一种异步真四相握手协议电路及其控制方法
阅读说明：本技术 一种异步真四相握手协议电路及其控制方法 (Asynchronous true four-phase handshake protocol circuit and control method thereof ) 是由 袁甲 胡晓宇 于增辉 于 2021-03-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种异步真四相握手协议电路及其控制方法,电路包括：第一反相器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第一反相装置和第二反相装置；第一反相器的输入端连接第一请求信号；第三MOS管的栅极连接第二请求信号,第四MOS管的栅极和第七MOS管的栅极均连接第二应答信号,第一反相装置的一端连接第一应答信号；第二反相装置的一端连接第二请求信号。本发明在请求信号上升沿到来时仅回复应答信号,在请求信号下降沿到来时捕获数据,因此本发明能够降低延迟链的开销,提升电路的工作速度。(The invention relates to an asynchronous true four-phase handshake protocol circuit and a control method thereof, wherein the circuit comprises: the MOS transistor comprises a first phase inverter, a first MOS transistor, a second MOS transistor, a third MOS transistor, a fourth MOS transistor, a fifth MOS transistor, a sixth MOS transistor, a seventh MOS transistor, an eighth MOS transistor, a first phase-inverting device and a second phase-inverting device; the input end of the first inverter is connected with a first request signal; the grid electrode of the third MOS tube is connected with a second request signal, the grid electrode of the fourth MOS tube and the grid electrode of the seventh MOS tube are both connected with a second response signal, and one end of the first inverting device is connected with a first response signal; one end of the second inverting device is connected with the second request signal. The invention only replies the response signal when the rising edge of the request signal arrives, and captures data when the falling edge of the request signal arrives, so the invention can reduce the expense of the delay chain and improve the working speed of the circuit.)
技术领域
本发明涉及电子产品设计领域，特别是涉及一种异步真四相握手协议电路及其控制方法。
背景技术
在可穿戴电子、医疗电子、无线传感节点等应用中，为了系统更好的续航时间，需要降低系统的功耗，异步电路因为不需要时钟驱动，仅在数据到来时工作，因此能有效降低系统功耗。
常见的捆绑数据异步电路结构如图1所示，要保证触发器能够正确捕获数据，延迟链的延迟要大于数据路径的延迟。在传统四相握手协议电路中，控制器在接收到前级请求信号上升沿时捕获数据，因此延迟链传输请求信号上升沿的延时需要大于数据路径的延迟。而延迟链传输下降沿的延迟不仅不能用来进行数据路径的延时匹配，还会限制电路的工作速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种异步真四相握手协议电路及其控制方法，能够降低延迟链的开销，提升电路的工作速度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种异步真四相握手协议电路，包括：
第一反相器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第一反相装置和第二反相装置；
所述第一反相器的输入端连接第一请求信号，所述第一反相器的输出端分别连接所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极和所述第八MOS管的栅极；所述第一MOS管的源极和所述第四MOS管的源极均连接工作电压端，所述第一MOS管的漏极连接第一节点；所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极连接所述第三MOS管的漏极；所述第三MOS管的栅极连接第二请求信号，所述第三MOS管的源极和所述第八MOS管的源极均连接公共接地端；所述第四MOS管的栅极和所述第七MOS管的栅极均连接第二应答信号，所述第四MOS管的漏极连接所述第五MOS管的源极；所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的漏极均连接第二节点，所述第五MOS管的衬底和所述第四MOS管的衬底连接工作电压端；所述第五MOS管的栅极和所述第六MOS管的栅极均连接所述第一节点，所述第六MOS管的源极连接所述第七MOS管的漏极；所述第七MOS管的源极连接所述第八MOS管的漏极；
所述第一反相装置的一端连接所述第一节点，所述第一反相装置的另一端连接第一应答信号；所述第二反相装置的一端连接所述第二节点，所述第二反相装置的另一端连接第二请求信号。
优选地，所述第一反相装置包括并联的第二反相器和第三反相器；
所述第二反相器的输入端分别连接所述第三反相器的输出端和所述第一节点，所述第二反相器的输出端分别连接所述第三反相器的输入端和所述第一应答信号。
优选地，所述第三反相器的驱动能力为所述第二反相器的八分之一。
优选地，所述第二反相装置包括并联的第四反相器和第五反相器；
所述第四反相器的输入端分别连接所述第五反相器的输出端和所述第二节点，所述第四反相器的输出端分别连接所述第五反相器的输入端和所述第二请求信号。
优选地，所述第五反相器的驱动能力为所述第四反相器的八分之一。
优选地，所述第一MOS管、所述第四MOS管和所述第五MOS管为PMOS管。
优选地，所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第六MOS管、所述第七MOS管和所述第八MOS管均为NMOS管。
一种异步真四相握手协议电路的控制方法，应用于一种异步真四相握手协议电路，所述控制方法包括：
初始状态时，第一请求信号置为低电平，将第一应答信号置为高电平，第二请求信号置为低电平；
当数据进行传输时，将所述第一请求信号由低电平变为高电平，此时，所述第一节点变为高电平，所述第一应答信号变为低电平，并当所述第一应答信号变为低电平后，将所述第一请求信号再置为低电平；
当所述第一请求信号由高电平变为低电平后，第二节点变为低电平，所述第二请求信号变为高电平，并当所述第二请求信号变为高电平后，所述第一节点变为低电平，所述第一应答信号变为高电平，此时数据被正确补获；
当数据被正确补获后，再将所述第二请求信号置为低电平。
优选地，所述第二请求信号与触发器连接，所述触发器在所述第二请求信号的上升沿捕获数据进行传输。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种异步真四相握手协议电路及其控制方法，包括：第一反相器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第一反相装置和第二反相装置；所述第一反相器的输入端连接第一请求信号，所述第一反相器的输出端分别连接所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极和所述第八MOS管的栅极；所述第一MOS管的源极和所述第四MOS管的源极均连接工作电压端，所述第一MOS管的漏极连接第一节点；所述第二MOS管的漏极连接所述第一MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极连接所述第三MOS管的漏极；所述第三MOS管的栅极连接第二请求信号，所述第三MOS管的源极和所述第八MOS管的源极均连接公共接地端；所述第四MOS管的栅极和所述第七MOS管的栅极均连接第二应答信号，所述第四MOS管的漏极连接所述第五MOS管的源极；所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的漏极均连接第二节点，所述第五MOS管的衬底和所述第四MOS管的衬底连接工作电压端；所述第五MOS管的栅极和所述第六MOS管的栅极均连接所述第一节点，所述第六MOS管的源极连接所述第七MOS管的漏极；所述第七MOS管的源极连接所述第八MOS管的漏极；所述第一反相装置的一端连接所述第一节点，所述第一反相装置的另一端连接第一应答信号；所述第二反相装置的一端连接所述第二节点，所述第二反相装置的另一端连接第二请求信号。本发明在请求信号上升沿到来时仅回复应答信号，在请求信号下降沿到来时捕获数据，因此数据传输过程包含了请求信号上升沿和下降沿的传输过程，故而只需要保证请求信号上升沿的传输延时和下降沿的传输延时之和大于数据路径传输延时即可保证数据的正确捕获，因此本发明能够降低延迟链的开销，提升电路的工作速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中捆绑数据异步电路结构示意图；
图2为本发明提供的实施例中异步真四相握手协议电路结构示意图；
图3为本发明异步真四相握手协议电路的控制方法的流程图。
符号说明：
M1-第一MOS管，M2-第二MOS管，M3-第三MOS管，M4-第四MOS管，M5-第五MOS管，M6-第六MOS管，M7-第七MOS管，M8-第八MOS管，INV1-第一反相器，INV2-第二反相器，INV3-第三反相器，INV4-第四反相器，NET1-第一节点，NET2-第二节点，Req_L-第一请求信号，Ack_L-第一应答信号，Req_R-第二请求信号，Ack_R-第二应答信号，VDD-工作电压端，VSS-公共接地端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种异步真四相握手协议电路及其控制方法，能够降低延迟链的开销，提升电路的工作速度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图2为本发明提供的实施例中异步真四相握手协议电路结构示意图，如图2所示，本发明一种异步真四相握手协议电路及其控制方法，包括：
第一反相器INV1、第一MOS管M1、第一MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第一反相装置和第二反相装置。
所述第一反相器INV1的输入端连接第一请求信号Req_L，所述第一反相器INV1的输出端分别连接所述第一MOS管M1的栅极、所述第一MOS管M2的栅极和所述第八MOS管M8的栅极；所述第一MOS管M1的源极和所述第四MOS管M4的源极均连接工作电压端VDD，所述第一MOS管M1的漏极连接第一节点NET1；所述第一MOS管M2的漏极连接所述第一MOS管M1的漏极，所述第一MOS管M2的源极连接所述第三MOS管M3的漏极；所述第三MOS管M3的栅极连接第二请求信号Req_R，所述第三MOS管M3的源极和所述第八MOS管M8的源极均连接公共接地端VSS；所述第四MOS管M4的栅极和所述第七MOS管M7的栅极均连接第二应答信号Ack_R，所述第四MOS管M4的漏极连接所述第五MOS管M5的源极；所述第五MOS管M5的漏极、所述第六MOS管M6的漏极均连接第二节点NET2，所述第五MOS管M5的衬底和所述第四MOS管M4的衬底连接工作电压端VDD；所述第五MOS管M5的栅极和所述第六MOS管M6的栅极均连接所述第一节点NET1，所述第六MOS管M6的源极连接所述第七MOS管M7的漏极；所述第七MOS管M7的源极连接所述第八MOS管M8的漏极。
所述第一反相装置的一端连接所述第一节点NET1，所述第一反相装置的另一端连接第一应答信号Ack_L；所述第二反相装置的一端连接所述第二节点NET2，所述第二反相装置的另一端连接第二请求信号Req_R。
优选地，所述第一反相装置包括并联的第二反相器INV2和第三反相器INV3。
所述第二反相器INV2的输入端分别连接所述第三反相器INV3的输出端和所述第一节点NET1，所述第二反相器INV2的输出端分别连接所述第三反相器INV3的输入端和所述第一应答信号Ack_L。
优选地，所述第三反相器INV3的驱动能力为所述第二反相器INV2的八分之一。
优选地，所述第二反相装置包括并联的第四反相器INV4和第五反相器；
所述第四反相器INV4的输入端分别连接所述第五反相器的输出端和所述第二节点NET2，所述第四反相器INV4的输出端分别连接所述第五反相器的输入端和所述第二请求信号Req_R。
优选地，所述第五反相器的驱动能力为所述第四反相器INV4的八分之一。
优选地，所述第一MOS管M1、所述第四MOS管M4和所述第五MOS管M5为PMOS管。
优选地，所述第一MOS管M2、所述第三MOS管M3、所述第六MOS管M6、所述第七MOS管M7和所述第八MOS管M8均为NMOS管。
该电路的基本工作流程如下：初始状态下Req_L为低电平，Ack_L为高电平，Req_R为低电平，Ack_R为高电平。前级有数据到来时， Req_L变为高电平，M1开启，M2关闭，NET1变为高电平，Ack_L变为低电平。前级接收到Ack_L的低电平后，会将Req_L置为低电平，在接收到前级Req_L的低电平后，M2开启，M1关闭，同时M8开启，而M6,M7已经处于开启状态，因此NET2变为低电平，Req_R变为高电平。Req_R可作为本级触发器的时钟信号，在Req_R的上升沿捕获前级的数据传输到后级。在Req_R变为高之后，M3开启，NET1被置为低电平，Ack_L变为高电平，表明数据已被正确捕获。设定INV3和INV5的驱动能力较弱，根据经验，将其驱动能力设计为INV2和INV4的驱动能力1/8。
从电路的工作流程可知，数据从前级传输到本级的过程中，既经历了请求信号上升沿的传输也经历了请求信号下降沿的传输，因此进行时序匹配时可以将请求信号上升沿传输延时和下降沿传输延时之和与数据延时匹配，大大降低了延迟链的开销。
图3为本发明异步真四相握手协议电路的控制方法的流程图，如图3所示，本发明一种异步真四相握手协议电路及其控制方法的控制方法，应用于一种异步真四相握手协议电路及其控制方法，所述控制方法包括：
步骤100：初始状态时，第一请求信号Req_L置为低电平，将第一应答信号Ack_L置为高电平，第二请求信号Req_R置为低电平；
步骤200：当数据进行传输时，将所述第一请求信号Req_L由低电平变为高电平，此时，所述第一节点NET1变为高电平，所述第一应答信号Ack_L变为低电平，并当所述第一应答信号Ack_L变为低电平后，将所述第一请求信号Req_L再置为低电平；
步骤300：当所述第一请求信号Req_L由高电平变为低电平后，第二节点NET2变为低电平，所述第二请求信号Req_R变为高电平，并当所述第二请求信号Req_R变为高电平后，所述第一节点NET1变为低电平，所述第一应答信号Ack_L变为高电平，此时数据被正确补获；
步骤400：当数据被正确补获后，再将所述第二请求信号Req_R置为低电平。
优选地，所述第二请求信号Req_R与触发器连接，所述触发器在所述第二请求信号Req_R的上升沿捕获数据进行传输。
本发明的有益效果如下：
在本发明中，电路在接收到请求信号上升沿后仅回复应答信号，不进行数据捕获，而在接收到请求信号下降沿后捕获数据，因此数据传输过程经历了请求信号上升沿和下降沿的传输，在进行延时匹配时只需要保证请求信号上升沿和下降沿的延时之和大于数据的传输延时即可保证数据的正确捕获，相比传统的四相握手协议来说，延迟链的面积和功耗开销都能够大大减小。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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