低电压差分信号接收接口及低电压差分信号接收方法与流程

本发明涉及高速接口领域，具体涉及一种低电压差分信号接收接口及低电压差分信号接收方法。

背景技术：

在数字系统互联设计中，传统的并行总线已不能满足系统高速数据传输的需求，成为影响系统性能的主要瓶颈。低电压差分信号传输(low-voltagedifferentialsignaling，lvds)技术的出现解决数据传输瓶颈问题提供了可能。

低电压差分信号技术以低电压摆幅的高速差分信号传输数据，可以实现点对点或者一点对多点的连接，具有低功耗，低误码率、低串扰和低辐射等特点。在实际应用中，低电压差分信号的接收一般是通过延时单元(i/odelay)调节输入数据延时，对输入数据进行多次采样找到数据边界，通过数据边界确定出最佳延迟时间(也即采样延迟时间)对延时单元进行最佳的延时设置，从而确定出数据的最佳采样点。但是不同速率低电压差分信号的采样窗口大小不一致，而延时单元的调节范围有限，若采样窗口超出了延时单元的调节范围则不能很好的确定数据边界，进而确定不出准确的采样延时时间，也即不能找到数据的采样窗口，此时就不能正确的对传输数据进行接收。

技术实现要素：

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种低电压差分信号接收接口及低电压差分信号接收方法，解决现有低电压差分信号接口在数据采样窗口超出延时单元调节范围就不能确定出采样延时时间，进而不能正确接收数据的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种低电压差分信号接收方法，包括：

对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理；

在所述延时步长内对经延时处理后的串行样本数据进行多次采样，并将采集到的串行样本数据转换成并行样本数据；

对在一个延时步长内多次采集的并行样本数据进行分析确定该延时步长的稳定状态，并根据相邻延时步长的稳定状态进行数据边界确定；

判断延迟步数达到预设最大延迟步数n之前是否确定出数据边界，如否，判断所述各延时步长的稳定状态是否都为稳态，如是，获取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置。

本发明还提供一种低电压差分信号接收接口，其特征在于，包括：

延时器，用于对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理；

采样器，用于在所述延时步长内对来自所述延时器的串行样本数据进行多次采样，并将采集到的串行样本数据其转换成并行样本数据；

训练器，用于对所述采样器在一个延时步长内多次采集的并行样本数据进行分析确定该延时步长的稳定状态，并根据相邻延时步长的稳定状态进行数据边界确定；以及用于在所述延时器的延迟步数达到预设最大延迟步数n但未确定出数据边界，且判断所述各延时步长的稳定状态都为稳态时，获取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间对所述延时器进行设置。

本发明的有益效果是：

本发明提供的低电压差分信号接收接口及低电压差分信号接收方法，对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理，并在延时步长内对经延时处理的串行样本数据进行多次采样，并将采集到的串行样本数据其转换成并行样本数据；然后对在一个延时步长内多次采集的并行样本数据进行分析确定该延时步长的稳定状态，并根据相邻延时步长的稳定状态进行数据边界确定；如果延迟步数达到预设最大延迟步数n仍未确定出数据边界但各延时步长的稳定状态都为稳态时，则直接获取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置。也即本发明在数据采样窗口超出延时单元调节范围时，如果各延时步长的稳定状态都为稳态则直接取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置，从而确定出数据的最佳采样点，进而保证对传输数据进行正确接收。

附图说明

图1为本发明实施例一中低电压差分信号接收接口的第一结构示意图；

图2为本发明实施例一中低电压差分信号接收接口的第二结构示意图；

图3为本发明实施例二中低电压差分信号接收接口的第一结构示意图；

图4为本发明实施例二中低电压差分信号接收接口的第二结构示意图；

图5为本发明实施例二中训练器的结构示意图；

图6为本发明实施例二中数据边界确定结果的示意图；

图7为本发明实施例三中低电压差分信号接收方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明针对现有低电压差分信号接口在数据采样窗口超出延时单元调节范围就不能确定出采样延时时间，进而不能正确接收数据的问题。本发明在进行传输数据采样训练过程中，如果延迟步数达到预设最大延迟步数n仍未确定出数据边界但各延时步长的稳定状态都为稳态时，则直接获取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置，从而确定出数据的最佳采样点，进而保证对传输数据进行正确接收。下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供了一种低电压差分信号接收接口，该低电压差分信号接收接口可以利用fpga(field－programmablegatearray，即现场可编程门阵列)资源实现，且该低电压差分信号接收接口可以适用于多种速率的低电压差分信号接收。当然本实施例中的低电压差分信号接收接口并不限于通过fpga实现，也可以通过其他方式实现。本实施例中的低电压差分信号接收接口参见图1所示，其包括：

延时器11，用于对发送方发送的串行样本数据(pattern)按照预设延时步长step进行延时处理。

本实施例中的延时器11可以通过fpga的输入/输出延时单元(iodelay)实现，当然也可以通过其他延时功能电路实现；且本实施例中延时器11的延时调节范围(也即预设最大延迟步数n)可以灵活设置，例如根据实际需求可以设置为128步，或者256步等等。延时器11在对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理时，逐步调节，直到找到对应的数据边界或直到达到最大延迟步数n,且本实施例中每一延时步长step的具体值可以根据fpga的型号设置，且相同型号的fpga的延时步长可以设置为一个固定值，例如可以设置为25ps、50ps等等。

采样器12，用于在延时步长step内对来自延时器11的串行样本数据进行多次采样，并将采集到的串行样本数据其转换成并行样本数据。

本实施例中采样器12在每个延时步长step内的采样次数k也是可以根据具体需求灵活设定调整的，例如可以设置为20万次，或者50万次或者上百万次等等。本实施中采样器12将采集到的串行样本数据转换成并行样本数据时，可以将接收到的一路串行样本数据转换成m路对应的并行样本数据，该m的取值可以是7、8、9或者10等等。

训练器13，用于对采样器12在一个延时步长内多次采集(例如20万次，或者50万次或者上百万次等等)的并行样本数据进行分析确定该延时步长的稳定状态，并根据相邻延时步长的稳定状态进行数据边界确定。

本实施例中的数据边界可以包括数据左边界和数据右边界，其中，数据左边界可以定义为相邻延时步长的稳定状态为由亚稳态切换为稳态，其对应的延时步长序号为该相邻延时步长序号中的后者；对应的，本实施例中的数据右边界可以定义为相邻延时步长的稳定状态为由稳态切换为亚稳态，其对应的延时步长序号为该相邻延时步长序号中的前者。应当理解的是，本实施例中的数据左边界和数据右边界的定义可以由开发人员灵活设置，例如，还可以将数据左边界和数据右边界的定义互换。为便于理解，下面情况以数据左边界为相邻延时步长的稳定状态为由亚稳态切换为稳态，数据右边界为相邻延时步长的稳定状态为由稳态切换为亚稳态为例来进行后续说明。

本实施例中训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果包括但不限于以下结果：

结果1：延迟步数达到预设最大延迟步数n但并未确定出一个数据边界；

结果2：在延迟步数达到预设最大延迟步数n之前依次确定出了一个数据左边界和一个数据右边界；

结果3：在延迟步数达到预设最大延迟步数n时仅依次确定出了一个数据右边界和一个数据左边界；

结果4：在延迟步数达到预设最大延迟步数n且仅确定出一个数据右边界；

结果5：在延迟步数达到预设最大延迟步数n且仅确定出一个数据左边界。

训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果为上述结果1时，其还用于判断各延时步长的稳定状态，若各延时步长都处于稳态，则获取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。这里的延迟时间为延迟步数(即n/2)与每一延时步长step之积。

训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果为上述结果2时，还用于获取数据左边界对应的延时步长序号和数据右边界对应的延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。应当理解的是，这里的延时步长序号也即对应的延迟步数。

训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果为上述结果3时，还用于获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之差，并与预设延迟步数阈值进行比较，如果大于等于该预设延迟步数阈值，则取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置；如果小于该预设延迟步数阈值，则训练器13获取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置，需要说明的是，本实施例中的预设延迟步数阈值可以由开发人员根据实际情况灵活设置。

应当理解的是，当训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果为上述结果3时，还可以同时获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之差，和数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之差，并将上述两种步长之差比较，如前者较大则取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置，否则取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果为上述结果4时，可以用于获取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间，并将该延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

训练器13按照上述方式进行数据边界确定的结果为上述结果5时，可以用于获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

请参见图2所示，本实施例中的低电压差分信号接收接口还可以包括对齐调整器14，本实施例中的对齐调整器14可以用于在训练器13根据采样延迟时间对延时器11进行设置后，从采样器12获取并行样本数据，并将其与标准样本数据进行比较，如比较结果不一致，根据比较结果对采样器12的并行输出顺序进行对应调整。

通过本实施里提供的低电压差分信号接收接口，不管数据采样窗口是否超出延时单元的调节范围，都能确定出数据的最佳采样点，从而可以保证对传输数据进行正确接收。

实施例二：

为了更好的理解本发明，本实施例提供一种更加具体的低电压差分信号接收接口，请参见图3所示，包括延时器11、采样器12、训练器13、对齐调整器14和时钟复位产生器15。请参见图4所示，本实施例中的复位产生器15可以包括时钟控制器151、时钟开关使能控制器152、时钟开关153、时钟划分控制器154。应当理解的是，本实施例中的一个采样器12对应一个延时器11，且在一个低电压差分信号接收接口中可以有多组延时器11和采样器12。

本实施例中的延时器11通过fpga内部专用的输入/输出延时单元实现，且用于对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长step进行延时处理，本实施例以延时器11的延时调节范围为128，也即预设最大延迟步数为128，每一延时步长step的具体值为25ps为例来进行具体说明。应当理解的是，本实施例中的中的延时器11在对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理时，逐步调节，直到找到对应的数据边界或直到达到最大延迟步数128。

本实施例中的采样器12通过fpga内部专用的串转并模块实现，且用于在延时步长25ps内对来自延时器11的串行样本数据进行多次采样，并将一路串行样本数据转换成7路对应的并行样本数据。

本实施例中的训练器13可以接收固定样本数据，固定样本数据相当于一个标准样本数据，训练器13可以将采样器12采集到的数据与该标准样本数据进行比对，从而确定采样器12采集到的数据是否是正确的。请参见图5所示，本实施例中的训练器13中包括监测单元131和样本处理单元132。监测单元131可以监测判断当前延时步长的稳定状态，具体的可以通过下述方式进行判断：

监测单元131在一个延时步长内多次对比采样器12前后采集到的样本数据，并将该样本数据与标准样本数据比对；假设标准样本数据为1111000，则当采集到的样本数据与标准样本数据一致，并且是连续的4个1和3个0时，则判断该延时步长处于稳定状态，若采集到的样本数据与标准样本数据不一致、或不是连续的4个1和3个0，则判断该延时步长处于亚稳态。

应当理解的是，本实施例中的监测单元131从step＝1开始监测判断每一个step的稳定状态，并将判断结果发送给样本处理单元132，然后再监测判断下一个step，样本处理单元132根据接收到的监测判断结果找到对应的数据边界，其中样本处理单元132只需找出至多3个数据边界，当样本处理单元132找出对应的数据边界后，给监测单元131发送边界结束有效信号，此时监测单元131停止对后面延时步长稳定状态的监测判定，且当样本处理单元132找到对应的数据边界后，还会获取对应的延迟时间作为采样延迟时间并通过监测单元131对延时器11进行设置。

本实施例中的数据边界包括数据左边界和数据右边界，其中，数据左边界为相邻延时步长的稳定状态为由亚稳态切换为稳态，其对应的延时步长序号为该相邻延时步长序号中的后者；本实施例中的数据右边界为相邻延时步长的稳定状态为由稳态切换为亚稳态，其对应的延时步长序号为该相邻延时步长序号中的前者。

本实施例中的样本处理单元132找到的数据边界的结果包括：1)延迟步数达到128但并未确定出一个数据边界；2)在延迟步数达到128之前依次确定出了一个数据左边界和一个数据右边界；3)在延迟步数达到128时仅依次确定出了一个数据右边界和一个数据左边界；4)在延迟步数达到128时仅依次确定出数据右边界、数据左边界和数据右边界；5)在延迟步数达到128且仅确定出一个数据右边界；6)在延迟步数达到128且仅确定出一个数据左边界。请参见图6，图6中由上到下依次为上述六种结果下确定数据边界的示意情况。

当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果1)时，本实施例中的监测单元131会判断各延时步长的稳定状态，若各延时步长都处于稳态，则通知样本处理单元132获取第64(128/2)延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。这里的延迟时间为延迟步数(即64)与每一延时步长step也即25ps之积。

当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果2)时，样本处理单元132会获取数据左边界对应的延时步长序号和数据右边界对应的延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果3)时，样本处理单元132会获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号(也即128)之差，并与预设延迟步数阈值进行比较，如果大于等于该预设延迟步数阈值，则取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置；如果小于该预设延迟步数阈值，则训练器13获取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号(也即1)之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置，需要说明的是，本实施例中的预设延迟步数阈值可以由开发人员根据实际情况灵活设置。

应当理解的是，当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果3)时，样本处理单元132还可以同时获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之差，和数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之差，并将上述两种步长之差比较，如前者较大则取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置，否则取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果4)时，样本处理单元132可以获取数据左边界对应的延时步长序号和数据右边界对应的延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果5)时，样本处理单元132用于获取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号(也即1)之和的二分之一对应的延迟时间，并将该延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。

当样本处理单元132找到的数据边界的情况为结果6)时，样本处理单元132用于获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号(也即128)之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间对延时器11进行设置。本实施例中的对齐调整器14用于在训练器13根据采样延迟时间对延时器11进行设置后，从采样器12获取并行样本数据，并将其与标准样本数据进行比较，如比较结果不一致，根据比较结果对采样器12的并行输出顺序进行对应调整。

通过本实施里提供的低电压差分信号接收接口，不管数据采样窗口是否超出延时单元的调节范围，都能通过训练器确定出数据的最佳采样点，从而可以保证对传输数据进行正确接收。

实施例三：

本实施例提供一种低电压差分信号接收方法，请参见图7所示，包括：

s701：对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理。

本实施例中的s601步骤可以通过fpga的输入/输出延时单元(iodelay)来实现，当然也可以通过其他延时功能电路实现；本实施例中的延时调节范围(也即预设最大延迟步数n)可以灵活设置，例如根据实际需求可以设置为128步，或者256步等等。对发送方发送的串行样本数据按照预设延时步长进行延时处理时，逐步调节，直到找到对应的数据边界或直到达到最大延迟步数n,且本实施例中每一延时步长step的具体值也可以根据具体需求灵活设定，例如可以设置为25ps，或者50ps等等。

s702：在延时步长内对经延时处理的串行样本数据进行多次采样，并将采集到的串行样本数据其转换成并行样本数据。

本实施例中的每个延时步长step内的采样次数k也是可以根据具体需求灵活设定调整的，例如可以设置为20万次、30万次、40万次或者50万次或者上百万次等等。本实施中采样器将采集到的串行样本数据转换成并行样本数据时，可以将接收到的一路串行样本数据转换成m路对应的并行样本数据，该m的取值可以是7、8、9或者10等等。

s703：对在一个延时步长内多次采集的并行样本数据进行分析确定该延时步长的稳定状态，并根据相邻延时步长的稳定状态进行数据边界确定。

s704：确定延迟步数达到预设最大延迟步数n之前没有确定出数据边界，且各延时步长的稳定状态都为稳态。

s705：获取第n/2延时步长对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置。

应当理解的是，本实施例中的数据边界可以包括数据左边界和数据右边界，其中，数据左边界可以定义为相邻延时步长的稳定状态为由亚稳态切换为稳态，其对应的延时步长序号为该相邻延时步长序号中的后者；对应的，本实施例中的数据右边界可以定义为相邻延时步长的稳定状态为由稳态切换为亚稳态，其对应的延时步长序号为该相邻延时步长序号中的后者。应当理解的是，本实施例中的数据左边界和数据右边界的定义可以由开发人员灵活设置，例如，还可以将数据左边界和数据右边界的定义互换。为便于理解，下面情况以数据左边界为相邻延时步长的稳定状态为由亚稳态切换为稳态，数据右边界为相邻延时步长的稳定状态为由稳态切换为亚稳态为例来进行后续说明。

本实施例中，若在延迟步数达到预设最大延迟步数n之前依次确定出了一个数据左边界和一个数据右边界时，还可以获取数据左边界对应的延时步长序号和数据右边界对应的延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置，这里的延时步长序号也即对应的延迟步数。

若在延迟步数达到预设最大延迟步数n之前依次确定出了一个数据右边界和一个数据左边界，则可以获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之差，并与预设延迟步数阈值进行比较，如果大于等于该预设延迟步数阈值，则取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置；如果小于该预设延迟步数阈值，则获取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置，需要说明的是，本实施例中的预设延迟步数阈值可以由开发人员根据实际情况灵活设置。

应当理解的是，当若在延迟步数达到预设最大延迟步数n之前依次确定出了一个数据右边界和一个数据左边界，还可以同时

本实施例中，若在延迟步数达到预设最大延迟步数n时仅确定出一个数据右边界时，则可以获取数据右边界对应的延时步长序号和第一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间，并将该延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置。

本实施例中，若在若在延迟步数达到预设最大延迟步数n时仅确定出一个数据左边界，则可以获取数据左边界对应的延时步长序号和最后一个延时步长序号之和的二分之一对应的延迟时间作为采样延迟时间进行延时设置。

当根据采样延迟时间进行延时设置后，还可以将获取的并行样本数据与标准样本数据进行比较，如果比较结果不一致，还可以根据比较结果对并行样本数据中的各位数据的输出顺序进行对应调整。

通过本实施里提供的低电压差分信号接收方法，不管数据采样窗口是否超出延时单元的调节范围，都能确定出数据的最佳采样点，从而可以保证对传输数据进行正确接收。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。