锁相环失效检测方法技术

本发明专利技术提供了一种锁相环失效检测方法。具体为：预置频率相同的输出时钟和参考时钟；获取输出时钟脉冲和参考时钟脉冲；获取所述的输出时钟脉冲与参考时钟脉冲的个数差，判断所述个数差是否大于预置的门限，若超过该门限则进行锁相环失效处理。本方法由于所需记录的数据量小，涉及的算法简单，因而节约了逻辑器件资源；并且本方法不会因为相位的轻微抖动而对锁相环工作状态产生误检测，从而提高了检测的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域中数据收发时钟同步的检测方法，尤其是一种锁相环失效的检测方法。
技术介绍
在通信系统中，为了保证数据传输的正常进行，需要保证各个通信节点的数据收发时钟同步。锁相环是同步技术中常用的器件，锁相环典型结构如图1所示，由于它具有跟踪输入信号相位的功能，因而在通信系统中发挥着重要的作用。锁相环的失效会破坏数据收发的同步，进而导致通信误码率增大，通信质量降低，甚至会导致通信中断，因此在设备运行过程中要实时监测锁相环是否失效、及时告警，以便及时处理问题保证正常通信。锁相环的工作状态包括锁定状态和失效(失锁)状态。当锁相环在锁定状态时，输入时钟和输出时钟的相对相位关系是固定的，或者在一个微小的范围内浮动，输出时钟受输入时钟的控制，输出时钟的长期平均频率和输考时钟的长期平均频率一致；当锁相环失效时，锁相环的输出时钟和输入时钟没有相关性，输出时钟的相位不受输入时钟相位的控制，一个时钟相对于另一个时钟的单方向漂移，相对相位差持续增长并不断的进行周期跳跃。在现有技术中，一种对锁相环的检测方法是从锁相环的基本特性出发，直接考察锁相环的参考时钟即(输入时钟)和反馈时钟(如图1中所示，输出时钟通过分频器的分频得到反馈时钟)之间的相对相位关系。图2为现有技术1所述方法的锁相环失效相差分析图。假设Δt1＝t2-t1，Δt2＝t3-t1......Δtn-1＝tn-t1。锁相环工作在锁定状态时，在任意时长内，Δtx(x＝1，2...n，(n+1)...)始终固定，或在一个允许的范围内浮动；如果锁相环失效，那么Δtx将向一个方向漂移，在一个足够长的时间T内，Δtx就会超过相差允许范围，产生失锁。图3为现有技术1的处理流程图。上述方法中需要记录的数据包括相差t1、相差tn、相差门限；还要计算Δtn-1＝tn-tn-1，以判断是否超出门限，所以该方法占用逻辑资源较多；相差tn的最大值是一个参考时钟周期，因而实现检测需要的逻辑资源与输入参考时钟的频率(周期)相关，如果时钟频率较高，则需要的逻辑资源就更多。综上所述，该方法占用较多的逻辑资源，不利于用可编程逻辑器件实现。现有技术中，另一种锁相环失效的检测方法为将锁相环的输出时钟分频，得到一个频率为两倍输入参考时钟频率的时钟(称为输出分频时钟)，锁相环正常锁相时，在参考时钟的上升沿采样“输出分频时钟”，得到的值是固定的；如果相邻两次采样得到的值不同，则表明参考时钟和输出分频时钟的相位发生偏移，锁相环失锁或失效，该方法的原理如图4所示。这种方法所带来的缺陷是如果由于外围电路参数设置或逻辑处理等原因，需要参考时钟的上升沿对齐输出分频时钟的上升沿(或下降沿)，那么稍微的相位抖动就会导致在相邻两个参考时钟上升沿处采样输出分频时钟得到不同的值，从而导致误判，认为锁相环失效。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，该方法能够节约逻辑资源，而且可以提供可靠的检测结果，避免出现对锁相环工作状态的误判断。为解决上述问题，本专利技术的内容具体为1)预置频率相同的输出时钟和参考时钟；2)获取输出时钟脉冲和参考时钟脉冲；3)获取所述的输出时钟脉冲与参考时钟脉冲的个数差，判断所述个数差是否大于预置的门限，若超过该门限则进行锁相环失效处理。上述方法中，通过检测时钟检测输出时钟脉冲和参考时钟脉冲的上升沿，获取时钟脉冲；或通过检测时钟检测输出时钟脉冲和参考时钟脉冲的下降沿，获取时钟脉冲。并且检测时钟的频率不小于输出时钟和参考时钟频率的2倍。上述方法的步骤1)中，可能需要将输出时钟经过分频器分频，以获得与参考时钟频率相同的输出时钟。方法中所述的门限值通常取值为2较佳。本专利技术所述方法为通过对所获参考时钟脉冲和输出时钟脉冲数进行比较，进而判断锁相环是否失效。相应地，与现有技术相比，由于该方法中所需记录的数据量小，所涉及的算法简单，因而节约了逻辑器件资源；同时，由于该方法仅以两个时钟脉冲的数量差作为锁相环是否失效的判断依据，不以采样值作为锁相环是否失效的判断依据，不会因为相位的轻微抖动而判断锁相环失效，从而能够适应检测过程中相位抖动所带来的影响，提高了检测的可靠性。附图说明图1为锁相环典型结构框图；图2为锁相环失效相差分析图；图3为现有技术1的逻辑处理流程图；图4为现有技术2的原理图；图5为本专利技术所述锁相环失效检测的逻辑示意图；图6为采用本专利技术所述方法相位抖动最差情况分析图；图7为具体实现本专利技术的结构框图。具体实施例方式本专利技术提供了一种。锁相环是一个能够跟踪输入信号相位的闭环控制系统，参照图1，在锁相环处于正常锁相状态时，锁相环的输入参考时钟和输出时钟的相对相位关系相对固定。本方法依据输出时钟和输入参考时钟(即锁相环的输入时钟)，进行锁相环失效的检测。参照图5，介绍本专利技术所述检测方法所采用的思想。实现图5所示的检测方法之前，需要获取频率相同的参考时钟和输出时钟。若锁相环输出时钟频率和锁相环参考时钟的频率不相同，而且锁相环的反馈时钟频率也和锁相环的参考时钟频率不相同，则在失锁检测前先把锁相环的输出时钟通过分频器的分频得到与参考时钟频率相同的时钟；若锁相环的反馈时钟与锁相环的参考时钟频率相同，则也可以用反馈时钟替代分频后的输出时钟。获取锁相环进行鉴相处理所需的二时钟脉冲，如本领域一般技术人员所知，通常通过检测到时钟脉冲的上升沿而获取该时钟的脉冲。图5中，约定条件B为检测到锁相环参考时钟的上升沿，进而代表获取一个锁相环参考时钟脉冲；锁相环输出时钟分频后得到一个和参考时钟频率相同的时钟(称为输出时钟)，条件A为检测到该输出时钟的上升沿，进而代表获取一个锁相环输出时钟脉冲。在锁相环正常锁相时，这两个时钟频率相等，相位关系稳定，A、B有规律的间隔出现，或同时出现。如图5所示，设置状态A1、A2、S、B1、B2和报警状态，A条件使状态机逆时针方向转移，B条件使状态机顺时针方向转移，AB代表A条件和B条件同时出现，此时状态机保持当前状态。检测开始，状态处于S，若出现条件A，则状态机由S转移到A1；若继续出现状态A，则状态机转移到状态A2，否则出现条件B时，状态机由A1转移到S。依照此原理状态机在各个状态间进行转换。由上述状态机转移机理可知，如果锁相环失效，A、B条件的出现次数将不相等，而且两条件出现次数的差会一直朝一个方向增加，这样，状态机会一致朝着一个方向转移，最终就必然使状态机从S经过A1、A2到达报警状态，或从S经过B1、B2到达报警状态。本专利技术的方法不受A、B时钟初始相位关系的影响，不会因为A、B之间微小的相位抖动导致对锁相环失效的误检测，进而发出误告警。参照图6，进行相位抖动最差情况分析。如图所示，条件B本应超前条件A(如图中第一处A、B关系所示)，由于相位抖动，在下一个周期，B滞后于A，如果检测状态机在X处启动，状态机在第一个A处转移到A1状态，在第二个A处转移到A2状态，然后经过一个检测周期，在Y之后的B处又转移回到A1状态，以此类推，如果锁相环没有失锁而仅仅是相位抖动，本检测方法不会产生对锁相环工作状态的误判断。参照图7，说明实现本专利技术的具体方法。步骤1获取频率相同的输出时钟和参考时钟；若锁相环输出时钟频率和锁相环参考时钟的频率不相等，而且锁相环的反馈时钟频率也和锁相环的参考时钟频率不相等，则在失本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锁相环失效的检测方法，依据锁相环的输出时钟和参考时钟判断锁相环是否失效，其特征在于：１）预置频率相同的输出时钟和参考时钟；２）获取输出时钟脉冲和参考时钟脉冲；３）获取所述的输出时钟脉冲与参考时钟脉冲的个数差，判断 所述个数差是否大于预置的门限，若超过该门限则进行锁相环失效处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马全红，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]