一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统技术方案

本发明专利技术涉及数据通信领域，提供一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，包括：串并转换模块、过采样处理模块和时钟恢复模块；串并转换模块用于接收串行差分信号并转换为并行数据信号输出到过采样处理模块，同时将对应的时钟信号输出到过采样处理模块和时钟恢复模块；过采样处理模块用于对数据信号进行处理，并输出处理后的数据和对应的有效信号到时钟恢复模块；时钟恢复模块包括可变速fifo单元和读取控制单元，可变速fifo单元根据有效信号接收调整后选取的数据并输出空满状态；读取控制单元用于根据空满状态控制可变速fifo单元读出数据。本发明专利技术提供的非同源时钟数据恢复系统，可以处理非同源时钟电路的时钟数据恢复，降低时钟恢复电路的复杂性和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统
本专利技术属于数据通信领域，更具体地说，是涉及一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统。
技术介绍
在通信系统中，时钟数据恢复是其中非常重要的部分，负责将串行数据中的时钟提取出来，并利用这个时钟对串行信号采样生成数字信号。现有的时钟数据恢复系统主要有：基于锁相环的模拟时钟数据恢复系统和基于过采样的时钟数据恢复系统。其中，基于锁相环结构的时钟数据恢复系统，能够很好的恢复发射器和接收器间的随机频率偏差和固定频率偏差，允许发送端和接收端使用非同源的基准时钟；但是，基于锁相环的模拟时钟数据恢复系统需要较大的模拟电路面积，成本较高。而传统的基于过采样的数字时钟恢复系统，由于内部缓存对于防止上溢或者下溢的缓冲空间有限，处理非同源时钟电路时会发生溢出错误，只能处理同源时钟电路的相位偏差。若需要处理非同源时钟电路，则接收器需要花费额外成本来跟踪发射器的频率，比较常用的方法是增加一对额外信道来发送发射器的参考时钟，从而使非同源时钟电路转化为同源时钟电路。但是，随着数据通信系统的通信波特率越来越高，对通信线缆的要求也越来越高，特别是对于一些长距离的数据通信系统，通信线缆增加一对参考时钟频率信道，对于整个系统而言，是一个较大的成本消耗。因此，亟待一种解决方案，可以处理非同源时钟电路的时钟数据恢复，同时可以降低时钟恢复电路的复杂性和成本的消耗。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，可以处理非同源时钟电路的时钟数据恢复，同时可以降低时钟恢复电路的复杂性和成本的消耗。所述时钟数据恢复系统包括：串并转换模块、过采样处理模块和时钟恢复模块；所述串并转换模块，用于接收串行接口的串行差分信号，并将所述串行差分信号转换为并行的数据信号和对应的时钟信号输出到所述过采样处理模块，同时将所述对应的时钟信号输出到所述时钟恢复模块；所述过采样处理模块，用于对所述并行的数据信号进行处理，并输出处理后的数据和对应的有效信号到所述时钟恢复模块；所述时钟恢复模块，包括可变速fifo单元和读取控制单元，所述可变速fifo单元用于根据所述有效信号和所述对应的时钟信号接收所述处理后的数据，并输出空满状态到所述读取控制单元；所述读取控制单元用于根据所述空满状态控制所述可变速fifo单元读出数据。可选地，所述可变速fifo单元包括存储器，所述可变速fifo单元用于：通过对所述存储器的当前写入地址和当前读出地址进行比较，当所述当前写入地址与所述当前读出地址的差值低于第一阈值时，输出所述存储器将空的状态；当所述差值高于第二阈值时，输出所述存储器将满的状态；当所述差值位于第一阈值与第二阈值之间时，输出所述存储器正常的状态。可选地，所述读取控制单元用于：当所述存储器的状态为将空的状态时，控制所述可变速fifo单元当前节拍停止读出数据；当所述存储器的状态为正常的状态时，控制所述可变速fifo单元当前节拍读出K个比特的数据；当所述存储器的状态为将满的状态时，控制所述可变速fifo单元当前节拍读出K+M个比特的数据；其中，K、M为大于等于1的整数。可选地，所述数据处理模块还包括字节输出模块，所述字节输出模块用于将所述可变速fifo单元读出的数据按顺序进行收集，当收集的数据达到预设的字节宽度时，输出所述字节。与现有技术相比，本专利技术提供的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，通过对串行差分信号进行过采样，完成串行转换，输出并行的数据信号和对应的时钟信号，并进一步对数据信号的选取进行调整，根据有效信号将数据写入fifo存储器中，再根据输出的空满状态进行数据读取的控制，能够根据数据的写入速度控制读取的速度，使数据缓冲存储区始终处于非空非满的状态，避免了数据溢出的错误，能够很好地对非同源时钟电路的时钟数据进行恢复，可以降低时钟恢复电路的复杂性和成本的消耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统的结构示意图；图2为图1所示实施例的另一结构示意图；图3为本专利技术又一实施例提供的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统的结构示意图；图4为图3所示实施例的结构示意图；图5为图3所示实施例的一个优选的串并转换模块的结构示意图；图6为图3所示实施例的位异或计算的原理示意图；图7为图3所示实施例的跨边界时数据选取的原理示意图；附图标记：10-基于过采样的非同源时钟数据恢复系统；101-串并转换模块；102-过采样处理模块；103-时钟恢复模块；1011-信号均衡单元；1012-串并转换单元；1021-边沿检测单元；1022-相位检测单元；1023-积分调整单元；1024-数据选取单元；1031-可变速fifo单元；1032-读取控制单元。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，其示出了本专利技术实施例提供的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统的结构示意图。基于过采样的非同源时钟数据恢复系统10包括：串并转换模块101、过采样处理模块102和时钟恢复模块103，时钟恢复模块103包括可变速fifo单元1031和读取控制单元1032。串并转换模块101，用于接收串行接口的串行差分信号，并将串行差分信号转换为并行的数据信号和对应的时钟信号输出到过采样处理模块102，同时将对应的时钟信号输出到时钟恢复模块103，使过采样处理模块102与时钟恢复模块103的时钟同步。其中，串行差分信号是指运用差分传输的方式传输的串行信号，差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。具体地，串并转换模块101连接串行接口，接收串行接口的串行差分信号，根据外部输入的时钟频率对差分信号进行过采样，同时根据数据通道的数目N将串行的数据转换为N个通道并行的数据信号；其中，过采样是指以远远高于信号带宽两倍或其最高频率对数据信号进行采样的过程。串并转换模块101输出并行的数据信号的同时，根据差分信号的时钟频率f1输出对应的时钟频率f2,f2与f1的转换关系如下：f2＝(f1*OSR)/N，其中，OSR为过采样的倍率。例如，差分信号的时钟频率f1为100HZ、OSR为5、N为10时，则f2＝(100*5)/10＝50HZ。串并转换模块101将并行的数据信号和对应的时钟信号输出到过采样处理模块102。过采样处理模块102，用于对并行的数据信号进行处理，并输出处理后的数据和对应的有效信号到时钟恢复模块103。其中，数据信号的选取点是根据数据信号的跳变边沿来确定的；数据信号的跳变边沿是指数据信号从0翻转为1或者是从1翻转为0的位置。由于在时钟数据恢复系统的电路中，跳变边沿附近的数据不稳定，而在两个连续跳变边沿的正中间的位置最稳定，因此数据选取点通常设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，其特征在于，包括：串并转换模块、过采样处理模块和时钟恢复模块；所述串并转换模块，用于接收串行接口的串行差分信号，并将所述串行差分信号转换为并行的数据信号和对应的时钟信号输出到所述过采样处理模块，同时将所述对应的时钟信号输出到所述时钟恢复模块；所述过采样处理模块，用于对所述并行的数据信号进行处理，并输出处理后的数据和对应的有效信号到所述时钟恢复模块；所述时钟恢复模块，包括可变速fifo单元和读取控制单元，所述可变速fifo单元用于根据所述有效信号和所述对应的时钟信号接收所述处理后的数据，并输出空满状态到所述读取控制单元；所述读取控制单元用于根据所述空满状态控制所述可变速fifo单元读出数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，其特征在于，包括：串并转换模块、过采样处理模块和时钟恢复模块；所述串并转换模块，用于接收串行接口的串行差分信号，并将所述串行差分信号转换为并行的数据信号和对应的时钟信号输出到所述过采样处理模块，同时将所述对应的时钟信号输出到所述时钟恢复模块；所述过采样处理模块，用于对所述并行的数据信号进行处理，并输出处理后的数据和对应的有效信号到所述时钟恢复模块；所述时钟恢复模块，包括可变速fifo单元和读取控制单元，所述可变速fifo单元用于根据所述有效信号和所述对应的时钟信号接收所述处理后的数据，并输出空满状态到所述读取控制单元；所述读取控制单元用于根据所述空满状态控制所述可变速fifo单元读出数据。2.如权利要求1所述的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，其特征在于，所述可变速fifo单元包括存储器，所述可变速fifo单元用于：通过对所述存储器的当前写入地址和当前读出地址进行比较，当所述当前写入地址与所述当前读出地址的差值低于第一阈值时，输出所述存储器将空的状态；当所述差值高于第二阈值时，输出所述存储器将满的状态；当所述差值位于第一阈值与第二阈值之间时，输出所述存储器正常的状态。3.如权利要求2所述的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，其特征在于，所述读取控制单元用于：当所述存储器的状态为将空的状态时，控制所述可变速fifo单元当前节拍停止读出数据；当所述存储器的状态为正常的状态时，控制所述可变速fifo单元当前节拍读出K个比特的数据；当所述存储器的状态为将满的状态时，控制所述可变速fifo单元当前节拍读出K+M个比特的数据；其中，K、M为大于等于1的整数。4.如权利要求1-3任一项所述的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括字节输出模块，所述字节输出模块用于将所述可变速fifo单元读出的数据按顺序进行收集，当收集的数据达到预设的字节宽度时，输出一个字节。5.如权利要求4所述的基于过采样的非同源时钟数据恢复系统，其特征在于，所述过采样处理模块包括：边沿检测单元、相位检测单元、积分调整单元和数据选取单元；所述边沿检测单元，用于检测所述数据信号是否存在跳变边沿，并将所述跳变边沿的信息输出到所述相位检测单元；所述相位检测单元，用于统计在预设时间内所述跳变边沿出现的概率...

【专利技术属性】
技术研发人员：周垣，吴启明，林晓志，王添平，李翠超，王仙芳，
申请(专利权)人：上海先基半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31