时钟域之间传输数据信号的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于从第一时钟域(4)向第二时钟域(8)传输数据信号(sig_fast)的系统(1)。第一时钟域(4)的第一时钟(ck_fast)的频率高于第二时钟域(8)的第二时钟(ck_slow)的频率。系统(1)还包括信号输入端(10)，所述输入端(10)用于接收第一时钟域(4)的输入信号(sig_fast)；检测元件(16,18)，用于检测第二时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分；以及传输元件(22)，如果检测元件(16,18)确定第二时钟(ck_slow)处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述传输元件(22)向第二时钟域传输输入信号(sig_fast)。检测元件(16,18)由第一时钟(ck_fast)计时。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】时钟域之间的数据传输
本专利技术涉及数字系统中时钟域之间传输数据信号的系统和方法，尤其是非同步时钟域。
技术介绍
在不同的电子系统中，例如无线(例如蓝牙)系统，其中存在两个或多个以不同频率运行的时钟域，其需要至少偶发地彼此通信。例如，中央处理器可以以高频率运行，而一个或多个外围设备以低频率运行。此外，当其未被使用以节约电能时，其中一个时钟域可以进入无效周期，例如休眠或者待机模式。在此周期内，两个时钟域之间无通信，然而，当一个时钟域退出休眠或待机模式时，其通常需要与其他时钟域通信。此外，快速和慢速时钟域彼此之间一般不同步。 已知系统包括多个彼此不同步的时钟域(也可以是不同频率)来应用“握手”过程，其中时钟域协商参数，例如通过忙碌标志，来建立较慢时钟域准备从较快时钟域接收信号。其对于在较慢时钟域的安全周期内信号能够由较快时钟域传输是必需的，即远离较慢时钟域的正转换(其中时序由O变为I)，从而避免信号的讹误或系统的亚稳态。然而，已知的握手过程相对较慢，这是由于其由较慢时钟域进行计时且需要花费多个周期，以便获取时钟域间的同步。除了慢以外，由于过程中需要较快时钟域必须保持运行，从而需要消耗大量电能。 此外，尤其当应用传统握手过程由较快时钟域向较慢时钟域传输数据时，必须保证较快时钟域的源数据在握手过程中不被改变，直到数据传输完成，否则将存在一些比特位传输呈现为新数据，而一些比特位未传输呈现为老数据的风险，其增加了数据讹误的风险。由于需要多个同步信号在两个时钟域之间来回传输，来检测传输数据是否安全，所以传统的将“冻结(freeze) ”加入源数据是不便的，尤其考虑到上述传输延时。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供改善不同频率的两个时钟域之间通信的系统和方法。 由本专利技术第一方面来看，其提供一种用于从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的系统，其中，第一时钟域包括第一时钟，第二时钟域包括第二时钟，所述系统包括: 信号输入端，用于从第一时钟域接收输入信号； 检测元件，用于检测第一或第二时钟中较慢时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述检测元件由第一或第二时钟中的较快时钟计时；以及 传输元件，如果检测元件确定较慢时钟处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述传输元件传输输入信号至第二时钟域。 本专利技术还提供一种用于从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的方法，其中，第一时钟域包括第一时钟，第二时钟域包括第二时钟，所述方法包括: 从第一时钟域接收输入信号； 利用由第一或第二时钟中的较快时钟计时的检测元件来检测第一或第二时钟中的较慢时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分；以及 如果检测确定较慢时钟处于其周期内远离即将来临转换的部分，传输输入信号至第二时钟域。 尽管本专利技术可以用于从第一较慢时钟域向第二较快时钟域传输信号，但本专利技术尤其利于从第一较快时钟域向第二较慢时钟域传输数据信号。 因此，由本专利技术另一方面来看，其提供一种用于从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的系统，其中，第一时钟域包括第一时钟，所述第一时钟的频率大于第二时钟域的第二时钟的频率，所述系统包括: 信号输入端，用于从第一时钟域接收输入信号； 检测元件，用于检测第二时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述检测元件由第一时钟计时；以及 传输元件，如果检测元件确定第二时钟处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述传输元件传输输入信号至第二时钟域。 本专利技术还提供一种从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的方法，其中，第一时钟域包括第一时钟，所述第一时钟的频率大于第二时钟域的第二时钟的频率，所述方法包括: 从第一时钟域接收输入信号； 利用由第一时钟计时的检测元件来检测第二时钟域是否处于其周期内远离即将来临转换的部分；以及 如果检测确定第二时钟处于其周期内远离即将来临转换的部分，传输输入信号至第二时钟域。 检测装置可以配置为探测正和/或负转换，即第二时钟域中的数据值可以变为I或者第二时钟的全部正和负转换。然而，在一组实施例中，被探测到的转换为正转换。 因此，可不使用握手和/或忙碌标志，根据本专利技术实施检测，该检测是关于慢速时钟域位于其周期内的哪个部分，并且只要其处于周期内的“安全”部分(即并无转换即将来临之处)，快速时钟域的信号就可以简单地传输至慢速时钟域，或者慢速时钟域的信号就可以简单地被快速时钟域读取。 申请人:已经认识到，由于慢速时钟的检测由快速时钟计时，其导致信号由第一时钟域向第二时钟域更为快速地传输。例如，已知采用握手的装置中，同步和传输时间通常需要至少两个较慢时钟周期，对比于本专利技术实施例的同步和传输时间，其仅需要两个较快时钟周期。虽然，本专利技术具有从第一较慢时钟域向第二较快时钟域传输数据信号的优点，然而在随后一系列的实施例中主要表现为第一时钟的频率远大于第二时钟。第二时钟的检测保证其周期远离由O变为I的即将来临正转换，使得从第一时钟域向第二时钟传输输入信号不与第二时钟周期的转换重叠。因为第二时钟域的数据值在正边沿时进行读取，所以在此时向第二时钟域传输数据值可能导致数据讹误或亚稳态。 申请人:已经认识到，由于传输发生在第二慢速时钟周期的安全部分内，所以不需要同步所传输的数据信号。因此，在一组优选实施例中，输入信号并未经过检测元件从第一时钟域传输至第二时钟域。在一组优选实施例中，在第一时钟域的输入端和第二时钟域的输出端没有引入时钟周期延时的部件。 虽然其利于单比特(single bit)信号的应用，尤其当第一和第二时钟域之间频率相差较大时，其尤其利于多比特(mult1-bit)总线，这是由于全部信号可以在对第二时钟进行检测的基础上传输，而无需对每一位进行检测，由此无需大量数量的门电路以及因此带来的集成电路面积的显著增加和大量的电力消耗。这也意味着本专利技术的实施例并不需要引入与串联触发器或者现有技术中其他用于匹配时钟域的装置相关联的延时。 在本专利技术的一些实施例中，输入信号包括至少8，16或32比特，例如从总线，虽然总线包括多比特位中的任意数量。当此处传输数据的参照被确立，其包含全部单位信号和多位总线。 快速传输使得一个或全部时钟快速进入或者恢复到休眠状态，因此其可以实现减少电力消耗的好处。这典型地将变为更快和更多电力损耗第一时钟域，例如周期性地从充当低功率计时器的第二时钟域读取数据。 第二时钟的检测可以包括，在从第一时钟域向第二时钟域传输输入信号之前，确定其时钟周期内不会发生转换(从O至I或者I至O)的任何适当方法。在一组实施例中，第二时钟的检测包括确定第二时钟是否处于其周期的正部分。如果以此情况，至少半个慢速时钟周期用于执行检测和传输输入信号。在这组实施例中，所述第一时钟所需要具有的频率(检测元件由其计时)大于第二时钟的频率，大了至少两倍于检测步骤的数目的倍数，从而获得充足的时间来执行全部检测步骤，并在第二时钟域的安全部分内从第一时钟域向第二时钟域传输输入信号。 虽然，第一时钟的频率可以是第二时钟频率的整数倍，和/或具有固定相位，但是在本专利技术中一般无需同步或特定关系。此外，本专利技术的实施例容忍第二时钟域进入休眠或者待机模式，以及异步重启。 在一组实施例中，第一时钟的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的系统，其中，第一时钟域包括第一时钟，所述第一时钟的频率大于第二时钟域第二时钟的频率，所述系统包括：信号输入端，用于从第一时钟域接收输入信号；检测元件，用于检测第二时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述检测元件由第一时钟计时；以及传输元件，如果检测元件确定第二时钟处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述传输元件传输输入信号至第二时钟域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.27 GB 1211426.01.一种用于从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的系统，其中，第一时钟域包括第一时钟，所述第一时钟的频率大于第二时钟域第二时钟的频率，所述系统包括: 信号输入端，用于从第一时钟域接收输入信号； 检测元件，用于检测第二时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述检测元件由第一时钟计时；以及 传输元件，如果检测元件确定第二时钟处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述传输兀件传输输入信号至第二时钟域。2.根据权利要求1所述的系统，其中，即将来临转换为即将来临正转换。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，输入信号并不经由检测元件从第一时钟域传输至第二时钟域。4.根据权利要求1，2或3所述的系统，其中，输入信号包括至少8，16或32比特。5.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，第二时钟的检测包括确定第二时钟是否处于其周期的正部分。6.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，所述第一时钟的频率至少是第二时钟频率的4倍，例如至少10倍，例如至少100倍，例如至少1000倍。7.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，检测在第一时钟的上升沿处执行。8.根据前述任一项权利要求所述的系统，包括确定第二时钟是否有效的元件。9.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，执行检测的元件包括触发器。10.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，执行检测的元件包括两个串联的触发器。11.根据前述任一项权利要求所述的系统，包括探测元件，用于探测是否有来自第一时钟域的新输入信号。12.根据权利要求11所述的系统，其中，探测元件包括比较器，所述比较器处于第一时钟域的输入信号和第二时钟域的输出信号之间。13.根据前述任一项权利要求所述的系统，包括用于对第二时钟的检测进行初始化的元件。14.根据前述任一项权利要求所述的系统，包括用于存储输入信号的元件。15.一种用于从第一时钟域向第二时钟域传输数据信号的系统，其中，第一时钟域包括第一时钟，以及第二时钟域包括第二时钟，所述系统包括: 信号输入端，用于从第一时钟域接收输入信号； 检测元件，用于检测第一或第二时钟中的较慢时钟是否处于其周期内远离即将来临转换的部分，所述检测元件由第一或第二时钟中的较快时钟进行计时；以及 传输元件，如果检测元件确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·巴卡·耶尔托，阿恩·万维克·维纳斯，
申请(专利权)人：北欧半导体公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO