CN103378823A - 运用脉波辨识的频率产生方法与系统 - Google Patents

运用脉波辨识的频率产生方法与系统 Download PDF

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Abstract

一种运用脉波辨识的频率产生方法与系统，该方法包括脉冲辨识步骤、数字模拟转换器输入值确认步骤与频率产生步骤。脉冲辨识步骤将输入的且已删去较短脉冲讯号的脉冲讯号进行宽度数字化计算，并依所输入脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期，并对应输出；数字模拟转换器输入值确认步骤是先计算该振荡器所产生的输出值与输入于该数字模拟转换器的输入值的比例值，计算出应输入该数字模拟转换器的应输入值；频率产生步骤是将输入该应输入值至该数字模拟转换器，再传递至该振荡器，即由该振荡器产生对应的频率。藉此运用计算，可快速完成对应的频率。

Description

运用脉波辨识的频率产生方法与系统
技术领域
本发明为一种频率产生方法及系统，尤指一种用于在数据传输时可运用脉波辨识周期性关系后同步并产生频率的方法。
背景技术
许多装置在彼此连接进行数据的传输时，皆必需先进行频率的同步，才能正确地进行数据的译码，举例来说：通用序列总线(Universal Serial Bus，简称USB)、串行总线(Serial Advanced Technology Attachment，简称SATA)或是外设互联标准(Peripheral Component Interconnect，简称 PCI)，皆须先经过频率的同步，才能进行数据的传递。尤其是现在的数据传输方式，例如USB 2.0或3.0，都要求频率必需要准确，才能快速地传递数据，因此，如何准确与快速地同步频率，为目前发展的重点之一。
目前，有些装置在数据传输方面，是采取传统的相位锁定回路(Phase Lock Loop，PLL)或是延迟锁定回路(Delay Lock Loop， DLL)进行频率的同步，但其有诸多限制，例如：需要连续输入参考脉波(Input Reference Clock)、需要长的数据调整序列(Long Data Training Sequence)、锁定时间冗长、需要精准的锁频电路结构等等。
再者，亦有些做法是在装置上外挂石英振荡器或是陶瓷振荡器，藉其提供频率，但仍会使主装置(Master Device)与仆装置(Slave Device)无法完全同步的问题，况且，无论是石英或是陶瓷振荡器皆有购买费用的产生，将导致装置成本的增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种运用脉波辨识的频率产生方法与系统，其是利用在序列传输(Serial Link)时所存在规律的Training Sequence或是被规律插入的样式(Pattern)进行运算后，再据以快速完成频率的同步，并达到精准同步、锁定频率的优点。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种运用脉波辨识的频率产生方法，该方法包括下列步骤：
①脉冲辨识步骤：将输入的脉冲讯号经过过滤，将脉冲讯号内较短的讯号删去，再将保留的讯号进行宽度数字化计算，并依照所输入的脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期，并将该周期对应输出至一增益模块；
②数字模拟转换器输入值确认步骤：先由该增益模块输入二个不同的输入值进入该数字模拟转换器，再使该数字模拟转换器的输出传递至一振荡器，该增益模块再根据计算该振荡器所产生的输出值与该些输入值的比例值，依该周期的倍数及该比例值计算出该增益模块应输入该数字模拟转换器的应输入值； 
③频率产生步骤：该增益模块输入该应输入值至该数字模拟转换器，再传递至该振荡器，即产生对应的频率。
所述方法进一步包括温度补偿步骤，是依当时温度值提供电流讯号或电压讯号至该振荡器，用以调整该振荡器的输出。所述振荡器电性连接于温度补偿单元，该温度补偿单元进行温度侦测并输出电流或电压讯号至该振荡器。使得所输出的频率讯号得以稳定，不会因作业时所产生的温度而影响输出。
所述方法进一步包括比较补偿步骤，其是依该振荡器实际输出值与应输出值进行比较，再进行调整，使该实际输出值趋近于或等于该应输出值。所述振荡器与该数字模拟转换器之间电性连接频率调整单元，该频率调整单元依该振荡器实际输出值与应输出值比较，并对应输出至该数字模拟转换器。藉此可更提升输出频率的精准度。
一种运用脉波辨识的频率产生系统，用以执行上述方法，其包括脉冲辨识单元、增益模块、数字模拟转换器、及振荡器，该脉冲辨识单元用以将输入的脉冲讯号过滤，将脉冲讯号内较短的讯号删去，再将保留的讯号进行宽度数字化计算，并依照所输入的脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期；该增益模块电讯连结于该脉冲辨识单元，用以接收该脉冲辨识单元输出的讯号的周期；该数字模拟转换器电讯连结于该增益模块；该振荡器电讯连结于该数字模拟转换器。
所述系统进一步包括温度补偿单元，其电讯连接于该振荡器，用以进行温度的侦测并对应输出电流或电压讯号至该振荡器，使得温度的影响降到最低。
所述系统进一步包括频率调整单元，其电讯连接于该振荡器与该数字模拟转换器，该频率调整单元依该振荡器实际输出值与该周期比较，并将对应输出至该数字模拟转换器。
如此，藉由此方法即可将序列传输(Serial Link)时所存在规律的Training Sequence或是被规律插入的样式(Pattern)的相关频率锁定，再据以完成频率的输出，达到同步频率的目的；且不需额外的石英振荡器或是陶瓷振荡器，并且不需冗长的运算过程，就完成频率的输出，因此可不增加成本又快速地完成同步。
有关本发明的其它功效及实施例，将配合图式说明如下。
附图说明：
图1为本发明实施例的流程示意图。
图2为本发明实施例的输入于数字模拟转换器的值与自振荡器输出值的比例示意图。
图3为本发明实施例的另一流程示意图。
图4为本发明实施例的系统方块示意图。
标号说明：
S1……脉冲辨识步骤       S2……数字模拟转换器输入值确认步骤
S3……频率产生步骤       S4……温度补偿步骤
S5……比较补偿步骤       1……频率产生系统
10……脉冲辨识单元       20……增益模块
30……数字模拟转换器     40……振荡器
50……温度补偿单元       60……频率调整单元
具体实施方式：
请配合参阅图1所示的步骤方块示意图。本实施例的频率产生方法，包括脉冲辨识步骤S1、数字模拟转换器输入值确认步骤S2与频率产生步骤S3。
脉冲辨识步骤S1：于此步骤中是将输入的脉冲讯号(例如序列传输(Serial Link)时所存在规律的Training Sequence或是被规律插入的样式(Pattern))经过过滤，将其较短的讯号删去，再将剩余的脉冲讯号进行宽度数字化计算，并依照所输入的脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期，并将该周期对应输出至一增益模块(KVCO)，利用此周期作为基准。其中，脉冲讯号宽度数字化的计算系可利用时间进行换算，例如一脉冲讯号持续N1秒，则定义此讯号的宽度为N1，若另一脉冲讯号持续N2秒，则定义其宽度为N2。当然，脉冲讯号宽度数字化之方式有数种，并不以此为限，于此合先叙明。再者，此步骤的优点不但在于可快速取得周期，以运用于需在数据传输前先对应频率的传输系统，亦不需先读取数据再来解读其频率周期，相较于现今技术为崭新的方式，其大大提升了频率周期同步的效能。
数字模拟转换器输入值确认步骤S2：其是先由该增益模块(KVCO)输入二个不同的输入值进入该数字模拟转换器，再使该数字模拟转换器的输出传递至一振荡器，该增益模块再根据计算该振荡器所产生的输出值与该些输入值的比例值，依该周期及该比例值计算出该增益模块应输入该数字模拟转换器的一应输入值。请配合参阅图2所示，其横轴X代表该增益模块输入至该数字模拟转换器的值，纵轴Y代表该振荡器的输出值，当以一周期的时间输入X1时，对应产生Y1后，再以一周期的时间输入X2，并对应产生Y2，利用此二组数值(X1,Y1,X2,Y2)即可推算出其比例值(即为图中斜线的斜率)，设定Yt为应输出值(Yt即为脉冲辨识步骤S1所算出的周期的倒数与目标频率的比值)，如此即可推算出应输入的Xt。由此可知，经由本实施例仅需在两个输入后，即可得到比例值，再由此比例值对应找出应输入值，故可在非常短的时间里，追踪到应输入该数字模拟转换器的值。
频率产生步骤S3：该增益模块输入该应输入值至该数字模拟转换器，再传递至该振荡器，即产生对应的频率。
经由上述步骤，不需装设额外的石英或陶瓷振荡器，即可快速地取得同步的频率，而可让后续作动开始进行，大幅提升作业效率。
又，请参阅图3所示，本方法进一步包括温度补偿步骤S4，此步骤是依温度补偿单元根据当时温度值提供电流讯号或电压讯号至该振荡器，用以调整该振荡器的输出。其中振荡器电性连接于温度补偿单元。藉此，可解决因温度的影响导致的输出不精确的问题，换言之，可使输出的频率讯号维持稳定，不受温度影响。
再者，进一步包括比较补偿步骤S5，其是依该振荡器在一周期内的实际输出值与该脉冲辨识步骤S1所算出的Yt进行比较，其比较方式是于一周期内的实际输出值频率的个数与Yt进行比较，再进行调整，使该实际输出值与Yt的差值趋近于或等于零。如此，即可确保最终输出的频率能够跟上，降低其它外力因素所造成的影响。
如图4所示，本实施例再提供一种频率产生系统1，用以执行上述的方法，其包括脉冲辨识单元10、增益模块20、数字模拟转换器30与振荡器40。脉冲辨识单元10电讯连接于该增益模块20，该增益模块20电讯连接于该数字模拟转换器30，该数字模拟转换器30电讯连接于该振荡器40，最后透过该振荡器40输出频率讯号。
脉冲辨识单元10用来过滤输入的脉冲讯号(例如序列传输(Serial Link)时所存在规律的Training Sequence或是被规律插入的样式(Pattern))，将较短的脉冲讯号删去，即保留较长的脉冲讯号，再将保留的脉冲讯号进行宽度数字化计算，依照计算结果再保留相同宽度的脉冲讯号后，并依照所输入的脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期。同上述方法的说明，脉冲讯号宽度数字化的计算可利用时间进行换算，例如一脉冲讯号持续N1秒，则定义此讯号的宽度为N1，若另一脉冲讯号持续N2秒，则定义其宽度为N2。当然，脉冲讯号宽度数字化的方式有数种，并不以此为限，于此合先叙明。
增益模块20电讯连结于该脉冲辨识单元10，用以接收该脉冲辨识单元10输出的讯号的周期，并且，根据上述方法的数字模拟转换器输入值确认步骤S2，增益模块20分别输入二个不同的输入值进入该数字模拟转换器30，再使该数字模拟转换器30的输出传递至振荡器40，该增益模块30再根据该振荡器40所产生的输出值与该些输入值而计算出比例值，并依该周期及该比例值计算出该增益模块20应输入该数字模拟转换器30的一应输入值。关于比例值的详细解说，与前述相同，请阅与图2相关的说明，于此不再加以赘述。
藉此，由脉冲辨识单元10将所得的周期传送至该增益模块20，搭配该增益模块20所取得比例值，可快速地输出对应讯号给数字模拟转换器30，即可使接收数字模拟转换器30的振荡器40产生对应的频率。
藉由本实施例的脉冲辨识单元10可迅速取得作为基准的周期，再由该增益模块20快速取得相关的比例值后，对应输出可追上该周期的输出值，用以驱动该数字模拟转换器30输出至该振荡器40，使其可产生对应的频率。因此，本系统可配合上述方法快速地取得同步的频率，而可让后续作动开始进行，大幅提升作业效率。
又，进一步包括温度补偿单元50，此单元用以进行温度的侦测并对应输出电流或电压讯号至该振荡器40。利用输出的电流或电压讯号供振荡器40参考或是直接驱动振荡器40进行修改。
再者，进一步再包括频率调整单元60，其电讯连接于振荡器40与该数字模拟转换器30，该频率调整单元60系依该振荡器40实际输出值与该脉冲辨识单元10所得的周期的倍数进行比较，并将结果传递至该数字模拟转换器30，使该数字模拟转换器30的输出进行调整，让振荡器40的实际输出值接近或相同于应输出值。
藉由本实施例可以了解本发明透过脉冲讯号(例如序列传输(Serial Link)时所存在规律的Training Sequence或是被规律插入的样式(Pattern))快速地取得对应的频率，并可进一步地将温度所造成的影响降至最低，又不需额外配合其它的石英振荡器或是陶瓷振荡器，故不会造成成本的提升。
虽然本发明已透过上述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域内的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的请求项所界定的为准。

Claims (8)

1.一种运用脉波辨识的频率产生方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：
①脉冲辨识步骤：将输入的脉冲讯号经过过滤，将脉冲讯号内较短的讯号删去，再将保留的讯号进行宽度数字化计算，并依照所输入的脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期，并将该周期对应输出至一增益模块；
②数字模拟转换器输入值确认步骤：先由该增益模块输入二个不同的输入值进入该数字模拟转换器，再使该数字模拟转换器的输出传递至一振荡器，该增益模块再根据计算该振荡器所产生的输出值与该些输入值的比例值，依该周期的倍数及该比例值计算出该增益模块应输入该数字模拟转换器的应输入值； 
③频率产生步骤：该增益模块输入该应输入值至该数字模拟转换器，再传递至该振荡器，即产生对应的频率。
2.如权利要求1所述的运用脉波辨识的频率产生方法，其特征在于：所述方法进一步包括温度补偿步骤，是依当时温度值提供电流讯号或电压讯号至该振荡器，用以调整该振荡器的输出。
3.如权利要求2所述的运用脉波辨识的频率产生方法，其特征在于：所述振荡器电性连接于温度补偿单元，该温度补偿单元进行温度侦测并输出电流或电压讯号至该振荡器。
4.如权利要求1所述的运用脉波辨识的频率产生方法，其特征在于：所述方法进一步包括比较补偿步骤，其是依该振荡器实际输出值与应输出值进行比较，再进行调整，使该实际输出值趋近于或等于该应输出值。
5.如权利要求4所述的运用脉波辨识的频率产生方法，其特征在于：所述振荡器与该数字模拟转换器之间电性连接频率调整单元，该频率调整单元依该振荡器实际输出值与应输出值比较，并对应输出至该数字模拟转换器。
6.一种运用脉波辨识的频率产生系统，用以执行权利要求1所述的方法，其特征在于：其包括脉冲辨识单元、增益模块、数字模拟转换器、及振荡器，该脉冲辨识单元用以将输入的脉冲讯号过滤，将脉冲讯号内较短的讯号删去，再将保留的讯号进行宽度数字化计算，并依照所输入的脉冲讯号种类的规律性及宽度数字化的计算结果，记录相同宽度及符合其规律性的讯号后，对应该讯号计算出被记录的讯号的周期；该增益模块电讯连结于该脉冲辨识单元，用以接收该脉冲辨识单元输出的讯号的周期；该数字模拟转换器电讯连结于该增益模块；该振荡器电讯连结于该数字模拟转换器。
7.如权利要求6所述的运用脉波辨识的频率产生系统，其特征在于：所述系统进一步包括温度补偿单元，其电讯连接于该振荡器，用以进行温度的侦测并对应输出电流或电压讯号至该振荡器。
8.如权利要求6所述的运用脉波辨识的频率产生系统，其特征在于：所述系统进一步包括频率调整单元，其电讯连接于该振荡器与该数字模拟转换器，该频率调整单元依该振荡器实际输出值与该周期比较，并将对应输出至该数字模拟转换器。
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