一种时钟数据恢复系统、芯片及时钟数据恢复方法技术方案

本发明专利技术公开一种时钟数据恢复系统、芯片及时钟数据恢复方法，所述时钟恢复系统包括采样模块、边沿检测模块和时钟相位调整模块；采样模块用于以预设多相位时钟依次采样串行接口的接收端接收到的待处理数据，得到每个数据周期内的预设数量组目标采样数据；边沿检测模块用于当检测到待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置时，将上一个数据周期的恢复时钟信号延迟预设时钟相位，得到当前一个数据周期的预采样时钟信号；时钟相位调整模块用于根据当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置与上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置的相位关系，确定当前一个数据周期的恢复时钟信号。恢复时钟信号。恢复时钟信号。

【技术实现步骤摘要】
一种时钟数据恢复系统、芯片及时钟数据恢复方法


[0001]本专利技术涉及时钟数据采样的
，具体涉及一种基于空间过采样法的时钟数据恢复系统、芯片及时钟数据恢复方法。

技术介绍

[0002]通用串行总线是一种高速串行总线，在串行数据通信中，为了节省开销，一般只传送数据信号而不传送与数据信号同步的时钟信号，特别是USB传输的数据包中存在的NRZI（Non Return to Zero Invert，不归零就反向）的编码方式，无须同步的时钟信号也能产生同步的数据存取，因此，通常采用时钟数据恢复电路CDR(Clock Data Recovery ，简写为CDR) 从接收的数据中提取时钟。
[0003]然而，一方面，由于串行总线中的数据传输速率较高，采样时钟需要到达数据传输速率的数倍以上，使得CDR电路系统的设计成本和采样难度增大；另一方面，由于接收数据边沿的不确定性，可能导致采样时钟的采样位置偏离理想的采样位置，影响到接收数据的误码率，进而影响了高速串行接口的性能和系统稳定性。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术基于空间过采样的逻辑结构实现准确的时钟数据恢复，并能够动态监测数据与时钟的相位偏移、频率偏移，根据偏移程度自动变化切换时钟，具体的技术方案如下：一种时钟数据恢复系统，其特征在于，所述时钟恢复系统包括依次连接的采样模块、边沿检测模块和时钟相位调整模块；采样模块，用于以预设多相位时钟依次采样串行接口的接收端接收到的待处理数据，得到每个数据周期内的预设数量组目标采样数据，再将当前得到的目标采样数据依次传输给边沿检测模块；边沿检测模块，用于将相邻两组目标采样数据进行异或运算，再基于异或运算的结果去检测待处理数据在一个数据周期内的特定跳变沿位置；边沿检测模块，还用于当检测到待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置时，将上一个数据周期的恢复时钟信号延迟预设时钟相位，得到当前一个数据周期的预采样时钟信号，使得当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置处于当前一个数据周期的预设采样区域；时钟相位调整模块，用于根据当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置与上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置的相位关系，确定当前一个数据周期的恢复时钟信号。
[0005]该技术方案使用前述依次连接的采样模块、边沿检测模块和时钟相位调整模块对串行接口的接收端处的数据进行采样和更新处理出相应数据周期内的恢复时钟信号，简化传统的时钟恢复电路的逻辑；另一方面，本技术方案通过对上一个数据周期的恢复时钟信号的延迟处理和相邻两个数据周期的数据跳变沿的采样位置的相位比较，挑选出对应相位位置逼近待处理数据的周期波形的中间位置，能够有效的避免数据采样发生在数据跳变边沿时引起不定态问题，可以有效的减少数据抖动的影响。
[0006]进一步地，边沿检测模块，用于当检测到待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置时，在所述上一个数据周期的恢复时钟信号中指示出该特定跳变沿位置的相位，并将该特定跳变沿位置的相位设置为所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置；其中，当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置处于当前一个数据周期的预设采样区域具体是指：所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置经过预设时钟相位的延迟后到达当前一个数据周期的中间位置或者到达比当前一个数据周期的中间位置提前一个预设误差相位的位置；其中，所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置对准待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置；所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置经过预设时钟相位的延迟后成为当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置。
[0007]与现有技术相比，该技术方案通过对预先获得的恢复时钟信号进行相位偏移的方式来获得对应数据周期内的恢复时钟信号，使得用于检测待处理数据的特定跳变沿位置的边沿时钟在相位偏移后到达当前一个数据周期的中间位置、或比当前一个数据周期的中间位置提前一个预设误差相位的位置，成为所述当前一个数据周期的预采样时钟信号，但还不能用于采样数据，而是用于所述时钟相位调整模块的比较和调整更换。
[0008]进一步地，所述当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置标记为当前数据跳变沿位置；所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置标记为上一个数据跳变沿位置；所述时钟相位调整模块，用于当检测到所述当前数据跳变沿位置的相位与所述上一个数据跳变沿位置的相位相等时，选择上一个数据周期的恢复时钟信号作为当前一个数据周期的恢复时钟信号；所述时钟相位调整模块，还用于当检测到所述当前数据跳变沿位置与所述上一个数据跳变沿位置的相位差的绝对值大于所述预设时钟相位时，选择上一个数据周期的恢复时钟信号作为所述当前一个数据周期的恢复时钟信号；所述时钟相位调整模块，还用于当检测到所述当前数据跳变沿位置与所述上一个数据跳变沿位置的相位的绝对值小于或等于所述预设时钟相位时，选择当前一个数据周期的预采样时钟信号作为所述当前一个数据周期的恢复时钟信号；其中，所述当前数据跳变沿位置与所述上一个数据跳变沿位置的相位差不等于0。
[0009]该技术方案通过比较延迟处理前后的数据的特定跳变沿的采样位置的相位关系，去更新所述预采样时钟，获取真正用于当前一个数据周期的采样时钟，即更新出最新一个恢复时钟信号，以实现根据相位偏移程度自动更新恢复时钟信号，使得最新确定的恢复时钟信号的采样位置接近所述待处理数据在当前一个数据周期内的中间位置（一个周期的输入数据的正中央）或比该中间位置提前一个预设误差相位，即特定跳变沿位置在延迟后更加接近或对齐所述待处理数据在对应一个眼图“开口”最大的位置，克服数据信号和时钟信号出现抖动偏差而造成的数据采样错误的问题。
[0010]进一步地，所述边沿检测模块，用于先将所述预设多相位时钟设置为第一个数据周期的恢复时钟信号，然后在第一个数据周期内检测到待处理数据的特定跳变沿位置时，将所述预设多相位时钟延迟一个所述预设时钟相位，然后将经过一个所述预设时钟相位延迟处理的所述预设多相位时钟设置为第二个数据周期的预采样时钟信号，使得所述预设多相位时钟相对于所述第二个数据周期的预采样时钟信号成为所述上一个数据周期的恢复时钟信号。该技术方案从所述待处理数据的第一个数据周期开始，将所述预设多相位时钟
设置为常见的边沿检测法中的边沿时钟，开始进行数据信号和时钟信号的对齐检测，捕获跳变沿位置并延迟处理出第一个恢复时钟信号，以便于在后续的每个数据周期内进行恢复时钟信号的自动更新。
[0011]进一步地，所述边沿检测模块包括多个异或门、以及级联的多个数据寄存器，级联的多个寄存器的数目是所述预设数量，异或门的数目是所述预设数量；第一级数据寄存器的输入端，用于接收所述采样模块输出的目标采样数据；相邻两级数据寄存器的输出端分别连接到对应的一个异或门的两个输入端，该异或门的输出结果，用于反映相邻两级数据寄存器输出的数据之间的跳变情况；第一级数据寄存器的输出端和最后一级数据寄存器的输出端分别连接到对应一个异或门的两个输入端，该异或门的输出结果，用于反映出第一级数据寄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时钟数据恢复系统，其特征在于，所述时钟恢复系统包括依次连接的采样模块、边沿检测模块和时钟相位调整模块；采样模块，用于以预设多相位时钟依次采样串行接口的接收端接收到的待处理数据，得到每个数据周期内的预设数量组目标采样数据，再将当前得到的目标采样数据依次传输给边沿检测模块；边沿检测模块，用于将相邻两组目标采样数据进行异或运算，再基于异或运算的结果去检测待处理数据在一个数据周期内的特定跳变沿位置；边沿检测模块，还用于当检测到待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置时，将上一个数据周期的恢复时钟信号延迟预设时钟相位，得到当前一个数据周期的预采样时钟信号，使得当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置处于当前一个数据周期的预设采样区域；时钟相位调整模块，用于根据当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置与上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置的相位关系，确定当前一个数据周期的恢复时钟信号。2.根据权利要求1所述时钟数据恢复系统，其特征在于，边沿检测模块，用于当检测到待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置时，在所述上一个数据周期的恢复时钟信号中指示出该特定跳变沿位置的相位，并将该特定跳变沿位置的相位设置为所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置；其中，当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置处于当前一个数据周期的预设采样区域具体是指：所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置经过预设时钟相位的延迟后到达当前一个数据周期的中间位置或者到达比当前一个数据周期的中间位置提前一个预设误差相位的位置；其中，所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置对准待处理数据在当前一个数据周期内的特定跳变沿位置；所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置经过预设时钟相位的延迟后成为当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置。3.根据权利要求2所述时钟数据恢复系统，其特征在于，所述当前一个数据周期的预采样时钟信号的采样位置标记为当前数据跳变沿位置；所述上一个数据周期的恢复时钟信号的采样位置标记为上一个数据跳变沿位置；所述时钟相位调整模块，用于当检测到所述当前数据跳变沿位置的相位与所述上一个数据跳变沿位置的相位相等时，选择上一个数据周期的恢复时钟信号作为当前一个数据周期的恢复时钟信号；所述时钟相位调整模块，还用于当检测到所述当前数据跳变沿位置与所述上一个数据跳变沿位置的相位差的绝对值大于所述预设时钟相位时，选择上一个数据周期的恢复时钟信号作为所述当前一个数据周期的恢复时钟信号；所述时钟相位调整模块，还用于当检测到所述当前数据跳变沿位置与所述上一个数据跳变沿位置的相位的绝对值小于或等于所述预设时钟相位时，选择当前一个数据周期的预采样时钟信号作为所述当前一个数据周期的恢复时钟信号；其中，所述当前数据跳变沿位置与所述上一个数据跳变沿位置的相位差不等于0。4.根据权利要求3所述时钟数据恢复系统，其特征在于，所述边沿检测模块，用于先将
所述预设多相位时钟设置为第一个数据周期的恢复时钟信号，然后在第一个数据周期内检测到待处理数据的特定跳变沿位置时，将所述预设多相位时钟延迟一个所述预设时钟相位，然后将经过一个所述预设时钟相位延迟处理的所述预设多相位时钟设置为第二个数据周期的预采样时钟信号，使得所述预设多相位时钟相对于所述第二个数据周期的预采样时钟信号成为所述上一个数据周期的恢复时钟信号。5.根据权利要求1所述时钟数据恢复系统，其特征在于，所述边沿检测模块包括多个异或门、以及级联的多个数据寄存器，级联的多个寄存器的数目是所述预设数量，异或门的数目是所述预设数量；第一级数据寄存器的输入端，用于接收所述采样模块输出的目标采样数据；相邻两级数据寄存器的输出端分别连接到对应的一个异或门的两个输入端，该异或门的输出结果，用于反映相邻两级数据寄存器输出的数据之间的跳变情况；第一级数据寄存器的输出端和最后一级数据寄存器的输出端分别连接到对应一个异或门的两个输入端。6.根据权利要求5所述时钟数据恢复系统，其特征在于，所述异或门，用于比较与其连接的两级数据寄存器输出的逻辑电平是否相同，当该两级数据寄存器输出的逻辑电平相同时，输出低电平以确定当前检测的两组目标采样数据之间不存在跳变沿位置；当该两级数据寄存器输出的逻辑电平不相同时，输出高电平以确定检测到跳变沿位置。7.根据权利要求1所述时钟数据恢复系统，其特征在于，所述采样模块，用于先对所述待处理数据进行延迟处理，再采用所述预设多相位时钟采样经过延迟处理后的待处理数据，得到预设数量组的目标采样数据。8.根据权利要求2至7任一项所述时钟数据恢复系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桂，何再生，肖刚军，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：