TW202042521A - 相位預測器及相關使用方法 - Google Patents

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Abstract

一種相位預測器，其用以準確地偵測及預測以不同頻率運行之二個時脈之間的相位關係。該相位關係可用於以非常高的準確度記錄透過一傳輸媒體傳輸之乙太網路訊框的傳輸及接收時間。

Description

相位預測器及相關使用方法
[相關申請案的交互參照] 本申請案主張於2019年4月12日提出申請之目前待審中之美國臨時專利申請案第62/833,533號且發明名稱為「Digital Clock Phase Detector and Associated Method of Use」之優先權，其全文以引用方式併入本文中。
相位預測器連續地預測二個不同時脈之間的相位關係是已知的。亦知道二個不同時脈之間的相位關係具有應用在數位鎖相迴路(phase locked loop, PLL)及精密時間協定(precision time protocol, PTP)系統中，以及5G電信網路及各種設備測量系統中，其需要知道時脈之相位關係達一準確度以提供時脈信號之同步。
在二個不同時脈域中操作之設備的同步準確度取決於由相位預測器而預測之相位關係的準確度。例如，在信號塔(cell tower)及小型信號台(cell)操作之時脈需要準確同步以支援不斷增加的頻寬需求，並支援行動使用者的準確定位，其中針對系統的要求可低於5ns總時間誤差。測量及工業控制系統亦受益於時脈時間同步之準確度的增加。
雖然相位預測器在所屬技術領域中係已知，但其等不提供現代設備環境所需的必要準確度，其等僅可支援有限數目的特定時脈速率，且其等常涉及複雜且昂貴的實施方案。
據此，所屬技術領域需要的是在預測二個不同時脈信號之間的相位關係上提供經改善之準確度，同時亦支援不同時脈頻率的相位預測器。
根據本發明之各種實施例，提供一種用於預測二個時脈信號之間的該相位關係的經改善之系統及方法。具體而言，本發明提供一種增加經預測相位關係之準確度及解析度，同時亦支援不同時脈頻率的系統及方法。
在一個實施例中，本發明提供一種用於預測二個時脈信號之間的一相位差的方法。該方法可包括判定一事件時脈域中的一事件時脈相對於一系統時脈域中的一系統時脈週期的一事件時脈週期預測，及基於該事件時脈週期預測而在該系統時脈域中模擬一預測事件時脈。該方法可進一步包括基於在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈而預測該事件時脈與該系統時脈之間的一相位差，其中該相位差係在該系統時脈的一邊緣而預測，並等於該系統時脈的該邊緣與該預測事件時脈的一先前邊緣之間的一時間，及基於該預測相位差而對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該事件時脈域中的該事件時脈。
當對準該事件時脈域中的該事件時脈與在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈時，該方法可進一步包括基於該相位差而識別事件時脈預定邊緣的一預期數目。用於對準的該方法可進一步包括取樣在一系統時脈邊緣計數該事件時脈域中之該等事件時脈的該等預定邊緣的一預定邊緣計數器，以判定該系統時脈的各預定邊緣之間的該事件時脈之預定邊緣的該數目，比較事件時脈預定邊緣的該預期數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目，及若事件時脈預定邊緣的該預期數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配，重新對準該預測事件時脈與該系統時脈。
在另一實施例中，提供一種相位預測器，該相位預測器可包括一事件時脈週期預測器，該事件時脈週期預測器用於接收在一系統時脈域中運行的一系統時脈及在一事件時脈域中運行的一事件時脈，該事件時脈週期預測器用於判定一事件時脈域中的一事件時脈相對於一系統時脈域中的一系統時脈週期的一事件時脈週期預測。該相位預測器可進一步包括一相位差預測器，該相位差預測器用於基於該事件時脈週期預測在該系統時脈域中模擬一預測事件時脈、用於預測該事件時脈與該系統時脈之間的一相位差，其中該相位差係在該系統時脈的一邊緣預測並等於該系統時脈的該邊緣與該預測事件時脈的一先前邊緣之間的一時間、及用於對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該系統時脈。
該事件時脈與該系統時脈之間的該相位差可用以調整在該事件時脈域與該系統時脈域之間傳輸的一或多個資料封包的經產生之一時間戳記(timestamp)。
據此，本發明提供一種相位預測器，該相位預測器藉由預測二個不同時脈信號之間的該相位關係而提供經改善之一時間戳記準確度，同時亦支援不同的時脈頻率。
現在將詳細地參考各種實施例，其等的實例繪示於隨附圖式中。雖然在本文中討論各種實施例，但應理解其等未意圖成為限制。相反地，所呈現的實施例意圖涵蓋可包括在如隨附之申請專利範圍所定義的各種實施例的精神及範圍內的各種替代例、修改、及均等物。此外，在實施方式中，闡述許多具體細節以便提供對本發明之徹底理解。然而，實施例可在沒有此等具體細節的一者或多者時實施。在其他例示中，未詳細描述已為人熟知的方法、程序、組件、及電路，以免非必要地混淆所述實施例的態樣。
應瞭解，儘管本文可使用用語第一(first)、第二(second)、第三(third)等來描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，此等元件、組件、區域、層及/或部分不應受此等用語限制。此等用語僅用以區分一個元件、組件、區域、層、或區段與另一區域、層、或區段。因此，下文討論的第一元件、組件、區域、層、或區段可稱為第二元件、組件、區域、層、或區段，而不脫離本發明之教示。
除非另行定義，否則本文使用的所有用語（包括技術及科學用語）具有如在本揭露所屬的技術領域中具有通常知識者所通常瞭解的相同意義。應進一步理解應將用語，諸如在常用字典中所定義者，解讀為具有與其等在相關技術領域之上下文中的意義一致的意義，且除非於本文中明確地定義，否則將不會以理想化或過於正式的方式解讀。
根據本發明之各種實施例，提供一種用於預測二個時脈信號之間的該相位關係的經改善系統及方法。具體而言，本發明提供一種增加經預測相位關係之該準確度及解析度，同時亦支援不同時脈頻率的系統及方法。
大致上，本發明可以偵測系統時脈域中的事件並減去自發生在事件時脈域中的先前上升時脈邊緣已經過的時間，從而使系統時脈域隨時意識到隨時從事件時域中的先前上升時脈邊緣開始在時間上的持續時間。
參考圖1，其繪示了準確地偵測及預測以不同頻率運行之二個時脈之間的相位關係的相位預測器100。
在此例示性實施例中，相位預測器100係用以準確地預測在事件時脈域105中運行之事件時脈107與在系統時脈域110中運行之系統時脈112之間的預測相位差137。相位預測器100包括事件時脈週期預測器150及相位差預測器160。
事件時脈週期預測器150包含在事件時脈域105中操作的事件時脈計數器115、在系統時脈域110中操作的系統時脈計數器120、及耦接至事件時脈計數器115及系統時脈計數器120二者的除法器電路系統125。在各種實施例中，事件時脈週期預測器150判定用以在系統時脈域110中模擬預測事件時脈的事件時脈週期預測127。
相位差預測器160包含相位預測計數器136及對準偵測器130。相位預測計數器136與對準偵測器130之組合提供可用以調整在事件時脈域105或系統時脈域110之任一者中之訊框(frame)的時間戳記的預測相位差137，如將於下文更詳細描述者。
在一個實施例中，事件時脈週期預測127係相對於一個系統時脈週期期間判定，且事件時脈週期預測127係使用等於系統時脈112的一個週期的時間單位測量之從事件時脈邊緣至先前事件時脈邊緣的時間。在此實施例中，系統時脈計數器120計數系統時脈112的週期，並輸出在由事件時脈計數器115計數之經計數數目的事件時脈週期117期間發生之系統時脈週期122的數目。除法器電路系統125將所得之事件時脈週期計數117除以系統時脈週期計數122以判定事件時脈週期預測127，其中在此實施例中，事件時脈週期預測127係在系統時脈112之各週期期間發生之事件時脈週期的分數(fractional number)。在一例示性實施例中，若在由事件時脈計數器115計數之事件時脈107的128個時脈週期的時間期間由系統時脈計數器120計數系統時脈112的221個時脈週期，則除法器電路系統125將判定事件時脈週期預測127等於約0.58 (128/221
Figure 02_image001
0.58)，且如此，各系統時脈週期期間有約0.58個事件時脈週期。
在一第二實施例中，事件時脈週期預測127係相對於一個事件時脈週期期間而判定，且事件時脈週期預測127係使用等於事件時脈107的一個週期的時間單位測量之從系統時脈邊緣至先前系統時脈邊緣的時間。在此實施例中，系統時脈計數器120計數系統時脈112的週期，並輸出在由事件時脈計數器115計數之經計數數目的事件時脈週期117期間發生之系統時脈週期122的數目。除法器電路系統125將所得之系統時脈週期計數122除以事件時脈週期計數117以判定事件時脈週期預測127，其中在此實施例中，事件時脈週期預測127係在事件時脈107之各週期期間發生之系統時脈週期的數目。在一例示性實施例中，若在由事件時脈計數器115計數之事件時脈107的128個時脈週期的時間期間由系統時脈計數器120計數系統時脈112的221個時脈週期，則除法器電路系統125將判定事件時脈週期預測127等於約1.73 (221/128
Figure 02_image001
1.73)，且如此，各事件時脈週期期間有約1.73個系統時脈週期。
在一第三實施例中，事件時脈週期預測127係相對於已知的系統時脈週期期間108而判定，且事件時脈週期預測127係相對於已知系統時脈週期期間108判定之從事件時脈邊緣至先前事件時脈邊緣之以時間單位測量的時間（其在例示性實施例中以奈秒表示）。系統時脈週期期間108係藉由除法器電路系統125而得知且係恆定值(constant value)。在此實施例中，系統時脈計數器120計數系統時脈112的週期，並輸出在由事件時脈計數器115計數及輸出之經計數數目的事件時脈週期117期間發生之系統時脈週期122的數目。事件時脈週期預測127係藉由將經計數系統時脈週期的數目對事件時脈週期之數目的比率乘以已知的系統時脈週期期間108而判定。在一例示性實施例中，給定系統時脈週期期間108已知係6.25ns且在128個事件時脈週期期間計數221個系統時脈週期，則除法器電路系統125將判定事件時脈週期預測127等於約10.8ns (221/128*6.2ns
Figure 02_image001
10.8ns)。
在一具體實施例中，事件時脈107及系統時脈112的上升邊緣可用以計數事件時脈週期，然而，此未意圖以任何方式成為限制。在另一實施例中，事件時脈計數器115可經配置以計數事件時脈107之下降邊緣的數目而不超出範圍。在又另一實施例中，可計數上升邊緣及下降邊緣二者，其中除法器電路系統125進一步將結果除以二。
額外地，系統時脈計數器120可利用保持信號126及重設信號124以控制事件時脈計數器115的計數操作。當由系統時脈計數器120提供的系統時脈計數122到達系統時脈的預定數目時，系統時脈計數器120可施加保持信號126。在施加保持信號126時，事件時脈計數器115輸出事件時脈週期計數117。保持信號126亦可由系統時脈計數器120使用以將系統時脈週期計數122輸出至除法器電路系統125。在事件時脈計數器115已提供事件時脈週期計數117之後，重設信號124可由系統時脈計數器120施加以清除事件時脈計數器115及系統時脈計數器120。接著可釋放保持信號126，從而再啟動事件時脈計數器115及系統時脈計數器120。藉由回應於系統時脈計數器120而控制事件時脈計數器115的計數操作，事件時脈週期預測127將連續地更新。
將事件時脈週期預測127提供至相位預測器100的相位差預測器160。相位差預測器160使用由除法器電路系統125提供的事件時脈週期預測127以輸出預測相位差137，該預測相位差137表示事件時脈107及系統時脈112之間的相位差上的預測變化。預測相位差137係由相位差預測器160針對系統時脈112的各週期而預測。相位差預測器160包括相位預測計數器136及對準偵測器130，並將事件時脈107與系統時脈112之間的預測相位差137提供為輸出。
圖2A繪示相位預測器100，其將事件時脈107及系統時脈112取為輸入，並在輸出將事件時脈107及系統時脈112之間的預測相位差提供為預測相位差137。
圖2B繪示系統時脈112、事件時脈107、對應於事件時脈週期預測127之預測事件時脈200的圖形表示、及系統時脈112與事件時脈107之間的預測相位差137的例示性時序圖。
為了準確地預測系統時脈112與事件時脈107之間的相位差137，基於由事件時脈週期預測器150判定之事件時脈週期預測127的預測事件時脈200係由相位預測計數器136模擬在系統時脈域110內。根據先前描述的第一實施例，相位預測計數器136在每個系統時脈週期係以最末事件時脈週期預測127增量。若經增量的相位預測計數器136的值變成大於表示一個事件時脈期間的「1」，將該值除以一並將該值設定成模除值(modulo value)，且該除法的商維持表示事件時脈上升邊緣134的預期數目。預測事件時脈200並非實體時脈信號，取而代之地係由預測相位值表示的模擬時脈信號，其中希望知道系統時脈域110中的事件時脈107的所有上升邊緣的相位。
根據先前描述的第一實施例，其中事件時脈週期預測127係基於每系統時脈週期的事件時脈週期的分數，系統時脈域110中的預測事件時脈200係使用事件時脈週期預測127由圖1中的相位預測計數器136模擬。相位預測計數器136儲存目前相位預測值，且相位預測值在每個系統時脈週期係以最末事件時脈週期預測127增量。如此，相位預測計數器136基於相位預測計數器136的目前相位預測值及事件時脈週期預測127的值預測事件時脈107與系統時脈112之間的相位差137。
在此第一實施例中，當系統時脈112具有上升邊緣202時，已知預測事件時脈200的先前上升邊緣250係在系統時脈112之上升邊緣202之前的時間(t1)發生。如此，在此實施例中，在第一系統時脈週期225期間在系統時脈112與事件時脈107之間的預測相位差137係以事件時脈週期為單位測量，其中一個事件時脈週期等於1的值。在此實施例中，將相位差在系統時脈週期期間的狀態預測成等於先前狀態加上每系統時脈週期的事件時脈週期的分數。
除了判定預測相位差137的目前狀態外，相位差預測器160亦對準預測事件時脈200與事件時脈107。此係由對準偵測器130控制。為了對準預測事件時脈200與事件時脈107，事件時脈107驅動改變各事件時脈預定邊緣上的值之對準偵測器130的邊緣計數器138。在一個實施例中，邊緣計數器138係格雷碼(gray code)計數器，且其在一例示性實施例中計數上升邊緣。對準偵測器130的邊緣計數器138係在系統時脈112的各上升邊緣取樣，且計數器增量的數目，例如，自最末計數器樣本的事件時脈的上升邊緣，與預期數目的事件時脈上升邊緣134比較。若事件時脈上升邊緣134的預期數目與在事件時脈107上見到的上升邊緣的數目不匹配，預測事件時脈200係藉由將預測相位差137設定成零而與系統時脈112重新對準。
事件時脈上升邊緣134的預期數目係由相位預測計數器136判定，並係基於由相位預測計數器136提供的預測相位差137。相位預測計數器136係在預測事件時脈200經歷時脈週期翻轉時判定，其中在一個實施例中，時脈週期翻轉係在將事件時脈週期預測127加至目前預測相位差137導致超過事件時脈期間之值時發生。翻轉的數目表示事件時脈上升邊緣134的預期數目，且係當將所得值除以事件時脈期間時的商。預測相位差137的新值係所得值模除(modulo)事件時脈期間。在一個實施例中，當相位預測計數器136基於預測相位差137判定預測事件時脈200將不經歷時脈週期翻轉時，可將事件時脈上升邊緣134的預期數目設定成零，指示不預期預測事件時脈200在系統時脈112的次一週期期間具有任何上升邊緣。額外地，當相位預測計數器136判定預測事件時脈200將經歷一或多個時脈週期翻轉時，可將事件時脈上升邊緣134的預期數目設定成一值，指示預期事件時脈107在系統時脈112的次一週期期間具有一或多個上升邊緣。於下文提供關於相位預測計數器136藉由其判定事件時脈上升邊緣134之預期數目的方法的額外細節。
將事件時脈上升邊緣134的預期數目提供至對準偵測器130。在對準偵測器130中，事件時脈107驅動改變各事件時脈上升邊緣上的值的之小的格雷碼計數器。對準偵測器130在每個系統時脈週期的上升邊緣取樣格雷碼計數器的值，並將格雷碼計數器的取樣值與格雷碼計數器的最末取樣值比較以判定已在最末系統時脈週期內發生的上升邊緣的數目。將此值與事件時脈上升邊緣134的預期數目比較，且若該等值不匹配，預測事件時脈200需要與事件時脈107重新對準。在此情形中，對準偵測器130發送重新對準信號132至相位預測計數器136以將預測相位差137重設至零，以重新對準預測事件時脈200與系統時脈112的上升邊緣。
在其他實施例中，事件時脈上的上升邊緣的數目可藉由在各系統時脈上升邊緣取樣事件時脈的位準並比較取樣值與先前樣本值而判定。應理解雖然在本文中描述時脈上升邊緣，但使用下降邊緣可取代上升邊緣而不超出範圍。因此，可利用任何預定邊緣，且邊緣計數器138可計數下降邊緣。
如圖2B所繪示者，在系統時脈112的第一上升邊緣202與系統時脈112的第二上升邊緣204之間的第一系統時脈週期期間，以模除計算(modular arithmetic)將預測相位差137的狀態(T1) 225預測為T1=(t0+d)mod 1，其中d等於每個系統時脈週期112的事件時脈週期107的數目，例如，事件時脈週期預測127。假設系統時脈112及事件時脈107在時間t0對準，且因此，T1=(0+0.58)mod 1。根據模除計算，「mod 1」指示一個事件時脈週期等於相位差中的1的值，且當相位差超過1之模除值時，相位差重新開始，從而指示預測事件時脈200的一或多個時脈週期翻轉。翻轉的預期數目係藉由除法(t0+d)/1而判定且事件時脈上升邊緣134的預期數目等於商。如此，第一時脈週期期間的預測相位差137係T1=0.58，將其作為相位差預測器160的輸出提供為預測相位差137。在T1，預測相位差137尚未超過1的模除值，且翻轉的預期數目係由除法(t0+d)/1 = 0的商判定，從而指示預測事件時脈200在系統時脈112的次一週期（在系統時脈112的第一上升邊緣202與第二上升邊緣204之間）期間將不經歷時脈週期翻轉。因此將事件時脈上升邊緣134的預期數目設定成0。事件時脈上升邊緣134的預期數目係在系統時脈112的上升邊緣204與事件時脈107之上升邊緣的實際數目比較以判定預測事件時脈200是否需要重新對準。
在次一狀態(T2) 230，當系統時脈112具有第二上升邊緣204時，已知預測事件時脈200的先前上升邊緣250係在系統時脈112之上升邊緣204之前的時間(t2)發生。如此，將相位差137在第二時脈週期期間的狀態(T2) 230預測為T2=(t1+d)mod 1=(0.58+0.58)mod 1=(1.16)mod 1=0.16。在T2，翻轉(rollover)的預期數目係藉由除法(t1+d)/1 = (0.58+0.58/1) = 1.16的商判定，所以商係1，從而指示預測事件時脈200已經歷時脈週期翻轉，且一個上升邊緣在系統時脈112的次一週期（在系統時脈112的第二上升邊緣204與第三上升邊緣206之間）期間係預期在事件時脈107上。相位預測計數器136將事件時脈上升邊緣134的預期數目設定成「1」以指示預測事件時脈200經歷週期時脈翻轉。相位預測計數器136將事件時脈上升邊緣134的預期數目發送至對準偵測器130，且在時脈上升邊緣206，對準偵測器130比較事件時脈上升邊緣134之預期數目的值與事件時脈107之上升邊緣的實際數目，以判定預測事件時脈200是否需要與系統時脈112重新對準。在系統時脈112的上升邊緣206，發現事件時脈107的上升邊緣的實際數目係1，且事件時脈上升邊緣134的預期數目亦係1。因為事件時脈107之上升邊緣的實際數目及事件時脈上升邊緣134的預期數目匹配，所以不必在上升邊緣206重新對準預測事件時脈200與系統時脈112。
在次一狀態235，當系統時脈112具有次一上升邊緣206時，T3=(t2+d)mod 1=(0.16+0.58)mod 1=0.74。上升邊緣的預期數目係由除法(t1+d)/1 = (0.16+0.58/1) = 0.74的商判定，所以商係0，從而指示預測事件時脈200在狀態235期間將不具有任何上升邊緣。相位預測計數器136將事件時脈上升邊緣134的預期數目設定成「0」，以指示並未預期預測事件時脈200在系統時脈112的次一週期（在上升邊緣206之後的週期）期間具有任何上升邊緣，並將事件時脈上升邊緣134的預期數目發送至對準偵測器130。對準偵測器130在系統時脈112的上升邊緣208比較事件時脈107之上升邊緣的實際數目與事件時脈上升邊緣134的預期數目，以判定預測事件時脈200是否需要與系統時脈112重新對準。在系統時脈112的上升邊緣208，發現事件時脈107之上升邊緣的實際目數目係1。因為事件時脈107之上升邊緣的實際數目的值與事件時脈上升邊緣134的預期數目不同，所以必須在狀態T4重新對準預測事件時脈200與系統時脈112。如此，對準偵測器130發送重新對準信號132至相位預測計數器136，且相位預測計數器136將相位差137設定成零。
在第二實施例中，其中事件時脈週期預測127係相對於一個系統時脈週期期間而判定，且事件時脈週期預測127係以等於一個系統時脈週期的時間單位測量之自事件時脈邊緣至先前事件時脈邊緣的時間，在狀態T1將事件時脈週期預測127判定成等於約1.73 (221/128
Figure 02_image001
1.73)，且如此，在各事件時脈週期期間有約1.73個系統時脈週期，從而指示1.73的模除數(modulus)。根據此實施例，且參考圖2B，發現各別預測相位差137係T1 = (t0+1)mod 1.73 = 1、T2 = (1+1)mod 1.73 = 0.27、T3 = (0.27+1)mod 1.73 = 1.27、T4 = (1.27+1)mod 1.73 = 0.54。類似於第一實施例，因為使用1.73之除法的商在T1及T3係「0」且在T2係「1」，事件時脈107之上升邊緣的實際數目及事件時脈上升邊緣134的預期數目係在系統時脈112的上升邊緣由對準偵測器130而比較。在上升邊緣204及206，發現事件時脈107之上升邊緣的數目與事件時脈上升邊緣134的預期數目匹配，所以不執行預測事件時脈200的重新對準。然而，在上升邊緣208，事件時脈107之上升邊緣的數目與事件時脈上升邊緣134的預期數目不匹配，且如此，預測事件時脈200係與系統時脈112重新對準並將相位差137設定至零。
在第三實施例中，其中事件時脈週期預測127係相對於已知的系統時脈週期期間而判定，且事件時脈週期預測127係使用以奈秒之時間單位測量之從事件時脈邊緣至先前事件時脈邊緣的時間，給定系統時脈週期期間等於6.25ns，將事件時脈週期預測127判定成等於約10.8ns (221/128*6.2ns
Figure 02_image001
10.8ns)。根據此實施例，且參考圖2B，發現預測相位差137係T1 = (t0+6.25ns)mod 10.8ns = 6.25ns、T2 = (6.25ns+6.25ns)mod 10.8ns = 1.7ns、T3 = (1.7ns+6.25)mod 10.8ns = 7.95ns、T4 = (7.95ns+6.25)mod 10.8ns = 3.4ns。類似於第一及第二實施例，使用10.8之除法的商在T1及T3係「0」且在T2係「1」。事件時脈上升邊緣134的預期數目在各系統時脈112的上升邊緣與由對準偵測器130偵測之上升事件時脈邊緣的實際數目而比較。在上升邊緣204及206，發現事件時脈107之上升邊緣的實際數目與事件時脈上升邊緣134的預期數目匹配，所以不執行預測事件時脈200的重新對準。然而，在上升邊緣208，事件時脈上升邊緣的實際數目與事件時脈上升邊緣134的期望數目不匹配，且如此，預測事件時脈200係與系統時脈112重新對準並將相位差137設定至零。
大致上，預測相位差最初將不會是正確的，因為系統時脈112與事件時脈107之間的實際相位差是未知的。然而，藉由比較在系統時脈112的各上升邊緣之間的事件時脈107之上升邊緣的數目與事件時脈上升邊緣134的預期數目，當事件時脈與系統時脈之間的相位差不匹配來自相位預測計數器136的預測相位差137時，其係可能偵測的。此自動重新對準確保預測相位差值非常快速地在實際相位差的皮秒(picoseconds)內。
來自本發明之相位預測器100的預測相位差137可用以針對已在事件時脈域105中發生的事件而處理系統時脈域110中的時序事件資訊。在一具體實施例中，來自相位預測器100的預測相位差輸出137可用以在多時脈域硬體中支援高準確度時間戳記，該多時脈域硬體需要評估事件在另一時脈域中何時發生的能力，除了時間戳記使用於其中者之外。使用本發明，將可用時序資訊輸入系統時脈域110中係藉由在系統時脈域110中模擬預測事件時脈200而達成，且當二個時脈域之間的相位關係從相位預測器得知時，所提供的時間戳記準確度可遠高於系統時脈域110中的時脈期間。
在一具體實例中，在乙太網路開關(switch)的情形中，且在乙太網路開關的實體層(physical layer, PHY)，預測相位差輸出137可用以非常高的準確度記錄經傳輸之乙太網路訊框的傳輸及接收時間。傳輸與接收時間常使用在PTP（Precision Time Protocol, 精密時間協定，IEEE 1588）中以轉移設備之間的時間，且時間轉移的準確度直接取決於時間戳記的準確度。
PTP可用以在具有不同之同步需求的許多不同應用中同步化設備，包括信號塔及測量與工業控制系統。非常準確地同步透過乙太網路連接之設備之時間的能力亦預期在本技術領域中提供許多新的應用。
圖3A繪示用於預測二個時脈信號之間的相位差之方法300的流程圖，其中相位差具有等於一個系統時脈週期的時間單位。該方法包括第一步驟305，該第一步驟305用於藉由判定在各系統時脈週期期間發生之事件時脈週期的數目而判定事件時脈域中的事件時脈相對於系統時脈域中的系統時脈週期的事件時脈週期預測。請參考圖1所描述者，判定事件時脈週期預測可由相位預測器100的事件時脈週期預測器150完成。
在次一步驟310中，該方法包括基於經判定的事件時脈週期預測而在系統域中模擬預測事件時脈。請參考圖1所描述者，相位差預測器160的相位預測計數器136可用以模擬預測事件時脈。
在步驟315，該方法包括基於在系統時脈域中模擬的預測事件時脈而預測事件時脈與系統時脈之間的相位差，其中該相位差係在系統時脈的邊緣預測，並等於在系統時脈的邊緣與預測事件時脈的先前邊緣之間的時間，且其中預測相位差具有等於一個系統時脈週期的時間單位。圖1的相位預測計數器136可用以基於相位預測計數器136的目前值及事件時脈週期預測127的值而預測事件時脈與系統時脈之間的相位差。
在步驟320，該方法包括基於預測相位差對準在系統時脈域中模擬的預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈。參考圖1描述之相位差預測器160的相位預測計數器136及對準偵測器130可用以對準預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈。
圖4繪示用於預測二個時脈信號之間的相位差之方法400的流程圖，其中相位差具有等於一個事件時脈週期的時間單位。該方法包括第一步驟405，該第一步驟用於藉由判定在各事件時脈週期期間發生之系統時脈週期的數目而判定事件時脈域中的事件時脈相對於系統時脈域中的系統時脈週期的事件時脈週期預測。請參考圖1所描述者，判定事件時脈週期預測可由相位預測器100的事件時脈週期預測器150完成。
在次一步驟410中，該方法包括基於經判定的事件時脈週期預測而在系統域中模擬預測事件時脈。請參考圖1所描述者，相位差預測器160的相位預測計數器136可用以模擬預測事件時脈。
在步驟415，該方法包括基於在系統時脈域中模擬的預測事件時脈而預測事件時脈與系統時脈之間的相位差，其中該相位差係在系統時脈的邊緣預測，並等於在系統時脈的邊緣與預測事件時脈的先前邊緣之間的時間，且其中預測相位差具有等於一個事件時脈週期的時間單位。圖1的相位預測計數器136可用以基於相位預測計數器136的目前值及事件時脈週期預測127的值而預測事件時脈與系統時脈之間的相位差。
在步驟420，該方法包括基於預測相位差而對準在系統時脈域中模擬的預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈。請參考圖1描述之相位差預測器160的相位預測計數器136及對準偵測器130可用以對準預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈。
圖5繪示用於預測二個時脈信號之間的相位差之方法500的流程圖，其中相位差係以時間單位測量。該方法包括第一步驟505，該第一步驟505用於藉由給定系統時脈週期的持續時間判定事件時脈週期的持續時間而判定事件時脈域中的事件時脈相對於系統時脈域中的系統時脈週期的事件時脈週期預測。請參考圖1所描述者，判定事件時脈週期預測可由相位預測器100的事件時脈週期預測器150完成。
在次一步驟510中，該方法包括基於經判定的事件時脈週期預測而在系統域中模擬預測事件時脈。請參考圖1所描述者，相位差預測器160的相位預測計數器136可用以模擬預測事件時脈。
在步驟515，該方法包括基於在系統時脈域中模擬的預測事件時脈而預測事件時脈與系統時脈之間的相位差，其中該相位差係在系統時脈的邊緣而預測，並等於在系統時脈的邊緣與預測事件時脈的先前邊緣之間的時間，且其中預測相位差係以時間單位測量。圖1的相位預測計數器136可用以基於相位預測計數器136的目前值及事件時脈週期預測127的值而預測事件時脈與系統時脈之間的相位差。
在步驟520，該方法包括基於預測相位差而對準在系統時脈域中模擬的預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈。請參考圖1描述之相位差預測器160的相位預測計數器136及對準偵測器130可用以對準預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈。
由對準偵測器130執行之對準步驟320、420、及520的細節進一步參考圖6說明，其中圖6繪示基於預測相位差而對準在系統時脈域中模擬的預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈之方法600的流程圖。該方法包括第一步驟605，該第一步驟605用於基於預測相位差判定預測事件時脈之每系統時脈週期的預定邊緣（例如，上升或下降邊緣）的數目。
在次一步驟610中，該方法包括計數事件時脈域中的事件時脈之預定邊緣的數目，及在系統時脈邊緣取樣計數器的值，以判定每系統時脈週期之事件時脈之預定邊緣的實際數目。
在步驟615，該方法包括在系統時脈邊緣比較預測事件時脈之預定邊緣的數目與事件時脈之預定邊緣的實際數目，其中若預測事件時脈之預定邊緣的數目與事件時脈之預定邊緣的數目匹配，則對準在系統時脈域中模擬的預測事件時脈與系統時脈，且不需要執行重新對準動作。若預測事件時脈之預定邊緣的數目與事件時脈之預定邊緣的數目不匹配，則預測事件時脈係藉由對準預測時脈上升邊緣與系統時脈上升邊緣而重新對準，例如，將事件時脈與系統時脈之間的預測相位差設定成零。
本發明之實施例更準確地偵測及預測驅動PTP時間的系統時脈與驅動各實體乙太網路埠的RX（reception, 接收）及TX（transmission, 傳輸）事件時脈之間的相位關係。當偵測到PTP訊框時，PTP邏輯在系統時脈域中產生RX及TX時間戳記。當PTP訊框通過該系統時脈域的連接器時，在訊框進入/存在於系統時脈域的實際時間與PTP邏輯產生RX/TX時間戳記的時間之間有差異。本發明之相位預測器100結果與PHY的已知延遲一起使用以調整由PTP邏輯擷取的時間戳記，並產生被使用在PTP訊框中的真實PTP時間戳記。在一些實施方案中，相位預測器100可用以將PTP時間從系統時脈域轉移至事件時脈域，並在事件時脈域中執行PTP訊框修改，諸如在乙太網路MAC中。
IEEE 1588常用以同步設備，且同步的準確度重度取決於使用在設備中之乙太網路開關及PHY的時間戳記準確度。使用本發明之系統及方法，能夠使端點同步至允許包括5G電信網路的許多新應用同步及多個測量裝置同步的準確度。該1588協定轉移訊框資料，其中在從系統域中的主控(master)至事件域中之從屬(slave)的途中通過的各節點必須以節點(node)中所見到的飛行中時間更新欄位。如此，節點必須能夠以1奈秒的準確度辨別訊框已確切花費1.235187微秒（作為非限制性實例）通過。不使用本發明的情形中，僅可能辨別訊框係在1.23與1.25微秒之間的飛行中，亦即，具有+/- 20奈秒的準確度。據此，由本發明之系統提供的時間戳記準確度係用於乙太網路開關及PHY的重要特徵。
額外地，本發明之相位預測器100實施方案係純數位功能，且可使用在時脈之間的相位需要係已知的其他應用中。本發明的相位預測器100以非常高的準確度（皮秒級）提供系統時脈與事件時脈之間的相位值。相位預測器100可實施為純RTL邏輯，且因此易於整合至不同的電路設計中。本發明需要非常少的組態且無需校準地自動對頻率波動調整。本發明自動測量及補償時脈間的頻率漂移，且如此，時脈不需要一起同步。據此，使用本發明之相位偵測器及預測器100設計的系統可支援非常高準確度的PTP時間戳記，而不需要SyncE（Synchronous Ethernet，同步乙太網路）或類比鎖相迴路(Phase Locked Loops, PLL)。
在一個實施例中，相位預測器之部分可實施在積體電路中作為單一半導體晶粒。替代地，積體電路可包括電耦接在一起的多個半導體晶粒，諸如例如，封裝在單一積體電路封裝中的多晶片模組。
在各種實施例中，本發明之系統的部分可實施在現場可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)或特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)中。如所屬技術領域中具有通常知識者將理解者，電路元件的各種功能亦可實施為軟體程式中的處理步驟。此類軟體可採用在例如數位信號處理器、網路處理器、微控制器、或通用型電腦中。
除非另行具體陳述，如從討論可明顯看出，應理解在整個說明中利用諸如「接收(receiving)」、「判定(determining)」、「產生(generating)」、「限制(limiting)」、「發送(sending)」、「計數(counting)」、「分類(classifying)」、或類似者之用語的討論可指稱電腦系統或類似電子計算裝置的動作及程序，該電腦系統或類似電子計算裝置將表示成電腦系統之暫存器及記憶體內之實體（電子）量的資料操控及轉換成類似地表示成電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸、或顯示裝置內之實體量的其他資料。
本發明可體現在回應於基於軟體之指令而執行動作的各種運算平台上。下文提供可用以實現本發明之資訊技術的前置基礎。
本發明之方法可儲存在電腦可讀媒體上，該電腦可讀媒體可係電腦可讀信號媒體或電腦可讀儲存媒體。電腦可讀儲存媒體可係例如，但不限於，電子、磁性、光學、電磁、紅外線、或半導體系統、設備、或裝置、或任何合適的前述組合。電腦可讀儲存媒體的更具體實例（非窮舉清單）將包括下列各者：具有一或多條導線的電連接、可攜式電腦磁片、硬碟、隨機存取記憶體(random access memory, RAM)、唯讀記憶體(read-only memory, ROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體（EPROM, erasable programmable read-only memory, 或快閃記憶體）、光纖、可攜式光碟唯讀記憶體(compact disc read-only memory, CD-ROM)、光學儲存裝置、磁性儲存裝置、或任何合適的前述組合。在本文件的上下文中，電腦可讀儲存媒體可係可含有或儲存程式以由指令執行系統、設備、或裝置使用或與指令執行系統、設備、或裝置連接使用的任何非暫時性、有形媒體。
電腦可讀信號媒體可包括具有體現於其中之電腦可讀取程式碼的傳播資料信號，例如，在載波的基帶中或作為載波的一部分。此類傳播信號可採取各種形式的任何者，包括但不限於電磁、光學、或其任何合適組合。電腦可讀信號媒體可係非電腦可讀儲存媒體且可通訊、傳播、或傳輸程式以由指令執行系統、設備、或裝置使用或與指令執行系統、設備、或裝置連接使用的任何電腦可讀媒體。然而，如上文所指示者，由於電路的法定標的限制，對作為軟體產品之本發明的申請專利範圍係體現在非暫時性軟體媒體，諸如電腦硬碟、快閃-RAM、光碟、或類似者，中之該等者。
體現在電腦可讀媒體上的程式碼可使用任何適當媒體傳輸，包括，但不限於，無線、有線、光纖纜線、射頻等、或任何合適的上述組合。用於實行本發明之態樣之操作的電腦程式碼可用一或多種程式語言的任何組合撰寫，包括物件導向程式語言，諸如Java、C#、C++、Visual Basic、或類似者、及習知的程序化程式語言，諸如「C」程式語言或類似的程式語言。
本發明的態樣係參考根據本發明之實施例之方法、設備（系統）、及電腦程式產品的流程圖繪示及/或方塊圖於下文描述。將了解流程圖及/或方塊圖的各方塊及流程圖及/或方塊圖中之方塊的組合可藉由電腦程式指令來實施。可將此等電腦程式指令提供至通用型電腦、特殊用途電腦、或其他可程式化資料處理設備之一處理器以製作出一機器，使得經由電腦或其他可程式化資料處理設備之處理器執行的指令創建用於實施在流程圖及/或方塊圖之一或多個方塊中所指定之功能/行為的手段。
此等電腦程式指令亦可儲存在電腦可讀媒體中，其可指揮電腦、其他可程式化資料處理設備、或其他裝置以特定方式運作，使得儲存在電腦可讀媒體中的指令產生包括實施指定在流程圖及/或方塊圖之一或多個方塊中之功能/動作之指令的製造物品(article of manufacture)。
電腦程式指令亦可載入至一電腦、其他可程式化資料處理設備、或其他裝置上，以使一系列的操作步驟在電腦、其他可程式化設備、或其他裝置上執行以產生經電腦實施的程序，使得在電腦或其他可程式化設備上執行的指令提供用於實施在流程圖及/或方塊圖之一或多個方塊中所指定之功能/行為的步驟。
此外，為了討論及瞭解本發明之實施例的目的，應理解所屬技術領域中具有通常知識者使用各種用語以描述技術及方法。此外，在本說明中，為了解釋之目的，闡述許多具體細節以提供對本發明之徹底理解。然而，將對所屬技術領域中具有通常知識者顯而易見的是本發明可在沒有此等具體細節的情況下實踐。在一些實例中，已為人熟知的結構與裝置係以方塊圖形式而非詳細地顯示，以避免混淆本發明。此等實施例以充分細節描述以使所屬技術領域中具有通常知識者能實踐本發明，且應理解可利用其他實施例且可產生邏輯、機械、電性或其他變化而不脫離本發明的範疇。此等實施例有足夠詳細的敘述，以使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實現本發明，且應當理解到，可利用其他實施例，且可在不偏離本發明之精神及範圍的情況下作出邏輯、機械、電性、及其他變化。
100:相位預測器、預測器 105:事件時脈域 107:事件時脈 108:系統時脈週期期間 110:系統時脈域 112:系統時脈 115:事件時脈計數器 117:事件時脈週期、事件時脈週期計數 120:系統時脈計數器 122:系統時脈週期、系統時脈週期計數 124:重設信號 125:除法器電路系統 126:保持信號 127:事件時脈週期預測 130:對準偵測器 132:重新對準信號 134:事件時脈上升邊緣 136:相位預測計數器 137:預測相位差、相位差 138:邊緣計數器 150:事件時脈週期預測器 160:相位差預測器 200:預測事件時脈 202:上升邊緣 204:上升邊緣 206:上升邊緣 208:上升邊緣 225:狀態、第一系統時脈週期 230:狀態 235:狀態 250:上升邊緣 300:方法 305:步驟 310:步驟 315:步驟 320:步驟 400:方法 405:步驟 410:步驟 415:步驟 420:步驟 500:方法 505:步驟 510:步驟 515:步驟 520:步驟 600:方法 605:步驟 610:步驟 615:步驟 t0:時間 t1:時間 T1:狀態 t2:時間 T2:狀態 T3:狀態 T4:狀態
併入並形成本說明書之一部分的隨附圖式繪示各種實施例，且與實施方式一起用於解釋於下文討論的原理。除非具體指明，否則不應將此簡單說明中所參考的圖式理解為依比例繪製。 圖1係根據本發明的一實施例繪示相位預測器的方塊圖。 圖2A係根據本發明的一實施例繪示相位預測器之輸入及輸出的方塊圖。 圖2B係根據本發明的一實施例繪示時脈信號之偵測及同步的時序圖。 圖3係根據本發明的一實施例繪示用於預測事件時脈信號與系統時脈信號之間的相位差之方法的流程圖，該方法包括判定在各系統時脈週期期間發生之事件時脈週期的數目。 圖4係根據本發明的一實施例繪示用於預測事件時脈信號與系統時脈信號之間的相位差之方法的流程圖，該方法包括判定在各事件時脈週期期間發生之系統時脈週期的數目。 圖5係根據本發明的一實施例繪示用於預測事件時脈信號與系統時脈信號之間的相位差之方法的流程圖，該方法包括給定系統時脈週期的持續時間判定事件時脈週期的持續時間。 圖6係根據本發明的一實施例繪示用於對準在系統時脈域中模擬之預測事件時脈與事件時脈域中的事件時脈之方法的流程圖。
100:相位預測器、預測器
105:事件時脈域
107:事件時脈
108:系統時脈週期期間
110:系統時脈域
112:系統時脈
115:事件時脈計數器
117:事件時脈週期、事件時脈週期計數
120:系統時脈計數器
122:系統時脈週期、系統時脈週期計數
124:重設信號
125:除法器電路系統
126:保持信號
127:事件時脈週期預測
130:對準偵測器
132:重新對準信號
134:事件時脈上升邊緣
136:相位預測計數器
137:預測相位差、相位差
138:邊緣計數器
150:事件時脈週期預測器
160:相位差預測器

Claims (20)

  1. 一種用於預測二個時脈信號之間的一相位差的方法，該方法包含： 判定一事件時脈域中的一事件時脈相對於一系統時脈域中的一系統時脈週期的一事件時脈週期預測； 基於經判定之該事件時脈週期預測而在該系統時脈域中模擬一預測事件時脈； 基於在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈而預測該事件時脈與該系統時脈之間的一相位差，其中，該相位差係在該系統時脈的一邊緣而預測，並等於該系統時脈的該邊緣與該預測事件時脈的一先前邊緣之間的一時間；及 基於該預測相位差而對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該事件時脈域中的該事件時脈。
  2. 如請求項1之方法，其中，判定該事件時脈域中的該事件時脈相對於該系統時脈域中的該系統時脈週期的該事件時脈週期預測，進一步包含判定在各系統時脈週期期間發生之事件時脈週期的一數目，且其中，該相位差具有等於一個系統時脈週期的一時間單位。
  3. 如請求項1之方法，其中，判定該事件時脈域中的該事件時脈相對於該系統時脈域中的該系統時脈週期的該事件時脈週期預測，進一步包含判定在各事件時脈週期期間發生之系統時脈週期的一數目，且其中，該相位差具有等於一個事件時脈週期的一時間單位。
  4. 如請求項1之方法，其中，該系統時脈週期的一持續時間係已知，且其中，判定該事件時脈域中的該事件時脈相對於該系統時脈域中的該系統時脈週期的該事件時脈週期預測，進一步包含給定一系統時脈週期的該持續時間而判定一事件時脈週期的一持續時間，且其中，該相位差係以時間單位測量。
  5. 如請求項1之方法，其中，判定該事件時脈域中的該事件時脈相對於該系統時脈域中的該系統時脈週期的該事件時脈週期預測，進一步包含計數在該事件時脈域中計數之一數目的事件時脈週期期間之在該系統時脈域中發生之系統時脈週期的一數目。
  6. 如請求項1之方法，其中，對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該事件時脈域中的該事件時脈進一步包含： 基於該預測相位差而判定該預測事件時脈的每系統時脈週期的預定邊緣的一數目； 計數該事件時脈域中之該事件時脈之預定邊緣的該數目，及在一系統時脈邊緣取樣該計數器的該值，以判定每系統時脈週期之該事件時脈之預定邊緣的該實際數目； 在該系統時脈邊緣而比較該預測事件時脈之預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該實際數目；及 若該預測事件時脈之預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配，重新對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該系統時脈。
  7. 如請求項6之方法，其中，重新對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該系統時脈，進一步包含若該預測事件時脈之預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配，將該預測相位差設定成零。
  8. 如請求項6之方法，其中，基於該預測相位差而判定事件時脈預定邊緣的一預期數目，進一步包含從該預測相位差而識別該預測事件時脈的時脈週期翻轉。
  9. 如請求項8之方法，其中，時脈週期翻轉指示，預期該預測事件時脈在該系統時脈的一個次一週期期間具有一或多個預定邊緣位準。
  10. 如請求項6之方法，其中，重新對準在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈與該系統時脈，進一步包含當該預測事件時脈之預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配時，產生一重新對準信號。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該預測相位差以調整在該事件時脈域與該系統時脈域之間或在該系統時脈域與該事件時脈域之間傳輸的一或多個資料封包的一時間戳記。
  12. 一種用於預測二個時脈信號之間的一相位差的方法，該方法包含： 計數在一事件時脈域中計數的一預定數目的事件時脈週期期間發生在一系統時脈域中的系統時脈週期的一數目； 將系統時脈週期的經計數之該數目除以事件時脈週期的經計數之該數目，以判定每個事件時脈週期的系統時脈週期的一數目； 將每個事件時脈週期的系統時脈週期的該數目乘以該系統時脈週期的一已知持續時間，以預測一事件時脈週期的一持續時間； 基於該事件時脈週期的該預測持續時間而在該系統時脈域中模擬一預測事件時脈； 基於在該系統時脈域中模擬的該預測事件時脈而預測該事件時脈與該系統時脈之間的一相位差，其中，該預測相位差係在該系統時脈的一邊緣而預測，並等於該系統時脈的該邊緣與該預測事件時脈的一先前邊緣之間的一時間； 基於該預測相位差而判定事件時脈預定邊緣的一預期數目； 在一系統時脈邊緣而取樣由該事件時脈域中的該事件時脈驅動的一預定邊緣計數器，以判定該預定邊緣計數器的一取樣值； 藉由比較經取樣之該預定邊緣計數器的該值與經取樣之該預定邊緣計數器的該最末值而偵測在該最末系統時脈週期期間該事件時脈之預定邊緣的該數目； 在該系統時脈邊緣比較事件時脈預定邊緣的該預期數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目；及 若該事件時脈預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配，重新對準該預測事件時脈與該系統時脈。
  13. 一種相位預測器，其包含： 一事件時脈週期預測器，其用於接收在一系統時脈域中運行的一系統時脈及在一事件時脈域中運行的一事件時脈，該事件時脈週期預測器用於判定該事件時脈相對於該系統時脈週期的一事件時脈週期預測； 一相位差預測器，其用於基於該事件時脈週期預測而在該系統時脈域中模擬一預測事件時脈、用於基於預測該事件時脈與該系統時脈之間的一相位差、及用於基於該預測相位差對準該預測事件時脈與該系統時脈，其中，該預測相位差係在該系統時脈的一邊緣而預測，且等於在該系統時脈的該邊緣與該預測事件時脈的一先前邊緣之間的一時間。
  14. 如請求項13之相位預測器，其中，該事件時脈週期預測器進一步包含一事件時脈計數器、一系統時脈計數器、及一除法器電路系統，以用於判定在各系統時脈週期期間發生之事件時脈週期的一數目，且其中，由該相位差預測器判定的該相位差具有等於一個系統時脈週期的一時間單位。
  15. 如請求項13之相位預測器，其中，該事件時脈週期預測器進一步包含一事件時脈計數器、一系統時脈計數器、及一除法器電路系統，以用於判定在各事件時脈週期期間發生之系統時脈週期的一數目，且其中，由該相位差預測器判定的該相位差具有等於一個事件時脈週期的一時間單位。
  16. 如請求項13之相位預測器，其中，該事件時脈週期預測器進一步包含一事件時脈計數器、一系統時脈計數器、及一除法器電路系統，以用於給定一系統時脈週期的該持續時間而判定一事件時脈週期的一持續時間，且其中，由該相位差預測器判定的該相位差係以時間單位測量。
  17. 如請求項13之相位預測器，其中，該相位差預測器進一步包含： 一相位預測計數器，其用於基於該預測相位差而判定在該次一系統時脈週期中該預測事件時脈之上升時脈的一預期數目。
  18. 如請求項17之相位預測器，其中，基於該預測相位差判定在該次一系統時脈週期中該預測事件時脈之上升時脈的一預期數目，進一步包含從該預測相位差而識別該預測事件時脈的時脈週期翻轉。
  19. 如請求項17之相位預測器，其中，該相位差預測器進一步包含一對準偵測器，該對準偵測器用於： 接收該預測事件時脈之預定邊緣的該預期數目； 在一系統時脈邊緣而取樣計數該事件時脈域中之該事件時脈之預定邊緣的該數目的一預定邊緣計數器，以判定在該最末系統時脈週期期間該事件時脈之預定邊緣的該數目； 比較事件時脈預定邊緣的該預期數目與該事件時脈之預定邊緣的該實際數目；及 若該預測事件時脈之預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配，產生一重新對準信號。
  20. 如請求項17之相位預測器，其中，若該預測事件時脈之預定邊緣的該數目與該事件時脈之預定邊緣的該數目不匹配，該預測相位計數器進一步用於將該預測相位差設定成零。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11496234B2 (en) 2018-06-11 2022-11-08 Skyworks Solutions, Inc. Synchronizing update of time of day counters using time stamp exchange over a control plane
US11526193B2 (en) 2019-03-07 2022-12-13 Skyworks Solutions, Inc. Maintaining the correct time when counter values are transferred between clock domains
US11088819B1 (en) 2020-03-31 2021-08-10 Silicon Laboratories Inc. Secondary phase compensation assist for PLL IO delay
US11088816B1 (en) 2020-03-31 2021-08-10 Silicon Laboratories Inc. Secondary phase compensation assist for PLL IO delay aligning sync signal to system clock signal
US11290250B2 (en) 2020-04-15 2022-03-29 Skyworks Solutions, Inc. Phase transport with frequency translation without a PLL
US11658911B2 (en) 2020-12-16 2023-05-23 Microchip Technology Inc. System and method for low latency network switching
US11502764B2 (en) 2020-12-28 2022-11-15 Skyworks Solutions, Inc. FSYNC mismatch tracking
US11892955B2 (en) 2021-06-01 2024-02-06 Microchip Technology Inc. System and method for bypass memory read request detection
US11502812B1 (en) 2021-07-14 2022-11-15 Skyworks Solutions, Inc. Data protocol over clock line
US12021960B2 (en) 2021-09-30 2024-06-25 Skyworks Solutions, Inc. Maintaining a virtual time of day
CN116700431B (zh) * 2023-08-04 2024-02-02 深圳时识科技有限公司 事件驱动的时钟生成方法及装置、芯片及电子设备
CN117254872B (zh) * 2023-11-17 2024-04-05 江苏信而泰智能装备有限公司 一种高精度时间戳的获取方法、系统、设备及存储介质

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744285B2 (en) * 2002-08-08 2004-06-01 Agilent Technologies, Inc. Method and apparatus for synchronously transferring data across multiple clock domains
US7242737B2 (en) 2003-07-09 2007-07-10 International Business Machines Corporation System and method for data phase realignment
US7206958B1 (en) 2003-10-21 2007-04-17 Sun Microsystems, Inc. Determining cycle adjustments for static timing analysis of multifrequency circuits
TWI436630B (zh) * 2010-11-16 2014-05-01 Etron Technology Inc 可容忍擾動之相位選擇器與相關方法、以及時脈與資料恢復電路
US8373472B2 (en) * 2011-06-20 2013-02-12 Intel Mobile Communications GmbH Digital PLL with automatic clock alignment
EP2871494B1 (en) * 2013-11-08 2018-03-21 u-blox AG Phase-alignment between clock signals
US10063246B2 (en) 2016-11-16 2018-08-28 Perceptia Devices, Inc. Low-power fractional-N PLLs

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