CN103684447B - 时钟数据恢复电路及数据锁定的判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种时钟数据恢复电路及数据锁定的判断方法。该时钟数据恢复电路包括：相位比较模块和锁定检测模块；所述相位比较模块，用于确定本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系，将所述相位关系发送至所述锁定检测模块；所述锁定检测模块，用于根据所述相位关系确定所述采样数据是否被所述本地时钟锁定。

Description

时钟数据恢复电路及数据锁定的判断方法

技术领域

本发明涉及一种时钟数据恢复电路及数据锁定的判断方法。

背景技术

现有的时钟数据恢复电路只能进行数据恢复，时钟数据恢复电路自身往往无法判断数据是否被锁定，只能在数据恢复之后，由特定的锁定判断电路去判断数据是否被锁定。例如，锁定判断电路在某一时间段接收到了数据中包括的用于判断锁定的特定字符串，则可以确定数据被锁定，然后通知后续电路打开输入数据通路和时钟，以实现后续的操作。

这种判断数据是否被锁定的过程耗时较长，从而增加了时钟数据恢复电路所在的系统的功耗，而且对于时钟数据恢复电路运行过程的状态，往往不是非常直观。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种时钟数据恢复电路及数据锁定的判断方法，以缩短判断数据是否被锁定的时延，从而简化后续电路设计，同时降低时钟数据恢复电路所在的系统的功耗。

在第一方面，本发明实施例提供一种时钟数据恢复电路，所述时钟数据恢复电路包括：相位比较模块和锁定检测模块；

所述相位比较模块，用于确定本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系，将所述相位关系发送至所述锁定检测模块；

所述锁定检测模块，用于根据所述相位关系确定所述采样数据是否被所 述本地时钟锁定。

进一步地，所述锁定检测模块包括：第一计数器，第二计数器，第三计数器，第一选择器和第二选择器；当所述相位关系为所述本地时钟的相位滞后于所述嵌入时钟的相位，所述第一计数器加一，所述第二计数器清零；当所述相位关系为所述本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位，所述第二计数器加一，所述第一计数器清零；在所述第一计数器的计数值未达到所述第一选择器确定的第一门限值时，所述第一计数器被清零，则所述第一选择器输出有效帧；在所述第二计数器的计数值未达到所述第二选择器确定的第二门限值时，所述第二计数器被清零，则所述第二选择器输出有效帧；所述第三计数器对所述第一选择器和第二选择器输出的有效帧进行计数，当所述第三计数器的计数值达到预先设定的第三门限值时，所述第三计数器输出确定所述采样数据被所述本地时钟锁定。

进一步地，所述时钟数据恢复电路还包括：数据采样模块，相位插值模块，锁相环和环路滤波器；所述数据采样模块，用于对数据进行采样，获取所述采样数据中的嵌入时钟，将所述嵌入时钟发送至所述相位比较模块；所述锁相环，用于产生本地时钟，将本地时钟发送至所述相位插值模块；所述环路滤波器，用于根据所述相位关系向所述相位插值模块输出相位超前或滞后的移动信号；所述相位插值模块，用于根据所述相位超前或滞后的移动信号调整所述本地时钟的相位，将调整后的本地时钟发送至所述相位比较模块，以使所述相位比较模块确定调整后的本地时钟与所述嵌入时钟的相位关系；所述相位插值模块，还用于向所述数据采样模块发送采样时钟信号，以使所述数据采样模块对数据进行采样。

进一步地，所述锁相环产生的本地时钟的频率与所述嵌入时钟的频率一致。

在第二方面，本发明实施例提供一种数据锁定的判断方法，所述方法包括：

确定本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系；

根据所述相位关系确定所述采样数据是否被所述本地时钟锁定。

进一步地，所述根据所述相位关系确定所述采样数据是否被所述本地时钟锁定具体为：当所述本地时钟的相位滞后于所述嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第一门限值时，出现所述本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位的情况时，将用于判断锁定的计数值加一；当所述本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第二门限值时，出现所述本地时钟的相位滞后于所述嵌入时钟的相位的情况时，将所述用于判断锁定的计数值加一；当所述用于判断锁定的计数值达到预先设定的第三门限值时，确定所述采样数据被所述本地时钟锁定。

进一步地，所述本地时钟的频率与所述嵌入时钟的频率一致。

通过利用本发明提供的时钟数据恢复电路及数据锁定的判断方法，可在时钟数据恢复电路进行数据恢复的过程中，由时钟数据恢复电路中的锁定检测模块根据本地时钟的相位与采样数据中的嵌入时钟的相位关系判断采样数据是否被本地时钟锁定，可有效缩短判断采样数据是否被本地时钟锁定的时延，从而简化后续电路设计，同时降低时钟数据恢复电路所在的系统的功耗，并且能够明确时钟数据恢复电路运行过程的状态。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种时钟数据恢复电路的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种锁定检测模块的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种数据锁定的判断方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施 例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以图1为例详细说明本发明实施例一提供的一种时钟数据恢复电路。如图1所示，其为本发明实施例一提供的一种时钟数据恢复电路的结构示意图。

该时钟数据恢复电路包括：相位比较模块110，锁定检测模块120，环路滤波器130，相位插值模块140，锁相环150和数据采样模块160。

数据采样模块160的输出端与相位比较模块110的第一输入端相连，相位比较模块110的第二输入端与相位插值模块140的第一输出端相连，相位比较模块110的输出端分别与锁定检测模块120的输入端和环路滤波器130的输入端相连，环路滤波器130的输出端与相位插值模块140的第一输入端相连，相位插值模块140的第二输入端与锁相环150的输出端相连，相位插值模块140的第二输出端与数据采样模块160的第一输入端相连。

相位比较模块110用于确定本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系，将确定的本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系发送至锁定检测模块120。

其中，嵌入时钟由数据采样模块160提供，数据采样模块160用于根据相位插值模块140向数据采样模块160发送的采样时钟信号进行数据采样，并获取采样数据中的嵌入时钟，将嵌入时钟发送至相位比较模块110。

本地时钟由锁相环150产生，并通过相位插值模块140调整后，发送至相位比较模块110。

具体的，环路滤波器130根据相位比较模块110输出的相位关系向相位插值模块140输出相位超前或滞后的移动信号（即前移或后移）。相位插值模块140根据相位超前或滞后的移动信号调整本地时钟的相位，将调整后的本地时钟发送至相位比较模块110，以使相位比较模块110确定调整后的本地时 钟与嵌入时钟的相位关系。

需要说明的是，锁相环150产生的本地时钟的频率与嵌入时钟的频率一致，本发明不对频率锁定做任何限制。

锁定检测模块120用于根据本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系确定采样数据是否被本地时钟锁定。

在理想情况下，当采样数据被本地时钟锁定时，本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况和本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况应该是交替出现的。例如，当相位关系为本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位时，锁定检测模块120输出UP信号（即UP信号为高电平，DN信号为低电平），当相位关系为本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位时，锁定检测模块120输出DN信号（即DN信号为高电平，UP信号为高电平），那么在理想情况下，当采样数据被本地时钟锁定时，相位比较模块110将输出一个UP信号之后输出一个DN信号，输出一个DN信号之后输出一个UP信号，即UP信号和DN信号交替出现。在非理想情况下，当采样数据被本地时钟锁定时，在一定时间内，本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况和本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况也是交替出现，但是出现的次数不平衡。例如，连续出现几个UP信号后，出现一个DN信号，或，连续出现几个DN信号后，出现一个UP信号。

由于非理想情况的存在，需要通过设置门限值，对本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况和本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况进行计数和统计，从而确定采样数据是否被本地时钟锁定。

具体的，当本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第一门限值时，出现本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位的情况时，锁定检测模块120将用于判断锁定的计数值加一；当本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第二门限值时，出现本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况时，锁 定检测模块120将用于判断锁定的计数值加一；当用于判断锁定的计数值达到预先设定的第三门限值时，锁定检测模块120确定采样数据被本地时钟锁定。

其中，第一门限值，第二门限值和第三门限值预先根据经验值进行设定，本发明对此不做任何限制。

相应的，如图2所示，图2为锁定检测模块的结构示意图。锁定检测模块120包括：第一计数器121，第二计数器122，第三计数器123，第一选择器124和第二选择器125。

第一计数器121的输出端与第一选择器124的输入端相连，第二计数器122的输出端与第二选择器125的输入端相连，第一选择器124的输出端和第二选择器125的输出端分别与第三计数器123的输入端相连。第一计数器121的输入端接收相位关系为本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的信号，第二计数器122的输入端接收相位关系为本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的信号，第三计数器123的输出端输出确定采样数据被本地时钟锁定的信号。

当相位关系为本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位，第一计数器121加一，第二计数器122清零；当相位关系为本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位，第二计数器122加一，第一计数器121清零；在第一计数器121的计数值未达到第一选择器124确定的第一门限值时，第一计数器121被清零，则第一选择器124输出有效帧；在第二计数器122的计数值未达到第二选择器125确定的第二门限值时，第二计数器122被清零，则第二选择器125输出有效帧；第三计数器123对第一选择器124和第二选择器125输出的有效帧进行计数，当第三计数器123的计数值达到预先设定的第三门限值时，第三计数器123输出确定采样数据被本地时钟锁定的信号。

其中，第一门限值可通过第一选择器124进行调整，第二门限值可通过第二选择器125进行调整。

在一个具体的例子中，当相位关系为本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位时，相位比较模块110输出UP信号（即UP信号为高电平，DN信号为低电平），当相位关系为本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位时，相位比较模块110输出DN信号（即DN信号为高电平，UP信号为低电平），第一门限值为6，第二门限值为6，第三门限值为64。第一计数器121对UP信号进行计数，当UP信号连续出现的次数未超过6次时，出现了DN信号，那么第一计数器121清零，第二计数器122加一，同时第一选择器124输出一个有效帧，第三计数器123加一。或者，当DN信号连续出现的次数未超过6次时，出现了UP信号，那么第二计数器122清零，第一计数器121加一，同时第二选择器125输出一个有效帧，第三计数器123加一。当第三计数器123的计数值达到64时，则确定采样数据已被本地时钟锁定，第三计数器123输出确定采样数据被本地时钟锁定的信号，以使后续电路打开数据通路和时钟，实现后续的操作。

通过利用本发明实施例一提供的时钟数据恢复电路，可在时钟数据恢复电路进行数据恢复的过程中，由时钟数据恢复电路中的锁定检测模块根据本地时钟的相位与采样数据中的嵌入时钟的相位关系判断采样数据是否被本地时钟锁定，可有效缩短判断采样数据是否被本地时钟锁定的时延，从而简化后续电路设计，同时降低时钟数据恢复电路所在的系统的功耗，并且能够明确时钟数据恢复电路运行过程的状态。

下面以图3为例详细说明本发明实施例二提供的一种数据锁定的判断方法。如图3所示，其为本发明实施例二提供的一种数据锁定的判断方法的流程示意图。该数据锁定的判断方法由图2所示的锁定检测模块实现。

该数据锁定的判断方法，包括以下步骤：

步骤301,确定本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系。

在步骤301之前，该方法还包括：对数据进行采样，得到采样数据，获取采样数据中的嵌入时钟；获取调整相位后的本地时钟。然后，确定调整后 的本地时钟的相位滞后于采样数据中的嵌入时钟，还是超前于采样数据中的嵌入时钟。

需要说明的是，本地时钟的频率与嵌入时钟的频率一致，本发明不对频率锁定做任何限制。

步骤302，根据相位关系确定采样数据是否被本地时钟锁定。

具体的，在理想情况下，当采样数据被本地时钟锁定时，本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况和本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况应该是交替出现的。例如，当相位关系为本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位时，产生UP信号（即UP信号为高电平，DN信号为低电平），当相位关系为本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位时，产生DN信号（即DN信号为高电平，UP信号为高电平），那么在理想情况下，当采样数据被本地时钟锁定时，出现一个UP信号之后会出现一个DN信号，出现一个DN信号之后会出现一个UP信号，即UP信号和DN信号连续交替出现。在非理想情况下，当采样数据被本地时钟锁定时，在一定时间内，本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况和本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况也是交替出现，但是出现的次数不平衡。例如，连续出现几个UP信号后，出现一个DN信号，或，连续出现几个DN信号后，出现一个UP信号。

由于非理想情况的存在，需要通过设置门限值，对本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况和本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况进行计数和统计，从而确定采样数据是否被本地时钟锁定。

具体的，当本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第一门限值时，出现本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位的情况时，将用于判断锁定的计数值加一；当本地时钟的相位超前于嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第二门限值时，出现本地时钟的相位滞后于嵌入时钟的相位的情况时，将用于判断锁定的计数值加一；当用于判断锁定的计数值达到预先设定的第三门限值时，确定采 样数据被本地时钟锁定。

其中，第一门限值，第二门限值和第三门限值预先根据经验值进行设定，本发明对此不做任何限制。

通过利用本发明实施例二提供的数据锁定的判断方法，可在时钟数据恢复电路进行数据恢复的过程中，由时钟数据恢复电路中的锁定检测模块根据本地时钟的相位与采样数据中的嵌入时钟的相位关系判断采样数据是否被本地时钟锁定，可有效缩短判断采样数据是否被本地时钟锁定的时延，从而简化后续电路设计，同时降低时钟数据恢复电路所在的系统的功耗，并且能够明确时钟数据恢复电路运行过程的状态。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种时钟数据恢复电路，其特征在于，所述时钟数据恢复电路包括：相位比较模块和锁定检测模块；

所述相位比较模块，用于确定本地时钟与采样数据中嵌入时钟的相位关系，将所述相位关系发送至所述锁定检测模块；

所述锁定检测模块，用于根据所述相位关系确定所述采样数据是否被所述本地时钟锁定；具体如下：

所述锁定检测模块包括：第一计数器，第二计数器，第三计数器，第一选择器和第二选择器；

当所述相位关系为所述本地时钟的相位滞后于所述嵌入时钟的相位，所述第一计数器加一，所述第二计数器清零；

当所述相位关系为所述本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位，所述第二计数器加一，所述第一计数器清零；

在所述第一计数器的计数值未达到所述第一选择器确定的第一门限值时，所述第一计数器被清零，则所述第一选择器输出有效帧；

在所述第二计数器的计数值未达到所述第二选择器确定的第二门限值时，所述第二计数器被清零，则所述第二选择器输出有效帧；

所述第三计数器对所述第一选择器和第二选择器输出的有效帧进行计数，当所述第三计数器的计数值达到预先设定的第三门限值时，所述第三计数器输出确定所述采样数据被所述本地时钟锁定。

2.根据权利要求1所述的时钟数据恢复电路，其特征在于，所述时钟数据恢复电路还包括：数据采样模块，相位插值模块，锁相环和环路滤波器；

所述数据采样模块，用于对数据进行采样，获取所述采样数据中的嵌入时钟，将所述嵌入时钟发送至所述相位比较模块；

所述锁相环，用于产生本地时钟，将本地时钟发送至所述相位插值模块；

所述环路滤波器，用于根据所述相位关系向所述相位插值模块输出相位超前或滞后的移动信号；

所述相位插值模块，用于根据所述相位超前或滞后的移动信号调整所述本地时钟的相位，将调整后的本地时钟发送至所述相位比较模块，以使所述相位比较模块确定调整后的本地时钟与所述嵌入时钟的相位关系；

所述相位插值模块，还用于向所述数据采样模块发送采样时钟信号，以使所述数据采样模块对数据进行采样。

3.根据权利要求2所述的时钟数据恢复电路，其特征在于，所述锁相环产生的本地时钟的频率与所述嵌入时钟的频率一致。

4.一种数据锁定的判断方法，其特征在于，所述方法包括：

确定本地时钟与采样数据中的嵌入时钟的相位关系；

根据所述相位关系确定所述采样数据是否被所述本地时钟锁定，具体为：

当所述本地时钟的相位滞后于所述嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第一门限值时，出现所述本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位的情况时，将用于判断锁定的计数值加一；

当所述本地时钟的相位超前于所述嵌入时钟的相位的情况连续出现的次数未达到预先设定的第二门限值时，出现所述本地时钟的相位滞后于所述嵌入时钟的相位的情况时，将所述用于判断锁定的计数值加一；

当所述用于判断锁定的计数值达到预先设定的第三门限值时，确定所述采样数据被所述本地时钟锁定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述本地时钟的频率与所述嵌入时钟的频率一致。