[发明专利]一种时钟数据恢复电路和串行数据传输方法

说明书

本发明公开了一种时钟数据恢复电路和串行数据传输方法，涉及电子技术领域。一具体实施方式包括：采样时钟，频率高于采样时钟的略快时钟；过采样电路，用于使用采样时钟对串行输入数据进行采样，得到采样数据；边沿检测和采样点判决电路，用于基于采样时钟从采样数据中找出粗恢复数据；为粗恢复数据添加重复标记位和丢失标记位；近空FIFO，用于基于采样时钟将无重复标记位的粗恢复数据写入；基于略快时钟依次读取写入的粗恢复数据，将无丢失标记位的粗恢复数据作为当前拍恢复数据，将有丢失标记位的粗恢复数据作为下一拍恢复数据。该实施方式既能够接收超长甚至是无限长度的数据又不需要要超大FIFO，避免造成数据恢复错误。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种全数字可综合的时钟数据恢复电路和串行数据传输方法。

背景技术

在有线数据传输中，内嵌时钟串行数据传输技术有越来越多的应用，现在主流的数据和音视频传输标准如USB(通用串行总线)、PCI-E(通用的总线规格)、HDMI(高清多媒体接口)、和DisplayPort(显示接口)都要求使用该技术，该技术的核心是时钟数据恢复电路，因为单独的时钟信号没有被传输，需要用该电路从数据信号中恢复出来。

时钟数据恢复电路的实现可以分为模拟方案、数字模拟混合方案和全数字方案。其中全数字方案有锁定时间快、稳定性好、可以方便的在不同制造工艺间移植的优点。随着半导体制造工艺和EDA(电子设计自动化)工具的进步，全数字时钟数据恢复电路的面积缩小、速度变快的优势也提升得更显著。

论文《A Single-Data-Bit Blind Oversampling Data-Recovery Circuit withan Add-Drop FIFO for USB2.0 High-Speed Interface》提供了一种针对USB2.0高速协议的时钟数据恢复电路结构。该论文采用五倍的过采样电路和一个二十五级深度的添加-丢弃FIFO。之所以用二十五级深度，是因为USB2.0高速协议规定的最大频率偏差是正负500ppm(百万分之一)，且最长的USB2.0数据包是8225比特。USB2.0高速协议规定发完一个包后，总线进入电气空闲状态，时钟数据恢复电路可以复位以等待下一个包。

在很多其他协议中，并不像USB2.0高速那样规定发送完一个包后总线进入电气空闲状态。比如USB3.0和PCI-E协议都允许连续发多个包，只有当长时间没有包、需要进入低功耗模式时才进入电气空闲状态。而音视频传输协议如HDMI和DisplayPort都是连续数据流，可以视为是无限长度的数据包。论文《A Single-Data-Bit Blind Oversampling Data-Recovery Circuit with an Add-Drop FIFO for USB2.0 High-Speed Interface》的方案如应用在这类协议中，FIFO必然会溢出，造成数据恢复错误。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，在USB3.0、PCI-E、HDMI和DisplayPort协议下传输数据时，FIFO必然会溢出，造成数据恢复错误。针对现有技术中的缺陷，提供一种时钟数据恢复电路和串行数据传输方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种时钟数据恢复电路，包括：

采样时钟，所述采样时钟是频率为数据率三倍及三倍以上的高频时钟、或与数据率同频的多相位时钟；

略快时钟，所述略快时钟的频率高于采样时钟的频率，且高于协议规定的数据率最大值；

过采样电路，用于使用所述采样时钟对串行输入数据进行采样，得到采样数据；

边沿检测和采样点判决电路，用于基于所述采样时钟从所述采样数据中找出粗恢复数据；以及，在当前的所述粗恢复数据是上一个所述粗恢复数据的重复时，为当前的所述粗恢复数据添加重复标记位；在上一个所述粗恢复数据丢失时，为当前的所述粗恢复数据添加丢失标记位；