串行传输装置及其信号传输方法 【技术领域】
本发明涉及一种传输装置，尤其涉及一种串行传输装置及其信号传输方法。
背景技术
控制器与外围装置或控制器与控制器之间的通信传输型式区分为并行传输通信(Parallel Communication)和串行传输通信(Serial Communication)，其中，串行传输通信只需要三条传输线(时钟信号线、数据信号线和锁存信号线)即可传输和接收信号。所述传输方式是通过一个时钟信号传输一位数据的方式，依序将输入的串行数据传递到连接的传输装置。当所述串行数据均传输到每一串行连接的传输装置后，所述控制器会产生一锁存信号以锁存并产生多个并行输出信号。
串行传输通信可应用于各种电子显示装置，例如以发光二极管作为发光源的交通标志或大型广告看板等。大型广告看板常常是由万颗以上的发光二极管排列而成，因此需要多个串行连接的传输装置来控制这些发光二极管的发光信息。串行传输通信也可应用于局部光源控制技术(Local Dimming Technology)，以控制局部区域的二极管背光源。图1A显示常规的串行传输装置的示意图，而图1B显示每一数据传输装置的电路方框图。参照图1B，所述数据传输装置10具有时钟信号端CLK、锁存信号LAH、输入端SDI、输出端SDO和多个并行输出端OUT1、OUT2、...OUTN。所述数据传输装置10包含移位寄存器(shift register)101和锁存器(latch)102。所述移位寄存器101包含N级寄存器(register)以接收串行输入数据，其中所述移位寄存器101的第一级寄存器连接到输入端SDI，而所述移位寄存器101的最后一级寄存器连接到输出端SDO。所述移位寄存器101在每一时钟信号到达所述时钟端CLK时移动来自输入端SDI的串行输入数据一位到移位寄存器101的下一级寄存器。所述移位寄存器101的并行输出信号在所述锁存信号LAH启用时会被锁存在相对应的锁存器102中，而所述锁存器102每一级的输出连接到所述并行输出端OUT1、OUT2、...OUTN。
参照图1A，所述串行传输装置11包含四个以串行方式连接的数据传输装置131-134。每一数据传输装置131-134个别响应于输入信号141-144和时钟信号，并个别提供输出信号151-154。所述第一数据传输装置131接收的数据信号141、时钟信号和锁存信号是由控制器12提供。由于每一数据传输装置131-133的输出端耦合到下一数据传输装置132-134的输入端，因此控制器12输出的串行数据信号由第一数据传输装置131接收后可经由其移位寄存器101移位到下一级数据传输装置132，接着再经由所述级的移位寄存器101移位到下一级数据传输装置133。依此类推，最后由第四数据传输装置134的输出端SDO送出所述串行数据信号。图1C显示所述串行传输装置11的输入和输出信号的波形图。由于每一数据传输装置131-134包含一移位寄存器101，因此其可存储N位的输入数据。当第N个时钟信号到达所述时钟端CLK时，所述第一数据传输装置131的移位寄存器101被存入N位数据。接着当第2N个时钟信号到达所述时钟端CLK时，所述第一和第二数据传输装置131、132的移位寄存器101被存入N位数据。最后当第4N个时钟信号到达所述时钟端CLK时，每一数据传输装置131-133的移位寄存器101被存入N位数据。所述移位寄存器存入的位数据在所述锁存信号LAH触发后会被同步锁存在相对应的锁存器102内，借以并行输出所述位数据到每一数据传输装置131-133的输出端OUT1、OUT2、...OUTN。如上所述，所述常规串行传输装置11可以使用串行的连接方式增加传输装置以大量传输数据。
然而，当所述串行传输装置11其中的一个数据传输装置故障失效时，传输的串行数据便会产生中断而无法继续传输。举例来说，当所述串行传输装置应用于大型广告看板时，任一传输装置的故障会导致显示的信息残缺不全而难以辨识。尤其当所述串行传输装置应用于交通标志或交易消息显示装置时，任一传输装置的故障可能会导致生命财产的损失。此外在LED背光的应用中，如采用串行传输方法进行LED的动态调光数据传输时，任一传输装置的故障可能会导致整个LED背光模块完全失效，因此，本发明提供一种串行传输装置及其信号传输方法，以避免上述失效状况发生时数据传输中止的问题。
【发明内容】
本发明的串行传输装置的一实施例包含多个以串行方式连接的数据传输装置，其中所述数据传输装置包含第一移位寄存器、错误检测电路和第二移位寄存器。所述第二移位寄存器用以接收第二串行输入信号，并依据时钟信号产生输出信号。所述错误检测电路用以接收来自所述第二移位寄存器的输出信号和第一串行输入信号，并依据错误检测结果而选择其中一者以产生输出信号。所述第一移位寄存器用以接收来自所述错误检测电路的输出信号，并依据所述时钟信号产生串行输出信号。所述第二串行输入信号是来自至少前一级数据传输装置的第一串行输入信号，且所述第一串行输入信号是来自前一级数据传输装置的串行输出信号。
本发明的串行传输装置的另一实施例包含多个以串行方式连接的数据传输装置，其中所述数据传输装置包含第一移位寄存器、第二移位寄存器和错误检测电路。所述第一移位寄存器用以接收第一串行输入信号，并依据时钟信号产生第一串行输出信号。所述第二移位寄存器用以接收第二串行输入信号，并依据时钟信号产生第二串行输出信号。所述错误检测电路用以接收所述第一和第二移位寄存器的输出信号，并依据错误检测结果而选择其中一者以产生一组并行输出信号。所述第一串行输入信号是来自前一级或更前级数据传输装置的第一串行输出信号，且所述第二串行输入信号是来自后一级或更后级数据传输装置的第二串行输出信号。
本发明的串行信号传输方法的一实施例包含以下步骤：提供多个以串行方式连接的数据传输装置，其中任一数据传输装置具有第一串行数据输入端口和第二串行数据输入端口；由前一级数据传输装置输出正向串行数据到目前的数据传输装置的第一串行数据输入端口；由至少前一级数据传输装置输入正向串行数据到目前的数据传输装置的第二串行数据输入端口；利用错误检测电路比对所述第一串行数据输入端口和所述第二串行数据输入端口地数据，并依据错误检测结果而选择其中一者以产生串行输出信号作为目前的数据传输装置的实际串行输入信号；以及数据传输装置产生并行输出信号用以驱动发光二极管单元。
本发明的串行信号传输方法的另一实施例包含以下步骤：提供多个以串行方式连接的数据传输装置，其中任一数据传输装置具有第一串行数据输入端口和第二串行数据输入端口；由前一级或者更前级数据传输装置输出正向串行数据到目前的数据传输装置的第一串行数据输入端口；由后一级或者更后级数据传输装置输出反向串行数据到目前的数据传输装置的第二串行数据输入端口；利用错误检测电路比对所述第一串行数据输入端口和所述第二串行数据输入端口的数据，并依据错误检测结果而选择其中一者以产生并行输出信号借以驱动发光二极管单元。
【附图说明】
图1A显示常规的串行传输装置的示意图；
图1B显示每一数据传输装置的电路方框图；
图1C显示所述串行传输装置的输入和输出信号的波形图；
图2A显示根据本发明一实施例的串行传输装置的示意图；
图2B显示图2A的串行传输装置的电路方框图；
图2C显示所述串行传输装置的输入和输出信号的波形图；
图3A显示根据本发明的一实施例的串行传输装置的示意图；
图3B显示图3A的串行传输装置的电路方框图；以及
图3C显示所述串行传输装置在故障状态时的信号传输方式。
【具体实施方式】
图2A显示根据本发明一实施例的串行传输装置的示意图。为了简洁起见，图2A以三级串行方式连接的数据传输装置为例说明，而图2B显示每一数据传输装置的电路方框图。参照图2B，所述数据传输装置20具有时钟信号端CLK、第一输入端DATA_in、第二输入端DATA_pre、第一输出端DATA_out和多个并行输出端OUT1、OUT2、...OUTN。在本实施例中，所述数据传输装置20包含第一移位寄存器201、第二移位寄存器202、错误检测电路203、锁存器204和锁存产生电路205。所述串行传输装置20的工作原理说明如下。首先，串行输入数据由第一数据传输装置211的第一输入端DATA_in接收，并传输到所述第一数据传输装置211中的错误检测电路203。同时，所述串行输入数据也由第二数据传输装置212的第二输入端DATA_pre接收，并传输到所述第二数据传输装置212中的错误检测电路203。当第N个时钟信号到达所述第一数据传输装置211的时钟端CLK后，所述串行输入数据通过所述第一数据传输装置211中的第一移位寄存器201输出并进入所述第二数据传输装置212的第一输入端DATA_in。所述第一移位寄存器201输出的信号同时也提供到第三数据传输装置213的第二输入端DATA_pre。
在本实施例中，所述数据传输装置211-213中的错误检测电路203具有两个输入端。以第二数据传输装置212举例说明，其中一个输入端用来接收第一级数据传输装置211的第一输出端DATA_out的位数据，而另一个输入端用来接收自身数据传输装置中的第二移位寄存器202的输出信号，并选择性地切换所述两个输入端的其中一者到自身数据传输装置中的第一移位寄存器201。在本实施例中，所述错误检测电路203可以是位比较器，用以比较所述两个输入端数据位是否有实质上相同的逻辑变化。如果所述第二移位寄存器202的输出信号和所述第一输入端DATA_in的位数据实质上为不同的逻辑变化，那么所述错误检测电路203可选择所述第二移位寄存器202的输出信号。在另一实施例中，所述错误检测电路203可以为边缘检测器(edge detector)，用以检测第一级数据传输装置211的第一输出端DATA_out的位数据的逻辑变化。因为所述串行输入数据是由多个逻辑0和逻辑1的字数据所组成，当数据传输正常时，所述错误检测电路203可以检测到逻辑0至1，或者逻辑1至0的边缘变化。当所述错误检测电路203读到连续多个逻辑1或逻辑0信号时，代表数据传输时遇到线路开路(stuck open)、短路(stuckshort)或者传输装置故障的状况。在上述状况下，所述错误检测电路203选择性地切换以接收自身数据传输装置212中的第二移位寄存器202的位数据，而旁路(bypass)来自前级数据传输装置211的第一输出端DATA_out的位数据的错误信息。当数据传输正常时，所述错误检测电路203选择性地切换以接收前级数据传输装置211的第一输出端DATA_out的位数据作为所述第一移位寄存器201的输入信号。通过上述操作方式，当所述串行传输装置连结的其中一者故障失效时，所述串行输入数据可略过所述故障的传输装置而继续传输。
图2C显示所述串行传输装置21的输入和输出信号的波形图。在本实施例中，用来锁存所述第一移位寄存器201存入的位数据到相对应的锁存器204的锁存信号是由锁存产生电路205所产生。所述锁存电路产生电路205接收所述时钟信号CLK，待所述串行数据的每一位均被存入对应的移位寄存器后，所述时钟信号CLK会在一连续时间输出一特定电平。所述锁存产生电路205检测到所述特定电平维持一预定时间后，即产生一脉冲信号以作为所述锁存信号。在本发明的另一实施例中，所述锁存信号可以是外部信号。
根据本发明一实施例，所述数据传输装置213的第二输入端DATA_pre是用来接收前级数据传输装置212的第一输入端DATA_in的输入数据。根据本发明的另一实施例，所述数据传输装置213的第二输入端DATA_pre可用来接收数据传输装置211或更前级的数据传输装置(未图示)的第一输入端DATA_in的输入数据以增加所述串行传输装置21的容错能力。
图3A显示根据本发明一实施例的串行传输装置31的示意图，所述串行传输装置31包含多个串行连接的数据传输装置。为了简洁起见，图3A以四级串行方式连接的数据传输装置为例说明，而图3B显示根据其内部的电路方框图。所述数据传输装置31具有时钟信号端CLK、第一输入端SIN1、第二输入端SIN2、第一输出端SOUT1、X第二输出端SOUT2和多个并行输出端OUT1、OUT2、...OUTN。在本实施例中，所述数据传输装置包含第一移位寄存器301、错误检测电路302、第二移位寄存器303、锁存器304和锁存产生电路305。所述第一移位寄存器301用以接收来自第一输入端SIN1的信号，而所述第二移位寄存器303用以接收来自第二输入端SIN2的信号。所述错误检测电路302具有两个输入端，其中一个输入端用来接收所述第一移位寄存器301的输出数据，而另一个输入端用来接收所述第二移位寄存器303的输出数据，并选择性地切换所述两个输入端的其中一者的位数据，在一锁存信号触发后同步锁存所述数据在对应的锁存器304中。所述锁存器304的每一级电连接于并行输出端OUT1、OUT2、...OUTN，借以将输入的串行数据转换为并行式的输出格式。所述锁存产生电路305用以在检测到所述时钟信号CLK输出一特定电平且维持一连续时间后产生所述锁存信号。
所述串行传输装置31的工作原理说明如下。首先，正向串行输入数据由数据传输装置311的第一输入端SIN1接收，并传输到所述数据传输装置311中的第一移位寄存器301。另一反向串行输入数据由数据传输装置314的第二输入端SIN2所接收，并传输到所述数据传输装置314中的第二移位寄存器303。所述反向串行输入数据的位数据以所述正向串行输入数据的位数据的相反顺序输出，例如，当所述正向串行输入数据为(1，1，0，0，1，1，0)时，所述反向串行输入数据为(0，1，1，0，0，1，1)。
在本实施例中，每一数据传输装置311-314中的错误检测电路302为位比较器，用以比较所述两个输入端的数据位是否有实质上相同的逻辑变化，并将选择到的输入端数据传输到所述锁存器304。在另一实施例中，所述错误检测电路302为边缘检测器，用以检测所述第一移位寄存器301输出的位数据的逻辑变化。当错误检测电路302读到连续多个逻辑1或逻辑0信号时，代表数据传输时遇到线路开路、短路或者传输装置故障的状况。以图3C为例说明，所述数据传输装置312与313之间的传输线遇到开路状况，因此，所述数据传输装置313的错误检测电路302会选择性地切换以接收来自数据传输装置314第二输出端SOUT2的数据，而旁路来自所述数据传输装置312第一输出端SOUT1的错误信息。此外，在另一实施例中，数据传输装置的故障信息可在所述串行传输装置31通电(Power On)时，由控制器送出一正向初始信号和一反向初始信号，所述正向初始信号会由所述数据传输装置311传输到所述数据传输装置314，而所述反向初始信号会由所述数据传输装置314传输到所述数据传输装置311。当所述串行传输装置连结的其中一者故障失效时，所述串行输入数据可通过所述错误检测电路302而得知故障的传输装置。
根据本发明一实施例，所述数据传输装置313的第一输入端SIN1是用来接收前级数据传输装置312的第一输出端SOUT1的输出数据。根据本发明的另一实施例，数据传输装置313的第一输入端SIN1可用来接收前第二级数据传输装置311或更前级的第一输出端SOUT1的输出数据，以增加所述串行传输装置31的容错能力。类似地，数据传输装置313的第二输入端SIN2可用来接收后第二级或更后级数据传输装置(未图示)的第二输出端SOUT2的输出数据。
本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示而作种种不脱离本发明精神的替换和修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示，而应包括各种不脱离本发明的替换和修饰，并由所附的权利要求书所涵盖。