專利名稱：時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及數(shù)字信息傳輸中的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)通信能節(jié)約連線資源，對信號幅度的要求小，且信號之間的串?dāng)_小，傳輸速率高，廣泛應(yīng)用于各種高速通信標(biāo)準(zhǔn)，如以太網(wǎng)、光纖通信、背板總線等。在串行通信系統(tǒng)中，時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路在接收器中起著關(guān)鍵的作用。它從輸入的串行數(shù)據(jù)流中提取出時鐘并恢復(fù)出數(shù)據(jù)，時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的性能直接制約著通信的質(zhì)量。傳統(tǒng)的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，如圖I所示，一般由兩個環(huán)路組成，一個是頻率鎖定環(huán)路，包括分頻器、鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器以及壓控振蕩器VCO (voltagecontrolIedosciIIator);另一個是相位恢復(fù)環(huán)路,包括鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器。傳統(tǒng)時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，電荷泵、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器等模塊屬于模擬電路。模擬電路在深亞微米工藝下的設(shè)計難度增加、工藝移植也很困難，因此目前的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路也往數(shù)字化的方向發(fā)展。中國專利200410006160 (
公開日為2005年I月5日)公開了一種時鐘恢復(fù)的數(shù)
字化實(shí)現(xiàn)方法，其方案如圖2所示。這項專利首先將數(shù)字通信中的輸入信號與恢復(fù)時鐘進(jìn)行比相，得到相位誤差信號；利用數(shù)字信號處理對相位誤差進(jìn)行濾波，以濾出相位誤差信號中的干擾和噪聲，得到平滑后的相位誤差值；對相位誤差值通過總和一增量量化方法進(jìn)行定時綜合，以得到調(diào)整指令；用調(diào)整指令對設(shè)定的參考時鐘和恢復(fù)時鐘的任何一個進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整時鐘，將調(diào)整時鐘與另一個未調(diào)整的時鐘信號進(jìn)行鎖相，濾出調(diào)整量化中產(chǎn)生的高頻分量，得到恢復(fù)時鐘。這項專利的方案存在以下缺點(diǎn)(1)完全基于數(shù)字信號處理的方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波和鎖相濾波的電路復(fù)雜，電路面積大，功耗大；(2)恢復(fù)時鐘由參考時鐘分頻產(chǎn)生，即需要一個高頻時鐘作為參考時鐘。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種直接定位串行輸入數(shù)據(jù)的跳變沿，從而在參考時鐘頻率與恢復(fù)時鐘頻率相差不大的情況下，利用該跳變沿確定恢復(fù)時鐘和恢復(fù)數(shù)據(jù)，且電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方法簡便，易于集成到串行數(shù)據(jù)接收器中，且應(yīng)用范圍廣泛的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)具有如下構(gòu)成該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊、恢復(fù)時鐘選定模塊、時鐘毛刺過濾模塊和D觸發(fā)器。其中，數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊連接外部的串行輸入數(shù)據(jù)以及16個相位時鐘，用以根據(jù)所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置，并根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出；恢復(fù)時鐘選定模塊連接所述的16個相位時鐘及所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊輸出的恢復(fù)時鐘選擇控制信號，根據(jù)所述的恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘，并輸出；時鐘毛刺過濾模塊根據(jù)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊輸出的時鐘毛刺過濾控制信號及所述的恢復(fù)時鐘選定模塊輸出的恢復(fù)時鐘，對所述的恢復(fù)時鐘進(jìn)行毛刺過濾，輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；D觸發(fā)器根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復(fù)時鐘及所述的串行輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生并輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊包括多級采樣寄存器，用以對所述的串行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并將前兩級寄存器同步到16個相位時鐘中的第一個時鐘域。該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊還包括異或運(yùn)算電路，用以確定所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間輸入數(shù)據(jù)沿的位置。該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，所述的16個相位時鐘為CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、 CLK_270、CLK_292、CLK_315 和 CLK_337。本發(fā)明還提供一種利用所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，該方法包括以下步驟(I)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊接收到外部串行輸入數(shù)據(jù)和16個相位時鐘；(2)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置；(3)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號，并輸出；(4)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出；(5)所述的恢復(fù)時鐘選定模塊根據(jù)所述的恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘，并輸出；(6)所述的時鐘毛刺過濾模塊根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾控制信號對所述的恢復(fù)時鐘進(jìn)行毛刺過濾，并輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；(7)所述的D觸發(fā)器根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復(fù)時鐘及所述的串行輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生并輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。該實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法中，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊還包括異或運(yùn)算電路，所述的步驟(2)具體包括以下步驟(21)所述的異或運(yùn)算電路檢查所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間是否存在輸入數(shù)據(jù)沿；(22)若存在，則認(rèn)為所述的輸入數(shù)據(jù)沿位于所述的兩個相位中相位偏小的位置；(23)將所述的相位偏小的位置作為當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置。該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置和歷史數(shù)據(jù)沿位置，選擇相應(yīng)相位的時鐘作為恢復(fù)時鐘，并輸出選擇該恢復(fù)時鐘的控制信號。
該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，所述的步驟(4)具體包括以下步驟(41)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊比較所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置和歷史數(shù)據(jù)沿位置，若當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置小于歷史數(shù)據(jù)沿位置，則不需要過濾恢復(fù)時鐘；若當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置大于歷史數(shù)據(jù)沿位置，則進(jìn)入步驟(42)；(42)當(dāng)數(shù)據(jù)沿在O 180度相位時，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個清O門控信號，并發(fā)送至所述的時鐘毛刺過濾模塊；當(dāng)數(shù)據(jù)沿在180 360度相位時，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個置I門控信號，并發(fā)送至所述的時鐘毛刺過濾模塊。該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中，所述的16個相位時鐘為CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315和CLK_337 ;所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個清O門控信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊利用CLK_225和CLK_315相位時鐘產(chǎn)生一個清O門控信號；所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個置I門控信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢 查模塊利用CLK_225和CLK_315相位時鐘產(chǎn)生一個置I門控信號。采用了該發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，其電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊、恢復(fù)時鐘選定模塊、時鐘毛刺過濾模塊和D觸發(fā)器，數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)16個相位時鐘檢查串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置，確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號；恢復(fù)時鐘選定模塊根據(jù)恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘；并由時鐘毛刺過濾模塊輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；D觸發(fā)器則輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。從而利用直接定位串行輸入數(shù)據(jù)的跳變沿，在參考時鐘頻率與恢復(fù)時鐘頻率相差不大的情況下，確定恢復(fù)時鐘和恢復(fù)數(shù)據(jù)，本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，其電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方法簡便，易于集成于串行數(shù)據(jù)接收器，且應(yīng)用范圍較為廣泛。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的時鐘恢復(fù)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法的示意圖。圖3為本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)沿位置檢查邏輯的結(jié)構(gòu)圖。圖5采用本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)的100BASE-FX PHY物理層芯片示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。請參閱圖3所示,為本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。在一種實(shí)施方式中，該時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊、恢復(fù)時鐘選定模塊、時鐘毛刺過濾模塊和D觸發(fā)器。其中，數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊連接外部的串行輸入數(shù)據(jù)以及16個相位時鐘，用以根據(jù)所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置，并根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出；恢復(fù)時鐘選定模塊連接所述的16個相位時鐘及所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊輸出的恢復(fù)時鐘選擇控制信號，根據(jù)所述的恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘，并輸出；時鐘毛刺過濾模塊根據(jù)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊輸出的時鐘毛刺過濾控制信號及所述的恢復(fù)時鐘選定模塊輸出的恢復(fù)時鐘，對所述的恢復(fù)時鐘進(jìn)行毛刺過濾，輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；D觸發(fā)器根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復(fù)時鐘及所述的串行輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生并輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。利用該實(shí)施方式所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法包括以下步驟(I)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊接收到外部串行輸入數(shù)據(jù)和16個相位時鐘；(2)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置；(3)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號，并輸出；(4)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出；(5)所述的恢復(fù)時鐘選定模塊根據(jù)所述的恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘，并輸出；(6)所述的時鐘毛刺過濾模塊根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾控制信號對所述的恢復(fù)時鐘進(jìn)行毛刺過濾，并輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；(7)所述的D觸發(fā)器根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復(fù)時鐘及所述的串行輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生并輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊包括多級采樣寄存器，用以對所述的串行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并將前兩級寄存器同步到16個相位時鐘中的第一個時鐘域。所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊還包括異或運(yùn)算電路，用以確定所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間輸入數(shù)據(jù)沿的位置。在利用該較優(yōu)選的實(shí)施方式所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法中，所述的步驟(2)具體包括以下步驟(21)所述的異或運(yùn)算電路檢查所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間是否存在輸入數(shù)據(jù)沿；(22)若存在，則認(rèn)為所述的輸入數(shù)據(jù)沿位于所述的兩個相位中相位偏小的位置；(23)將所述的相位偏小的位置作為當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置。步驟(3)中所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置和歷史數(shù)據(jù)沿位置，選擇相應(yīng)相位的時鐘作為恢復(fù)時鐘，并輸出選擇該恢復(fù)時鐘的控制信號。且所述的步驟(4)具體包括以下步驟(41)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊比較所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置和歷史數(shù)據(jù)沿位置，若當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置小于歷史數(shù)據(jù)沿位置，則不需要過濾恢復(fù)時鐘；若當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置大于歷史數(shù)據(jù)沿位置，則進(jìn)入步驟(42)；(42)當(dāng)數(shù)據(jù)沿在O 180度相位時，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個清O門控信號，并發(fā)送至所述的時鐘毛刺過濾模塊；當(dāng)數(shù)據(jù)沿在180 360度相位時，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個置I門控信號，并發(fā)送至所述的時鐘毛刺過濾模塊。在一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的16個相位時鐘為CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_1 12、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315 和 CLK_337。所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊將前兩級寄存器同步到16個相位時鐘中的第一個時鐘域，具體為，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊將前兩級寄存器同步到CLK_0時鐘域。而步驟(42)中所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個清O門控信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊利用CLK_225和CLK_315相位時鐘產(chǎn)生一個清O門控信號；所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個置I門控信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊利用CLK_225和CLK_315相位時鐘產(chǎn)生一個置I門控信號。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法包括以下內(nèi)容I、用一個鎖相環(huán)(phase-locked loop, PLL)產(chǎn)生16個相位的時鐘，分別記為CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315、CLK_337 (其中，“CLK_”后面的數(shù)字表示相位度數(shù)，例如“CLK_180”表示180度相位時鐘)；2、用上述的16個相位時鐘作為采樣寄存器的時鐘，分別采樣串行輸入數(shù)據(jù)。為消除亞穩(wěn)態(tài)，采樣寄存器的前兩級實(shí)現(xiàn)同步功能和采樣功能。為方便EDA (ElectronicDesignAutomatic,電子設(shè)計自動化)工具分析，采樣結(jié)果經(jīng)兩級寄存器同步到CLK_0時鐘域；3、相鄰相位的兩個采樣結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，檢查在兩個相位之間是否存在輸入數(shù)據(jù)沿，從而確定數(shù)據(jù)沿的位置。如果兩個相位間存在數(shù)據(jù)沿，則認(rèn)為數(shù)據(jù)沿在偏相位小的位置。例如，如果CLK_45和CLK_67檢查到兩者之間有一個數(shù)據(jù)沿，則認(rèn)為數(shù)據(jù)沿在CLK_45位置，即與CLK_45的上升沿對齊，具體的數(shù)據(jù)沿位置檢查邏輯如圖所示；4、根據(jù)當(dāng)前檢查出的數(shù)據(jù)沿的位置(以下稱當(dāng)前位置)和之前檢查出的數(shù)據(jù)沿的位置(以下稱歷史位置)，選擇相應(yīng)相位的時鐘作為恢復(fù)時鐘；5、如果當(dāng)前位置小于歷史位置，數(shù)據(jù)沿往相位值小的方向調(diào)整，表示串行數(shù)據(jù)的隱含時鐘頻率大于本地鎖相環(huán)的時鐘頻率；此時不會出現(xiàn)毛刺時鐘，不需要修整恢復(fù)時鐘；6、如果當(dāng)前位置大于歷史位置，數(shù)據(jù)沿往相位值大的方向調(diào)整，表示串行數(shù)據(jù)的隱含時鐘頻率效率本地鎖相環(huán)的時鐘頻率；此時可能出現(xiàn)毛刺時鐘，需要修整恢復(fù)時鐘；修整的方法是數(shù)據(jù)沿在(Γ180度相位時，用CLK_225&CLK_315產(chǎn)生一個清O門控信號，消除毛刺時鐘；數(shù)據(jù)沿在18(Γ360度相位時，用CLK_225&CLK_315產(chǎn)生一個置I門控信號，消除毛刺時鐘。實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)能夠如圖5所示的方便地整合于100BASE-FX PHY (光纖上實(shí)現(xiàn)的IOOMbps以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的物理層芯片)。100BASE-FX PHY是組建百兆光纖以太網(wǎng)的重要組件，隨著光纖到戶工程的推進(jìn)，100BASE-FX PHY具有良好的市場前景。100BASE-FX PHY以全雙工方式收發(fā)數(shù)據(jù)，光纖上傳輸信號的速率是125Mbps，傳輸信號的編碼方式是NRZI (Non-Return-to-Zero Inverted,倒轉(zhuǎn)不歸零)編碼。100BASE-FXPHY的發(fā)送通路需要PLL產(chǎn)生125MHz時鐘。發(fā)送通路的PLL同時產(chǎn)生16個相位的時鐘，供接收通路恢復(fù)時鐘，具體結(jié)構(gòu)框圖見圖5所示，采用本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法設(shè)計其中的時鐘恢復(fù)電路。本發(fā)明所能解決的技術(shù)問題及產(chǎn)生的有益效果包括以下幾個方面I、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路要求從串行數(shù)據(jù)流中恢復(fù)出時鐘和數(shù)據(jù)，恢復(fù)出的時鐘供數(shù)據(jù)接收通路使用，恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后，送上層協(xié)議模塊處理；2、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的結(jié)構(gòu)簡單。時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的結(jié)構(gòu)越簡單，實(shí)現(xiàn)時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)功能所需的晶體管數(shù)量就越少，這樣芯片的面積就越小，芯片成本減少，此外功耗也將減小，利用本發(fā)明，可有效減小時鐘恢復(fù)電路的面積。以100BASE-FX PHY在O. 18um混合信號工藝下實(shí)現(xiàn)時鐘恢復(fù)為例，基于該方法的實(shí)現(xiàn)只需204umX96um ;相較于采用傳統(tǒng)的PLL實(shí)現(xiàn)所需面積為551umX273um，本發(fā)明的恢復(fù)電路的面積減小87%。3、能夠在參考時鐘頻率與恢復(fù)時鐘頻率相差不大的情況下恢復(fù)出時鐘和數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有技術(shù)部分所提到的中國專利200410006160中，參考時鐘是恢復(fù)時鐘的N(N ^ 2)倍頻，而本發(fā)明能夠在N = I的情況下恢復(fù)出時鐘和數(shù)據(jù)。4、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路完全采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，并且支持標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電路設(shè)計流程。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電路設(shè)計流程采用EDA工具輔助設(shè)計，提供設(shè)計效率。時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，并且支持?jǐn)?shù)字設(shè)計流程，可以簡化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路集成到串行數(shù)據(jù)接收器中的難度，提高電路可靠性。采用了該發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，其電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊、恢復(fù)時鐘選定模塊、時鐘毛刺過濾模塊和D觸發(fā)器，數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)16個相位時鐘檢查串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置，確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號；恢復(fù)時鐘選定模塊根據(jù)恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘；并由時鐘毛刺過濾模塊輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；D觸發(fā)器則輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。從而利用直接定位串行輸入數(shù)據(jù)的跳變沿，在參考時鐘頻率與恢復(fù)時鐘頻率相差不大的情況下，確定恢復(fù)時鐘和恢復(fù)數(shù)據(jù)，本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，其電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方法簡便，易于集成于串行數(shù)據(jù)接收器，且應(yīng)用范圍較為廣泛。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的電路結(jié)構(gòu)包括 數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊，連接外部的串行輸入數(shù)據(jù)以及16個相位時鐘，用以根據(jù)所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置，并根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出； 恢復(fù)時鐘選定模塊，連接所述的16個相位時鐘及所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊輸出的恢復(fù)時鐘選擇控制信號，根據(jù)所述的恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘，并輸出； 時鐘毛刺過濾模塊，根據(jù)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊輸出的時鐘毛刺過濾控制信號及所述的恢復(fù)時鐘選定模塊輸出的恢復(fù)時鐘，對所述的恢復(fù)時鐘進(jìn)行毛刺過濾，輸出過濾后的恢復(fù)時鐘； D觸發(fā)器，根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復(fù)時鐘及所述的串行輸入數(shù)據(jù),產(chǎn)生并輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊包括多級采樣寄存器，用以對所述的串行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并將前兩級寄存器同步到16個相位時鐘中的第一個時鐘域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊還包括異或運(yùn)算電路，用以確定所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間輸入數(shù)據(jù)沿的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的16 個相位時鐘為 CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315 和 CLK_337。
5.一種利用權(quán)利要求I所述的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟 (1)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊接收到外部串行輸入數(shù)據(jù)和16個相位時鐘； (2)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的16個相位時鐘檢查所述的串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置； (3)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號，并輸出； (4)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定時鐘毛刺過濾控制信號，并輸出； (5)所述的恢復(fù)時鐘選定模塊根據(jù)所述的恢復(fù)時鐘選擇控制信號在所述的16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘,并輸出； (6)所述的時鐘毛刺過濾模塊根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾控制信號對所述的恢復(fù)時鐘進(jìn)行毛刺過濾,并輸出過濾后的恢復(fù)時鐘； (7)所述的D觸發(fā)器根據(jù)所述的時鐘毛刺過濾模塊輸出的恢復(fù)時鐘及所述的串行輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生并輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊還包括異或運(yùn)算電路，所述的步驟(2)具體包括以下步驟 (21)所述的異或運(yùn)算電路檢查所述的16個相位時鐘中的兩個相位之間是否存在輸入數(shù)據(jù)沿； (22)若存在，則認(rèn)為所述的輸入數(shù)據(jù)沿位于所述的兩個相位中相位偏小的位置； (23)將所述的相位偏小的位置作為當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置與歷史數(shù)據(jù)沿位置確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號，具體為 所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置和歷史數(shù)據(jù)沿位置，選擇相應(yīng)相位的時鐘作為恢復(fù)時鐘，并輸出選擇該恢復(fù)時鐘的控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，其特征在于，所述的步驟(4)具體包括以下步驟 (41)所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊比較所述的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置和歷史數(shù)據(jù)沿位置，若當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置小于歷史數(shù)據(jù)沿位置，則不需要過濾恢復(fù)時鐘；若當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置大于歷史數(shù)據(jù)沿位置，則進(jìn)入步驟(42); (42)當(dāng)數(shù)據(jù)沿在O 180度相位時，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個清O門控信號，并發(fā)送至所述的時鐘毛刺過濾模塊；當(dāng)數(shù)據(jù)沿在180 360度相位時，所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個置I門控信號，并發(fā)送至所述的時鐘毛刺過濾模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，其特征在于，所述的16個相位時鐘為 CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315 和 CLK_337 ;所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個清O門控信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊利用CLK_225和CLK_315相位時鐘產(chǎn)生一個清O門控信號；所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊產(chǎn)生一個置I門控信號，具體為所述的數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊利用CLK_225和CLK_315相位時鐘產(chǎn)生一個置I門控信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，屬于數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。該電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊、恢復(fù)時鐘選定模塊、時鐘毛刺過濾模塊和D觸發(fā)器，數(shù)據(jù)沿位置檢查模塊根據(jù)16個相位時鐘檢查串行輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)沿位置，確定恢復(fù)時鐘選擇控制信號和時鐘毛刺過濾控制信號；恢復(fù)時鐘選定模塊在16個相位時鐘中選擇相應(yīng)的恢復(fù)時鐘；并由時鐘毛刺過濾模塊輸出過濾后的恢復(fù)時鐘；D觸發(fā)器則輸出恢復(fù)數(shù)據(jù)。從而利用直接定位串行輸入數(shù)據(jù)的跳變沿確定恢復(fù)時鐘和恢復(fù)數(shù)據(jù)，本發(fā)明的時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)及數(shù)字化時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，其電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方法簡便，易于集成于串行數(shù)據(jù)接收器，且應(yīng)用范圍較為廣泛。
文檔編號H04L7/00GK102946306SQ201210484059
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者馬鵬, 金胤丞 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所