CN1877997A - 一种分频方法及分频计数器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于数字信号处理领域，提供了一种分频方法以及分频计数器，生成实时跟踪外界信号相位的分频信号，所述方法包括下述步骤：A.根据外界信号控制信息调整分频计数器的置数值；B.利用所述置数值调整分频计数器的计数时序与外界信号沿同步；C.利用所述计数时序生成分频信号，所述分频信号与外界信号的频率相同或者成整数倍关系。本发明在自身频率和外界频率成一定关系时，使得分频信号的相位实时跟踪外界信号的相位，并对传输延时进行补偿，克服了现有技术中的调整相位时间长、效率低的问题。

Description

一种分频方法及分频计数器

技术领域

本发明属于数字信号处理领域，尤其涉及一种可实时调整相位的分频方法及分频计数器。

背景技术

分频技术用来对某个给定信号进行分频，以得到所需要的频率。分频技术应用之广，基本涉及到所有的电子领域。在通信网络的时钟系统里，就运用到了大量的分频技术，生成各种各样频率和相位的基准时钟信号。

现有技术中一般是通过分频计数器进行自分频，分频计数器带有清零、复位等功能，随着复位值的不一样或者清零条件的不同，可以自行产生各种频率的信号，输出信号频率和相位都是独立的，与外界信号的频率和相位无关。

由于分频计数器的计数时序与外界信号无关，分频信号的相位与外界信号是不相关的，因此只能自行产生各种频率的信号，无法实现根据外界信号进行相位调整，跟踪外界信号相位。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中无法实现根据外界信号进行相位调整以跟踪外界信号相位的问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种分频方法，生成实时跟踪外界信号相位的分频信号，所述方法包括下述步骤：

A.根据外界信号控制信息调整分频计数器的置数值；

B.利用所述置数值调整分频计数器的计数时序与外界信号沿同步；

C.利用所述计数时序生成分频信号，所述分频信号与外界信号的频率相同或者成整数倍关系。

所述外界信号控制信息至少包括根据外界信号沿生成的沿脉冲控制信号，以及固定延时信息。

所述外界信号控制信息进一步包括使外界信号沿与自时钟信号沿错开的插入延时信息。

为了更好地实现发明目的，本发明进一步提供了一种分频计数器，用于生成实时跟踪外界信号相位的分频信号，所述分频计数器包括：

根据外界信号控制信息调整分频计数器的置数值的控制装置；

利用所述置数值调整分频计数器的计数时序与外界信号沿同步的加1计数器；

利用所述计数时序生成分频信号的分频信号生成器，所述分频信号与外界信号的频率相同或者成整数倍关系。

所述控制装置包括：

检测外界信号沿，生成沿脉冲控制信号的沿检测器；

根据所述沿脉冲控制信号和固定延时信息给加1计数器置数的置数值存储器。

所述控制装置进一步包括：

选择使得外界信号沿与自时钟信号沿错开的延时值的延时值存储器；

将所述延时值插入至外界信号的延时插入器。

本发明在自身频率和外界频率成一定关系时，使得分频信号的相位实时跟踪外界信号的相位，克服了现有技术中的调整相位时间长、效率低的问题。

附图说明

图1是适用本发明的系统示例图；

图2是沿对齐时的误差检测波形示意图；

图3是本发明中非沿对齐时相位调整的波形原理图；

图4是本发明中非沿对齐时相位调整的波形示意图；

图5是本发明中相位调整的波形原理图；

图6是本发明中沿对齐时相位调整的波形示意图；

图7是本发明中沿脉冲控制信号的产生示意图；

图8是本发明中分频计数器的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，在通信系统中，为了提高系统运行的可靠性，通常采用备份的方式对系统的运行进行保护，由主设备，如主板或者主服务器等，提供所需的数据和时钟。备份设备作为备份，一方面可单独工作，另一方面需要记录主设备的状态，在主设备出现故障时切换到主设备模式使用，从而保证系统的运行不受影响。备份设备记录主设备状态的一个重要方面是备份设备时钟的频率和相位与主设备时钟的频率和相位要保持一致，因此备份设备的时钟分频器需要克服各种延时误差实时调整自身时钟相位以跟踪主设备相位。

备份设备通过分频计数器实现自分频，分频信号的频率和外界信号的频率成一定关系，频率相同或者成整数倍关系。

由于外界信号到达备份设备时存在一定的延时，存在延时的外界信号到达备份设备时相位的不定性可能引起和备份设备自时钟信号沿对齐的情况，此时如果不进行处理就会使生成的分频信号与实际要求的信号存在较大的相位误差。如图2所示，所谓“沿对齐”，是指外界信号在备份设备自时钟沿的“建立保持窗口”内发生了跳变，此时备份设备通过自时钟沿采集到的外界信号的高低电平存在不确定性，从而导致检测外界信号沿的时间有一个工作时钟周期的误差。

备份设备的分频信号由分频计数器的计数时序来控制，在本发明中利用外界信号沿实时调整分频计数器的置数值，从而调整分频计数器的计数时序，使得计数时序和外界信号沿同步，这样根据计数时序生成的分频信号实时跟踪上了外界信号沿。

由于外界信号到达备份设备的延时是固定的，利用该延时信息分析外界信号到达备份设备时是否与备份设备自时钟信号沿对齐，作为本发明的一个实施例，在检测外界信号沿与系统自时钟信号沿没有对齐的情况下，分频计数器检测外界信号沿，用外界信号沿生成内部的沿脉冲控制信号，控制计数的置数值，调整计数时序，控制分频信号的生成。当无外界信号时，分频计数器的置位和复位操作与现有技术相同，以保证电路自身能正常工作。

当有外界信号时，外界信号沿控制分频计数器的置位端给分频计数器置数，分频计数器中断原来的计数，从新的置数值基础上继续计数，从而使分频信号跟踪上外界信号的相位，完成相位调整。其中，外界信号的上升沿把计数时序调整到的不同数值根据外界信号到达备份设备的延时时间以及系统时钟周期而定。

见图3，计数器计数值为5时输出一个2周期的高电平(分频信号)。当需要跟踪外界信号相位时，外界信号上升沿，即内部生成的“沿”脉冲控制信号控制计数情况进行了计数时序调整，使计数时序与外界信号的时序关系改变且和已经完成相位跟踪后一样，图中完成相位跟踪后，沿控制脉冲信号的下一拍计数值是1，则调整相位时计数时序调整值为1，仍然在计数器计数值为5时产生一个2周期的高电平，调整后的分频信号实时跟踪上了外界信号的相位。

图4示出了上述相位调整的波形示意图，图中1，2分别表示外界信号、分频信号相对于同一个时钟上升沿的延时时间，1和2的差值小，说明分频信号跟踪上了外界信号的相位。

检测外界信号沿与系统自时钟信号沿对齐的情况下，分频计数器插入延时，使延时后的外界信号沿和自时钟信号沿错开。然后检测固定延时和插入延时后的外界信号沿，用外界信号沿以及固定延时、插入延时信息同时控制分频计数器的置数值，分频计数器控制分频信号的生成，从而完成了对传输延时进行补偿并跟踪相位，实现了相位调整。

见图5，计数器计数值为5时输出一个2周期的高电平(分频信号)。当需要跟踪外界信号相位时，外界信号的上升沿控制计数情况进行了计数时序调整到2，仍然在计数器计数值为5时产生一个2周期的高电平。从图中可以看出，调整后的分频信号实时跟踪上了外界信号的相位，图6示出了上述调整的波形示意图。

图7示出了沿脉冲控制信号的生成示意图，备份设备高频时钟clk把外界信号signal寄存一拍得到signal_ff，当signal＝1并且signal_ff＝0时得到沿脉冲控制信号ctrl。当沿对齐时，此处的外界信号signal是指插入延时后的外界信号(带固定延时和插入延时)，当非沿对齐时，指带固定延时的外界信号。

图8示出了本发明中的分频计数器100的构成结构。

延时值存储器101接收外界输入的是否沿对齐信号，在外界信号沿与自时钟信号沿对齐时，选择延时值，使得外界信号沿和自时钟信号沿错开，并将延时值输入到延时插入器102和置数值存储器103。

延时插入器102接收外界信号，并根据外界输入的是否沿对齐信号决定是否对输入的外界信号插入延时，当外界信号沿与自时钟信号沿对齐信号时，延时插入器102接收延时值存储器101输入的延时值，对外界信号插入延时，并将插入延时后的外界信号输入到沿检测器104。

沿检测器104检测无延时或者插入延时后的外界信号的信号沿，产生沿脉冲控制信号，将沿脉冲控制信号分别输入到置数值存储器103和加1计数器105，置数值存储器103根据外界信号的固定延时(例如走线延迟)，延时值存储器101输入的延时值以及沿检测器104输入的沿脉冲控制信号，调整置数值，将置数值输入到加1计数器105。

加1计数器105根据沿检测器104输入的沿脉冲控制信号以及置数值存储器103输入的置数值，调整计数时序，使得计数时序和外界信号沿同步，并将计数时序信号输出至分频信号生成器106，分频信号生成器106根据计数时序信号控制生成分频信号，此时生成的分频信号能够实时跟踪外界信号相位。

从上述可知，本发明采用分频计数器跟踪外界信号沿的方法，第一次跟踪外界信号沿确定分频计数器的置数值，分频计数器的计数规则就确定下来，从而分频信号的相位随即确定，完成相位的实时调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种分频方法，生成实时跟踪外界信号相位的分频信号，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A.根据外界信号控制信息调整分频计数器的置数值；

B.利用所述置数值调整分频计数器的计数时序与外界信号沿同步；

C.利用所述计数时序生成分频信号，所述分频信号与外界信号的频率相同或者成整数倍关系。

2、如权利要求1所述的分频方法，其特征在于，所述外界信号控制信息至少包括根据外界信号沿生成的沿脉冲控制信号，以及固定延时信息。

3、如权利要求2所述的分频方法，其特征在于，所述外界信号控制信息进一步包括使外界信号沿与自时钟信号沿错开的插入延时信息。

4、一种分频计数器，用于生成实时跟踪外界信号相位的分频信号，其特征在于，所述分频计数器包括：

根据外界信号控制信息调整分频计数器的置数值的控制装置；

利用所述置数值调整分频计数器的计数时序与外界信号沿同步的加1计数器；

利用所述计数时序生成分频信号的分频信号生成器，所述分频信号与外界信号的频率相同或者成整数倍关系。

5、如权利要求4所述的分频计数器，其特征在于，所述控制装置包括：

检测外界信号沿，生成沿脉冲控制信号的沿检测器；

根据所述沿脉冲控制信号和固定延时信息给加1计数器置数的置数值存储器。

6、如权利要求5所述的分频计数器，其特征在于，所述控制装置进一步包括：

选择使得外界信号沿与自时钟信号沿错开的延时值的延时值存储器；

将所述延时值插入至外界信号的延时插入器。

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