专利名称：时钟/数据恢复电路的频率的调整方法与其装置的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种频率的调整方法与其装置，特别是有关于一种时钟/数据恢复电路的频率的调整方法与其装置。
背景技术：
传统的接口标准—并行高级技术连接(PATA，Parallel AdvancedTechnology Attachment)为并行性的数据处理，因此接线多，排线却太短，信号传递较为不稳定，又占空间，使用上造成相当大的不便。因此，基于方便性、稳定性及操作频率等需求的考虑，串行高级技术连接(SATA，SerialAdvanced Technology Attachment)即被发展为新一代系统与硬盘之间的接口标准，并设定十年的技术发展蓝图以达到6Gbps的操作频率。
目前市场上推出的SATA相关产品多属于SATA 1.0规格，其操作频率达1.5GBps；新一代SATA II的规格，其操作频率则可达到3GBps。该二代的产品皆出现于目前的消费市场上，当该二代的产品相互连接以传输数据时，常会因为操作频率不同而发生问题。举例而言，当一SATA 1.0的装置作为接收器，而一SATA II的装置作为传输器以传送数据至接收器时，由于该二装置的操作频率不同，频率较低者(即接收器)内部的时钟/数据恢复电路会去追随传输器的操作频率。经过一段时间之后，时钟数据/恢复电路的频率已经超过其可操作的范围，甚至已锁定至传输器的操作频率而无法回到自身的频率。
当SATA的规格处于代交替时，不同代的装置之间的连接势必会有操作频率不同的问题，如何避免发生频率发散造成接收器装置无法正常运作，是产品设计者亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种时钟/数据恢复电路的频率的调整方法，适用于一与一外部装置连接的接收器装置。于外部装置启动后，外部装置传送外部数据信号至接收器装置。接收器装置包括一锁相回路与一时钟数据恢复电路。锁相回路根据接收器装置的操作频率输出一传输器时钟，时钟/数据恢复电路根据外部数据信号或传输器时钟产生一接收器时钟。当时钟数据恢复电路设定于相位模式时，接收器时钟追随外部数据信号的传送频率，并检查接收器时钟的频率与传输器时钟的频率的差值是否大于一阈值。当该差值大于该阈值时，令该外部装置操作于该接收器装置的操作频率。
本发明另提出一种接收器装置，包括一锁相回路、一时钟/数据恢复电路、一频率检测器与一控制器。锁相回路根据接收器装置的操作频率以输出一传输器时钟，时钟/数据恢复电路接收外部数据信号，并输出一接收器时钟。当时钟/数据恢复电路位于相位模式下时，接收器时钟追随外部数据信号，当时钟/数据恢复电路位于频率模式下时，接收器时钟追随传输器时钟。频率检测器用以检测接收器时钟的频率与传输器时钟的频率的差值是否大于一阈值，控制器根据频率检测器的检测结果以调整时钟/数据恢复电路的模式。
本发明又提出一种接收器装置的频率调整方法，适用于操作于一第一操作频率的一接收器装置，该接收器装置与一外部装置连接，并调整一接收器时钟以接收一外部数据信号，该外部装置初始操作于一第二操作频率。首先令接收器时钟追随第二操作频率；接着检测接收器时钟是否处于一正常操作范围；若为是，则令外部装置操作于第一操作频率；若为否，则接收器时钟继续追随第二操作时钟。其中接收器时钟于接收器装置未连接该外部装置时，追随第一操作频率。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下
图1表示依照本发明接收器装置的方块图。
图2表示依照本发明第一实施例的的频的调整方法的流程图。
图3表示依照本发明第二实施例的频率的调整方法的流程图。
主要元件符号说明10接收端110锁相回路120时钟数据恢复电路130频率检测器
140控制器150重置控制器具体实施方式
本发明提出一种时钟数据恢复电路的频率的调整方法，适用于一具有第一代SATA接口的接收器装置。例如，于南桥芯片中增加一频率检测器来检验时钟/数据恢复电路的频率是否因追随外部数据信号的传输频率以致于发散。此外，本发明又提出另一种时钟数据恢复电路的频率的调整方法，利用接收器装置的控制器切换时钟/数据恢复电路于频率模式与相位模式之间，以预防时钟数据恢复电路的频率发散。
请参照图1，其为本发明一较佳实施例的接收器装置的方块图。一具有第一代SATA接口的接收器装置100，例如一南桥芯片，其操作于一第一操作频率(如1.5Gbps)以连续地接收一外部数据信号。一具有第二代SATA接口的外部装置20可操作于第一操作频率与一第二操作频率(如3Gbps)，其中第一操作频率低于第二操作频率。于外部装置20启动之后，外部装置20以第二操作频率来传送外部数据信号至接收器装置100。
接收器装置100包括一接收端10、一锁相回路110、一时钟/数据恢复电路120、一频率检测器130与一控制器140。接收端10用以连续地接收外部数据信号，使得接收器装置100能对外部数据信号进行处理。锁相回路110根据接收器装置100的第一操作频率以输出一传输器时钟TxClk。时钟/数据恢复电路120接收外部数据信号，并输出一接收器时钟RxClk。当时钟/数据恢复电路120位于相位模式(Phase Mode)下时，接收器时钟RxClk追随外部数据信号的相位并对应调整频率；当时钟/数据恢复电路120位于频率模式(Frequency Mode)下时，接收器时钟RxClk追随传输器时钟TxClk的频率。频率检测器130用以检测接收器时钟TxClk的频率与传输器时钟RxClk的频率的差值是否大于一阈值。控制器140根据接收频率检测器130的检测结果以切换该时钟/数据恢复电路120于相位模式与频率模式之间。
此外，接收器装置100还包括一重置控制器150用以避免时钟/数据恢复电路的频率发散。当接收器时钟RxClk的频率与传输器时钟TxClk的频率的差值大于一阈值时，重置控制器150输出一重置信号Reset来重新设定接收器装置100。
以下将更进一步说明本发明实施例的接收器装置100如何达到调整频率的目的。当接收器装置100尚未连接至外部装置20以接收数据信号时，时钟/数据恢复电路120依据锁相回路110的传输器时钟TxClk的频率(1.5Gbps)产生接收器时钟RxClk，即接收器装置100的第一操作频率。该接收器时钟RxClk供予接收器装置100的各元件做为操作频率。
由于接收器装置100与外部装置20各自具有时钟产生器以提供各自的操作频率，于接收器装置100端为锁相回路110，因此当接收器装置100与外部装置20连接以传送数据信号时，必须先使两者的时钟频率同步，如此外部数据信号方可正常传送。
当时钟/数据恢复电路120于相位模式下，接收器时钟RxClk会去追随外部数据信号的相位与频率以锁定可正确传送数据的操作频率；当时钟/数据恢复电路120于频率模式下，接收器时钟RxClk会追随接收器装置100的操作频率。因此，本发明即利用时钟/数据恢复电路的模式切换来调整频率以避免发散。
当接收器装置100连接至外部装置20时，首先锁相回路110产生第一操作频率的传输器时钟TxClk；此时，时钟/数据恢复电路120于频率模式下工作，接收器时钟RxClk乃追随传输器时钟TxClk，亦即频率为第一操作频率。接着控制器140切换时钟/数据恢复电路120至相位模式，令接收器时钟RxClk锁定外部数据信号的相位与频率，使接收器装置100与外部装置20可同步。但由于接收器装置100与外部装置20系不同代的SATA接口装置，因此初始的接收器时钟RxClk无法锁定在外部数据信号的相位与频率，时钟/数据恢复电路120需相对提高接收器时钟RxClk的频率以追上外部数据信号。
当频率检测器130检测得知调整后的接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk的差值大于一阈值时，亦即接收器装置100的操作频率远低于外部装置20的操作频率，则频率检测器130发出一检测发散信号CDRDisperse至重置控制器150与控制器140。重置控制器150接收到检测发散信号CDRDisperse后，即发送一重置信号Reset至时钟/数据恢复电路120，使时钟/数据恢复电路120重新启动。控制器140亦依据检测发散信号CDRDisperse，于时钟/数据恢复电路120重新启动后切换至频率模式。
时钟/数据恢复电路120于重新启动时，进入频率模式以重新追随传输器时钟TxClk的频率，接着切换至相位模式，再试验是否可追上外部数据信号的频率。于该过程外部装置20无法接收到接收器装置100的回应。若于一段时间后接收器装置100仍然无回应，亦即时钟/数据恢复电路120无法提高接收器时钟RxClk至第二操作频率，则外部装置20将降低操作频率至第一操作频率，使接收器时钟RxClk可调整至与外部装置20同步的频率，数据信号即可正常传送。
外部装置20设有一逾时时间，即上述外部装置20等待接收器装置100回应的时间。若超过该逾时时间，外部装置20即得知接收器装置100无法追上第二操作频率，则外部装置将自动降低操作频率至第一操作频率。一般而言，外部装置20的逾时时间约为54μs。
请参考图2，其为本发明第一实施例的频率的调整方法的流程图。首先，于步骤S210中，时钟/数据恢复电路120于频率模式下，锁相回路110输出传输器时钟TxClk，接收器时钟RxClk追随传输器时钟TxClk的第一操作频率。于步骤S220，将时钟/数据恢复电路120设定于相位模式。如先前所述，时钟/数据恢复电路120于相位模式下，接收器时钟RxClk会去追随外部数据信号的传送频率，即第二操作频率。
接着，于步骤S230中，利用频率检测器130来检测接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk的差值是否大于一阈值，例如15Mbps。由于接收器时钟RxClk需追随外部数据时钟，使外部装置20可传送数据信号至接收器装置100，因此接收器时钟RxClk必然上升，使其可追上外部数据时钟的第二操作频率。若接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk的频率两者的差值大于一阈值，如时钟/数据恢复电路120可操作的最大频率与传输器时钟TxClk频率的差值，则时钟/数据恢复电路120可能发散，而导致错误。
如于步骤S230中，接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk的差值大于该阈值，表示时钟/数据恢复电路120可能发散，则于步骤S240，频率检测器130输出一检测发散信号CDRDisperse至控制器140与重置检测器150。
接续于步骤S250，重置控制器150依据检测发散信号CDRDisperse发送一重置信号Reset至时钟/数据恢复电路120，控制器140亦依据检测发散信号CDRDisperse将时钟/数据恢复电路120切换至频率模式。此时，外部装置20则因时钟/数据恢复电路120处于重新启动而无法获得回应。
于步骤S260，外部装置20等待一第一周期，若时钟/数据恢复电路120仍无任何回应，则外部装置20调整其操作频率，使外部数据频率降低至第一操作频率，其中该第一周期即为外部装置20的逾时时间。在该步骤中，由于时钟/数据恢复电路120无法在较高的第二操作频率下工作，使接收器时钟RxClk追不上外部数据频率，因此外部装置20对应降低其操作频率至第一操作频率，使接收器时钟RxClk可追随外部数据频率。接着即进入步骤S270，开始传送数据信号。
如于步骤S230中，接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk的差值未大于该阈值，表示时钟/数据恢复电路120可于较高的第二操作频率正常操作，则进入步骤S270，使接收器装置100开始读取外部数据信号所承载的数据。
本实施例所揭露的频率的调整方法于具有第一代SATA接口的接收器装置100中增加一频率检测器130来判断时钟/数据恢复电路120的频率是否超过接收器装置100的操作频率一阈值。本发明仅于原本的接收器装置100中增加少量的电路面积与栅极数目即可达到预防时钟/数据恢复电路的频率发散的目的。
于本发明另一实施例中，频率检测器130可用以检测接收器时钟RxClk的频率是否等于传输器时钟TxClk的频率，以产生检测发散信号CDRDisperse。控制器140接收频率检测器130的检测发散信号CDRDisperse以切换时钟/数据恢复电路120于相位模式与频率模式之间。重置控制器150亦依据检测发散信号CDRDisperse输出一重置信号Reset来重新设定接收器装置100。
以下将进一步说明本实施例的接收器装置100如何达到频率的调整的目的。当二个SATA代不同的装置相互连接以传送数据时，由于该二装置的操作频率不同，第一代SATA的接收器装置无法读取第二代SATA的外部装置所传递的外部数据信号。于该情况下，本实施例的接收器装置100若判断外部装置20的操作频率高于其自身的操作频率，则驱使外部装置20降低其操作频率，使接收器装置100与外部装置20可于相同的操作频率下运作。
如上一实施例所述，时钟数据/恢复电路120首先于频率模式下，令接收器时钟RxClk追随传输器时钟TxClk，其频率为第一操作频率；接着时钟数据/恢复电路120切换至相位模式，使接收器时钟RxClk追随外部数据信号。由于外部数据信号的操作频率(第二操作频率)较高，因此接收器时钟RxClk将逐渐上升。若频率检测器130检测得知接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk相异，亦即接收器装置100的操作频率异于外部装置20的操作频率，则频率检测器130发送一检测发散信号CDRDisperse至控制器140与重置控制器150。
重置控制器150接收到该检测发散信号CDRDisperse后，即发送一重置Reset信号至时钟数据/恢复电路120，使时钟数据/恢复电路120重新启动。于该过程中，外部装置20将失去接收器装置100的回应，并等待一逾时时间，若该逾时时间结束后，接收器装置100仍未有任何回应，则外部装置20将降低其操作频率，使接收器装置100可追上其操作频率。
控制器140亦依据检测发散信号CDRDisperse，于重新启动后切换时钟数据/恢复电路120至频率模式，使接收器时钟RxClk重新追随传输器时钟TxClk。由于外部装置20已降低其操作频率至第一操作频率，当控制器140再将时钟数据/恢复电路120切换至相位模式后，接收器时钟RxClk与外部数据信号同样处于第一操作频率，因此时钟数据/恢复电路120无须调整接收器时钟RxClk的频率，外部装置20即可与接收器装置100正常传送数据。
请参考图3，其为本发明第二实施例的频率的调整方法的流程图。首先，于步骤S310，时钟/数据恢复电路120于频率模式下，锁相回路110输出传输器时钟RxClk，接收器时钟RxClk追随传输器时钟TxClk的第一操作频率。于外部装置20启动之后，使时钟数据/恢复电路120位于相位模式下，接收器时钟RxClk追随外部数据信号以调整其频率，如步骤S320所示。
接着，执行步骤S330，利用频率检测器130检测接收器时钟RxClk的频率与传输器时钟TxClk的频率(1.5Gbps)是否相同。如果外部装置20的操作频率第二操作频率，接收器时钟RxClk将自原先的第一操作频率向上调整，以追随外部数据信号。于该情况下，接收器时钟RxClk的频率将异于传输器时钟TxClk的频率。
于步骤S340，若接收器时钟RxClk与传输器时钟TxClk相异，频率检测器130发送检测发散信号CDRDisperse至控制器140与重置控制器150。
于步骤S350，重置控制器150依据检测发散信号CDRDisperse发送一重置信号Reset至时钟/数据恢复电路120，控制器140亦依据检测发散信号CDRDisperse将时钟/数据恢复电路120切换至频率模式。此时，外部装置20则因时钟/数据恢复电路120处于重新启动而无法获得回应。
于步骤S360，外部装置20等待一第一周期，若时钟/数据恢复电路120仍无任何回应，则外部装置20调整其操作频率，使外部数据频率降低至第一操作频率，其中该第一周期即为外部装置20的逾时时间。在该步骤中，由于时钟/数据恢复电路120调整接收器时钟RxClk的结果显示接收器装置100与外部装置20两者的操作频率不同，因此外部装置20对应降低其操作频率至第一操作频率。如此接收器装置100与外部装置20可于同一操作频率下传送数据，以确保接收器装置100不至发散，数据亦可正确传送。接着即进入步骤S370，使接收器装置100开始读取外部数据信号所承载的数据。
如果步骤S330中，外部装置20已降低操作频率至第一操作频率，亦即接收器时钟RxClk进入相位模式后，所追随的外部数据信号频率与传输器时钟TxClk频率相同，则直接进入步骤S370开始传送数据信号。
图2与图3的实施例其差别在于，于图2的实施例中，若接收器装置可于较高的第二操作频率下正常运作，则时钟/数据恢复电路令接收器时钟RxClk继续追随外部装置的频率以传送数据信号。若接收器装置无法在较高的第二频率下运作，则降低外部装置的操作频率以配合接收器装置。而于图3的实施例中则比较接收器装置与外部装置的操作频率是否相同，若两者相异，则降低外部装置的操作频率；若两者相同则正常传送数据。
为了避免接收器装置的时钟数据恢复电路的频率去追随外部装置的操作频率导致发散，传统的作法是于一固定周期的时间后将接收器装置重置，使得时钟/数据恢复电路的频率回到接收器装置的操作频率。然而，重复地对接收器装置重置会造成时钟/数据恢复电路中电压振荡控制器(VCO)的灵敏度下降。本发明所提供的接收器装置将时钟/数据恢复电路适当地切换于频率模式与相位模式之间以防止时钟/数据恢复电路的频率发散。相较于以往的方法，本发明的方法更为简单，亦不会降低电压振荡控制器的灵敏度。同时，本发明提供的数据恢复电路的频率的调整方法，适用于具有不同代串行高级技术连接接口的二装置，可有效解决该二装置间数据传输所造成时钟/数据恢复电路的频率容易发散的问题。
本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种时钟/数据恢复电路的频率的调整方法，适用于与一外部装置连接的一接收器装置，该接收器装置包括一锁相回路与一时钟/数据恢复电路，该锁相回路依据该接收器装置的操作频率输出一传输器时钟，该时钟/数据恢复电路依据该外部装置的一外部数据信号产生一接收器时钟，该频率的调整方法包括(a)设定该时钟/数据恢复电路于一相位模式，使该接收器时钟追随该外部数据信号的频率；(b)检查该接收器时钟的频率与该传输器时钟的频率的一差值是否大于一阈值；以及(c)当该差值大于该阈值时，令该外部装置的操作频率等于该接收器装置的操作频率。
2.如权利要求1所述的频率的调整方法，其中该接收器装置的操作频率低于该外部装置的操作频率。
3.如权利要求1所述的频率的调整方法，其中该方法还包括该外部装置连接于该接收器装置时，该时钟/数据恢复电路首先于一频率模式下操作，使该接收器时钟追随该传输器时钟的频率。
4.如权利要求1所述的频率的调整方法，其中，于步骤(c)中还包括当该差值大于该阈值时，该接收器装置发送一重置信号以重新启动该时钟/数据恢复电路；其中该阈值为该接收器装置可操作的最大频率与额定操作频率的差值，或者为一合理的上限值。
5.如权利要求4所述的频率的调整方法，其中还包括设定该时钟/数据恢复电路于该频率模式，使该接收器时钟追随传输器时钟的频率；以及切换该时钟/数据恢复电路于该相位模式，使该接收器时钟重新追随该外部数据信号的频率。
6.如权利要求1所述的频率的调整方法，其中，于步骤(c)中还包括当该差值小于该阈值时，令该接收器装置保持追随该外部数据信号的频率。
7.如权利要求1所述的频率的调整方法，其中该方法还包括自该外部装置传送该外部数据信号至该接收器装置。
8.一种接收器装置，适用于接收一外部装置的一外部数据信号，该接收器装置包括一锁相回路，依据该接收器装置的操作频率输出一传输器时钟；一时钟/数据恢复电路，接收该外部数据信号，并输出一接收器时钟，当该时钟/数据恢复电路位于一相位模式时，该接收器时钟追随该外部数据信号，当该时钟数据/恢复电路位于一频率模式下时，该接收器时钟追随该传输器时钟；以及一频率检测器，依据该接收器时钟的频率与该传输器时钟的频率以输出一检测发散信号；其中，当该时钟/数据恢复电路位于该相位模式，且该频率检测器输出该检测发散信号时，则该时钟数据恢复电路被切换至该频率模式，否则，该时钟/数据恢复电路维持在该相位模式。
9.如权利要求8所述的接收器装置，其中该接收器装置还包括一控制器，用以切换该时钟/数据恢复电路操作于该相位模式或该频率模式。
10.如权利要求9所述的接收器装置，其中该频率检测器输出该检测发散信号时，该控制器切换该时钟/数据恢复电路至该频率模式。
11.如权利要求8所述的接收器装置，其中该接收器时钟的频率与该传输器时钟的频率的差值超出一阈值时，该频率检测器输出该检测发散信号。
12.如权利要求11所述的接收器装置，其中该阈值为该接收器装置可操作的最大频率与额定操作频率的差值，或者为一合理的上限值。
13.如权利要求8所述的接收器装置，其中该接收器时钟的频率异于该传输器时钟的频率时，该频率检测器输出该检测发散信号。
14.如权利要求13所述的接收器装置，该外部装置连接于该接收器装置时，该时钟/数据恢复电路首先于该频率模式下操作，再切换至该相位模式。
15.如权利要求8所述的接收器装置，其中该接收器装置还包括一重置控制器，用以于该频率检测器输出该检测发散信号时，发送一重置信号至该时钟/数据恢复电路以重新启动该时钟/数据恢复电路。
16.如权利要求8所述的接收器装置，其中该外部装置于一逾时时间内未接收到该接收器装置的回应时，该外部装置切换其操作频率至该接收器装置的操作频率。
17.一种接收器装置的频率调整方法，适用于操作于一第一操作频率的一接收器装置，该接收器装置与一外部装置连接，并调整一接收器时钟以接收一外部数据信号，该外部装置操作于一第二操作频率，该频率调整方法包括(a)令该接收器时钟追随该第二操作频率；(b)检测该接收器时钟不处于一正常操作范围；(c)令该外部装置操作于该第一操作频率；其中该接收器时钟于该接收器装置未连接该外部装置时，追随该第一操作频率。
18.如权利要求17所述的频率调整方法，其中该外部装置可操作于该第一频率与该第二频率，且该第一频率低于该第二频率。
19.如权利要求17所述的频率调整方法，其中该正常操作范围该第一操作频率加上一阈值。
20.如权利要求17所述的频率调整方法，其中该接收器时钟处于该正常操作范围时，该接收器时钟继续追随该第二操作频率；该接收器时钟不处于该正常操作范围时，重新启动该接收器装置。
全文摘要
一种时钟/数据恢复电路的频率的调整方法与其装置，其中调整方法适用于连接一外部装置的一接收器装置。外部装置启动后，外部装置依据其操作频率传送外部数据信号至接收器装置；而接收器装置的锁相回路根据接收器装置的操作频率输出传输器时钟，接收器装置的时钟/数据恢复电路会根据外部数据信号产生接收器时钟。将时钟/数据恢复电路设定于相位模式可使接收器时钟追随外部数据信号的传送频率。然后，检查接收器时钟与传输器时钟的频率差值，若差值大于一阈值时即降低外部数据信号的操作频率。
文档编号G06F1/08GK1928771SQ20061015932
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者萧进发 申请人:威盛电子股份有限公司