用于確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，基于第二時鐘域和第一時鐘域之間的相對頻率估計來計算第一時鐘域的相位估計，以及基于相位估計來確定在其期間來自第一時鐘域的信號不變使得信號能夠由第二時鐘域安全采樣的第一時間，以在第二時鐘域中生成第一經(jīng)采樣的信號。此外，計算經(jīng)更新的相位估計，并且基于經(jīng)更新的相位估計來確定在其期間來自第一時鐘域的信號正在改變使得信號不能夠由第二時鐘域安全采樣的第二時間。在第二時間期間維護(hù)第二時鐘域中的第一經(jīng)采樣的信號。
【專利說明】用于確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的系統(tǒng)和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請是于2010年11月30日提交的12/957，262號美國申請的部分繼續(xù)申請案，其要求享有于2009年11月30日提交的61/265，280號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)。這些申請的全部內(nèi)容通過援弓I并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及在時鐘域之間所傳輸?shù)男盘?，并且更具體地，涉及使時鐘域同步。
【背景技術(shù)】
[0004]許多數(shù)字系統(tǒng)具有多個時鐘域。因此，當(dāng)信號從一個時鐘域移動到另一個時，必須使它們同步以避免亞穩(wěn)定性和同步故障。如果兩個時鐘具有固定的頻率，則兩個時鐘之間的相位關(guān)系是以兩個時鐘的拍頻而周期性的。通過利用該周期性的相位關(guān)系，周期性的同步器可以比必須完全處置異步信號的同步器更簡單、具有更低的延遲和更低的故障可能性。
[0005]不幸的是，附加的周期性同步器展示出各種限制。例如，大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)的信號使用異步先入先出(FIFO)來與周期性時鐘同步。這些引發(fā)對FIFO存儲器的顯著的面積開銷。它們還添加數(shù)個周期的延遲，因為必須通過多個觸發(fā)器使FIFO的經(jīng)格雷編碼的輸入和輸出指針同步以跨時鐘域移動它們。
[0006]因此存在對于解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的這些和/或其他問題的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供用于確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，基于第二時鐘域和第一時鐘域之間的相對頻率估計來計算第一時鐘域的相位估計，以及基于相位估計來確定在其期間來自第一時鐘域的信號不變使得信號能夠由第二時鐘域安全采樣的第一時間，以在第二時鐘域中生成第一經(jīng)采樣的信號。此外，計算經(jīng)更新的相位估計，并且基于經(jīng)更新的相位估計來確定在其期間來自第一時鐘域的信號正在改變使得信號不能夠由第二時鐘域安全采樣的第二時間。在第二時間期間維護(hù)第二時鐘域中的第一經(jīng)采樣的信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1示出了根據(jù)一個實施例的、用于使用頻率估計來確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的方法。
[0009]圖2示出了根據(jù)另一個實施例的、用于使用相位估計來確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的方法。
[0010]圖3示出了根據(jù)又一個實施例的、用于使用相位估計來安全采樣時鐘域的信號的全數(shù)字周期性同步器。[0011]圖4示出了根據(jù)再一個實施例的頻率估計器。
[0012]圖5A示出了根據(jù)另一個實施例的相位檢測器。
[0013]圖5B示出了根據(jù)又一個實施例的、用于分開的早和遲檢測的相位檢測器。
[0014]圖5C示出了根據(jù)再一個實施例的四樣本相位檢測器。
[0015]圖示出了根據(jù)另一個實施例的相位檢測器校準(zhǔn)器。
[0016]圖5E示出了根據(jù)另一個實施例的、用于檢測奇相位和偶相位的相位檢測器。
[0017]圖6示出了根據(jù)又一個實施例的相位估計器。
[0018]圖7示出了根據(jù)再一個實施例的沖突檢測器。
[0019]圖8示出了根據(jù)另一個實施例的半權(quán)重(power-of-half)沖突檢測器。
[0020]圖9示出了根據(jù)又一個實施例的向前同步器。
[0021]圖10示出了根據(jù)圖9所示的向前同步器的操作的同步器狀態(tài)圖。
[0022]圖11示出了圖9所示的向前同步器的操作的時序圖。
[0023]圖12示出了根據(jù)又一個實施例的、具有流控制的同步器。
[0024]圖13示出了圖12所示的具有流控制的同步器的操作的時序圖。
[0025]圖14示出了根據(jù)另一個實施例的相位循環(huán)，所述相位循環(huán)示出偶阻進(jìn)(keep-out)區(qū)域和奇阻進(jìn)區(qū)域以及在其中選擇偶寄存器的區(qū)域。
[0026]圖15示出了根據(jù)另一個實施例的、使用偶/奇向前同步器的FIFO同步器。
[0027]圖16示出了根據(jù)另一個實施例的FIFO同步器，其中維持頭部指針和尾部指針的偶版本和奇版本進(jìn)一步降低FIFO延遲。
[0028]圖17A-D示出了根據(jù)其他實施例的各種相位循環(huán)。
[0029]圖18示出了在其中可以實現(xiàn)各先前實施例的各種架構(gòu)和/或功能性的例示性系統(tǒng)。
[0030]圖19A示出了根據(jù)又一個實施例的、用于使用相位估計來確定用于安全采樣時鐘域的信號的時間的方法。
[0031]圖19B示出了根據(jù)又一個實施例的向前同步器。
[0032]圖19C示出了根據(jù)圖19B所示的向前同步器的操作的同步器狀態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0033]表I示出了下文對圖的描述中所引用的各種符號和信號名稱，針對這類符號和信號名稱的至少一些附有例示性的值。
[0034]表I
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 基于第二時鐘域和第一時鐘域之間的相對頻率估計來計算所述第一時鐘域的相位估計； 基于所述相位估計來確定在其期間來自所述第一時鐘域的信號不變使得所述信號能夠由所述第二時鐘域安全采樣的第一時間； 在所述第一時間期間生成所述第二時鐘域中的第一經(jīng)采樣的信號； 計算經(jīng)更新的相位估計； 基于所述經(jīng)更新的相位估計來確定在其期間來自所述第一時鐘域的所述信號正在改變使得所述信號不能夠由所述第二時鐘域安全采樣的第二時間；以及 在所述第二時間期間維護(hù)所述第二時鐘域中的所述第一經(jīng)采樣的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述相位估計是包括上限和下限的區(qū)間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中確定在其期間來自所述第一時鐘域的所述信號正在改變使得所述信號不能夠由所述第二時鐘域安全采樣的的所述第二時間的所述步驟包括確定所述上限和所述下限之間的差超過閾值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述相位估計在所述第二時鐘域的多個周期中的每一個期間被增量。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述相位估計對所述第一時鐘域的偶周期和奇周期內(nèi)的相位進(jìn)行編碼。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使在所述第二時鐘域的周期期間檢測所述第一時鐘域中的時鐘沿失敗，并且其中對所述經(jīng)更新的相位估計的所述計算包括將所述相位估計增量所述相對頻率估計。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第二時鐘域的周期期間檢測所述第一時鐘域中的時鐘沿，并且其中對所述經(jīng)更新的相位估計的所述計算包括將所述經(jīng)更新的相位估計設(shè)置為等于檢測區(qū)間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括增量所述信號不能夠被安全采樣的周期的計數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括: 確定所述周期的計數(shù)超過預(yù)定值；以及 以準(zhǔn)同步模式進(jìn)行操作。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)更新的相位估計指示所述第一時鐘域中的時鐘沿位于阻進(jìn)范圍內(nèi)，在其內(nèi)所述信號不能夠由所述第二時鐘域安全采樣。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計算所述相位估計進(jìn)一步包括通過應(yīng)用對與所述相位估計相關(guān)聯(lián)的檢測區(qū)間的上限來補(bǔ)償同步器延遲。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用區(qū)間運算來計算所述相位估計以維護(hù)對與所述相位估計相關(guān)聯(lián)的相位的準(zhǔn)確誤差界限。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一時鐘域在連續(xù)的周期上連續(xù)地寫到多個寄存器，并且其中所述第二時鐘域使用所述相位估計來選擇所述多個寄存器中的對在所述第二時鐘域中采樣安全的、最近所寫的寄存器。
14.如權(quán)利要求13所述的方法 ，其中所述多個寄存器僅包括兩個寄存器。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述交替的周期包括偶周期和奇周期，使得所述多個寄存器中的第一個在所述偶周期期間被寫并且所述多個寄存器中的第二個在所述奇周期期間被寫。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使用多個偶/奇同步器來實現(xiàn)FIFO同步器以將尾部指針傳遞到輸出時鐘域中并且將頭部指針傳遞到輸入時鐘域中。
17.如權(quán)利要求16中所述的方法，其中通過以下步驟利用偶尾部指針、奇尾部指針、偶頭部指針和奇頭部指針: 在輸入時鐘的偶時鐘周期上計算所述偶尾部指針并且在所述輸入時鐘的奇時鐘周期上計算所述奇尾部指針；以及 在所述輸入時鐘的所述偶時鐘周期上將所計算的偶尾部指針存儲在偶尾部寄存器中并且在所述輸入時鐘的所述奇時鐘周期上將所計算的奇尾部指針存儲在奇尾部寄存器中。
18.—種系統(tǒng),包括: 相位估計器，其配置為: 基于第二時鐘域和第一時鐘域之間的相對頻率估計來計算所述第一時鐘域的相位估計，以及 針對所述第二時鐘域中的每個周期，計算經(jīng)更新的相位估計；以及 同步器，其耦連到所述相位估計器并且配置為: 基于所述相位估計來確定在其期間來自所述第一時鐘域的信號不變使得所述信號能夠由所述第二時鐘域安全采樣的第一時間， 在所述第一時間期間生成所述第二時鐘域中的第一經(jīng)采樣的信號， 基于所述經(jīng)更新的相位估計來確定在其期間來自所述第一時鐘域的所述信號正在改變使得所述信號不能夠由所述第二時鐘域采樣的第二時間，以及 在所述第二時間期間維護(hù)所述第二時鐘域中的所述第一經(jīng)采樣的信號。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述相位估計是包括上限和下限的區(qū)間。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述相位估計在所述第二時鐘域的多個周期中的每一個期間被增量。
【文檔編號】H04J3/06GK103812590SQ201310557158
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】斯蒂芬·G·特爾 申請人:輝達(dá)公司