一种TFT-LCD屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的制作方法

本发明涉及一种时钟数据恢复电路，特别涉及一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路，属于薄膜晶体管液晶显示设备技术领域。

背景技术：

随着液晶显示设备分辨率、颜色深度和刷新率的不断提高，一帧图像所包含的数据量成几何级数地增加，在液晶显示设备的内部接口上传输的数据率也急剧增加。在hd分辨率的液晶显示设备中，一帧图像的数据量约为18m位；在fhd分辨率的液晶显示设备中，一帧图像的数据量约为50m位。在这些应用中，基于mini-lvds传输技术的行业标准是显示设备内部接口的主要标准。mini-lvds传输技术是一种小摆幅差分信号技术，具有速度高、功耗低、噪声低、emi小、成本低等优点，因此在非常广泛的应用领域里解决了高速数据传输的速度性、能等瓶颈问题。

但是，随着8k/4k应用标准的出现，一帧图像的数据量约为750m位。对于如此高速的数据传输，基于mini-lvds传输的接口标准已经难以支持。适合更高数据传输率的点到点(point-to-point)接口标准出现，然而，在实际的应用中，或者是为了使得液晶显示设备能够正确工作，或者是为了提高显示设备的工作效能，或者是为了提高图像显示质量，或者是为了保证不同元器件之间的匹配，在显示设备的内部接口上，p2p接口标准在时序控制芯片t_con和显示数据驱动芯片之间定义了一条半双工的双向命令信道(bi-directionalcommandchannel,bcc)。通过命令信道实现时序控制芯片t_con对显示数据驱动芯片的功能、性能参数配制，也可以实现显示数据驱动芯片将检测到的异常工作状态上给t_con。从而实现系统的自适应地完成优化配制。

接口参数配制过程中，时序控制芯片t_con端和显示数据驱动芯片之间多次发生半双工工作过程，在显示数据驱动芯片端需要将接收到manchesterii编码的串行数据进行数据恢复。

在现有的基于manchesterii编码的串行数据进行数据恢复技术中，有基于数字锁相环方式的数据时钟恢复技术，也有用基于vco的模拟锁相环的数据时钟恢复技术。

对于数字锁相环方式的数据时钟恢复技术，这一方法存在锁定速度慢和硬件开销大的局限性；基于vco的模拟锁相环的过采样数据时钟恢复技术虽然精度高，但依然存在锁定速度慢和硬件开销大的局限性，同时还存在功耗大的缺陷。

技术实现要素：

本发明提出了一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路，解决了现有技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路，包括频率检测单元、可编程频率振荡器和数据恢复单元，所述频率检测单元传输频率偏差值，并根据点到点传输协议的时序要求，误差量化编码单元计算出在规定时间内完成频率校准的所需的频率偏差量化码字；且所述频率误差量化编码单元传输频率调整控制码字给可编程频率振荡器，所述可编程频率振荡器据此进行频率调整，并通过频率输出状态控制单元控制输出振荡频率信号给时钟相位同步单元，所述时钟相位同步单元利用接收到的manchester码制数据信号包含的时钟相位信息对频率校准后的时钟进行相位同步来实现时钟恢复，恢复的时钟信号用来进行数据恢复。

作为本发明的一种优选技术方案，在clk/data_in的一个码子周期内，所述频率检测单元接收可编程频率振荡器传输的校准后的振荡频率信号，且其频率与信道的时钟信号的频率进行比较，并计算得到频率偏差值。

作为本发明的一种优选技术方案，根据所述频率检测单元检测到的频率偏差值，并根据点到点传输协议的时序要求，尤其是协议中约定的前导码的个数，所述误差量化编码单元可计算出在规定时间内完成频率校准的所需的频率偏差量化码字。

作为本发明的一种优选技术方案，所述频率误差量化编码单元还传输控制信号给频率输出状态控制单元，控制频率输出状态控制单元是否输出校准后的振荡频率信号给时钟相位同步单元。

作为本发明的一种优选技术方案，所述可编程频率振荡器为采用电压平均负反馈的可编程频率振荡器，其包括电流源i、充电电容c、积分器、比较器和触发器。

一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的时钟数据恢复方法，所述时钟数据恢复方法的具体步骤如下：

步骤一：系统上电或者系统复位后，可编程频率振荡器处于自由振荡状态，振荡频率为自由振荡频率；

步骤二：时序控制器t-con开始发送前导码给频率检测单元，频率检测单元将可编程频率振荡器的自由振荡时钟信号的频率与第一位前导码的频率进行比较，比较两个频率偏差是否偏离频率偏差期望值，若是，则频率输出状态控制单元输出振荡频率信号给时钟相位同步单元，时钟相位同步单元判断其接收的振荡频率信号与原有的时钟频率信号相位同步，从而控制数据恢复单元进行数据恢复；

步骤三：若频率检测单元检测到振荡频率信号与第一位前导码的频率偏离频率偏差期望值，则频率检测单元将输出频率误差值给频率误差量化编码单元，频率误差量化编码单元根据频率误差值量化结果按照可编程频率振荡器的控制码字与频率的函数关系进行编码，产生可编程频率振荡器的频率修正控制码字，并将频率修正控制码字输送给可编程频率振荡器，校准可编程频率振荡器的频率；

步骤四：可编程频率振动器将校准后的频率信号发送给频率检测单元，频率检测单元将频率信号与第二位前导码的频率进行第一次比较分析，并比较可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差是否小于频率偏差期望值；

步骤五：若可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差小于频率偏差期望值，则频率误差量化编码单元控制频率输出状态控制单元输出振荡频率信号给时钟相位同步单元，时钟相位同步单元判断其接收的振荡频率信号与原有的时钟频率信号同步，同时，时序控制器t-con输出数据给数据恢复单元，在数据恢复单元进行数据恢复；

步骤六：若可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差大于频率偏差期望值，则重复步骤三和步骤四，使频率检测单元将频率信号与第n位前导码的频率进行第一次比较分析，直到可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差小于期望值，重复步骤五中的内容，进行数据恢复，否则，可编程频率振动器的频率调整失败，无法进行数据恢复。

本发明所达到的有益效果是：本发明的一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1、本发明的时钟数据恢复电路针对点到点传输协议(chpi)的半双工的命令信道协议的特性，即确定的前导码位数，提出了一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路设计方法，在满足性能的前提下，校准算法简洁，电路精简，锁定速度快。

2、本发明的时钟数据恢复电路采用基于前导码位数得的频率误差量反馈校准算法，并将以前导码频率的时钟频率作为参考实现频率校准；同时利用manchesterii编码技术自带的时钟相位信息，实现时钟相位同步；与此同时恢复的时钟实现数据正确恢复，保证半双工的指令信道正确工作，具有低功耗、高精度的优点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提出的一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的电路图；

图2是本发明提出的一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的频率检测单元功能模块示意图；

图3是本发明提出的一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的可编程频率振动器的电路示意图；

图4是本发明提出的一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的时钟数据恢复方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，本发明提供一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路，包括频率检测单元、频率误差量化编码单元、可编程频率振荡器、频率输出状态控制单元、时钟相位同步单元和数据恢复单元；频率检测单元检测可编程频率振荡器初始振荡频率与信道时钟频率的偏差，频率误差量化编码单元对测量到的频率偏差值进行量化编码成频率修正控制码；然后频率误差量化编码单元传输频率修正控制码字给可编程频率振荡器，可编程频率振荡器按照控制字进行频率调整；达到校准范围后，通过频率输出状态控制单元控制下输出振荡频率信号给时钟相位同步单元，时钟相位同步单元利用接收到的manchester码制数据信号包含的时钟相位信息对频率校准后的时钟进行相位同步；从而最终完成时钟恢复；然后利用恢复出的时钟通过数据恢复单元进行数据恢复。

具体的，系统上电后，可编程频率振荡器处于自由振荡状态，振荡频率为自由振荡频率f_free；当t-con发出前导码后，在每位前导码周期内完成一次频率检测；在每一次检测中，频率检测单元判断出振荡器频率是大于还是小于设定的频率偏差，并量化出频率偏差相对与设定频率偏离范围；然后频率误差量化编码单元根据频率误差值量化结果、二杈树搜索算法和可编程频率振荡器的控制函数进行编码，产生可编程频率振荡器的频率控制代码err_code；同时频率误差量化编码单元还需要监测频率是否已经小于频率偏差设定值并处于稳定锁定状态；当频率误差量化编码单元监测频率是否已经达到频率设定值并处于稳定状态后，产生频率输出控制单元的控制信号,允许时钟相位同步单元输出时钟；在最后一位前导码的结束时，数据恢复的第一个时钟输出，对输入数据进行采样，完成数据恢复功能。

在clk/data_in的一个码子周期内，频率检测单元接收可编程频率振荡器传输的校准后的振荡频率信号，且其频率与信道的时钟信号的频率进行比较，并计算得到频率偏差值。

如图2所示，在频率检测单元中，在clk/data_in的一个码子周期内进行计数，计数结果为count_num；然后频率检测单元将记数结果count_num与设定的记数目标值count_set进行相减比较，得到代表记数结果count_num大于或小于count_set的符号位up/dn，及其count_num与count_set的频率偏离值err_quant。

并在频率误差量化编码单元将检测到的频率偏离值err_quant进行编码，输出和可编程频率振荡器控制字相匹配的频率修正控制码字err_code。

频率误差量化编码单元还传输控制信号给频率输出状态控制单元，控制频率输出状态控制单元是否输出校准后的振荡频率信号给时钟相位同步单元。

如图3所示，可编程频率振荡器为采用电压平均负反馈的可编程频率振荡器，其包括电流源i、充电电容c、积分器、比较器和触发器，假定积分器为理想积分器，环路稳定之后，虚地点vx电压和vref一样；vx由v、v2交替通过rici充放电得到。

通过负反馈环路使得比较器的比较电压v3跟随vx反向变化，从而保证振荡器的频率以vref为参考，保持不变。

可知，通过积分电路使得比较器的参考电压v3可以自动跟踪因比较器的延迟导致的v1、v2的变化，从而消除较器延迟导致的频率变化。

实施例2

如图4所示，一种tft-lcd屏内接口中辅助信道的时钟数据恢复电路的时钟数据恢复方法，时钟数据恢复方法的具体步骤如下：

步骤一：系统上电或者系统复位后，可编程频率振荡器处于自由振荡状态，振荡频率为自由振荡频率；

步骤二：时序控制器t-con开始发送前导码给频率检测单元，频率检测单元将可编程频率振荡器的自由振荡时钟信号的频率与第一位前导码的频率进行比较，比较两个频率偏差是否偏离频率偏差期望值，若是，则频率输出状态控制单元输出振荡频率信号给时钟相位同步单元，时钟相位同步单元判断其接收的振荡频率信号与原有的时钟频率信号相位同步，从而控制数据恢复单元进行数据恢复；

步骤三：若频率检测单元检测到振荡频率信号与第一位前导码的频率偏离频率偏差期望值，则频率检测单元将输出频率误差值给频率误差量化编码单元，频率误差量化编码单元根据频率误差值量化结果按照可编程频率振荡器的控制码字与频率的函数关系进行编码，产生可编程频率振荡器的频率修正控制码字，并将频率修正控制码字输送给可编程频率振荡器，校准可编程频率振荡器的频率；

步骤四：可编程频率振动器将校准后的频率信号发送给频率检测单元，频率检测单元将频率信号与第二位前导码的频率进行第一次比较分析，并比较可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差是否小于频率偏差期望值；

步骤五：若可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差小于频率偏差期望值，则频率误差量化编码单元控制频率输出状态控制单元输出振荡频率信号给时钟相位同步单元，时钟相位同步单元判断其接收的振荡频率信号与原有的时钟频率信号同步，同时，时序控制器t-con输出数据给数据恢复单元，在数据恢复单元进行数据恢复；

步骤六：若可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差大于频率偏差期望值，则重复步骤三和步骤四，使频率检测单元将频率信号与第n位前导码的频率进行第一次比较分析，直到可编程频率振荡器的振荡频率与前导码频率的偏差小于期望值，重复步骤五中的内容，进行数据恢复，否则，可编程频率振动器的频率调整失败，无法进行数据恢复。

本发明的钟数据恢复电路针对定义的半双工的命令信道协议的特性，即确定的前导码位数，提出了一种新颖的钟数据恢复方法，在满足性能的前提下，校准算法简洁，电路精简，锁定速度快；采用二进制的频率搜索校准算法，并将以前导码频率的时钟频率作为参考实现频率校准；同时利用manchesterii编码技术自带的时钟相位信息，实现时钟相位同步；与此同时恢复的时钟实现数据正确恢复，保证半双工的指令信道正确工作，具有低功耗、高精度的优点。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。