[发明专利]时钟数据恢复电路结构及数字化时钟数据恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，特别涉及数字信息传输中的时钟数据恢复技术领域，具体是指一种时钟数据恢复电路结构及数字化时钟数据恢复方法。

背景技术

现代通信系统中，串行数据通信能节约连线资源，对信号幅度的要求小，且信号之间的串扰小，传输速率高，广泛应用于各种高速通信标准，如以太网、光纤通信、背板总线等。在串行通信系统中，时钟数据恢复电路在接收器中起着关键的作用。它从输入的串行数据流中提取出时钟并恢复出数据，时钟数据恢复电路的性能直接制约着通信的质量。

传统的时钟数据恢复电路，如图1所示，一般由两个环路组成，一个是频率锁定环路，包括分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器以及压控振荡器VCO（voltage controlledoscillator）；另一个是相位恢复环路，包括鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器。传统时钟数据恢复电路结构中，电荷泵、环路滤波器和压控振荡器等模块属于模拟电路。模拟电路在深亚微米工艺下的设计难度增加、工艺移植也很困难，因此目前的时钟数据恢复电路也往数字化的方向发展。

中国专利200410006160（公开日为2005年1月5日）公开了一种时钟恢复的数字化实现方法，其方案如图2所示。这项专利首先将数字通信中的输入信号与恢复时钟进行比相，得到相位误差信号；利用数字信号处理对相位误差进行滤波，以滤出相位误差信号中的干扰和噪声，得到平滑后的相位误差值；对相位误差值通过总和—增量量化方法进行定时综合，以得到调整指令；用调整指令对设定的参考时钟和恢复时钟的任何一个进行调整，得到调整时钟，将调整时钟与另一个未调整的时钟信号进行锁相，滤出调整量化中产生的高频分量，得到恢复时钟。这项专利的方案存在以下缺点：（1）完全基于数字信号处理的方法，实现数字滤波和锁相滤波的电路复杂，电路面积大，功耗大；（2）恢复时钟由参考时钟分频产生，即需要一个高频时钟作为参考时钟。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种直接定位串行输入数据的跳变沿，从而在参考时钟频率与恢复时钟频率相差不大的情况下，利用该跳变沿确定恢复时钟和恢复数据，且电路结构简单，设计方法简便，易于集成到串行数据接收器中，且应用范围广泛的时钟数据恢复电路结构及数字化时钟数据恢复方法。

为了实现上述的目的，本发明的时钟数据恢复电路结构具有如下构成：

该时钟数据恢复电路结构包括：数据沿位置检查模块、恢复时钟选定模块、时钟毛刺过滤模块和D触发器。

其中，数据沿位置检查模块连接外部的串行输入数据以及16个相位时钟，用以根据所述的16个相位时钟检查所述的串行输入数据的当前数据沿位置，并根据所述的当前数据沿位置与历史数据沿位置确定恢复时钟选择控制信号和时钟毛刺过滤控制信号，并输出；恢复时钟选定模块连接所述的16个相位时钟及所述的数据沿位置检查模块输出的恢复时钟选择控制信号，根据所述的恢复时钟选择控制信号在所述的16个相位时钟中选择相应的恢复时钟，并输出；时钟毛刺过滤模块根据所述的数据沿位置检查模块输出的时钟毛刺过滤控制信号及所述的恢复时钟选定模块输出的恢复时钟，对所述的恢复时钟进行毛刺过滤，输出过滤后的恢复时钟；D触发器根据所述的时钟毛刺过滤模块输出的恢复时钟及所述的串行输入数据，产生并输出恢复数据。

该时钟数据恢复电路结构中，所述的数据沿位置检查模块包括多级采样寄存器，用以对所述的串行输入数据进行采样，并将前两级寄存器同步到16个相位时钟中的第一个时钟域。

该时钟数据恢复电路结构中，所述的数据沿位置检查模块还包括异或运算电路，用以确定所述的16个相位时钟中的两个相位之间输入数据沿的位置。

该时钟数据恢复电路结构中，所述的16个相位时钟为CLK_0、CLK_22、CLK_45、CLK_67、CLK_90、CLK_112、CLK_135、CLK_157、CLK_180、CLK_202、CLK_225、CLK_247、CLK_270、CLK_292、CLK_315和CLK_337。

本发明还提供一种利用所述的时钟数据恢复电路结构实现数字化时钟数据恢复的方法，该方法包括以下步骤：

（1）所述的数据沿位置检查模块接收到外部串行输入数据和16个相位时钟；

（2）所述的数据沿位置检查模块根据所述的16个相位时钟检查所述的串行输入数据的当前数据沿位置；

（3）所述的数据沿位置检查模块根据所述的当前数据沿位置与历史数据沿位置确定恢复时钟选择控制信号，并输出；