53の値が『325.75』の時点t3で抽出される。従って、そのサイクルスタートデータXの抽出された時点t3で内蔵サイクルタイムカウンタ53の値は『326.00』に書き換えられ、これ以降は内蔵の水晶発振器のクロックに応じて順次カウントアップが行われる。
このような内蔵サイクルタイムカウンタ53のデータ書き換え処理に応じてサイクルタイムレジスタ54の値は内蔵の水晶発振器の1クロック分だけ進んで変化するようになる。そして、比較回路57から出力される一致信号の出力タイミングも若干長くなるが、それはクロック生成回路23すなわちPLL回路の動作に吸収される。
なお、小数点以下の数字は2ビットで表現されているので、図では『.00』、『.25』、『.50』及び『.75』のように表示している。
【0017】
次に、図5(B)の場合について説明する。
送信側ノード10の内蔵の水晶発振器が受信側ノード20の内蔵の水晶発振器よりも若干小さな周波数で発振すると、今度は内蔵サイクルタイムカウンタ53のカウント動作が徐々に進み、そのカウント値が受信したサイクルスタートパケットに含まれる下位12ビットのサイクルスタートデータXの値よりも大きくなる。このような場合を進みが生じた状態という。すなわち、『325』のサイクルスタートデータXを含むサイクルスタートパケットは本来内蔵サイクルタイムカウンタ53の値が『325.00』の時点t1で、サイクルタイム抽出回路51によって抽出されなければならないが、進みが生じた状態では、サイクルタイムカウンタ53の値が『325.25』の時点t2で抽出される。従って、そのサイクルスタートデータXの抽出された時点t2で内蔵サイクルタイムカウンタ53の値は『325.00』に書き換えられ、これ以降は内蔵の水晶発振器のクロックに応じて順次カウントアップが行われる。この進みが生じた状態の場合には内蔵サイクルタイムカウンタ53のデータ書き換え処理に応じてサイクルタイムレジスタ54の値は変化しないが、検出回路59によって内蔵サイクルタイムカウンタ53の下位2ビットの値が『00』になったことが検出される。すなわち、検出回路59は時点t2と時点t1の短時間の間に『00』を検出し、フリップフロップ回路5Aのセット端子Sにセット信号を出力し、フリップフロップ回路5Aの出力Qをハイレベル“1”にセットするようになるので、比較回路57からも同じように短時間の間に連続して一致信号がクロック生成回路23に出力されるが、この場合もこのクロック生成回路23すなわちPLL回路の動作に吸収され、影響はない。
このような内蔵サイクルタイムカウンタ53のデータ書き換え処理に応じてサイクルタイムレジスタ54の値は内蔵の水晶発振器の1クロック分だけ遅れて変化するようになる。そして、比較回路57から出力される一致信号の出力タイミングも若干ずれるが、それはクロック生成回路23すなわちPLL回路の動作に吸収される。
上述の実施の形態によれば、内蔵サイクルタイムカウンタ53の飛びをなくせるので、タイムスタンプレジスタとコイクルタイムレジスタ54との比較回路が簡単に構成できると共にディジタルオーディオデータのジッタ量を小さくすることができる。また、内蔵サイクルタイムカウンタ53が小数部で補正されるようになるので、ディジタルオーディオデータのジッタは時間軸上に分散されるので、クロック生成回路23すなわちPLL回路でフィルタリングし易くなる。
【0018】
なお、上述の実施の形態では、同期データパケットの1グループを構成するデータ数が4個の場合について説明したが、これに限らず、3以上の値であればよい。更にはQを2のべき乗の値とすれば、割算演算を簡単化できるので、好ましい。
また、タイムスタンプデータの付加されていないデータに対して、それぞれ固有の時間データを付加する処理を行い、各データ毎の固有の時間データを参照して再生読み出しを行うようにしてもよい。
上述の実施の形態では、内蔵サイクルタイムカウンタに下位2ビットを追加して、カウントクロックを4倍にする場合について説明したが、別のレジスタなどを設けてもよい。
また、上述の実施の形態では、受信側ノードが送信側ノードの4倍の周波数(98.304kHz)で動作する場合について説明したが、送信側ノードが受信側ノードと同じ周波数で動作し、通信ネットワーク上にデータを送信する場合に通常の周波数(24.576kHz)で送信するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、サイクルスタートパケットに含まれる下位12ビットのサイクルスタートデータXを受信したときに、内蔵サイクルタイムカウンタ53の値を受信サイクルタイムレジスタ52の値で書き換える場合について説明したが、同期データパケットを構成するパケットデータの中からタイムスタンプデータを抽出し、抽出されたタイムスタンプデータ毎に書き換え処理を行うようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】
この発明によれば、擬似的同期方式(アイソクロナス通信方式)において、各受信ノードで生成するサイクルタイムカウントデータは、サイクルスタートパケットに含まれるサイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと該サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるものであり、実際のサイクルタイムとしてはその上位ビットが使用されるので、サイクルスタートパケットを送信する或るノードとこれを受信する他のノード(受信ノード)のそれぞれの発振回路の発振周波数が多少ずれたとしても、その発振周波数のずれによって生じるサイクルタイムの値の飛び越しを無くすことができる。また、更には、そのような正確なサイクルタイムを用いて、受信した同期データパケットの読み出しタイミングを制御することで、受信したデータの再生時間関係を正確に再現することができるようになる。従って、ディジタルオーディオデータなどのような時系列的な変化の状態を考慮したデータを受信ノード側で正確に再現することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るデータ伝送システムにおける受信ノードの一実施例を示す詳細構成ブロック図。
【図2】図1に示す受信ノードを含むデータ伝送システムの一実施の形態の全体構成を示す概略ブロック図。
【図3】この発明に係るデータ伝送システムによって伝送されるデータの構成例を示す図。
【図4】図1の受信サイクルタイムレジスタ、内蔵サイクルタイムカウンタ及びサイクルタイムレジスタの関係を示す図。
【図5】時間経過における受信サイクルタイムレジスタ、内蔵サイクルタイムカウンタ及びサイクルタイムレジスタのそれぞれの値の変化の様子を示す図。
【符号の説明】
10 送信側ノード、11…データ生成回路、12…送信データバッファ、13…カウンタ回路、14…ネットワークインターフェイス、20…受信側ノード、21…データ生成回路、22…受信データバッファ、23…クッロク生成回路、24…ネットワークインターフェイス、30,40…他のノード、90…通信ネットワーク、51…サイクルタイム抽出回路、52…受信サイクルタイムレジスタ、53…内蔵サイクルタイムカウンタ、54…サイクルタイムレジスタ、55…データ分離回路、56…タイムスタンプレジスタ、57…比較回路、58…ゲート回路、59…検出回路、5A…フリップフロップ回路、61…位相差検出回路、62…VCO、63…分周回路、71…読み出し制御回路、72…D/A変換回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data transmission system that transmits time-sequential data such as digital audio data in a predetermined cycle via a communication network, and is transmitted without providing a dedicated synchronization signal line in particular. The present invention relates to a data transmission system configured so that original data can be accurately reproduced on the receiving side in consideration of the state of time-series change on the receiving side.
[0002]
[Prior art]
Data transmission methods via a network are roughly classified into a synchronous method and an asynchronous method. Generally, in the synchronization method, a dedicated synchronization signal line or the like is provided between the transmission side and the reception side, and data is transmitted so as to synchronize with it, so that the reception side is based on the transmitted data. Data can be accurately reproduced. Therefore, the synchronous data transmission method is a method suitable for transmission of digital audio data or the like that requires accurate reproduction of the temporal position of information on the receiving side. However, a configuration for separately providing a synchronization signal line or synchronizing between transmission and reception is necessary. Further, since the line is dedicated only for the communication during the communication by the synchronous method, there is a drawback that the versatility as the communication method is lacking.
On the other hand, the asynchronous method is suitable for transmitting character data or still image data such as personal computer communication because it is not necessary to secure a dedicated synchronization signal line. However, the packet transmission employed in the asynchronous system is not suitable for transmission of digital audio data or the like because information on the original temporal position of data is lost.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, recently, each node has an individual clock oscillation circuit and a clock counter that counts the clock, and the node on the transmission side adds time data (time stamp) indicating the time position of the data to the head of the packet data. The data is transmitted over the network, the receiving node compares the time data with the count value of the internal clock counter, and if they do not match, the count value is corrected with the time data, and the corrected clock counter The pseudo-synchronous method of sequentially reproducing the data based on the count value of the system has been adopted. For example, IEEE 1394 is one that defines such a pseudo synchronous communication method (isochronous communication method).
That is, in this pseudo-synchronization method, the clock oscillation circuit of each node does not always oscillate at the same frequency completely, and recognizes that there is a certain amount of error, and the deviation due to the error is detected at every synchronization timing, that is, time A method of correcting the count value of the clock counter in accordance with the time data every time data is received is adopted.
When correcting this count value, it follows the rule that the same value as the count value is repeated or skipped in the positive direction, but only the backward movement in the negative direction is not allowed.
In accordance with such rules, when the digital audio data etc. is reproduced as the original data accurately in consideration of the time-series change state on the receiving side based on the transmitted data, the count value becomes positive. When flying, there is a problem that the data of the skipped data is not read, or in the worst case, if the data of the skipped data is specified by the time stamp, the subsequent packet data cannot be reproduced correctly. occured. In addition, since jumping in the positive direction is permitted, there is a problem that a circuit for generating a clock becomes complicated.
The present invention has been made in view of the above points, and in the pseudo-synchronization method, data that can eliminate the jump of the value of the time information caused by the deviation of the oscillation frequency of the clock oscillation circuit provided for each node. The node is to be configured so that a transmission system can be provided. Furthermore, it is an object of the present invention to configure a node so as to provide a data transmission system capable of accurately reproducing the reproduction time relationship of data using such accurate time information.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
A node according to the present invention according to
The node according to the present invention according to
[0005]
A node among a plurality of nodes connected to the communication network becomes a node that transmits a cycle start packet including a cycle start time, and other nodes receive this. Each node has an oscillation circuit incorporated therein. In the node defined in
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the data transmission system according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of data transmitted by this data transmission method. In this specification, a case where data transmission is performed according to the above-described IEEE 1394 communication method will be described as an example.
The figure shows a case where the transmitting
In this embodiment, when the
[0007]
In the
[0008]
The data output from the
The
The
[0009]
As shown in FIG. 3, the
The cycle start
The synchronization data packet group 92 is composed of a plurality of P pieces of packet data to be subjected to pseudo synchronization signal processing. In the figure, five synchronous data packets from channel J to channel N are shown as an example. The number P of synchronous data packets can be arbitrarily set. Further, each synchronous data packet has a plurality of groups each consisting of a predetermined number Q of data and time stamp data indicating the time position of any one of them (in this embodiment, the first data). In this embodiment, one group is composed of four data and one time stamp. That is, in the figure, one piece of time stamp data T1, T2 is provided for each of the four pieces of data D1-D4, D5-D8. The time stamp data T1 indicates the time position of the first data D1, and the time stamp data T2 indicates the time position of the data D5. Therefore, each synchronous data packet is composed of an integral multiple of (Q + 1) data groups. Note that there are cases in which digital audio data is transmitted even if the number of data is less than Q because of communication, but detailed description thereof will be omitted.
The asynchronous data packet group 93 includes a plurality of R pieces of packet data to be subjected to asynchronous signal processing. In the figure, two packet data, packet B and packet C, are shown as an example. The asynchronous data packet may not exist.
[0010]
In the receiving
The
[0011]
A detailed configuration of the
In FIG. 1, the cycle
The reception
The built-in
The
The relationship among the reception
[0012]
The
The
The
[0013]
The
The
The flip-
[0014]
The
The
[0015]
Hereinafter, the operation of the
FIG. 5 shows the passage of time on the vertical axis, and how the values of the reception
[0016]
First, the case of FIG. 5A will be described.
When the built-in crystal oscillator of the transmitting
In accordance with such data rewriting processing of the built-in
Since the numbers after the decimal point are expressed by 2 bits, “. 00 ”,“. 25 ”,“. 50 ”and“. 75 ”.
[0017]
Next, the case of FIG. 5B will be described.
When the built-in crystal oscillator of the transmitting
In accordance with the data rewriting process of the built-in
According to the above-described embodiment, since the skip of the built-in
[0018]
In the above-described embodiment, the case where the number of data constituting one group of the synchronous data packet is four has been described. Furthermore, it is preferable to set Q to a power of 2 because the division operation can be simplified.
Alternatively, a process of adding unique time data may be performed on data to which time stamp data is not added, and reproduction and reading may be performed with reference to the unique time data of each data.
In the above-described embodiment, the case in which the lower 2 bits are added to the built-in cycle time counter to increase the count clock by four has been described, but another register or the like may be provided.
In the above-described embodiment, a case has been described in which the reception side node operates at a frequency (98.304 kHz) four times that of the transmission side node. However, the transmission side node operates at the same frequency as the reception side node, and communication is performed. When data is transmitted on the network, it may be transmitted at a normal frequency (24.576 kHz).
In the above-described embodiment, the case where the value of the built-in
[0019]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the pseudo-synchronous method (isochronous communication method), the cycle time count data generated at each receiving node includes the upper bits corresponding to the information amount of the cycle start time included in the cycle start packet and the cycle start time. It consists of low-order bits corresponding to time information with accuracy exceeding the minimum resolution, and the high-order bits are used as the actual cycle time. Even if the oscillation frequency of each oscillation circuit of the node (reception node) slightly deviates, the jump of the cycle time value caused by the deviation of the oscillation frequency can be eliminated. Furthermore, by controlling the read timing of the received synchronous data packet using such an accurate cycle time, the reproduction time relationship of the received data can be accurately reproduced. Therefore, there is an excellent effect that data in consideration of the state of time-series change such as digital audio data can be accurately reproduced on the receiving node side.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a detailed configuration block diagram showing an embodiment of a receiving node in a data transmission system according to the present invention.
2 is a schematic block diagram showing an overall configuration of an embodiment of a data transmission system including a receiving node shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of data transmitted by the data transmission system according to the present invention.
4 is a diagram showing a relationship among a reception cycle time register, a built-in cycle time counter, and a cycle time register in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing changes in values of a reception cycle time register, a built-in cycle time counter, and a cycle time register over time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記通信ネットワークを経由して前記サイクルスタートパケットあるいは前記同期データパケットを受信する受信部と、
前記クロックに従って、前記サイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと前記サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるサイクルタイムカウントデータを逐次発生するカウンタと、
前記受信部が前記或るノードから前記サイクルスタートパケットを受信したとき、前記カウンタの発生する前記サイクルタイムカウントデータが示す時刻を前記サイクルスタートタイムが示す時刻と同時刻に一致させるカウンタ同期化部と、
前記サイクルタイムカウントデータのうち前記上位ビットを当該ノードにおける前記サイクルタイムとするサイクルタイム供給部と、
前記受信部が同期データパケットを受信したとき、前記サイクルタイム供給部から供給されるサイクルタイムと当該受信した同期データパケットに含まれるタイムスタンプとに基づいて、該受信した同期データパケットの読み出しタイミングを制御するデータ同期部と
を具備することを特徴とするノード。Each node is composed of a plurality of nodes that operate asynchronously and a communication network that connects the plurality of nodes. Each node counts a cycle time according to a clock generated by a built-in oscillation circuit. A node transmits a cycle start packet including a cycle start time indicating a cycle time of a start timing of one isochronous cycle to another node, and the other node receiving the cycle start packet transmits the cycle start time and the cycle start time The other node in the data transmission system configured to perform synchronous communication using a synchronous data packet including a time stamp based on the synchronized cycle time between the plurality of nodes. And
A receiving unit for receiving the cycle start packet or the synchronous data packet via the communication network;
According to the clock, a counter that sequentially generates cycle time count data consisting of upper bits corresponding to the information amount of the cycle start time and lower bits corresponding to time information with accuracy exceeding the minimum resolution of the cycle start time;
A counter synchronization unit for causing the time indicated by the cycle time count data generated by the counter to coincide with the time indicated by the cycle start time when the receiving unit receives the cycle start packet from the certain node; ,
A cycle time supply unit that sets the upper bit of the cycle time count data as the cycle time in the node;
When the reception unit receives the synchronization data packet, the read timing of the received synchronization data packet is determined based on the cycle time supplied from the cycle time supply unit and the time stamp included in the received synchronization data packet. And a data synchronization unit for controlling the node.
前記通信ネットワークを経由して前記サイクルスタートパケットを受信する受信部と、
前記クロックに従って、前記サイクルスタートタイムの情報量相当の上位ビットと前記サイクルスタートタイムの最小分解能を上回る精度の時刻情報に相当する下位ビットでなるサイクルタイムカウントデータを逐次発生するカウンタと、
前記受信部が前記或るノードから前記サイクルスタートパケットを受信したとき、前記カウンタの発生する前記サイクルタイムカウントデータが示す時刻を前記サイクルスタートタイムが示す時刻と同時刻に一致させるカウンタ同期化部と、
前記サイクルタイムカウントデータのうち前記上位ビットを当該ノードにおける前記サイクルタイムとするサイクルタイム供給部と
を具備することを特徴とするノード。Each node is composed of a plurality of nodes that operate asynchronously and a communication network that connects the plurality of nodes. Each node counts a cycle time according to a clock generated by a built-in oscillation circuit. A node transmits a cycle start packet including a cycle start time indicating a cycle time of a start timing of one isochronous cycle to another node, and the other node receiving the cycle start packet transmits the cycle start time and the cycle start time The other node in the data transmission system configured to perform synchronous communication using a synchronous data packet including a time stamp based on the synchronized cycle time between the plurality of nodes. And
A receiving unit that receives the cycle start packet via the communication network;
According to the clock, a counter that sequentially generates cycle time count data consisting of upper bits corresponding to the information amount of the cycle start time and lower bits corresponding to time information with accuracy exceeding the minimum resolution of the cycle start time;
A counter synchronization unit for causing the time indicated by the cycle time count data generated by the counter to coincide with the time indicated by the cycle start time when the receiving unit receives the cycle start packet from the certain node; ,
A node comprising: a cycle time supply unit that uses the upper bits of the cycle time count data as the cycle time in the node.
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