模数转换器的串行接口及其数据对齐方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模数转换器的串行接口及其数据对齐方法和装置。该数据对齐方法包括以下步骤：持续接收该模数转换器的数据；检测该数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差，其中该持续跳变位即使在该模数转换器采集到的是噪声时也进行跳变；以及依据该时间差决定该数据的时间延迟。本发明专利技术的模数转换器的串行接口及其数据对齐方法和装置，能够提高数据对齐的及时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及模数转换器的串行接口，尤其是涉及模数转换器的串行接口中的数据对齐技术。
技术介绍
在诸如核磁共振成像(MRI)、超声波、CT扫描仪、数字X射线等医疗应用中，经常需要使用模数转换器(ADC)对大量数据采样。采样后的数据会通过ADC接口向外输出。ADC接口的类型包括并行接口和串行接口。与并行接口相比，串行接口可可减少芯片的引脚数，从而节省电路板空间，因而更受到欢迎。尤其是，当前高速串行数字信号传输成为主流，ADC接口也倾向于使用高速串行接口。对于并行ADC接口以及低速的串行ADC接口，可以直接通过ADC输出的源同步时钟在接口器件对ADC输出的数据进行捕捉。这种类型的ADC的输出数据率一般小于250MSPS，因此有近4ns的采样窗口，可以在时序上留有一定裕量。该裕量包含了环境温度的影响、器件工艺离散性带来的不确定性、器件老化引入的不确定性、以及源同步时钟自身的抖动。以当前集成电路的工艺水平，通常不用额外的数据对齐技术即可正确地捕捉ADC数据。相比之下，高速的串行ADC接口的实际输出数据率可以高达800MSPS，留给ADC接口的最多只有1.25ns的采样窗口。若用800MHz的源同步时钟来捕捉数据，则需要专门的对齐机制，在接口器件内部将源同步时钟的上升沿恰好放置在ADC数据周期的正中间。目前ADC接口技术大多在数据与源同步时钟之间设置固定的时序关系，这种时序关系一般是通过ADC启动先发送校准数据来实现的。但由于温漂、器件工艺离散性、器件老化、源同步时钟抖动、以及时钟接口电路自身的附加抖动等若干因素的影响，一个固定时序关系的接口不易做得稳定。这就需要ADC接口定期启动对齐算法重新确定数据的延迟参数，这样其及时性就受到了影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供模数转换器的串行接口及其数据对齐方法和装置，能够提高数据对齐的及时性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种模数转换器的串行接口的数据对齐方法，包括以下步骤：持续接收该模数转换器的数据；检测该数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差，其中该持续跳变位即使在该模数转换器采集到的是噪声时也进行跳变；以及依据该时间差决定该数据的时间延迟。可选地，检测该数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差的步骤包括：检测多个该跳变沿，且对每个该跳变沿计算出与捕捉时钟沿的时间差，然后求出多个时间差的平均值。可选地，该依据该时间差决定该数据的时间延迟的步骤包括：比较该时间差与该捕捉时钟的半周期，当该时间差大于或等于该半周期时，则该时间延迟为在时间上向后移动该时间差与该捕捉时钟的半周期的差值，当该时间差小于该半周期时，将该时间延迟为在时间上向后移动该时间差与该捕捉时钟的半周期的和。可选地，该依据该时间差决定该数据的时间延迟的步骤是实时进行。可选地，该持续跳变位为一位或多位。可选地，该持续跳变位为该数据中位数最低的一位或多位。本专利技术还提出一种模数转换器的串行接口的数据对齐装置，包括跳变沿检测单元和状态机。跳变沿检测单元检测持续从该模数转换器接收的数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差，该持续跳变位即使在该模数转换器采集到的是噪声时也进行跳变。状态机依据该时间差决定该数据的时间延迟。可选地，该跳变沿检测单元检测多个该跳变沿，且对每个该跳变沿计算出与该捕捉时钟沿的时间差，然后求出多个时间差的平均值。可选地，该状态机比较该时间差与该捕捉时钟的半周期，当该时间差大于或等于该半周期时，则决定该时间延迟为在时间上向后移动该时间差与该捕捉时钟的半周期的差值，当该时间差小于该半周期时，则决定该时间延迟为在时间上向后移
动该时间差与该捕捉时钟的半周期的和。可选地，该状态机实时地决定该数据的时间延迟。可选地，该持续跳变位为一位或多位。可选地，该持续跳变位为该数据中位数最低的一位或多位。本专利技术还提出一种模数转换器的串行接口，包括如上所述的数据对齐装置、数据接口以及锁相环。数据接口从该模数转换器持续接收数据，依据一捕捉时钟捕捉该数据，且依据该数据对齐装置提供的时间延迟调整该数据的时间延迟。锁相环向该数据对齐装置和该数据接口提供该捕捉时钟。可选地，该数据接口实时地调整该数据的时间延迟。可选地，该模数转换器包括多个路径，每个路径的数据位包含至少一位持续跳变位。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)降低数据采集过程中段时间内在串行接口处出现的偶然扰动的影响，提高了系统稳定性。(2)及时对齐可以消除温漂、器件老化、不同批次间的工艺离散性带来的接口时序不确定性，提高了系统的可靠性。(3)及时对齐也可以保证系统不用额外分配时间在扫描之前进行串行接口的数据对齐。(4)由于克服了众多的接口时序不确定性，即各种因素带来的ADC输出数据翻转时刻的随机偏差，接口数据率有了更多的提升空间，一个采集通道的数据可以通过更少的串行总线输出，有利于节省硬件资源。附图说明图1是本专利技术第一实施例的模数转换器的串行接口的实施环境。图2是本专利技术第一实施例的数据对齐装置的结构框图。图3是本专利技术第一实施例的模数转换数据的格式。图4A、4B是本专利技术第一实施例的数据对齐时序图。图5是本专利技术第二实施例的模数转换器的串行接口的实施环境。图6是本专利技术第二实施例的模数转换数据的格式。图7是本专利技术一实施例的数据对齐方法流程图。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。已知的数据对齐技术依赖于系统启动初期特别发送的校准数据，但是由于温漂、器件工艺离散性、器件老化、源同步时钟抖动、以及时钟接口电路自身的附加抖动等若干因素的影响，系统运行一段时间后需要定期对齐，而定期对齐的过程会损失数据捕捉的及时性。本专利技术的实施例将描述可以提高及时性的数据对齐装置。第一实施例图1是本专利技术第一实施例的模数转换器的串行接口的实施环境。参考图1所示，实施环境中包括模数转换器(ADC)10和串行接口20。ADC 10接收模拟输入信号，在采样时钟的作用下进行AD转换。在此，只要系统上电，不论模拟输入信号的信号源是否处于工作状态，ADC 10始终进行AD转换，且将始终有信号输出。ADC 10将经过AD转换的AD数据为串行数据，通过串行接口20输出。AD数据的格式如图3所示，包含N位，N为正整数且通常为8的倍数，其中第N位为最高有效位(MSB)，第1位为最低有效位(LSB)。串行接口20会捕捉串行AD数据，将串行AD数据恢复为并行AD数据后输出。串行接口20中设有数据接口21、锁相环(PLL)22、数据对齐装置23、配置单元24和数据还原单元25。配置单元24通过控制下连接ADC 10，对其工作方式进行配置。PLL 22可以从ADC 10获得源同步时钟，且输出两路同步时钟，一路为还原ADC每个采样点帧数据的同步时钟，其频率与ADC采样时钟相同；另外一路为捕捉高速AD串行数据的数据捕捉时钟。假设ADC的采样精度定为N，捕捉时钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模数转换器的串行接口的数据对齐方法，包括以下步骤：持续接收该模数转换器的数据；检测该数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差，其中该持续跳变位即使在该模数转换器采集到的是噪声时也进行跳变；以及依据该时间差决定该数据的时间延迟。

【技术特征摘要】
1.一种模数转换器的串行接口的数据对齐方法，包括以下步骤：持续接收该模数转换器的数据；检测该数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差，其中该持续跳变位即使在该模数转换器采集到的是噪声时也进行跳变；以及依据该时间差决定该数据的时间延迟。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测该数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差的步骤包括：检测多个该跳变沿，且对每个该跳变沿计算出与捕捉时钟沿的时间差，然后求出多个时间差的平均值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该依据该时间差决定该数据的时间延迟的步骤包括：比较该时间差与该捕捉时钟的半周期，当该时间差大于或等于该半周期时，则该时间延迟为在时间上向后移动该时间差与该捕捉时钟的半周期的差值，当该时间差小于该半周期时，将该时间延迟为在时间上向后移动该时间差与该捕捉时钟的半周期的和。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该依据该时间差决定该数据的时间延迟的步骤是实时进行。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该持续跳变位为一位或多位。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该持续跳变位为该数据中位数最低的一位或多位。7.一种模数转换器的串行接口的数据对齐装置，包括：跳变沿检测单元，检测持续从该模数转换器接收的数据的持续跳变位中的至少一位的跳变沿，且计算该跳变沿与该数据的捕捉时钟沿的时间差...

【专利技术属性】
技术研发人员：关晓磊，谢强，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31