專利名稱：一種時(shí)鐘恢復(fù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時(shí)鐘恢復(fù)電路及其實(shí)現(xiàn)方法，是一種無需外部參考時(shí)鐘即可恢復(fù)嵌入在數(shù)據(jù)流中時(shí)鐘信號(hào)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在無晶體振蕩器的條件下輸出高頻率精度的時(shí)鐘并保持時(shí)鐘頻率，用于USB、光纖通信、射頻識(shí)別等領(lǐng)域時(shí)鐘的恢復(fù)。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，時(shí)鐘恢復(fù)電路(CRC)的應(yīng)用越來越廣泛。在很多通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)并沒有附加的時(shí)鐘參考，而外接晶振一方面會(huì)提高成本，一方面在時(shí)鐘頻率較高的條件下無法達(dá)到所需的時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘恢復(fù)電路在其中的作用就是恢復(fù)出嵌入在數(shù)據(jù)流中的時(shí)鐘信號(hào)，再利用該時(shí)鐘消除數(shù)據(jù)的抖動(dòng)和恢復(fù)數(shù)據(jù)。
常用的時(shí)鐘恢復(fù)電路(CRC)的結(jié)構(gòu)基于鎖相環(huán)原理實(shí)現(xiàn)，用于有數(shù)據(jù)輸入時(shí)提取時(shí)鐘，卻無法在無數(shù)據(jù)輸入的情況下保持時(shí)鐘的頻率，因此只能用在接收器中，而不能用在發(fā)送器中。本發(fā)明提出的一種時(shí)鐘恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)，可以在有數(shù)據(jù)輸入時(shí)提取時(shí)鐘，并一直保持時(shí)鐘的頻率，可以應(yīng)用在收發(fā)器中，應(yīng)用領(lǐng)域如USB、光纖通信、射頻識(shí)別等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種時(shí)鐘恢復(fù)電路，主要結(jié)構(gòu)分三個(gè)部分誤差提取部分(FD)，邏輯控制部分(CON)和數(shù)字控制振蕩器(DCO)，如圖I所示。FD給出可用于判斷輸入波形頻率和DCO輸出波形頻率之間大小關(guān)系的信息；C0N接收到頻率誤差計(jì)數(shù)器的內(nèi)容后即可判斷兩者的大小關(guān)系，并根據(jù)校準(zhǔn)算法控制DCO頻率向目標(biāo)頻率和精度收斂；DC0是定制設(shè)計(jì)的數(shù)字控制振蕩器，其頻率由CON給出的控制字調(diào)節(jié)。誤差提取部分(FD)的作用是提取有助于邏輯控制部分(CON)進(jìn)行頻率誤差極性判斷的信息，即FD內(nèi)部的誤差分析計(jì)數(shù)器記錄的DCO輸出信號(hào)在規(guī)定的一段時(shí)間內(nèi)振蕩了多少個(gè)周期。誤差提取的信息是頻率高或低的極性，即只要能夠判斷出DCO輸出頻率相對(duì)于參考信號(hào)是高了還是低了即可，而無須判斷出高或低的程度。時(shí)鐘頻率的校準(zhǔn)過程由多個(gè)校準(zhǔn)步組成，其中每一個(gè)校準(zhǔn)步的工作原理如圖2所示。利用數(shù)據(jù)通信中的同步信號(hào)，對(duì)兩個(gè)連續(xù)的同向沿(如上升沿)之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，從計(jì)數(shù)信息中獲取頻率誤差信息。為了提高時(shí)鐘校準(zhǔn)的精度，計(jì)數(shù)時(shí)鐘必須與數(shù)據(jù)信號(hào)的翻轉(zhuǎn)沿嚴(yán)格同步。校準(zhǔn)步推動(dòng)著算法將DCO輸出向目標(biāo)頻率和精度收斂。校準(zhǔn)步的多少反映了算法收斂的速度和穩(wěn)定性。每一步FD的誤差提取過程如下當(dāng)系統(tǒng)處在校準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài)后，第一個(gè)到來的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)(DATA)的上升沿觸發(fā)DCO開始有效振蕩，并開始記錄DCO輸出的時(shí)鐘上升沿?cái)?shù)；在第二個(gè)到來的DATA信號(hào)的上升沿處停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的結(jié)果會(huì)在同步區(qū)間被采到如果計(jì)數(shù)結(jié)果處在設(shè)定的區(qū)間1，則認(rèn)為本地頻率尚小于目標(biāo)頻率；如果計(jì)數(shù)結(jié)果處在設(shè)定的區(qū)間2，則認(rèn)為本地頻率大于目標(biāo)頻率；其余情況被認(rèn)為異常，不會(huì)進(jìn)行校準(zhǔn)算法。計(jì)數(shù)區(qū)間的設(shè)定取決于數(shù)據(jù)速率與DCO目標(biāo)頻率的關(guān)系。CON利用DCO的輸出時(shí)鐘同步頻率誤差極性判斷和DCO頻率校準(zhǔn)；在DATA信號(hào)的第三個(gè)上升沿處，一次校準(zhǔn)步結(jié)束，F(xiàn)D需要恢復(fù)成待校準(zhǔn)狀態(tài)。
圖ICRC系統(tǒng)框圖
圖2單個(gè)校準(zhǔn)步的工作原理圖3FD內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接關(guān)系圖
具體實(shí)施例方式在時(shí)鐘恢復(fù)電路的主要結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)D的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)異步控制的計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)考慮包括頻率誤差分辨精度、計(jì)數(shù)器可工作最高頻率和有效的計(jì)數(shù)時(shí)長(zhǎng)。頻率誤差分辨精度決定了計(jì)數(shù)器需要數(shù)多少個(gè)周期以及由此確定的計(jì)數(shù)時(shí)長(zhǎng)。FD內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接關(guān)系圖如圖3所示。該設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)過程中需要著重注意以下3點(diǎn)I，模塊內(nèi)時(shí)序較復(fù)雜，同時(shí)存在2個(gè)同步信號(hào)DATA和CLK及一個(gè)異步信號(hào)clear，并且CLK信號(hào)的頻率在一定的范圍內(nèi)變化，所以在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候需要特別注意各時(shí)序約束條件的滿足。2，注意各信號(hào)的初值確認(rèn)。3，圖中路徑Pl和P2需要嚴(yán)格匹配，實(shí)現(xiàn)時(shí)這兩條路徑上的器件需要根據(jù)匹配原則設(shè)計(jì)和放置。異步RST信號(hào)在FD模塊內(nèi)的功能是生成clear復(fù)位信號(hào)，當(dāng)RST信號(hào)有效時(shí)，clear信號(hào)為‘0’，F(xiàn)D模塊處在復(fù)位狀態(tài)。RST信號(hào)的變化不會(huì)停止DCO振蕩。同步STD信號(hào)用于控制DCO振蕩，當(dāng)STD信號(hào)有效時(shí)，DCOen信號(hào)為‘0’，DCO停止振蕩，模塊內(nèi)所有寄存器值維持不變。下圖表示了 STD信號(hào)失效后，相關(guān)頂層端口的信號(hào)時(shí)序，如果STD信號(hào)有效前模塊已經(jīng)完成校準(zhǔn)，STD信號(hào)失效后，模塊直接恢復(fù)出校準(zhǔn)完成后的頻率值。如果STD信號(hào)有效前模塊未完成校準(zhǔn)，STD信號(hào)失效后，模塊自動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)。STD信號(hào)有效時(shí)需要和DCO輸出48MHz時(shí)鐘同步，這樣做的目的是保護(hù)時(shí)鐘信號(hào)的完整性。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)鐘恢復(fù)電路，其特征在于主要包含三個(gè)部分誤差提取部分FD、邏輯控制部分CON和數(shù)字控制振蕩器DCO，其中FD內(nèi)部的誤差分析計(jì)數(shù)器記錄DCO輸出的信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)振蕩的周期信息；C0N接收到誤差分析計(jì)數(shù)器記錄的信息后判斷輸入數(shù)據(jù)頻率和DCO輸出的信號(hào)頻率之間的大小關(guān)系，并根據(jù)校準(zhǔn)算法控制DCO輸出的信號(hào)頻率向輸入數(shù)據(jù)頻率和精度收斂。
2.如權(quán)利要求I所述的一種時(shí)鐘恢復(fù)電路，其特征在于利用數(shù)據(jù)通信中的同步信號(hào)，對(duì)兩個(gè)連續(xù)的同向沿之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，從計(jì)數(shù)信息中獲取頻率誤差信息。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種時(shí)鐘恢復(fù)電路，其特征在于為了提高時(shí)鐘校準(zhǔn)的精度，輸入數(shù)據(jù)和DCO輸出的信號(hào)的翻轉(zhuǎn)沿嚴(yán)格同步。
4.如權(quán)利要求I或2所述的一種時(shí)鐘恢復(fù)電路，其特征在于具體步驟如下 當(dāng)校準(zhǔn)狀態(tài)啟動(dòng)后，第一個(gè)到來的輸入數(shù)據(jù)的上升沿觸發(fā)DCO開始有效振蕩，誤差分析計(jì)數(shù)器記錄DCO輸出的信號(hào)上升沿?cái)?shù)；在第二個(gè)到來的輸入數(shù)據(jù)的上升沿處停止計(jì)數(shù)，誤差分析計(jì)數(shù)器記錄的結(jié)果在同步區(qū)間被采到；C0N利用DCO輸出的信號(hào)頻率和輸入數(shù)據(jù)頻率的誤差進(jìn)行大小判斷，并根據(jù)校準(zhǔn)算法控制DCO進(jìn)行頻率校準(zhǔn)；在輸入數(shù)據(jù)的第三個(gè)上升沿處，一次校準(zhǔn)步結(jié)束，F(xiàn)D恢復(fù)成待校準(zhǔn)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種時(shí)鐘恢復(fù)電路，主要結(jié)構(gòu)分三個(gè)部分誤差提取部分(FD)，邏輯控制部分(CON)和數(shù)字控制振蕩器(DCO)，F(xiàn)D給出可用于判斷輸入波形頻率和DCO輸出波形頻率之間大小關(guān)系的信息；CON接收到頻率誤差計(jì)數(shù)器的內(nèi)容后即可判斷兩者的大小關(guān)系，并根據(jù)校準(zhǔn)算法控制DCO頻率向目標(biāo)頻率和精度收斂；DCO是定制設(shè)計(jì)的數(shù)字控制振蕩器，其頻率由CON給出的控制字調(diào)節(jié)。通過本結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在無晶體振蕩器的條件下輸出高頻率精度的時(shí)鐘并保持時(shí)鐘頻率，用于USB、光纖通信、射頻識(shí)別等領(lǐng)域時(shí)鐘的恢復(fù)。
文檔編號(hào)H04L7/04GK102739390SQ20111009338
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者高慧 申請(qǐng)人:北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司