[发明专利]用于通用串行总线接收器设备的时钟同步的系统和方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种时钟同步方法以及用于执行这种方法的系统。具体来说，本发明涉及一种方法，其使用一个同步或者时间相关的端点来自适应地把通用串行总线(USB)数据接收器的输出时钟速率与USB数据源的输入时钟速率相同步，而不使用反馈技术、前馈技术或者附加时钟信号。

相关技术

在具有数据源和数据接收器的同步通信系统中，来自数据接收器的数据输出要与到一个数据源的数据输入相同步。当数据源与数据接收器使用USB相连接时，数据输入时钟不与一个USB时钟相同步。因此，即使数据输出时钟与USB时钟相同步，USB时钟也不能够使该数据输出与数据输入相同步，输入和输出时钟之间的差别导致频率失配的后续数据的破坏。

一些不需要较高数据精度的系统可以容忍这种频率失配和数据破坏。如果音频样本被抛弃或者被插入以适应时钟失配，则使用不同步的USB音频源(例如，CD)和USB音频接收器(例如扩音器)的典型低成本音频应用设备的可听性没有明显下降。

但是，对于例如视频这样的实时ISDN应用，由于时钟频率失配所造成的数据丢失明显影响服务的质量。失配产生例如图像固定这样的影响，这是更加不能忍受的。

由于仅仅能够把USB时钟同步到有限的精度，因此可以执行数据输入时钟与USB时钟之间的时钟同步的技术的应用范围有限。对于涉及使用USB接口来通过ISDN接口访问同步服务的移动电话的一种应用，一个可能同步的选择是被称为用于异步源设备和同步接收器设备的时钟控制的方法该方法涉及影响USB主机的SOF(起始帧)的产生的源设备，从而同步数据传送与该源设备同步。主机SOF速率(1毫秒)被调节以跟踪移动电话的数据帧速率(10毫秒)。一个ISDN接口是一个USB同步接收器设备，即，锁定到SOF时钟，并且从该移动电话传送到ISDN接口的帧被同步。ISDN时钟，即，I.430 192KHz位时钟被同步到SOF时钟。SOF调节分辨率是1/12000位时间，其中一个位周期是一个12MHz时钟周期或者83ppm(百万分之几)。

由于该粗略的时钟分辨率，源设备不能够选择单个最佳的SOF周期。移动电话的源设备时钟被锁定到移动网络并且非常准确，结果频率误差可能到达83ppm。这仍然会造成帧飘移，源设备需要连续地把SOF位周期上下切换以获得同步的平均SOF周期。然后，接收器设备必须跟踪SOF周期的均值，83ppm的步长是不可接受的。I.430接口利用的时钟精度要求好于±100ppm，并且时钟跳动必须明显减小。为了克服该问题，需要在大于纠正速率的周期内对频率改变量求积分，使得所应用的接收器部分频率纠正更加稳定。83ppm的误差造成大约每3秒钟具有一个I.430帧滑动，使得3Hz的纠正速率和3秒的积分周期是一个可能的解决方案。

当时钟控制为可行时，由于粗略时钟调节和限制，仅仅一个设备作为时钟控制器不太理想。在许多应用中，不能够使用这种同步方法。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种时钟同步系统和方法，其涉及一种异步源设备和自适应接收器设备，并且允许内含前馈时钟恢复。

本发明的另一个目的是提供一种时钟同步系统的方法，其改善或克服现有同步系统和方法的缺点。

因此，本发明的一个方面提供一种用于把数据接收器设备与由USB连接的一个数据源设备自适应地同步的方法，该方法是通过如下步骤实现：以代表源设备的数据速率的平均数据速率接收用于接收器设备的缓冲器的数据；根据输入数据包尺寸和输出数据包尺寸确定用于缓冲器的数据电平；把用于缓冲器的累加数据电平与一个阈值电平相比较；以及当累加数据电平超过该阈值电平时纠正用于该接收器设备的时钟频率。

最好，纠正步骤涉及用等于用累加数据电平从一个参考电平飘移到该阈值电平所需的时间除以常数K所得的一个量值来纠正该频率。

该方法可以进一步包括在纠正步骤之后的预定周期内禁止该比较和纠正步骤的步骤。该预定周期可以在3倍或5倍的飘移之间。最好，如果数据电平超过该参考电平或者超过阈值电平的两倍，则该预定周期被减小。

最好，该参考电平是在第一测量周期上测量的数据电平。比较步骤可以定期执行。

阈值电平最好可以被设置为大于最大数据电平抖动的三倍。最后，该缓冲器的尺寸被设置为大于该阈值电平的3倍。