一种usb设备的时钟检测系统及其时钟检测方法
【专利摘要】本发明属于USB设备的时钟检测【技术领域】，提供了一种USB设备的时钟检测系统及其时钟检测方法。其中的恢复系统包括基准时钟发生单元、信号检测单元、接收延时单元和延时检测单元，接收延时单元包括第一延时电路，第一延时电路包括多级首尾顺次连接的第一延时单元；该时钟检测系统利用延时检测单元计算接收数据相对本地基准时钟的周期和延时，实现了对接收数据的时钟检测，相对于现有采用外部晶振与内部模拟锁相环电路结合的时钟检测电路，成本降低，相对于现有采用内部振荡电路的时钟检测电路，时钟的恢复精度更高，且恢复精度与基准时钟频率的高低无关，减小了系统的功耗。
【专利说明】—种USB设备的时钟检测系统及其时钟检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于USB设备的时钟检测【技术领域】，尤其涉及一种USB设备的时钟检测系统及其时钟检测方法。
【背景技术】
[0002]在USB设备构成的通信系统中，只存在串行数据传输通道而不存在时钟信号传输通道，发送端的USB设备仅向接收端的USB设备发送串行数据而不发送时钟信号。因而为了保证接收数据的正确性，接收端需从传输的数据中提取出发送端的时钟信息，实现发送端时钟的本地恢复。
[0003]为此，现有技术提出了一种时钟检测电路，包括一产生基准时钟的外部晶振、以及对该基准时钟进行调节的内部模拟锁相环电路，该电路可为接收端的USB设备提供精准的时钟。但该电路具体如下缺点:一是外部晶振的引入降低了产品的可靠性，且占用了 USB设备的较大空间；二是内部模拟锁相环电路增加了 USB设备的成本。
[0004]此外，现有技术还提供了另一种时钟检测电路，其采用内部振荡电路作为基准时钟源，接收端的USB设备直接采用该内部振荡电路产生的基准时钟对数据进行接收和发送。但由于制造工艺的限制以及内部电压、温度等的影响，该内部振荡电路产生的基准时钟通常具有20%到±30%的偏差，甚至有些工艺则可能产生±50%的偏差，如果将具有巨大偏差的基准时钟直接应用于USB设备的内部电路，极易使系统处于不稳定或不可预知的状态，更加不能满足USB协议对输入输出信号频率的要求，从而使得产品的兼容性差。虽然通过提高基准时钟的频率可以适当提高输出信号的频率精度，但由于集成电路工艺限制，基准时钟的频率不可能很高，而且会使得芯片功耗过大。
[0005]在本【背景技术】本部分所公开的上述信息仅仅用于增加对本发明【背景技术】的理解，因此其可能包括不构成对该国的本领域普通技术人员已知的现有技术。
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的在于提供一种USB设备的时钟检测系统，旨在解决现有技术提供的采用外部晶振与内部模拟锁相环电路结合的时钟检测电路成本高的问题，以及采用内部振荡电路的时钟检测电路中基准时钟精度差的问题。
[0007]本发明实施例是这样实现的，一种USB设备的时钟检测系统，所述系统包括:
[0008]信号检测单元，用于在接收到USB设备的USB收发器输出的数据后，判断所述USB收发器输出的数据的数据类型；
[0009]接收延时单元,用于接收一基准时钟，并记录所述基准时钟的单位延时、所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的延时数据、以及所述USB收发器输出的数据从传输起始至传输终止过程中所述基准时钟的计数值；
[0010]延时检测单元，用于根据所述信号检测单元判断出的所述数据类型计算所述USB收发器输出的数据的位数，并根据所述位数以及所述接收延时单元记录的所述延时数据、计数值、单位时延，计算得到所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的周期和延时。
[0011]本发明实施例的另一目的在于提供一种如上所述的USB设备的时钟检测系统的时钟检测方法，所述方法包括以下步骤:
[0012]所述接收延时单元在所述USB收发器处于空闲状态时记录所述基准时钟的单位延时；
[0013]所述USB收发器在输出数据后，所述信号检测单元判断所述USB收发器输出的数据的数据类型，所述接收延时单元记录所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的延时数据、以及所述USB收发器输出的数据从传输起始至传输终止过程中所述基准时钟的计数值；
[0014]所述延时检测单元根据所述信号检测单元判断出的所述数据类型计算所述USB收发器输出的数据的位数，并根据所述位数和记录的所述延时数据、计数值和单位时延，计算得到所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的周期和延时。
[0015]本发明实施例的另一目的在于提供一种USB设备,包括USB收发器和USB控制器，所述USB设备还包括一如上所述的USB设备的时钟检测系统，用于对所述USB收发器与所述USB控制器之间的传输数据进行缓存。
[0016]本发明实施例提供的USB设备的时钟检测系统及其时钟检测方法是通过计算接收数据相对本地基准时钟的周期和延时，实现了对接收数据的时钟检测，相对于现有采用外部晶振与内部模拟锁相环电路结合的时钟检测电路，成本降低，相对于现有采用内部振荡电路的时钟检测电路，时钟的恢复精度更高，且恢复精度与基准时钟频率的高低无关，减小了系统的功耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例提供的USB设备的时钟检测系统的原理结构图；
[0018]图2是图1中接收延时单元的电路原理图；
[0019]图3是图1中发送延时单元的电路原理图；
[0020]图4示出了本发明实施例提供的USB设备的时钟检测系统的时钟检测方法的流程图；
[0021]图5是本发明实施例中,接收延时单元记录基准时钟的单位延时的流程图；
[0022]图6是本发明实施例中，接收延时单元记录第一延时数据、第二延时数据和计数值的流程图；
[0023]图7是本发明实施例中，发送延时单元发送数据的流程图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]针对现有USB设备中时钟检测电路所存在的问题，本发明实施例提供的USB设备的时钟检测系统是通过计算接收数据相对本地基准时钟的周期和延时，来实现对接收数据的时钟检测。[0026]图1示出了本发明实施例提供的USB设备的时钟检测系统的原理结构，为了便于说明，仅不出了与本发明实施例相关的部分。
[0027]本发明实施例提供的USB设备的时钟检测系统包括:信号检测单元12，用于在接收到USB设备的USB收发器输出的数据后，判断USB收发器输出的数据的数据类型；接收延时单元13，用于接收一基准时钟，并记录该基准时钟的单位延时U、USB收发器输出的数据相对该基准时钟的延时数据、以及USB收发器输出的数据从传输起始至传输终止过程中该基准时钟的计数值t ;延时检测单元14，用于根据信号检测单元12判断出的数据类型，基于USB协议计算得到USB收发器输出的数据的位数n，并根据接收延时单元13记录的延时数据、计数值t、单位时延U，计算得到USB收发器输出的数据相对基准时钟的周期T和延时D。
[0028]进一步地，接收延时单元13可以包括第一延时电路，第一延时电路包括多级首尾顺次连接的第一延时单元，接收延时单元13具体是在USB收发器处于空闲状态时记录基准时钟的单位延时u,并在USB收发器输出的数据输入第一延时电路后,通过读取各第一延时单元的输出电平记录接收到的数据在传输起始时相对基准时钟的第一延时数据a、在传输终止时相对基准时钟的第二延时数据b，并对传输起始至传输终止的基准时钟进行计数，得到计数值t，该第一延时数据a和第二延时数据b即为接收延时单元13记录的延时数据。
[0029]其中，延时检测单元14根据接收延时单元13记录的第一延时数据a、第二延时数据b、计数值t、位数η、以及基准时钟的单位时延U，计算得到USB收发器输出的数据相对基准时钟的周期T和延时D的过程可以表示为:
[0030]
【权利要求】
1.一种USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述系统包括: 信号检测单元，用于在接收到USB设备的USB收发器输出的数据后，判断所述USB收发器输出的数据的数据类型； 接收延时单元，用于接收一基准时钟，并记录所述基准时钟的单位延时、所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的延时数据、以及所述USB收发器输出的数据从传输起始至传输终止过程中所述基准时钟的计数值； 延时检测单元，用于根据所述信号检测单元判断出的所述数据类型计算所述USB收发器输出的数据的位数，并根据所述位数以及所述接收延时单元记录的所述延时数据、计数值、单位时延，计算得到所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的周期和延时。
2.如权利要求1所述的USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 接收控制单元，用于对所述USB收发器输出的数据进行采样缓存并发出第一同步控制信号; 时钟控制单元，用于根据所述接收控制单元发出的所述第一同步控制信号，对所述基准时钟进行分频，并将分频后的时钟信号发送给所述USB设备的USB控制器，所述USB控制器根据所述分频后的时钟信号，读取所述接收控制单元缓存的数据。
3.如权利要求2所述的USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 发送控制单元，用于对所述USB设备的USB控制器待发送的数据进行采样缓存并发出第二同步控制信号，所述时钟控制单元根据所述第二同步控制信号对所述基准时钟进行分频，并将分频后的时钟信号发送给所述USB控制器，所述USB控制器根据所述分频后的时钟信号，将所述待发送的数据发送给所述发送控制单元； 发送延时单元，包括第二延时电路，所述第二延时电路包括多级首尾顺次连接的第二延时单元，所述发送延时单元用于在所述发送控制单元将所述待发送的数据填充到所述发送延时单元后，根据所述延时检测单元得到的所述周期、延时和所述接收延时单元记录的所述单位延时发送所述待发送的数据。
4.如权利要求3所述的USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述系统还包括: 滤波单元，用于对所述延时检测单元得到的所述周期和延时进行滤波处理后，发送给所述发送延时单元。
5.如权利要求3所述的USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述发送延时单元还包括: 输出选择模块，用于在所述发送控制单元将所述待发送的数据填充到所述发送延时单元后开始时钟计数，并在所述时钟计数结束后，根据计数结果、所述延时检测单元得到的所述周期和延时、以及所述接收延时单元记录的所述单位延时发出控制信号； 选择器，用于根据所述输出选择模块发出的控制信号，选择相应的所述第二延时单元输出所述待发送的数据。
6.如权利要求1所述的USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述系统还包括用于产生基准时钟的基准时钟发生单元；所述接收延时单元包括: 第一延时电路，所述第一延时电路包括多级首尾顺次连接的第一延时单元，所述第一延时单兀用于将输入的基准时钟延时输出； 延时计算模块，用于在所述基准时钟输入所述第一延时电路后，记录所述第一延时单元的输出，并在所述USB收发器处于空闲状态时记录所述基准时钟的单位延时，之后将所述单位延时发送给所述延时检测单元，并在所述USB收发器输出的数据输入所述第一延时电路后，记录所述第一延时单元的输出电平，根据所述输出电平计算所述USB收发器输出的数据在传输起始时相对所述基准时钟的第一延时数据、以及所述USB收发器输出的数据在传输终止时相对所述基准时钟的第二延时数据，之后将所述第一延时数据和所述第二延时数据发送给所述延时检测单元； 时钟计数模块，用于在所述USB收发器输出的数据输入所述第一延时电路后，对所述USB收发器输出的数据从传输起始至传输终止过程中所述基准时钟进行计数，得到所述计数值后发送给所述延时检测单元。
7.如权利要求6所述的USB设备的时钟检测系统，其特征在于，所述信号检测单元、所述接收延时单元和所述延时检测单元集成于所述USB设备内部的一芯片中，所述基准时钟发生单元是集成于所述芯片上的片内振荡电路。
8.一种基于如权利要求1至7任一项所述的USB设备的时钟检测系统的时钟检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 所述接收延时单元在所述USB收发器处于空闲状态时记录所述基准时钟的单位延时； 所述USB收发器在输出数据后，所述信号检测单元判断所述USB收发器输出的数据的数据类型，所述接收延时单元记录所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的延时数据、以及所述USB收发器输出的数据从传输起始至传输终止过程中所述基准时钟的计数值； 所述延时检测单元根据所述信号检测单元判断出的所述数据类型计算所述USB收发器输出的数据的位数，并根据所述位数和记录的所述延时数据、计数值和单位时延，计算得到所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的周期和延时。
9.如权利要求8所述的USB设备的时钟检测系统的时钟检测方法，其特征在于，所述根据所述位数和记录的所述延时数据、计数值和单位时延，计算得到所述USB收发器输出的数据相对所述基准时钟的周期和延时的步骤表示为:
10.一种USB设备，包括USB收发器和USB控制器，其特征在于，所述USB设备还包括一如权利要求1至7任一项所述的USB设备的时钟检测系统，用于对所述USB收发器与所述USB控制器之间的传输数据进行缓存。
【文档编号】G06F1/12GK103576740SQ201210278639
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】张毅, 陈家锦, 孙龙 申请人:国民技术股份有限公司