【嘉勤点评】牛芯半导体发明的串并转换电路及方案，可以实现多种不同有效位宽的输出数据的输出。方案整体不仅灵活性高，同时也方便后续数字电路的规划和设计，以尽可能的节省资源、降低功耗。
集微网消息，随着技术的发展，芯片通讯速率提高、数据量不断增大，而芯片的引脚数目却不能无限增大，串行解串电路成为高速数据传输的主要解决方案。
串行解串电路先通过并串转换电路将数据进行并串转换以进行高速传输，然后再通过串并转换电路将数据进行串并转换以恢复原来的数据。
然而，现有相关技术中的串并转换电路需要根据输出数据位宽进行有针对性的设计。这些方案输出数据的模式单一，且当输出数据位宽变更时，串并转换电路的结构需要重新进行设计，因此较为费时费力。
为寻求一种更加灵活、节省资源的串并转换电路方案，牛芯半导体在2021年6月2日申请了一项名为“串并转换电路、方法及串行解串器”的发明专利（申请号：202110611491.3），申请人为牛芯半导体（深圳）有限公司。
根据该方案目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。
如上图，为该专利中发明的串并转换电路的结构框图，该串并转换电路包括时钟模块110、数据转换模块120和输出选择模块130，时钟模块与数据转换模块连接，数据转换模块与输出选择模块连接。
时钟模块用于接收第一控制信号和输入时钟信号，并根据第一控制信号对输入时钟信号进行分频处理，以输出三种以上的分频时钟信号。分频时钟信号是对输入时钟信号做分频处理得到的时钟信号，其频率小于输入时钟信号的频率。第一控制信号则用于控制时钟模块在对输入时钟信号做分频处理时的分频比。每个分频时钟信号对应一种分频比，三种分频时钟信号的分频比互不相同且依次增加。
数据转换模块包括三个串联连接的数据转换单元121，数据转换单元的数量与分频时钟信号的数量相同。该单元用于根据第一控制信号和分频时钟信号对输入该数据转换单元的数据进行串并转换，以得到对应的输出数据。
输入数据经过串并转换之后，得到的输出数据的位宽将增大，对于数据转换模块的三个数据转换单元，每个数据转换单元的输出数据具有不同的位宽。该位宽是指输出数据的总位宽，其不随第一控制信号和分频时钟信号的改变而改变。
然而，数据转换单元在对输入数据进行串并转换时，当第一控制信号改变，数据转换单元输出数据的有效位宽将发生变化。有效位宽是指数据转换单元的输出数据中有效数据位的数量，有效位宽小于等于总位宽。
最后，输出选择模块根据第二控制信号，选择三个数据转换单元的输出数据中的一个作为目标输出数据输出。如此，串并转换电路可以实现多种不同有效位宽的输出数据的输出，也即目标输出数据具有多种模式，用户可以根据实际需求进行选择，灵活性高，同时也方便后续数字电路的规划和设计，达到尽可能的节省资源，降低功耗。
当第一控制信号（div5）为高电平，第二控制信号（wide）为低电平时，如上图，为该串并转换电路在这种工作模式的时序图。可以看到，第一分频时钟信号clk4p为输入时钟信号clk2p的2分频时钟信号，第二分频时钟信号clk10p为输入时钟信号clk2p的5分频时钟信号，第三分频时钟信号clk20p不使能（即不输出时钟信号）。
这种情况下，第一数据转换单元1211和第二数据转换单元1212的数据处理过程与第一控制信号div5和第二控制信号wide均为高电平时的一样。
此外，在该方案中，还设置了多种不同的工作模式，可以实现8位、10位、16位和20位这4种有效位宽的目标输出数据的输出。当数据速率较高时，可选择16位或20位的高位宽输出，最大程度地降低数据速率以及降低功耗。当数据速率已经足够低时，可选择8位或10位的低位宽输出，使其不占用过多的数字资源。因此，用户也有了更多的选择，既增加了芯片配置的灵活性，也能更好的降低功耗和节省资源。
最后，如上图，为该专利中发明的串并转换方法的流程图，首先，系统接收输入时钟信号和第一控制信号，并根据第一控制信号对输入时钟信号进行分频处理，以输出三个分频时钟信号。分频时钟信号是对输入时钟信号做分频处理得到的时钟信号，分频时钟信号的频率小于输入时钟信号的频率。
其次，根据第一控制信号和分频时钟信号对输入数据进行多次串并转换，以得到多个不同有效位宽的输出数据。在这个过程中，会对输入数据进行多次串并转换，每次串并转换后的数据的位宽为偶数且依次增大，例如，对输入数据依次进行2位到4位、4位到10位和10位到20位的串并转换。
最后，根据第二控制信号选择多个不同有效位宽的输出数据中的一个作为目标输出数据输出。即当第二控制信号为高电平时，选择第三输出数据作为目标输出数据；当第二控制信号为低电平时，选择第二输出数据作为目标输出数据。
以上就是牛芯半导体发明的串并转换电路及方案，该方案发明的串并转换电路可以实现多种不同有效位宽的输出数据的输出。方案整体不仅灵活性高，同时也方便后续数字电路的规划和设计，以尽可能的节省资源、降低功耗。
