突发通信的时钟恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种用于根据所接收的数据流恢复时钟的方法，所接收的数据流包括数据突发，而在数据突发之间具有基本没有数据的区域。提供了一个接收时钟，它在参考频率范围内工作。然后，相对于接收时钟测量所接收数据中数据转换之间的时间。然后，如果测量的时间基本是接收时钟的整数，那么作出确定。如果不是接收时钟的基本整数，那么调整接收时钟的频率，以对差别进行补偿。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
突发通信的时钟恢复方法专利技术
本专利技术一般涉及时钟恢复方法，尤其涉及在具有突发信号传输(例如USB)的通信系统中的恢复时钟的方法。相关应用的参考本申请涉及于2001年6月19日提交的、以“FIELDPROGRAMMABLE MIXED-SIGNAL INTEGRATED CIRCUIT”为标题的美国专利申请09/885,459(Atty.Dkt.No.CYGL-25,768)(被包括在这里作为参考)以及与其同时的未决美国专利申请No.＿的“PRECISION OSCILLATOR FOR AN ASYNCHRONOUSTRANSMISSION SYSTEM”，Atty.Dkt.CYGL-26,116(也被包括在这里作为参考)。专利技术背景串行总线通信协议长期以来用于两个设备之间的通信。这种串行通信能够提供两个设备间长距离或者短距离的通信，而且既可以为“同步的”也可以为“异步的”。对于异步传输来说，提供两个独立的时钟，一个在主结点，一个在从结点(注意：在通信路径的任意端上的任一设备都可以做为主结点或者从结点)，其中主结点和从结点都可以只基于它们的时钟接收或者发送数据。异步通信会稍微慢于同步通信，因为在两个时钟之间当然存在一定差异。对于同步通信来说，在独立时钟线上的两个设备之间提供独立的时钟信号，或者利用某种类型的时钟恢复。一种利用独立时钟线的同步串行传输协议被称作I2C。在时钟恢复系统中，时钟信号与同一线路上的数据重叠，使得能够根据数据传输恢复时钟信息。一种这样的时钟恢复协议是曼彻斯特编码的-->PSK。与本说明书相关的另一种是通用串行总线(USB)。为了维护两个系统之间的同步，接收端典型的做法就是“锁住”所接收的数据，并从中提取时钟信息。典型地提供接收时钟，接收时钟将使其频率和相位充分地等于从接收到的数据中所提取发送时钟的频率和相位。用于提供接收时钟并且校调整其频率和相位的一种技术是锁相环。对于连续发送系统，例如曼彻斯特编码的PSK，数据发送是在充分连续的基础上，使得在接收时钟和发送时钟之间相位和频点误差被连续地最小化或者得到校正。然而，对于USB传输系统，它具有被称为“突发”通信；也就是，数据只出现在突发中。因此，为了锁住锁相环，不存在充分连续的数据传输。这样，在没有数据发送的期间，接收时钟可能会在相位和频率上漂移，在接收下个数据突发的时候，在能够保证数据接收的完整性之前将必须重新获得锁定。专利技术综述这里所公开和要求的专利技术，从一方面来说，包括一种用于根据接收到的、包含了具有在数据突发之间基本没有数据的区域的数据突发的数据流恢复时钟的方法。提供了工作在参考频率范围内的接收时钟。然后，相对于接收时钟来测量在接收到的数据中数据转换之间的时间。如果所测得的时间基本上是接收时钟的整数，那么就作决定。如果不是接收时钟的基本整数，就调整接收时钟以补偿差别。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，结合浮土参考以下描述，其中：图1是使用USB接口的混合信号(mixed-signal)集成电路的整体框图；图2是图1所示的集成电路的详图；图3是通用UART的框图；图3A是波特率发生器的框图；-->图4是精确振荡器的框图；图5是图4所示的精确振荡器的详图；图6是精确振荡器的输出波形图；图7是温度补偿参考电压的示意图；图8是输出波形整形电路的一半的示意图；图9是表明掩模可编程特点的其中一个电阻器的示意图/布局；图10是可编程电容器的示意图；图11是比较器的示意图；图12是与比较器结合起来的S/R锁存器的逻辑图；图13是延时模块的示意图；图14是比较器的偏移量电路的示意图；图15是两个计算机外围设备的框图；图16表明了USB端口的数据流；图17是用于根据突发通信恢复时钟的系统的整体框图；图18是相对于PH以K为模的计数的SP计数器工作示意图；图19是SP计数值的示意图；图20说明了相对于SP计数的接收数据转换的示意图；图21是SP计数器和BP计数器的操作的示意图；图22是突发通信时钟恢复方法的整体框图；图23是描述突发通信方法基本控制步骤的简化流程图；图24是一个振荡器实例的框图；图25和图26表明了振荡器控制表。专利技术详述参考图1，介绍一种集成电路，包括完全集成芯片上的混合信号集成系统，此芯片包括：具有可编程增益预放大器S12的真12位多信道ADC 110、两个12位DAC 114和116、两个电压比较器118和120、电压参考22和具有32K字节快速擦写存储器126的8051兼容微控制器内核124。还配备有I2C/SMBUS 128、UART 130，和以硬件实现-->的SPI 132串行接口140(在用户软件中不是“bit-banged”)，以及具有五个截获/比较模块的可编程计数器/计时器阵列(PCA)134。还有32个通用数字端口I/O。在模拟侧还包括多路复用器113，可以连接八个模拟输入信号到可编程放大器112以及到ADC 110。通过板上VDD监测器136、WDT、和时钟振荡器137，集成电路是芯片上的独立系统。MCU有效地配置和管理模拟和数字外围设备。甚至能够内部电路地(in-circuit)重新编程快速擦写存储器126，以便提供非易失性的数据存储，并且也允许8051固件的现场升级。MCU还能够单独关闭任何或全部外围设备，以节约电量。JTAG接口142允许用户通过常规的JTAG输入组144与集成电路进行交互。板上JTAG调试支持允许使用安装在最终应用中的集成电路产品的、非干涉的(不使用片上资源)、全速率的内部电路调试。此调试系统支持对存储器和寄存器的检查和修改、设置断点、观察点，单步执行、运行和暂停命令。当使用JTAG进行调试时，所有的模拟和数字外围设备都是完全起作用的。微控制器140完全与MCS-51TM指令集兼容。标准的803x/805x汇编程序和编译器可以用于开发软件。内核具有标准8052包括的所有外围设备，包括三个16位计数器/计时器、全双工UART、256字节的内部RAM、128字节的专用功能寄存器(SFR)地址空间、和4个字节宽度的I/O端口。通用串行总线(USB)接口具有与存储器162(其全部或部分可以在具有控制器160的集成电路上)接口的控制器160和USB收发器164。收发器164将与专用管脚166连接，来接收/发送串行数据。这些数据被称作“突发通信”。进一步参考图1，内核141通过内部总线150与各种输入/输出模块接口。纵横机(cross-bar switch)152提供了UART 130、SPI总线132等等与数字I/O输出之间的接口。这是可以配置的接口。内核140使用流水线结构，这样大大的增加了它在标准8051体系结构上的指令流量。在标准8051中，在最大系统时钟是12M赫兹时，所有的指令(除了MUL和DIV以外)都需要12或者24个系统-->时钟周期来执行。作为对比，内核140在一个或两个系统时钟周期内执行70％的指令，而只有四条指令用了多于四个系统时钟周期。内核140总共有109条指令。指令的个数与执行他们所需的系统时钟周期如下所示：  指令数  26  50  5  14  7  3  1  2  1  执行时钟  1  2  2/3  3  本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于根据所接收的包含数据突发、并且具有在所述数据突发之间基本上没有数据的区域的数据流来恢复时钟的方法，包括以下步骤：提供在参考频率范围内工作的接收时钟；相对于所述接收时钟测量所接收到的数据中数据转换之间的时间；确 定所测量的时间是否基本为所述接收时钟的整数；如果不是所述接收时钟的基本整数，则调整所述接收时钟的频率，以补偿差异。

【技术特征摘要】
US 2002-9-16 10/244,7281.一种用于根据所接收的包含数据突发、并且具有在所述数据突发之间基本上没有数据的区域的数据流来恢复时钟的方法，包括以下步骤：提供在参考频率范围内工作的接收时钟；相对于所述接收时钟测量所接收到的数据中数据转换之间的时间；确定所测量的时间是否基本为所述接收时钟的整数；如果不是所述接收时钟的基本整数，则调整所述接收时钟的频率，以补偿差异。2.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：计算所测量的时间和最近的接收时钟间隔之间的差的数量作为相位漂移值，并且从中计算频率误差作为相位差除以所测量的在其上确定相位差的时间；可操作地调整，以便调整所述接收时钟频率，以使这个频率误差最小。3.根据权利要求2的方法，其中，如果前面的、为前面的调整所述接收时钟频率的步骤计算相位值的步骤产生了与当前的相位值计算的相位值符号相反的相位值，则调整所述接收时钟频率的步骤就被禁止。4.根据权利要求2的方法，其中提供接收时钟的步骤包括提供K倍于所述发送时钟Tclk频率的过采样的接收时钟，因此，计算所述相位值的步骤包括确定数据转换之间的时间是否与所述过采样时钟的K个循环的整数倍不同。5.根据权利要求的2方法，其中所述调整步骤包括用步长值来调整所述接收时钟的频率。6.根据权利要求5的方法，其中进一步包括给所述步长值加上预定的过调值。7.根据权利要求5的方法，其中所述步长值的符号与所述相位值符号一致。8.根据权利要求1的方法，其中所述数据是不归零的二进制数据。9.根据权利要求1的方法，其中在所述数据转换时量化所述测量数据转换之间时间的步骤。10.根据权利要求1的方法，其中从第一数据转换到第二数据转换地测量数据转换之间的时间，所述第二数据转换包括在确定所测量的时间是否基本为所述接收时钟整数的步骤确定所测量的时间基本不是所述接收时钟的整数时发生的数据转换。11.根据权利要求10的方法，其中在所述第一和第二数据转换之间可以有多个中间数据转换。12.根据权利要求10的方法，其中所述第一和第二数据转换可以存在于不同的数据突发中。13.根据权利要求2的方法，其中所述接收时钟具有已知的最大误差值，并且进一步包括步骤：确定所测量的时间上应用的这个已知最大误差值是否可能导致所得到的相位的符号不确定，如果是，则禁止调整所述接收时钟的频率的步骤。14.根据权利要求13的方法，其中：提供接收时钟的步骤包括提供K倍于发送时钟TCLK频率的过采样的接收时钟，因此，计算所述相位值的步骤包括确定数据转换之间的时间是否与过采样时钟的K个循环的整数倍不同，并且进一步包括以下步骤：计算所测量的时间和最近的接收时钟间隔之间的差的数量作为相位漂移值，并且从中计算频率误差作为除以所测量在其上确定相位差的时间的相位的差；可操作地调整，以便调整所述接收时钟的频率以使这个频率误差最小，并且还包括在每次确定所测量的时间是否基本为所述接收时钟的整数时根据下式调整所述最大频率误差的步骤：|ϵmax|<|PH-1|SP+1ifPH<0PH+1SP-1ifPH≥0]]>其中，PH＝相位漂移误差，SP＝在从第一数据转换到第二数据转换的数据转换之间所述过采样时钟循环的数量。15.一种用于从远程发送位置接收串行数据的方法，其中所述数据被包括在具有在数据突发之间基本没有数据的区域的数据突发的数据流，包括以下步骤：在串行端口接收所述数据；通过以下步骤，从所接收的数据流中恢复时钟：提供工作在参考频率范围内的接收时钟；相对于所述接收时钟测量所接收的数据中数据转换之间的时间；确定所测量的时间是否基本为所述接收时钟的整数；如果不是所述接收时钟的基本整数，则调整所述接收时钟的频率，以补偿差异；使用调整后的频率接收时钟来解码所述数据。16.根据权利要求15的方法，进一步包括计算所测量的时间和最近的接收时钟间隔之间的差的数量作为相位漂移值、并且从中计算频率误差作为除以所测量的在其上确定相位差的时间的相位差的步骤，可操作地调整以便调整所述接收时钟频率以使这个频率误差最小的步骤。17.根据权利要求16的方法，其中如果前面的、计算用于前面的调整所述接收时钟频率的步骤的相位值的步骤产生与当前相位值计算的相位值的符号相反的相位值，则调整所述接收时钟频率的步骤被禁止。18.根据权利要求16的方法，其中提供接收时钟的步骤包括提供K倍于所述发送时钟Tclk频率的过采样的接收时钟，并且因此，计算所述相位值的步骤包括确定数据转换之间的时间是否与所述过采样时钟的K个循环的整数倍不同。19.根据权利要求16的方法，其中所述调整步骤包括用步长值来调整所述接收时钟的频率。20.根据权利要求19的方法，其还包括为所述步长值加上预定的过调值。21.根据权利要求19的方法，其中所述步长值的符号与所述相位值的符号一致。22.根据权利要求15的方法，其中所述数据是不归零的二进制数据。23.根据权利要求15的方法，其中测量数据转换之间时间的步骤在所述数据转换时被量化。24.根据权利要求15的方法，其中从第一数据转换到第二数据转换地测量数据转换之间的时间，其中所述第二数据转换包括在确定所测量的时间是否基本为所述接收时钟整数的步骤确定所测量的时间基本不是所述接收时钟整数时所发生的数据转换。25.根据权利要求24的方法，其中在所述第一和第二数据转换之间可以有多个的中间数据转换。26.根据权利要求24的方法，其中所述第一和第二数据转换可以存在于不同的数据突发中。27.根据权利要求16的方法，其中所述接收时钟具有已知的最大误差值，并且进一步以下步骤：包括确定在所测量的时间上应用的这个已知最大误差值是否可能导致所得到的相位的符号不确定，如果是，则禁止调整所述接收时钟的频率。28.根据权利要求27的方法，其中：提供接收时钟的步骤包括提供K倍于所述发送时钟Tclk频率的过采样的接收时钟，并且因此，计算所述相位值的步骤包括确定数据转换之间的时间是否与所述过采样时钟的K个循环的整数倍不同；并且进一步包括计算所测量的时间和最近的接收时钟间隔之间的差的数量作为相位漂移值、并且从中计算频率误差作为除以所测量的、在其上确定了相位差的时间的相位差的步骤，可操作地调整以调整所述接收时钟频率以使这个频率误差最小的步骤，还包括在每次确定所测量的时间是否基本为所述接收时钟的整数时根据以下方程式调整最大频率误差的步骤：|ϵmax|<|PH-1|SP+1ifPH<0PH+1SP-1ifPH≥0]]>其中，PH＝相位漂移误差，SP＝在从第一数据转换到第二数据转换的数据转换之间的所述过采样时钟循环的数量。29.一种从所接收的包含数据突发、并且具有在所述数据突发之间基本没有数据的区域的数据流中恢复时钟的时钟恢复设备，包括：工作在参考频率范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思W弗纳尔德，
申请(专利权)人：芯科实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]