匯點(diǎn)傳送時(shí)鐘產(chǎn)生裝置和使用產(chǎn)生的傳送時(shí)鐘的傳送方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，尤其涉及在沒(méi)有基準(zhǔn)時(shí)鐘的情況下在匯點(diǎn)(sink)中產(chǎn)生傳送時(shí)鐘的裝置以及使用所產(chǎn)生的傳送時(shí)鐘將數(shù)據(jù)從匯點(diǎn)傳送到源的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，源以增加的數(shù)據(jù)傳送速度同時(shí)傳送時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，并且匯點(diǎn)恢復(fù)并使用該時(shí)鐘。在這種高速通信方法中，匯點(diǎn)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(clock data recovery，⑶R)負(fù)責(zé)恢復(fù)時(shí)鐘和對(duì)準(zhǔn)恢復(fù)后時(shí)鐘的相位。盡管從源到匯點(diǎn)的高速數(shù)據(jù)傳送是可以的，但是源和匯點(diǎn)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)單向信道通信。一些通信方法包括從匯點(diǎn)向源傳送數(shù)據(jù)的單向信道或者在源和匯點(diǎn)之間的雙向信道。然而，雙向信道的數(shù)據(jù)傳送速度與單向信道的數(shù)據(jù)傳送速度相比相對(duì)較低。此外，源和匯點(diǎn)二者必須都包括產(chǎn)生用于雙向數(shù)據(jù)傳送的附加傳送時(shí)鐘的配置。盡管通常向源提供基準(zhǔn)時(shí)鐘，但是經(jīng)常不確定基準(zhǔn)時(shí)鐘是否被提供給匯點(diǎn)。因此，在產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)，匯點(diǎn)設(shè)計(jì)必須為缺失基準(zhǔn)時(shí)鐘做準(zhǔn)備。此外，如果信道數(shù)量增加，則有效地安排大量的信道變得困難。
[0003]美國(guó)專利7，263，153號(hào)和美國(guó)專利7，839，965號(hào)公開(kāi)了相關(guān)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]可以將單向信道用作雙向信道。當(dāng)需要從匯點(diǎn)向源傳送數(shù)據(jù)時(shí)，可以將單向信道用作雙向信道來(lái)傳送數(shù)據(jù)。這樣，可以在匯點(diǎn)中不引入復(fù)雜配置的情況下提供傳送時(shí)鐘。
[0005]當(dāng)單向信道被用作雙向信道時(shí)，可簡(jiǎn)化匯點(diǎn)和源之間的傳送方法。當(dāng)從匯點(diǎn)向源傳送數(shù)據(jù)時(shí)，只通過(guò)相位匹配而不需要時(shí)鐘恢復(fù)處理就可以傳輸數(shù)據(jù)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一方面的匯點(diǎn)通過(guò)在沒(méi)有基準(zhǔn)時(shí)鐘的情況下產(chǎn)生傳送時(shí)鐘來(lái)傳送返回?cái)?shù)據(jù)。該匯點(diǎn)可以包括:接收器，其用于通過(guò)使用從源接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的接收時(shí)鐘和恢復(fù)后時(shí)鐘之間的相位差產(chǎn)生數(shù)字控制振蕩器碼，并且使用由所產(chǎn)生的數(shù)字控制振蕩器碼恢復(fù)的恢復(fù)后時(shí)鐘從數(shù)據(jù)信號(hào)恢復(fù)數(shù)據(jù)；以及傳送器，其用于利用具有鎖定到接收時(shí)鐘的恢復(fù)后時(shí)鐘的數(shù)字控制振蕩器碼，產(chǎn)生傳送時(shí)鐘，并且當(dāng)從所述源接收到返回?cái)?shù)據(jù)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)符時(shí)使用所述傳送時(shí)鐘將返回?cái)?shù)據(jù)傳送到所述源。
[0007]所述接收器可以包括:數(shù)字相位檢測(cè)器，其用于檢測(cè)從所述源接收到的所述數(shù)據(jù)信號(hào)的所述接收時(shí)鐘和所述恢復(fù)后時(shí)鐘之間的相位差;時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其用于使用由所述數(shù)字相位檢測(cè)器檢測(cè)到的相位差產(chǎn)生所述數(shù)字控制振蕩器碼；以及第一數(shù)字控制振蕩器，其用于使用所述數(shù)字控制振蕩器碼輸出所述恢復(fù)后時(shí)鐘。
[0008]所述接收器可以包括:線性相位檢測(cè)器，其用于檢測(cè)從所述源接收到的所述數(shù)據(jù)信號(hào)的所述接收時(shí)鐘和所述恢復(fù)后時(shí)鐘之間的相位差;充電栗，其用于將所述線性相位檢測(cè)器檢測(cè)到的相位差轉(zhuǎn)換為控制電壓;模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其用于將所述控制電壓轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字控制振蕩器碼；以及第一數(shù)字控制振蕩器，其用于使用所述數(shù)字控制振蕩器碼輸出所述恢復(fù)后時(shí)鐘。
[0009]所述傳送器可以包括:第二數(shù)字控制振蕩器，其用于使用所述數(shù)字控制振蕩器碼輸出所述傳送時(shí)鐘；以及串行器，其用于使用所述傳送時(shí)鐘將所述返回?cái)?shù)據(jù)串行化。
[0010]所述匯點(diǎn)可以進(jìn)一步包括鎖定檢測(cè)器，所述鎖定檢測(cè)器用于比較所述接收時(shí)鐘與所述恢復(fù)后時(shí)鐘，并且輸出指示所述第一數(shù)字控制振蕩器是否被鎖定的鎖定檢測(cè)信號(hào)。
[0011]所述返回?cái)?shù)據(jù)可以包括報(bào)頭(header)和選項(xiàng)數(shù)據(jù)，并且可以進(jìn)一步包括迷你訓(xùn)練模式。所述返回?cái)?shù)據(jù)可以是無(wú)返回?cái)?shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符。
[0012]從所述源接收到的所述數(shù)據(jù)信號(hào)和所述返回?cái)?shù)據(jù)可以通過(guò)同一信道來(lái)傳送。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種在使用基準(zhǔn)時(shí)鐘傳送數(shù)據(jù)的源和在沒(méi)有基準(zhǔn)時(shí)鐘的情況下通過(guò)產(chǎn)生傳送時(shí)鐘來(lái)傳送數(shù)據(jù)的匯點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)的方法，包括:使用從所述源接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的接收時(shí)鐘輸出所述傳送時(shí)鐘，所述傳送時(shí)鐘由包括在所述匯點(diǎn)的傳送器中的數(shù)字控制振蕩器輸出；以及當(dāng)從所述源接收到返回?cái)?shù)據(jù)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)符時(shí)，改變所述源和所述匯點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳送的方向并且使用所述傳送時(shí)鐘將返回?cái)?shù)據(jù)傳送到所述源。
[0014]通過(guò)使用從所述源接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的接收時(shí)鐘來(lái)輸出所述傳送時(shí)鐘可以包括:使用從所述源接收到的所述數(shù)據(jù)信號(hào)的接收時(shí)鐘和恢復(fù)后時(shí)鐘之間的相位差產(chǎn)生數(shù)字控制振蕩器碼;使用所述數(shù)字控制振蕩器碼輸出所述恢復(fù)后時(shí)鐘，所述恢復(fù)后時(shí)鐘由包括在所述匯點(diǎn)的接收器中的數(shù)字控制振蕩器輸出；比較所述接收時(shí)鐘與所述恢復(fù)后時(shí)鐘，并且判斷包括在所述匯點(diǎn)的接收器中的所述數(shù)字控制振蕩器是否被鎖定；以及當(dāng)包括在所述匯點(diǎn)的接收器中的所述數(shù)字控制振蕩器被鎖定時(shí)，將所述數(shù)字控制振蕩器碼提供給包括在所述匯點(diǎn)的傳送器中的所述數(shù)字控制振蕩器。
[0015]所述返回?cái)?shù)據(jù)可以在返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間傳送，并且可以包括迷你訓(xùn)練模式。所述返回?cái)?shù)據(jù)可以包括報(bào)頭和選項(xiàng)數(shù)據(jù)。此外，所述返回?cái)?shù)據(jù)可以包括無(wú)返回?cái)?shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符。
[0016]所述返回?cái)?shù)據(jù)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)符可以包括傳送完成標(biāo)識(shí)符。
[0017]所述返回?cái)?shù)據(jù)可以具有可變大小。
[0018]所述方法可以進(jìn)一步包括:在當(dāng)從所述源接收到返回?cái)?shù)據(jù)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)符時(shí)改變所述源和所述匯點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳送的方向并使用所述傳送時(shí)鐘將所述返回?cái)?shù)據(jù)傳送到所述源之后，當(dāng)所述返回?cái)?shù)據(jù)的傳送完成時(shí)，將傳送完成標(biāo)識(shí)符傳送到所述源。
[0019]根據(jù)以上概括的本發(fā)明，可以將單向信道用作雙向信道。當(dāng)需要從匯點(diǎn)向源傳送數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)將單向信道用作雙向信道來(lái)傳送數(shù)據(jù)。這樣，可以在匯點(diǎn)中不引入復(fù)雜配置的情況下提供傳送時(shí)鐘。
[0020]當(dāng)單向信道被用作雙向信道時(shí)，可以簡(jiǎn)化匯點(diǎn)和源之間的傳送方法。盡管匯點(diǎn)不傳送傳送時(shí)鐘，當(dāng)從匯點(diǎn)向源傳送數(shù)據(jù)時(shí)也可以省略恢復(fù)時(shí)鐘的步驟，并且可以只通過(guò)相位匹配來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面參考附圖中示出的特定實(shí)施例描述本發(fā)明。為了幫助理解本發(fā)明，在所有附圖中用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注相同的元件。附圖中示出的配置僅是用于示出和描述本發(fā)明的實(shí)施例，并且決不限制本發(fā)明的范圍。
[0022]圖1示出源和匯點(diǎn)配置的實(shí)施例。
[0023]圖2示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的實(shí)施例。
[0024]圖3示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
[0025]圖4示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的又一個(gè)實(shí)施例。
[0026]圖5示出圖2至圖4中所示的用于產(chǎn)生時(shí)鐘的裝置的操作實(shí)施例。
[0027]圖6示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
[0028]圖7示出圖6中所示的用于產(chǎn)生時(shí)鐘的裝置的操作實(shí)施例。
[0029]圖8和圖9示出圖2至圖4和圖6中所示的傳送時(shí)鐘配置器的實(shí)施例。
[0030 ]圖1O示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
[0031]圖11示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的另一個(gè)實(shí)施例。
[0032]圖12示出圖10和圖11中所示的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例。
[0033]圖13是示出源和匯點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳送的實(shí)施例的流程圖。
[0034]圖14、圖15、圖16和圖17示出在源和匯點(diǎn)之間傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)的結(jié)構(gòu)。
[0035]圖18示出迷你訓(xùn)練模式。
【具體實(shí)施方式】
[0036]由于本發(fā)明可以存在各種變換和實(shí)施例，所以將參照附圖詳細(xì)示出并描述特定實(shí)施例。然而，這決不是將本發(fā)明局限于特定實(shí)施例，并且應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明的技術(shù)思想和范圍覆蓋所有變換、等同物和替換。
[0037]圖1示出源和匯點(diǎn)配置的實(shí)施例。
[0038]源和匯點(diǎn)通過(guò)信道相互電連接，并且源向匯點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。源通過(guò)單信道以高速度傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，并且匯點(diǎn)使用從數(shù)據(jù)信號(hào)恢復(fù)的時(shí)鐘產(chǎn)生傳送時(shí)鐘并且使用所產(chǎn)生的傳送時(shí)鐘向源傳送返回?cái)?shù)據(jù)。
[0039]源和匯點(diǎn)每個(gè)都包括傳送器和接收器。源的接收器和匯點(diǎn)的接收器每個(gè)都是用于從數(shù)據(jù)信號(hào)恢復(fù)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(⑶R)，并且匯點(diǎn)的傳送器產(chǎn)生與CDR恢復(fù)的時(shí)鐘的頻率基本相同頻率的傳送時(shí)鐘。源的接收器能夠從返回?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)和/或時(shí)鐘。由于用于傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的時(shí)鐘和傳送時(shí)鐘基本相同，所以源可以具有省略或簡(jiǎn)化的時(shí)鐘恢復(fù)處理。
[0040]返回?cái)?shù)據(jù)在沒(méi)有數(shù)據(jù)從源傳送的時(shí)間窗(因此，以下稱為“返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間”)中從匯點(diǎn)傳送到源。當(dāng)源通知匯點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)傳送完成時(shí)或者在源請(qǐng)求匯點(diǎn)傳送返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間開(kāi)始。當(dāng)匯點(diǎn)通知源返回?cái)?shù)據(jù)傳送完成時(shí)或者當(dāng)匯點(diǎn)通知源沒(méi)有返回?cái)?shù)據(jù)要傳送時(shí)，返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間結(jié)束。在返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間期間，信道中數(shù)據(jù)傳送的方向被改變，使得只有匯點(diǎn)可以傳送數(shù)據(jù)。盡管取決于應(yīng)用，但是在源和匯點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間可以至少出現(xiàn)一次。返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間的長(zhǎng)度根據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)的大小而不同。
[0041]返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間與傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的區(qū)間相比相對(duì)較短。然而，通過(guò)將返回?cái)?shù)據(jù)的大小配置為小于返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間，可以同時(shí)雙向通信而不影響源和匯點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率。即使返回?cái)?shù)據(jù)大于返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間，也可以使用接下來(lái)的返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間分開(kāi)傳送返回?cái)?shù)據(jù)，從而幾乎不影響源和匯點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳送效率。此外，如果返回?cái)?shù)據(jù)大于返回?cái)?shù)據(jù)傳送區(qū)間，則可以提高數(shù)據(jù)傳送速度。
[0042]圖2示出用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置的實(shí)施例。
[0043]參考圖2，匯點(diǎn)主要由接收器100和傳送器300構(gòu)成，并且通過(guò)雙向接口可通信地與源電連接。接收器100使用接收時(shí)鐘和從源接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的恢復(fù)后時(shí)鐘之間的相位差產(chǎn)生數(shù)字控制振蕩器碼，并且使用由所產(chǎn)生的數(shù)字控制振蕩器碼恢復(fù)的恢復(fù)后時(shí)鐘，從數(shù)據(jù)信號(hào)恢復(fù)數(shù)據(jù)。傳送器300使用該數(shù)字控制振蕩器碼產(chǎn)生傳送時(shí)鐘，其中恢復(fù)后時(shí)鐘鎖定到接收時(shí)鐘，并且使用傳送時(shí)鐘將返回?cái)?shù)據(jù)傳送到源。
[0044]用于產(chǎn)生匯點(diǎn)時(shí)鐘的裝置包括數(shù)字相位檢測(cè)器110、時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器120、第一數(shù)字控制振蕩器130、鎖定檢測(cè)器140、傳送時(shí)鐘配置器200和第二數(shù)字控制振蕩器310。
[0045]數(shù)字相位檢測(cè)器110檢測(cè)接收時(shí)鐘和恢復(fù)后時(shí)鐘之間的相位差。通過(guò)比較經(jīng)由雙向接口輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的接收時(shí)鐘的相位與使用接收時(shí)鐘恢復(fù)的時(shí)鐘的相位，輸出檢測(cè)到的相位差以指示恢復(fù)后時(shí)鐘的相位落后于接收時(shí)鐘還是領(lǐng)先于接收時(shí)鐘。在此，數(shù)據(jù)信號(hào)可以包括主訓(xùn)練模式和迷你訓(xùn)練模式中的至少一個(gè)。數(shù)字信號(hào)檢測(cè)器110可以是非線性檢測(cè)器，例如，亞歷山大相位檢測(cè)器、過(guò)采樣相位檢測(cè)器或者開(kāi)關(guān)式(Bang-Bang)相位檢測(cè)器。與比較恢復(fù)后時(shí)鐘的相位差與輸入數(shù)據(jù)信號(hào)并產(chǎn)生寬度與相位差成比例的上信號(hào)脈沖(UP)和下信號(hào)脈沖(DN)的線性相位檢測(cè)器相比，非線性相位檢測(cè)器可以忽略與相位誤差的大小有關(guān)的信息，并且輸出相位誤差