[发明专利]用于将非同步脉冲信号转换为同步脉冲信号的同步元件

说明书

本发明涉及一种信号转换元件，特别是涉及一种用于将非同步脉冲信号转换为参考一时钟信号的同步脉冲信号的同步元件(synchronizationelement)。

随着半导体技术的进步，使得数字电路的复杂性越来越高，例如目前普遍使用的个人电脑，为了提高执行速度与效能，在系统中的各个子系统可以使用不同的时钟频率工作。如CPU(中央处理单元)工作的外部频率为66MHz或100MHz，而PCI接口的工作频率为33MHz或66MHz，或是经由PCI(外设连接接口)接口连接的网络接口是以10MHz或100MHz的频率工作。在此种多时钟频率的系统中，常用队列(queue)来传送数据，以提高效率。在队列的工作中即需要将非同步的控制信号转换为与其工作的参考时钟信号同步的控制信号，另外，不同工作频率的子系统间也需要此种信号转换的功能，才能正常地工作。

请参照图1，其中示出一种同时使用两种频率工作的系统的方框图。

如图1所示，主机装置120与外围设备110通过队列装置130及140来传送数据。其中主机装置120工作时使用时钟信号CK1，而外围设备110工作时使用时钟信号CK2。外围设备110经信号DIN及控制信号PUSH将数据放入队列装置130中的队列135，主机装置120则经由信号DOUT及控制信号POP将队列135的数据读出。另一方面，主机装置120经信号DIN′及控制信号PUSH′(推)将数据放入队列装置140中的队列145，外围设备110则经由信号DOUT′及控制信号POP′将队列145的数据读出。

因为主机装置120与外围设备110工作时分别使用不同的参考时钟(CK1及CK2)，因此在队列装置130及140中，必须将主机装置120或外围设备110送出的非同步脉冲信号转换成参考其内部工作的时钟的同步脉冲信号，才能正确地工作。

要将参考不同时钟的脉冲信号转换成参考相同时钟的脉冲信号，传统的作法可利用格雷码(Gray code)的状态机(state machine)来完成，其利用一次只允许一个位变化来控制信号只能向一个方向变化的原理。但是此种以格雷码的状态机来完成信号同步的传统作法，只能解决将参考较低频率的时钟的脉冲信号转换成参考较高频率的时钟的脉冲信号的问题，也就是原始的输入信号的脉冲宽度必须大于新的参考时钟的周期。如果要将参考较高频率的时钟的脉冲信号转换成参考较低频率的时钟的脉冲信号，则无法以传统作法来完成。

本发明的目的在于提供一种将非同步脉冲信号转换为同步脉冲信号的同步元件，它对输入的脉冲信号宽度没有限制，能够将参考较高频率的时钟脉冲的脉冲信号转换成参考较低频率的时钟脉冲的脉冲信号。

因此本发明提供一种用于将非同步脉冲信号转换为同步脉冲信号的同步元件，其接收一输入信号及一时钟信号及输出一输出信号，并且接收一复位信号，用以将该输出信号复位。该同步元件包括一第一触发器、一第二触发器、一第三触发器、一第四触发器、一反相器、一NAND门(与非门)、一第一AND门(与门)、及一第二AND门。其中第一触发器、第二触发器、及第三触发器都具有一数据输入端、一时钟输入端、一复位输入端、及一状态输出端，而第四触发器具有一数据输入端、一时钟输入端、一复位输入端、及一互补状态输出端。

其中，第一触发器的时钟输入端耦接至该输入信号，第一触发器的数据输入端耦接至一高电位。第二触发器的数据输入端耦接至第一触发器的状态输出端，其时钟输入端耦接至时钟信号。第二触发器、第三触发器、及第四触发器的复位输入端都耦接至复位信号。

第一AND门的两个输入端分别耦接至第二触发器的状态输出端及第四触发器的互补状态输出端，第一AND门的输出端耦接至第三触发器的数据输入端。

第三触发器的时钟输入端耦接至该时钟信号，其状态输出端输出该输出信号。

第四触发器的数据输入端耦接至第三触发器的状态输出端，该时钟信号经该反相器耦接至第四触发器的时钟输入端。

NAND门的两个输入端分别耦接至第三触发器的状态输出端及第四触发器的互补状态输出端，第二AND门的两个输入端分别耦接至该复位信号及NAND门的输出端，第二AND门的输出端则耦接至第一触发器的复位输入端。

按照本发明的一优选实施例，其中该输入信号为一脉冲信号。另外，第一触发器、第二触发器、第三触发器、及第四触发器分别可以是一个D型触发器。