時鐘信號之間的相位對齊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及用于電子信號的時鐘信號的一般領域，更具體地，本發(fā)明設及確定不 同頻率的第一時鐘信號和第二時鐘信號之間的相位對齊。
【背景技術】
[0002] 在采用多個時鐘信號的系統(tǒng)中，通常需要能夠檢測兩個時鐘何時具有一定的相位 關系，即相對于彼此的一定的相位對齊。在現(xiàn)有技術中具有用于實現(xiàn)該一點的公知的技術， 且該些技術通常提供高精度。然而，該些技術通常設及復雜的硬件。
[0003] 有時，在系統(tǒng)已經實現(xiàn)后，可能需要在兩個不同的時鐘信號之間的相位對齊或相 位對齊的檢測。在該種情況下，集成硬件解決方案太晚，盡管可W并入外部電路W根據已知 的方法檢測時鐘信號對齊。該從集成和魯椿性的角度是不期望的，且進一步增加系統(tǒng)的成 本。
[0004] 在全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（Global ^vigation Satellite System, GNS巧定時產品 中，GNSS接收器的精確的同步能力用于產生可W用在定時應用中的定時信號。該信號可W 是"秒脈沖（Pulse per Second, PP巧"信號，該信號如同名稱所暗示的是mz信號，該IHz 信號通過GNSS接收器輸出且通過從GNSS衛(wèi)星接收的傳輸同步至UTC秒翻轉。可替選地， 已知使用IkHz信號或"甚至秒"信號（其是0. 5化但是具體使用均勻編號的秒）。
[0005] 該脈沖本身通常不足W同步用戶設備。該脈沖指示秒翻轉何時發(fā)生，但是其沒有 給實際時間的信息。因此，定時信號通常伴隨有限定時間點、某年某日和其它參數(shù)的串行消 息。通過該額外信息，定時信號可W用在精確的定時應用中。
[0006] 在典型的定時應用中，GNSS接收器將配置成調度定時和串行信號用于同步，如圖 1所示。用戶通常想要從單一時鐘源（例如，基準時鐘或系統(tǒng)時鐘）鐘控整個系統(tǒng)。該通常 沒有問題，只要定時信號本身直接從基準時鐘產生。
[0007] 然而，在一些接收器中，定時信號不直接從基準時鐘REF_CLK產生，而是從內部時 鐘CLK2產生，如圖1所示。該內部時鐘CLK2可能不運行在與基準時鐘REF_CLK相同的頻 率下。例如，基準時鐘可能是26MHz，而內部時鐘可能是48MHz。因此，定時信號不同步于基 準信號，該可能帶來包括下列的多個問題：
[000引-定時信號被用戶使用的時間將是定時信號產生之后的下一個26MHz邊沿。該有 效地增加26MHz銀齒錯誤至定時信號；
[0009] -關閉26MHz基準時鐘REF_CLK的系統(tǒng)的輸入可W測量作為亞穩(wěn)態(tài)事件的定時信 號，該是由于該邊沿不同步于其時鐘。校正此可W需要多個時鐘周期，且因此具有甚至更大 的定時誤差。此外，如果定時脈沖短，則該可W防止其被觀察；
[0010] -該系統(tǒng)通常將需要在定時事件之間的精確數(shù)量的時鐘周期（其中的26, 000, 000 個時鐘周期用于使用PPS信號的26MHz的情況）。如果定時信號不同步于26MHz時鐘，則該 不能保證。

【發(fā)明內容】

[0011] 提出用于檢測兩個不同的時鐘信號之間的相位關系或對齊的方法和系統(tǒng)，其中， 一個時鐘信號用于對另一個時鐘信號進行采樣且采樣值用于確定兩個時鐘信號之間的特 定的相位關系或對齊何時發(fā)生。因此，實施方式可W用于確定兩個時鐘信號何時對齊（例 如，使得每個時鐘信號的上升沿在基本上相同的時間發(fā)生）或兩個時鐘信號何時具有相對 于彼此的一定的相位關系。
[0012] 通過分析第一時鐘信號的采樣值，其中，在通過第二時鐘信號限定的時間點獲得 所述采樣值，可W通過檢測采樣值中的特定模式的值的發(fā)生來確定兩個時鐘信號之間的特 定對齊。
[0013] 實施方式可W用在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，而不需要額外的和/或外部電路。例如，實施方 式可W用在軟件中和/或使用系統(tǒng)的現(xiàn)有硬件。因此可W減少對額外的硬件或電路的需 求。此外，可W滿足實施方式的自定義或變型，W適應不同的情況。一些實施方式甚至可W 完全W軟件實現(xiàn)（例如，作為可W加載到現(xiàn)有的多時鐘系統(tǒng)上的計算機程序）。
[0014] 根據本發(fā)明的一方面，提供一種確定不同頻率的第一時鐘信號和第二時鐘信號之 間的相位對齊的方法，該方法包括下列步驟：在通過第二時鐘信號的邊沿確定的時間點對 第一時鐘信號的值進行采樣；限定第一時鐘信號的采樣值的序列，其中，通過第二時鐘信號 的N個周期分隔序列中的連續(xù)的采樣值，其中N是大于1的整數(shù)；檢測所限定的序列中的值 的預定模式的發(fā)生；W及基于檢測到的預定的模式的發(fā)生確定第一時鐘信號和第二時鐘信 號之間的相位對齊。
[0015] 對第一時鐘信號進行采樣的步驟可W包括第二時鐘信號的每N個周期對第一時 鐘信號的值進行采樣（其中，N是大于1的整數(shù)）。換句話說，可W不在第二時鐘信號的每個 上升沿對第一時鐘信號進行采樣，而可W在每第N個上升沿對第一時鐘信號進行采樣（其 中，N是大于1的整數(shù)）。W該種方式，可規(guī)則的時間間隔對第一時鐘信號進行采樣使 得采樣頻率等于第二時鐘信號的頻率除W N(其中，N是大于1的整數(shù)）。
[0016] 可替選地，對第一時鐘信號進行采樣的步驟可W包括第二時鐘信號的每個周期對 第一時鐘信號的值進行采樣，但是僅采樣值的子集用于創(chuàng)建第一時鐘信號的樣本序列。換 句話說，可W在第二時鐘信號的每個上升沿對第一時鐘信號進行采樣，然后通過選擇每第N 個樣本來形成樣本序列（其中，N是大于1的整數(shù)）。W該種方式，可W在第二時鐘信號的 頻率下對第一時鐘信號進行采樣（例如，為了容易實施），但是僅采樣值的子集用于形成樣 本序列。
[0017] 由于第一時鐘信號和第二時鐘信號的不同頻率，第一時鐘信號和第二時鐘信號之 間的相位對齊在第二時鐘信號的N個周期期間可W改變A量。N可W被選擇成使得A量 (即，相位對齊中的變化）小于或等于255°、優(yōu)選小于或等于225°、更優(yōu)選小于或等于 195°、甚至更優(yōu)選小于或等于165°、更優(yōu)選小于或等于30°、更優(yōu)選小于或等于90°、且 甚至更優(yōu)選小于或等于15°。換句話說，N可W選擇成使得在N個周期期間的第一時鐘信 號和第二時鐘信號之間的相位對齊的變化（即，A量）為最小非零值，該最小非零值是針 對第一時鐘信號和第二時鐘信號可獲得的（且該最小非零值又通過第一時鐘信號和第二 時鐘信號的頻率來確定）。
[0018] 值的預定模式可W包括序列中的具有相反值的兩個連續(xù)的采樣值，該相反值指示 第一時鐘信號和第二時鐘信號0°異相或180°異相。
[0019] 在其它實施方式中，值的預定模式可W包括序列中的=個連續(xù)采樣值，第一連續(xù) 采樣值和第二連續(xù)采樣值是相反的值且第=連續(xù)采樣值等于第二連續(xù)采樣值。
[0020] 其它實施方式可W采用其它預定模式，其中，該預定模式取決于在N個周期期間 第一時鐘信號和第二時鐘信號之間的相位對齊的變化。
[0021] 可W采用實施方式W迭代地確定不同頻率的第一時鐘信號和第二時鐘信號之間 的相位對齊。可W通過將N選擇為第一值，來獲得第一時鐘信號和第二時鐘信號之間的相 位對齊的第一估計，該第一值導致第一時鐘信號和第二時鐘信號之間的相位對齊在第二時 鐘信號的N個周期期間改變第一 A量。然后，可W通過將N選擇為第二值，來獲得相位對 齊的第二改善的估計，該第二值導致第一時鐘信號和第二時鐘信號之間的相位對齊在第二 時鐘信號的N個周期期間改變第二較小的A量。W該種方式，可W快速獲得相位對齊的第 一粗略的估計，且隨后可W獲得相位對齊的第二更精確的估計。
【附圖說明】
[0022] 現(xiàn)將參照附圖僅W示例的方式說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在附圖中：
[002引圖1是GNSS接收器與相關聯(lián)的定時應用的示意性框圖；
[0024] 圖2示出在26MHz的基準時鐘和48MHz的內部采樣時鐘之間的相位差的關系和進 展；
[0025] 圖3示出相位差和在圖2的內部采樣時鐘的上升沿所測量的圖2的基準時鐘的相 應的采樣值的表；
[0026] 圖4示出在30. 72MHz的基準時鐘和48MHz的內部采樣時鐘之間的相位差的關系 和進展；
[0027] 圖5示出相位差和在圖4的內部采樣時鐘的上升沿所測量的圖4的基準時鐘的相 應的采樣值的表；
[002引圖6示出相位差和在48MHz的內部采樣時鐘的上升沿所測量的26MHz的基準時鐘 的相應的采樣值的表；
[0029] 圖7是根據實施方式的方法的流程圖；
[0030] 圖8是根據本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)的示意性框圖；W及
[0031] 圖9是根據所提出的實施方式的比較第一時鐘信號和第二時鐘信號的頻率的方 法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 示出用W檢測不同頻率的兩個時鐘何時處于相位對齊（或者相對于彼此具有特 定相位關系）的簡單技術。該技術可W主要基于軟件，在該情況下，其可W僅需要實現(xiàn)僅一 個額外的（或備用的）I/O引腳。
[003引該想法是使用第二時鐘信號（例如，CLK2)來采樣第一時鐘信號（例如，REF_ CLK)。取決于兩個時鐘信號之間的相位關系，該采樣操作通常將產生邏輯1( "1")或邏輯 零（"0")。因此，使用一個時鐘信號對另一個時鐘信號進行采樣將產生一連串的連續(xù)的邏 輯值，且該值的模式將通過兩個時鐘信號之間的相位關系來決定。
[0034] 如果假設第一時鐘信號（例如，REF_CLK)(換句話說，被采樣的時鐘）具有50%的 占空比，可W看出當兩個時鐘之間的相位關系小于180度時，采樣值將是邏輯1( "1")。相 反，當該關系大于或等于180度且小于360度時，則相應的采樣值將是邏輯零（"0")。因 此，可W理解，例如，在第一時鐘信號（目P，被采樣的時鐘）不具有50%的占空比的情況下， 當兩個時鐘之間的相位關系小于不同的闊值（取決于占空比）時，采樣值將是邏輯1 (" 1")。
[0035] 不管兩個時鐘信號之間的起始相位差如何，所產生的采樣值的模式將最終每M個 樣本重復一次，從而再次產生多個邏輯1( "1")和多個邏輯零（"0")組成的相同序列。
[0036] 在任何重復的模式中，第一時鐘信號（例如，REF_CLK)的相位將與第二時鐘（例 如，CLK2)的相位具有唯一關系。因此，通過連續(xù)采樣時鐘之一，將產生兩個時鐘之間的一 組唯