專利名稱：簡(jiǎn)化的從高速編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)恢復(fù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及高速編碼的數(shù)據(jù)，尤其涉及推斷高速編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著近來(lái)計(jì)算機(jī)速度的增加和對(duì)高性能外圍設(shè)備的需求，對(duì)被構(gòu)造為與任何給定總線物理地接口的集成電路中的高速串行數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的使用也相應(yīng)地增加了。
USB(通用串行總線)1.1是計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備之間達(dá)到12Mbps(兆比特每秒)的串行通信的實(shí)際外部連接標(biāo)準(zhǔn)。隨著對(duì)更快的通信和更高性能的外圍設(shè)備的需求的增長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備制造商對(duì)此的響應(yīng)是一個(gè)更高速的標(biāo)準(zhǔn)USB 2.0。
USB 2.0將設(shè)備數(shù)據(jù)吞吐量增加到高達(dá)480Mbps，比USB 1.1設(shè)備快40倍，同時(shí)保持或改進(jìn)了其他USB 1.1規(guī)范，例如Microsoft即插即用特征，以及許多其他技術(shù)規(guī)范，將會(huì)聯(lián)系本發(fā)明討論其中的某些。作為未來(lái)的串行接口，USB 2.0甚至挑戰(zhàn)了目前為400Mbps的FireWire(IEEE 1394)。在新的USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)下有三種速度模式可用高速(480Mbps)、全速(12Mbps)和低速(1.5Mbps)。
通常，一個(gè)外來(lái)的串行數(shù)據(jù)流可能被NRZI(不歸零反相)編碼并且被比特填充。NRZI是一種數(shù)據(jù)傳輸方法，其中只要遇到一個(gè)為0的比特，則比特的極性反轉(zhuǎn)，而只要遇到一個(gè)為1的比特，則傳輸一個(gè)靜態(tài)電壓，如圖1所示，并且被指定為附圖標(biāo)記110。從而NRZI用一個(gè)轉(zhuǎn)換的存在或不存在來(lái)表示一個(gè)比特(通過(guò)反轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)表示一個(gè)邏輯0)。結(jié)合比特填充，即每六個(gè)連續(xù)的為1的比特后插入一個(gè)額外的為0的比特，這種數(shù)據(jù)編碼在一個(gè)數(shù)據(jù)有效載荷可能為全1比特時(shí)，保證每7比特有轉(zhuǎn)換。每個(gè)轉(zhuǎn)換給CDR電路提供相位信息，CDR電路用該信息將其恢復(fù)的時(shí)鐘與外來(lái)數(shù)據(jù)的相位對(duì)齊。轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間越短，被預(yù)期由于頻率偏移而引起的相位誤差越小。使用的其他數(shù)據(jù)為，例如，與1394類似的8b-10b編碼、PCI Express和以太網(wǎng)。
數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)遵循一個(gè)特定的通信協(xié)議，它定義了從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)塊(每一個(gè)被稱為一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU))(例如圖2的150)的規(guī)則。被交換的PDU包括三部分一個(gè)同步序列160、一個(gè)分組有效載荷(也稱為一個(gè)服務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU))170以及一個(gè)分組結(jié)束(EOP)180。協(xié)議不定義或限制數(shù)據(jù)塊的有效載荷部分170中所攜帶的數(shù)據(jù)。但是，協(xié)議確實(shí)指定了同步序列的格式。
分組交換是指這樣的協(xié)議，在這種協(xié)議中一條超過(guò)網(wǎng)絡(luò)定義的最大長(zhǎng)度的較長(zhǎng)消息(數(shù)據(jù))在傳輸前被分成短的消息分組。具有一個(gè)相關(guān)的含有將分組從起點(diǎn)路由到目標(biāo)的信息的報(bào)頭的每個(gè)分組被單獨(dú)傳輸，并且甚至可以由不同的路由到達(dá)其目標(biāo)。一旦形成一條消息的所有分組到達(dá)目標(biāo)，它們被重新編輯成原消息。大部分現(xiàn)代廣域網(wǎng)(WAN)協(xié)議，包括成功的TCP/IP協(xié)議，以及X.25和幀中繼，都是基于分組交換技術(shù)的。
分組通信和常規(guī)的連續(xù)型通信之間的一個(gè)基本區(qū)別是如上所述數(shù)據(jù)被形成為分組。當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，總線進(jìn)入空閑狀態(tài)，表示電壓大小沒(méi)有變化。連續(xù)型協(xié)議會(huì)在沒(méi)有要通信的數(shù)據(jù)時(shí)用著名的用于占據(jù)鏈接的“空閑”模式來(lái)填充一個(gè)幀中的空閑時(shí)間。一個(gè)分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備丟棄分組之間的“空閑”模式，并且將整個(gè)分組作為一段數(shù)據(jù)處理。設(shè)備檢查分組報(bào)頭信息(PCI)，然后或者刪除報(bào)頭(在一個(gè)末端系統(tǒng)中)，或者將分組轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)系統(tǒng)。如果外出鏈接不可用，則分組被放在一個(gè)隊(duì)列中，直到鏈接變得空閑。一個(gè)分組網(wǎng)絡(luò)是由連接分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏈接形成的。
在處于480Mbps的USB 2.0所使用的分組交換中，分組報(bào)頭160的一部分將包含至少12個(gè)由一個(gè)交互模式表示的同步比特，旨在使得發(fā)送和接收時(shí)鐘時(shí)間同步。分組有效載荷170將包含多達(dá)1024比特，而分組結(jié)束180包含8比特。
外來(lái)數(shù)據(jù)流的頻率可能與接收系統(tǒng)的頻率不同。每一方可在一個(gè)+/-Δ范圍內(nèi)從一個(gè)理想頻率變化，該+/-Δ范圍是由一個(gè)相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)ppm容忍值所限制的。通常，源和接收頻率是不同的。不論相關(guān)的源和目標(biāo)頻率是多少，外來(lái)的數(shù)據(jù)流都顯示了在一個(gè)帶寬有限的媒介上的一個(gè)電傳輸?shù)乃卸秳?dòng)成分(例如，取決于數(shù)據(jù)的周期間抖動(dòng))。
一個(gè)線性時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路嘗試恢復(fù)原來(lái)的發(fā)送時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。一個(gè)常規(guī)的CDR電路通過(guò)利用一個(gè)相位檢測(cè)器(PD)或者使用一個(gè)相位頻率檢測(cè)器(PFD)來(lái)恢復(fù)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，并且找出由一個(gè)模擬PLL的一個(gè)VCO跟隨的一個(gè)電荷泵的源。接收到的一個(gè)數(shù)據(jù)流在多個(gè)相位被采樣。一般地，一個(gè)采樣相位和時(shí)鐘相位是根據(jù)采樣的相位為每個(gè)比特時(shí)間選定的。然后分析采樣的數(shù)據(jù)并且用選定的時(shí)鐘和采樣相位提取采樣的數(shù)據(jù)，以恢復(fù)發(fā)送的數(shù)據(jù)。但是，需要復(fù)雜的邏輯來(lái)確定適當(dāng)?shù)牟蓸雍蜁r(shí)鐘相位，以及獲取數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
以下給出一個(gè)簡(jiǎn)化的發(fā)明內(nèi)容，以便提供對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的基本理解。此發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的一個(gè)廣泛的概覽，也不旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的重要或關(guān)鍵的元素，也不是要描述其范圍。本發(fā)明內(nèi)容的主要目的是以簡(jiǎn)化的形式給出本發(fā)明的某些概念，作為后面給出的更詳細(xì)的說(shuō)明的一個(gè)前言。
本發(fā)明通過(guò)利用一個(gè)簡(jiǎn)化的機(jī)制在不先獲取或選擇一個(gè)采樣相位的情況下從一個(gè)外來(lái)的/接收到的數(shù)據(jù)流中提取數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)了串行數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)是在不采用復(fù)雜邏輯電路和多路選擇器的情況下通過(guò)利用NRZI編碼方案的性質(zhì)而獲取的。本發(fā)明標(biāo)識(shí)一個(gè)比特時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)換或未轉(zhuǎn)換，以恢復(fù)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)是通過(guò)采樣一個(gè)接收到的信號(hào)，以便在被稱為一個(gè)比特時(shí)間的一個(gè)給定時(shí)間段上多個(gè)相位處獲取多個(gè)采樣來(lái)恢復(fù)的。采樣被分析以確定在一個(gè)或多個(gè)連續(xù)相位中是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。這樣一個(gè)轉(zhuǎn)換也被稱為一個(gè)數(shù)據(jù)觸變(data toggle)。一般地，一個(gè)單個(gè)比特時(shí)間內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)觸變表示一個(gè)數(shù)據(jù)值(例如，一個(gè)0)，而沒(méi)有轉(zhuǎn)換表示另一個(gè)數(shù)據(jù)值(例如，一個(gè)1)。
為實(shí)現(xiàn)上述和有關(guān)目標(biāo)，本發(fā)明包括下文中完全說(shuō)明以及在權(quán)利要求書(shū)中特別指出的特征。以下說(shuō)明以及附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明的某些描述性方面和實(shí)施方式。但是，這些是對(duì)采用本發(fā)明的原理的多種方法中的少部分的指示。以下結(jié)合附圖考慮的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明可顯示本發(fā)明的其他目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和新特征。


圖1是描述NRZ和NRZI數(shù)據(jù)編碼的一個(gè)例子的圖。
圖2是描述一個(gè)數(shù)據(jù)流的一個(gè)示例性結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)示例性的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)的圖。
圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)元件的框圖。
圖5A是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)元件的一部分的示意圖。
圖5B是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的采樣元件的一個(gè)變體的示意圖。
圖5C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)恢復(fù)元件的一部分的一個(gè)近處視圖。
圖5D是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的另一部分的示意圖。
圖6A是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的一個(gè)操作的時(shí)序圖。
圖6B是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的數(shù)據(jù)觸變操作的時(shí)序圖。
圖6C是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的NRZI編碼和解碼操作的時(shí)序圖。
圖7是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面從一個(gè)接收到的信號(hào)恢復(fù)數(shù)據(jù)的一個(gè)方面的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參照

本發(fā)明，附圖中標(biāo)有相同數(shù)字的元件表示相同的部分。此處附上的圖以及對(duì)圖的說(shuō)明只用于描述之用。具有本領(lǐng)域一般技術(shù)的人應(yīng)根據(jù)即時(shí)的說(shuō)明認(rèn)識(shí)到制造附圖和以下說(shuō)明中描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)的其他實(shí)施方式和方法。
圖3描述了一個(gè)示例性的CDR系統(tǒng)300，其中實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的幾個(gè)方面。一個(gè)接收到的串行數(shù)據(jù)流310進(jìn)入一個(gè)差分接收機(jī)(例如，或收發(fā)機(jī))315并且將一個(gè)單端接收到的串行數(shù)據(jù)流317輸出到一個(gè)CDR電路320。一個(gè)相位發(fā)生器325生成一個(gè)本地時(shí)鐘信號(hào)，其頻率大致與被用于最初生成接收到的串行數(shù)據(jù)流310的發(fā)射機(jī)時(shí)鐘頻率相同。相位發(fā)生器325產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)N個(gè)相位328，這些相位被提供給CDR電路320。
由相位發(fā)生器325生成和提供的相位數(shù)目(N)是取決于實(shí)施方式的，并且取決于多個(gè)因素(例如，抖動(dòng)、比特時(shí)間/周期等)。N個(gè)相位被連續(xù)偏置(1/N)×比特時(shí)間，以便在整個(gè)時(shí)間周期/比特時(shí)間上提供均勻分布的相位。例如，假設(shè)8個(gè)相位對(duì)于USB 2.0足夠，其中USB2.0的比特時(shí)間或時(shí)間周期為2.08333納秒(1/480MHz)。從而8個(gè)相位可被連續(xù)編置(1/8)×2.08333納秒。示例的N個(gè)時(shí)鐘相位328和單端數(shù)據(jù)流317一起被輸入到CDR電路320，該CDR電路320可被操作以獲取一個(gè)恢復(fù)的時(shí)鐘和恢復(fù)的數(shù)據(jù)330。一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)元件321檢測(cè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換，并且從數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換中獲取恢復(fù)的數(shù)據(jù)。一個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)元件322可被操作以恢復(fù)與所述恢復(fù)的數(shù)據(jù)有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘。與傳統(tǒng)的CDR電路不同的是，CDR電路320不要求進(jìn)行采樣相位檢測(cè)和/或選擇以獲取恢復(fù)的數(shù)據(jù)。一個(gè)恢復(fù)后的時(shí)鐘相位可被數(shù)據(jù)恢復(fù)元件321用于在一個(gè)過(guò)去的比特時(shí)間上采樣觸變歷史。
圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)元件400(與圖3中的元件321相似)的框圖。數(shù)據(jù)恢復(fù)元件400被在高層次上說(shuō)明以描述本發(fā)明的某些方面。對(duì)一個(gè)示例性實(shí)施方式的一個(gè)更詳細(xì)說(shuō)明在下文中提供。
數(shù)據(jù)恢復(fù)元件400在一個(gè)接收到的串行數(shù)據(jù)流上操作以獲取一個(gè)恢復(fù)后的串行數(shù)據(jù)流。接收到的串行數(shù)據(jù)流可包括相對(duì)高的抖動(dòng)和其他不想要的成分，以及一個(gè)未知的時(shí)鐘(雖然頻率是已知的)，而恢復(fù)后的串行數(shù)據(jù)流是基本上是沒(méi)有抖動(dòng)的，并且具有一個(gè)已知的時(shí)鐘相位。數(shù)據(jù)恢復(fù)元件400可被操作以便在不選擇和/或標(biāo)識(shí)一個(gè)特定的數(shù)據(jù)/采樣相位的情況下獲取恢復(fù)的串行數(shù)據(jù)流。常規(guī)的CDR和/或數(shù)據(jù)恢復(fù)元件選擇一個(gè)特定的數(shù)據(jù)相位和一個(gè)時(shí)鐘相位，以便選擇一個(gè)特定的采樣，然后該采樣被用于恢復(fù)串行數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)恢復(fù)元件400采用NRZI編碼，通過(guò)注意到在一個(gè)比特時(shí)間期間發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯0，而在一個(gè)比特時(shí)間期不發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯1，來(lái)獲取數(shù)據(jù)。意識(shí)到可采用NRZI編碼的變體，例如發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯1，而不發(fā)生轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯0，并且這種變體是符合本發(fā)明的。
數(shù)據(jù)恢復(fù)元件400包括一個(gè)采樣元件401、一個(gè)轉(zhuǎn)換分析元件402以及一個(gè)NRZI編碼器/解碼器元件403。采樣元件401可被操作以接收已經(jīng)用NRZI編碼編碼的一個(gè)串行數(shù)據(jù)流，并且生成串行數(shù)據(jù)流的N個(gè)采樣。采樣元件401通過(guò)一個(gè)比特時(shí)間/時(shí)間周期的N個(gè)相位獲取幾乎均勻分布的N個(gè)采樣。觸發(fā)器和/或其他采樣設(shè)備可被用于物理地采樣數(shù)據(jù)。一個(gè)單獨(dú)的時(shí)鐘/相位生成元件可被用于生成N個(gè)相位。采樣元件401為連續(xù)的比特時(shí)間生成N個(gè)采樣的連續(xù)集合。
轉(zhuǎn)換分析元件402從采樣元件401接收N個(gè)采樣，并且確定在有關(guān)比特時(shí)間期間是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。根據(jù)所述確定生成表示是否發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換的一個(gè)結(jié)果。轉(zhuǎn)換分析元件402分析連續(xù)的采樣以標(biāo)識(shí)一個(gè)低到高或高到低轉(zhuǎn)換。在標(biāo)識(shí)了一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換分析元件402生成表示已發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換的一個(gè)結(jié)果(例如，高)。否則，轉(zhuǎn)換分析元件402生成表示未發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換的一個(gè)結(jié)果(例如，低)。結(jié)果也可被稱為解碼后的數(shù)據(jù)。注意結(jié)果也是被編碼的原數(shù)據(jù)的一個(gè)反碼，若當(dāng)原數(shù)據(jù)中一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)0而一個(gè)未轉(zhuǎn)換表示一個(gè)1。為每個(gè)比特時(shí)間生成一個(gè)結(jié)果。
NRZI編碼器/解碼器403從轉(zhuǎn)換分析元件402接收結(jié)果，并生成恢復(fù)后的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)編碼。可生成任意多個(gè)適當(dāng)?shù)木幋a。例如，所述結(jié)果的一個(gè)反碼產(chǎn)生與原數(shù)據(jù)充分相等的一個(gè)解碼后的串行數(shù)據(jù)流。又例如，一個(gè)當(dāng)前的結(jié)果與一個(gè)先前的結(jié)果的一個(gè)異或(XOR)產(chǎn)生NRZI編碼的數(shù)據(jù)。
圖5A、5B和5C是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)示例性數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500(與圖3中的數(shù)據(jù)恢復(fù)元件321相似)的圖。數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500在一個(gè)接收到的串行數(shù)據(jù)流上操作以獲取一個(gè)恢復(fù)后的串行數(shù)據(jù)流。接收到的串行數(shù)據(jù)流可包括相對(duì)高的抖動(dòng)和其他不想要的成分和一個(gè)未知的時(shí)鐘(雖然頻率是已知的)，而恢復(fù)后的串行數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有抖動(dòng)，并且具有一個(gè)已知的時(shí)鐘相位。數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500可被操作以便在不選擇和/或標(biāo)識(shí)一個(gè)特定的數(shù)據(jù)/采樣相位的情況下獲取恢復(fù)后的串行數(shù)據(jù)流。常規(guī)的CDR和/或數(shù)據(jù)恢復(fù)元件選擇一個(gè)特定的數(shù)據(jù)相位和一個(gè)時(shí)鐘相位，以便選擇一個(gè)特定的采樣，然后該采樣被用于恢復(fù)串行數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500采用NRZI編碼，通過(guò)注意到在一個(gè)比特時(shí)間期間發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯0，而在一個(gè)比特時(shí)間期不發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯1，來(lái)獲取數(shù)據(jù)。意識(shí)到可采用NRZI編碼的變體，例如發(fā)生一個(gè)轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯1，而不發(fā)生轉(zhuǎn)換表示一個(gè)邏輯0，并且這種變體是符合本發(fā)明的。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500的一個(gè)第一部分的示意圖。多個(gè)采樣元件或寄存器502，例如D類觸發(fā)器，接收一個(gè)通過(guò)NRZI編碼編碼的串行數(shù)據(jù)流。采樣元件502被用不同的相位(N個(gè)相位)計(jì)時(shí)，以便在對(duì)應(yīng)于一個(gè)比特時(shí)間的時(shí)鐘的N個(gè)相位獲取采樣。采樣元件502根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)的鎖存在由N個(gè)相位指示的時(shí)序生成對(duì)應(yīng)數(shù)目個(gè)數(shù)據(jù)采樣。雖然采樣元件502被描繪成一個(gè)單階/列觸發(fā)器，但是也可采用多階以減輕亞穩(wěn)定性。
簡(jiǎn)要介紹一下圖5B，它提供了描述采樣元件502的一個(gè)變體的另一幅圖，其中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，為每個(gè)相位采用了兩個(gè)D類觸發(fā)器，以獲取一個(gè)數(shù)據(jù)采樣。數(shù)據(jù)采樣在被采樣元件502提供之前被延遲一個(gè)周期，但是可降低亞穩(wěn)定性。
回到圖5A，多個(gè)XOR元件504從采樣元件502接收數(shù)據(jù)采樣(例如，一個(gè)第一采樣元件，以及與比特時(shí)間內(nèi)的下一相位相關(guān)聯(lián)的下一個(gè)采樣元件)，并且生成連續(xù)數(shù)據(jù)采樣的XOR積。因此，XOR積指示對(duì)于相關(guān)聯(lián)的連續(xù)數(shù)據(jù)采樣是否發(fā)生了一個(gè)高-低或低-高轉(zhuǎn)換。從而，XOR元件用作轉(zhuǎn)換檢測(cè)器。意識(shí)到可采用其他適當(dāng)?shù)脑〈鶻OR元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)換，這仍是符合本發(fā)明的。
仍參照?qǐng)D5A，多個(gè)數(shù)據(jù)觸變?cè)蚣拇嫫?06，例如D類觸發(fā)器，接收XOR積，并且生成與兩個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)采樣之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)相關(guān)的一個(gè)輸出。數(shù)據(jù)觸變?cè)?06被用一個(gè)時(shí)鐘相位觸發(fā)，該時(shí)鐘相位比所述相關(guān)采樣元件之一大一個(gè)相位。例如，與在相位1獲取的一個(gè)數(shù)據(jù)采樣和在相位2獲取的一個(gè)數(shù)據(jù)采樣相關(guān)的一個(gè)數(shù)據(jù)觸變?cè)挥孟辔?計(jì)時(shí)。數(shù)據(jù)觸變?cè)?06輸出相應(yīng)數(shù)目個(gè)數(shù)據(jù)觸變507，如果它為高則一般表示一個(gè)轉(zhuǎn)換，如果為低則表示沒(méi)有轉(zhuǎn)換。例如，一個(gè)OR電路508接收數(shù)據(jù)觸變507，并且將解碼后的數(shù)據(jù)作為接收到的數(shù)據(jù)觸變507的一個(gè)函數(shù)輸出。一般地，如果一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)觸變?yōu)楦呋?，則解碼后的數(shù)據(jù)為1或高，如果數(shù)據(jù)觸變?yōu)榈突?，則為低。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖5C，它給出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500的一部分的一個(gè)近處視圖。給出本視圖是為了進(jìn)一步描述數(shù)據(jù)恢復(fù)元件500的操作和配置的。
多個(gè)采樣元件502的一個(gè)第一采樣元件512接收接收到的數(shù)據(jù)，并且在F1被計(jì)時(shí)。同樣，多個(gè)采樣元件的一個(gè)第二采樣元件514接收接收到的數(shù)據(jù)，并且在F2被計(jì)時(shí)。第一采樣元件512和第二采樣元件514的數(shù)據(jù)采樣被提供給一個(gè)XOR元件510。當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)換發(fā)生在F1和F2之間時(shí)，XOR元件生成一個(gè)“1”或“高”。換句話說(shuō)，當(dāng)?shù)谝徊蓸釉臄?shù)據(jù)采樣為“1”而第二采樣元件的數(shù)據(jù)采樣為“0”，或者第一采樣元件的數(shù)據(jù)采樣為“0”而第二采樣元件的數(shù)據(jù)采樣為“1”時(shí)，XOR元件生成一個(gè)“1”或“高”。否則，如果F1和F2之間沒(méi)有發(fā)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，則XOR元件510的輸出是一個(gè)“0”或低值。一個(gè)數(shù)據(jù)觸變寄存器/元件516可被操作來(lái)從XOR元件接收結(jié)果。數(shù)據(jù)觸變?cè)?16在F3被計(jì)時(shí)，因此在F3時(shí)鐘輸出數(shù)據(jù)觸變值或指示。雖然未被顯示，但是一個(gè)第二數(shù)據(jù)觸變寄存器/元件可被用于與數(shù)據(jù)觸變?cè)?16串聯(lián)，以便添加一個(gè)延時(shí)或移位數(shù)據(jù)觸變值。
圖5D是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備500的另一部分的圖。此部分描述將在圖5A中生成的解碼數(shù)據(jù)處理成NRZI解碼數(shù)據(jù)和NRZI編碼數(shù)據(jù)。意識(shí)到也可采用除被描繪和說(shuō)明的元件外的其他元件。此外，意識(shí)到執(zhí)行的編碼/解碼操作可以不存在和/或有改變，并且仍然符合本發(fā)明。
一個(gè)反相器520接收解碼的數(shù)據(jù)并且生成所述解碼后數(shù)據(jù)的一個(gè)反相，由一個(gè)第一輸出寄存器524接收。一個(gè)XOR元件522也接收解碼的數(shù)據(jù)以及一個(gè)NRZI編碼數(shù)據(jù)輸出，并且將結(jié)果提供給一個(gè)第二輸出寄存器526。第一輸出寄存器524在一個(gè)選定的時(shí)鐘上操作，以根據(jù)選定的時(shí)鐘生成NRZI解碼數(shù)據(jù)。同樣，第二輸出寄存器526也在選定的時(shí)鐘上操作以根據(jù)選定的時(shí)鐘生成NRZI編碼數(shù)據(jù)，它也被反饋到XOR元件522。選定的時(shí)鐘以與接收到數(shù)據(jù)幾乎相同的頻率操作，但是在一個(gè)適當(dāng)?shù)南辔挥|發(fā)第一和第二輸出寄存器524和526。
圖6A、6B和6C描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的操作。數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備可以為參照?qǐng)D5A說(shuō)明的設(shè)備500和/或其變體。為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的更完整的理解，僅就4個(gè)相位和數(shù)據(jù)采樣對(duì)設(shè)備進(jìn)行了描述和說(shuō)明，但是應(yīng)意識(shí)到聯(lián)系本發(fā)明可采用任何數(shù)目個(gè)采樣。
從圖6A開(kāi)始，提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的一個(gè)示例性時(shí)序圖。圖6A描述了接收到的數(shù)據(jù)以及有關(guān)的數(shù)據(jù)采樣。接收到的數(shù)據(jù)被NRZI編碼，并且可能包含有相當(dāng)多的抖動(dòng)和/或其他成分。接收到的數(shù)據(jù)的頻率一般是已知的，但是其時(shí)鐘相位是未知的。一個(gè)相位生成器被用于生成四個(gè)均勻分布的具有1/4比特時(shí)間周期的偏移量的時(shí)鐘。參照?qǐng)D3說(shuō)明了一個(gè)適當(dāng)?shù)南辔簧善?。此例中出現(xiàn)了四個(gè)相位或時(shí)鐘，相位1、相位2、相位3和相位4。
一個(gè)第一數(shù)據(jù)采樣(數(shù)據(jù)采樣1)在相位1時(shí)鐘上操作，以在該時(shí)刻采樣接收到的數(shù)據(jù)。由于第一數(shù)據(jù)采樣是在相位1時(shí)鐘獲取的，因此可看到在時(shí)序圖中的第一時(shí)鐘602處，數(shù)據(jù)采樣保持為高，而在第二時(shí)鐘604處，數(shù)據(jù)采樣變?yōu)榈?。一個(gè)第二數(shù)據(jù)采樣(數(shù)據(jù)采樣2)在相位2時(shí)鐘操作以采樣接收到的數(shù)據(jù)。因此，第二數(shù)據(jù)采樣在一個(gè)第一時(shí)鐘606和一個(gè)第二時(shí)鐘608處保持為高。一個(gè)第三數(shù)據(jù)采樣(數(shù)據(jù)采樣3)在相位3時(shí)鐘操作以采樣接收到的數(shù)據(jù)。此外，第三數(shù)據(jù)采樣在一個(gè)第一時(shí)鐘610處變?yōu)榈停谝粋€(gè)第二時(shí)鐘612處變?yōu)楦?。一個(gè)第四數(shù)據(jù)采樣(數(shù)據(jù)采樣4)在相位4時(shí)鐘操作以采樣接收到的數(shù)據(jù)。因此，第四數(shù)據(jù)采樣在614處的一個(gè)第一時(shí)鐘上變?yōu)榈汀ＶT如聯(lián)系圖5A說(shuō)明的采樣寄存器可被用于獲取數(shù)據(jù)采樣。
圖6B是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的數(shù)據(jù)觸變的一個(gè)示例性時(shí)序圖。圖6B描述接收到的數(shù)據(jù)以及有關(guān)數(shù)據(jù)觸變。
一個(gè)第一數(shù)據(jù)觸變(數(shù)據(jù)觸變1)在相位3被計(jì)時(shí)，并且通過(guò)執(zhí)行第一和第二數(shù)據(jù)采樣的一個(gè)邏輯異或(XOR)來(lái)確定相位1和相位2之間是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。從而，第一數(shù)據(jù)觸變?cè)谝粋€(gè)第一時(shí)鐘616處保持為低，而在一個(gè)第二時(shí)鐘618處變?yōu)楦摺Ｒ粋€(gè)第二數(shù)據(jù)觸變(數(shù)據(jù)觸變2)在相位4被計(jì)時(shí)，并且通過(guò)執(zhí)行第二和第三數(shù)據(jù)采樣的一個(gè)XOR來(lái)確定一個(gè)先前的相位2和相位3之間是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。因此，第二數(shù)據(jù)觸變?cè)谝粋€(gè)第一時(shí)鐘620處變?yōu)楦?，而在一個(gè)第二時(shí)鐘622處變?yōu)榈?。一個(gè)第三數(shù)據(jù)觸變(數(shù)據(jù)觸變3)在相位1被計(jì)時(shí)。第三數(shù)據(jù)觸變通過(guò)執(zhí)行第三和第四數(shù)據(jù)采樣的一個(gè)XOR確定一個(gè)先前的相位3和相位4之間是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。因此，第三數(shù)據(jù)觸變?cè)谝粋€(gè)第一時(shí)鐘624處保持為低。一個(gè)第四數(shù)據(jù)觸變(數(shù)據(jù)觸變4)在相位2處被計(jì)時(shí)。第四數(shù)據(jù)觸通過(guò)執(zhí)行先前的第四數(shù)據(jù)采樣和第一數(shù)據(jù)采樣的一個(gè)XOR確定一個(gè)先前相位4和相位1之間是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。第四數(shù)據(jù)觸變?cè)谝粋€(gè)第一時(shí)鐘626和一個(gè)第二時(shí)鐘628處保持為低。通過(guò)在所述四個(gè)數(shù)據(jù)觸變值上執(zhí)行一個(gè)OR運(yùn)行獲得解碼后的數(shù)據(jù)，并且解碼后的數(shù)據(jù)在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘(例如，相位3加上一個(gè)單個(gè)比特時(shí)間，以便分析覆蓋一個(gè)比特時(shí)間的多個(gè)數(shù)據(jù)觸變值)處操作。但是，意識(shí)到可采用其他適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘，并且仍然符合本發(fā)明。此時(shí)鐘使得所述四個(gè)數(shù)據(jù)觸變能夠被獲取并被用于確定在比特時(shí)間內(nèi)是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。因此，由于在620處被第二數(shù)據(jù)觸變檢測(cè)到的轉(zhuǎn)換，解碼后的數(shù)據(jù)值在一個(gè)時(shí)鐘630處變?yōu)楦?，并且由于?18處被第一數(shù)據(jù)觸變檢測(cè)到的轉(zhuǎn)換，在632處保持為高。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖6C，給出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備的另一個(gè)示例性時(shí)序圖。圖6C描述了解碼的數(shù)據(jù)以及NRZI解碼和NRZI編碼數(shù)據(jù)。在此例中，NRZI解碼數(shù)據(jù)和NRZI編碼數(shù)據(jù)被計(jì)時(shí)的時(shí)間比解碼的數(shù)據(jù)晚一個(gè)相位。NRZI解碼數(shù)據(jù)只是所述解碼的數(shù)據(jù)的一個(gè)反相，在一個(gè)第一時(shí)鐘634處變?yōu)榈停⑶以谝粋€(gè)第二時(shí)鐘636處保持為低。NRZI編碼數(shù)據(jù)將解碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成NRZI格式。在一個(gè)第一時(shí)鐘638處，NRZI數(shù)據(jù)變?yōu)榈?，而在一個(gè)第二時(shí)鐘640處，NRZI數(shù)據(jù)變?yōu)楦?，這對(duì)應(yīng)于一個(gè)“0”值。關(guān)于獲取NRZI解碼和NRZI編碼數(shù)據(jù)的一個(gè)示例性電路，參看圖5D。
考慮到上文說(shuō)明的前述結(jié)構(gòu)和功能特征，參考圖3-6C可更好地理解根據(jù)本發(fā)明的不同方面的方法。雖然為了說(shuō)明的簡(jiǎn)要性，圖7的方法被描繪和說(shuō)明為連續(xù)地執(zhí)行，但是應(yīng)該理解并意識(shí)到本發(fā)明不被描述順序所限制，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，某些方面發(fā)生的順序可以與此處描繪和說(shuō)明的順序不同，和/或與其他方面同時(shí)發(fā)生。此外，不是所有描述的特征對(duì)于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的方法都是必需的。
圖7是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的一種恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法700的流程圖。該方法在不選擇或利用一個(gè)時(shí)鐘和/或數(shù)據(jù)相位的情況下從一個(gè)接收到的數(shù)據(jù)流恢復(fù)數(shù)據(jù)。
方法700在塊702處開(kāi)始，在此處獲得一個(gè)接收到的串行數(shù)據(jù)流。接收到的數(shù)據(jù)流具有一個(gè)已知的頻率，但其相位是未知的。接收到的數(shù)據(jù)流可能具有抖動(dòng)和/或其他不想要的信號(hào)成分。在塊704處根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)頻率生成多個(gè)相位時(shí)鐘。相位時(shí)鐘在整個(gè)時(shí)間周期或比特時(shí)間內(nèi)是均勻分布的。在塊706處根據(jù)相位時(shí)鐘的數(shù)目獲取多個(gè)數(shù)據(jù)采樣。從而，在每個(gè)相位獲取一個(gè)數(shù)據(jù)采樣。生成的數(shù)據(jù)采樣和相位時(shí)鐘的數(shù)目取決于多個(gè)因素，包括但不限于抖動(dòng)、數(shù)據(jù)速率等。
在塊708處連續(xù)的數(shù)據(jù)采樣被分析以標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換或數(shù)據(jù)觸變。連續(xù)的采樣在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)被分析。一般地，尋找一個(gè)從低到高或從高到低的轉(zhuǎn)換以表示一個(gè)轉(zhuǎn)換。在一個(gè)比特時(shí)間內(nèi)發(fā)生一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換/數(shù)據(jù)觸變引起在塊710處生成一個(gè)第一值。在一個(gè)比特時(shí)間內(nèi)不發(fā)生一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換/數(shù)據(jù)觸變引起在塊712處一個(gè)第二值，第二值與第一值相對(duì)(例如，第一值為“1”，而第二值為“0”，或者第一值為“0”，而第二值為“1”)。一般地，在連續(xù)數(shù)據(jù)采樣上的一個(gè)XOR運(yùn)算和在XOR運(yùn)算的結(jié)果上的一個(gè)OR運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)串行解碼數(shù)據(jù)流。但是，也可采用其他適當(dāng)?shù)臋C(jī)制來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)。方法700回到塊702，以便從下一比特時(shí)間恢復(fù)數(shù)據(jù)。
雖然已經(jīng)聯(lián)系一個(gè)特定方面或不同的方面顯示和說(shuō)明了本發(fā)明，但顯而易見(jiàn)對(duì)于其他本領(lǐng)域技術(shù)熟練者，在閱讀和理解此說(shuō)明書(shū)和附圖后，可做出等價(jià)的替換和修改。尤其關(guān)于被上述元件(裝置、設(shè)備、電路等)執(zhí)行的不同功能，用于描述這些元件的詞語(yǔ)(包括參考一個(gè)“裝置”)是除非特別指出，否則都旨在對(duì)應(yīng)執(zhí)行所說(shuō)明的元件的指定功能的任何元件(即，功能上等價(jià)的)，即使這些元件的結(jié)構(gòu)不同于執(zhí)行此處描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的功能的所揭示的結(jié)構(gòu)。此外，雖然本發(fā)明的一個(gè)特定特征可能只是聯(lián)系本發(fā)明的幾個(gè)方面之一被揭示，但是如果任何給定或特定應(yīng)用需要并對(duì)這些應(yīng)用有利，則這種特征可與其他方面的一個(gè)或多個(gè)其他特征相結(jié)合。此外，就詳細(xì)說(shuō)明或權(quán)利要求書(shū)中用到的“包括”一詞所使用的程度而言，該詞是旨在以與“包含”一詞相同的方式來(lái)包括。
權(quán)利要求
1.一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備包含多個(gè)采樣元件，它們?cè)诙鄠€(gè)相位處獲取一個(gè)接收到的串行數(shù)據(jù)流的多個(gè)采樣，其中所述多個(gè)相位在一整個(gè)比特時(shí)間周期內(nèi)被連續(xù)偏移，并且所述多個(gè)采樣在所述整個(gè)時(shí)間周期的所述多個(gè)相位處被獲取；對(duì)應(yīng)于所獲取的多個(gè)采樣的多個(gè)轉(zhuǎn)換檢測(cè)器，它們分析連續(xù)的數(shù)據(jù)采樣，以便識(shí)別轉(zhuǎn)換；以及一個(gè)第一電路，它根據(jù)各個(gè)時(shí)間周期內(nèi)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換的發(fā)生或未發(fā)生來(lái)生成一個(gè)串行解碼數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流包含一個(gè)或多個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的值。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述多個(gè)采樣元件被安排為一個(gè)雙列配置，以減輕亞穩(wěn)定性。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述多個(gè)采樣元件由多個(gè)D類觸發(fā)器組成，這些D類觸發(fā)器分別在所述多個(gè)相位中的一個(gè)相位被計(jì)時(shí)。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)換檢測(cè)器生成多個(gè)數(shù)據(jù)觸變，所述數(shù)據(jù)觸變指示各個(gè)時(shí)間周期中發(fā)生或未發(fā)生轉(zhuǎn)換。
5.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中第一電路在所述多個(gè)數(shù)據(jù)觸變上執(zhí)行一個(gè)邏輯OR運(yùn)算，以生成解碼后的數(shù)據(jù)值。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包含一個(gè)NRZI解碼器，它將解碼后的數(shù)據(jù)解碼成未編碼的數(shù)據(jù)。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包含一個(gè)NRZI編碼器，它將解碼后的數(shù)據(jù)流編碼成一個(gè)NRZI編碼數(shù)據(jù)流。
8.一種時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)包含一個(gè)接收機(jī)，它接收具有一個(gè)相關(guān)頻率的一個(gè)串行數(shù)據(jù)流；一個(gè)相位生成器，它生成一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的N個(gè)相位，所述時(shí)鐘信號(hào)具有一個(gè)與所接收到的串行數(shù)據(jù)流的所述頻率相關(guān)的頻率，其中所述N個(gè)相位被一個(gè)時(shí)鐘周期的(1/N)連續(xù)偏移；以及一個(gè)數(shù)據(jù)恢復(fù)元件，它識(shí)別接收到的串行數(shù)據(jù)流中的多個(gè)轉(zhuǎn)換，并且根據(jù)識(shí)別后的轉(zhuǎn)換獲取一個(gè)恢復(fù)的串行數(shù)據(jù)流。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含一個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)元件，它恢復(fù)與接收到的串行數(shù)據(jù)流相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘。
10.在一個(gè)時(shí)間周期上恢復(fù)數(shù)據(jù)的一種方法，包含根據(jù)多個(gè)相位時(shí)鐘獲取一個(gè)接收到的串行數(shù)據(jù)流的多個(gè)數(shù)據(jù)采樣；分析連續(xù)的數(shù)據(jù)采樣，以識(shí)別轉(zhuǎn)換；在識(shí)別到一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)生成一個(gè)第一值；以及在未識(shí)別到一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)生成一個(gè)第二值，它是所述第一值的一個(gè)補(bǔ)碼。
11.權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包含生成在整個(gè)時(shí)間周期連續(xù)偏移的多個(gè)相位時(shí)鐘。
12.權(quán)利要求10的方法，其中分析連續(xù)的采樣包括在連續(xù)的采樣上執(zhí)行一個(gè)異或運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明在不需要選擇一個(gè)采樣相位的情況下促進(jìn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。通過(guò)采樣一個(gè)接收到的信號(hào)，以便在一個(gè)給定的稱為一個(gè)比特時(shí)間的時(shí)間周期上的多個(gè)相位處獲取多個(gè)采樣，來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)。分析采樣以確定在一個(gè)或多個(gè)連續(xù)相位中是否發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換也被稱為數(shù)據(jù)觸變。一般地，一個(gè)比特時(shí)間內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)觸變表示一個(gè)數(shù)據(jù)值(例如，一個(gè)0)，而沒(méi)有轉(zhuǎn)換表示另一個(gè)數(shù)據(jù)值(例如，一個(gè)1)。
文檔編號(hào)G06K5/00GK1602008SQ20041001173
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者蘇贊尼·M.·維寧 申請(qǐng)人:得州儀器公司