专利名称：数据存储系统中的用于写入时钟同步的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据存储系统。更具体的说，本发明涉及一种用于可编辑的数据存储可移动或不可移动的非易失性介质的方法和系统。
非易失性数据存储装置是现代计算机系统的重要元件。特别的，基于存储系统的盘由于其相对大的存储容量和快速访问次数而被广泛使用。例子包括磁盘介质(如硬盘驱动器、软盘驱动器等)和光盘介质(CD、DVD、VCD等)，为了增加存储容量，使用了可拆卸的存储器，其中，存储介质可以从驱动单元上被拆卸下来，并被单独地进行索引和存储。更加广泛使用的例子包括CD和DVD。
使可拆卸盘格式为可重写或编辑的兴趣增加了。最早的DVD格式是不可重写的。为了进行编辑，格式必须支持老数据中间的替换数据的插入。例如，在DVD中，数据沿轨道(如为从盘的内侧向外部的螺旋)跨越盘的表面而排布。单独的数据位由边界描画出来。边界与时钟频率(如写时钟频率或读时钟频率)同步。为了进行编辑，即在老数据中间插入替换数据，在新数据的开始和结束处，决定新数据的位边界的时钟必须与邻接的老数据的相应时钟相同步。
一种现有的解决方法简单包括了在替换数据的开始和结束处的大量“空的空间”。这提供了大量的余量，其中，装置的电路可以重新获得替换数据的不同时钟频率。然而，大量的余量消耗了盘存储容量的很大一部分，特别是在进行多次重写的情况下。
另外，DVD ROM的规格没有被设计成处理数据中空的空间。因此，不需要这种空的空间的技术降低了与根据DVD ROM规格写入的DVD ROM盘的不兼容性，并节省了空白空间。
因此，为了实现可重写的格式(如可重写的DVD)，必须有在存储数据的介质格式上可使用的某种时间基准标记，并且有使写时钟与老数据位时钟时序同步的装置。本发明提供了满足上述要求的新的解决方案。
在一个实施例中，本发明被实现为用于使新记录数据(如新重写的数据)与在盘基数据存储系统(如可重写的DVD装置)中的先前记录数据(如老数据)相同步的方法。嵌入盘中的摆动基准信号或摆动轨道与预先记录的数据之间的第一差值被测量。测试数据被写在测试轨道上以测量摆动基准信号和测试数据之间的第二差值。测试数据与写时钟同步写入。补偿值通过将第一差值与第二差值进行比较而确定。然后，新数据使用写时钟和补偿值被写入，从而使得新数据与旧数据同步。
为了确定补偿值，测试数据可以在写时钟校准延迟设定为零时写入到测试轨道，然后测试数据能够从测试轨道读出并且第一差值与第二差值相减，从而确定用于写时钟校准延迟的补偿值。延迟补偿可以插入到摆动-激光通道，以使新数据具有与预先记录的数据相同的信号出现时间。为了确保合适的操作，可以检测误差值以确定误差值是否在预定的限值之内，其中，误差值是第一差值和第二差值之间的差值。如果误差值在预定的限值之外，写时钟可以根据误差值进行调整。
图2是根据本发明的一个实施例的盘介质的多个信号出现时间与老数据和新数据的时间间隔之间的关系的曲线图。
图3是根据本发明的一个实施例的基本同步过程的流程图。
图4是以同时用于空白盘介质和根据本发明的一个实施例的已记录的盘介质的盘读取器/记录器装置执行的同步过程的流程图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的盘读取器—记录器装置的示意图。
发明的详细说明现在参考附图中所描述的例子对本发明的实施例进行详细说明。虽然可以结合优选实施例来描述本发明，但是，应当理解，本发明并不限制在这些实施例的范围内。相反，本发明可以覆盖在由所附的权利要求所定义的本发明的精神和范围内的替换、改进和等效变换。此外，为了提供对本发明的全面理解，在本发明的详细说明中提出了许多具体的细节说明。然而，对于发明领域普通技术人员来说，没有这些具体的细节说明，本发明也是可以实现的。在其他实施例中，为了不模糊本发明的不必要的方面，没有详细描述已知的方法、处理过程、元件和电路。
本发明的实施例是一种用于完成用于盘基数据存储装置的可重写的格式的方法和系统。本发明利用了存储有数据的介质的盘格式中可获得的时间基准标记，并使用该基准标记使写时钟与老数据位时钟时序同步。在一个实施例中，该时间基准标记是盘介质的摆动轨道。下面将详细描述本发明及其优点。
图1示出了CD-R型盘介质101和DVD+RW型盘介质102的摆动轨道110和112的示意图。摆动轨道110-112由盘读取器/记录器装置所使用，以产生摆动基准信号，其用于获得有关编码在盘上的数据的信息(如时间基准标记等)。摆动基准信号通过如在盘旋转期间读取头跟踪摆动轨道的同时监视读取头的伺服输出信号而由盘介质得到。
在盘基数据存储系统中，为了可以对新写入的数据进行编辑或插入(如覆写或替换已经存在的数据或在已经存在的数据块之间或之中进行插入)，决定新数据的位边界的时钟必须在新数据的开始和结束位置与相邻老数据的相应的时钟相同步。该时钟用于对盘的数据轨道的位区域进行采样。如本领域技术人员所知，当数据写入盘时(如当盘被最初压制或制造时)，数据随写数据时钟被同步写入，从而使得位边界对应于写数据时钟同步并同周期。
本发明使用摆动基准信号以获得存储了数据的介质的时间基准标记。摆动基准信号用于使写时钟与老数据位时钟时序同步。尽管本发明的实施例在下文中描述了从摆动轨道获得的摆动基准信号，但是，应该注意，其他适当的基准标记也可以用于提供时间基准标记。
仍然参考图1，采用适当的基准标记和写时钟同步器，可以省略新写入数据和相邻的老数据之间的编辑间隔，采用两个尽可能接近的盘读取器/记录器装置的时钟恢复PLL电路之间的时钟相位以保持锁定。其还提高了与根据DVDROM标准写入的DVD ROM的兼容性。老数据与新数据之间的理想时钟误差应当远远小于装置的抖动规定值，以使编辑中断的干扰不会影响读出通道的误差率。
应当注意，当写时钟由摆动信号产生时，必须校准并调整写标记和摆动时钟之间的时间延迟补偿，以与老数据的相位相匹配。这需要测量时间补偿的装置和调整写时钟脉冲的时间补偿的装置。
在本实施例中，在同步中必须包括3种信号1、恢复的摆动基准信号；2、从老和新数据中得到的读取数据时钟；和3、对激光驱动器的写时钟在该时钟流中的边缘的发生的时间可以称为它们的相位或“信号出现时间”。为了详细描述同步器工作方法的一个实施例，将以所使用的DVD可重写格式为例进行描述。在该格式中，上面所列出的三种信号具有相同的频率，数据时钟频率，27.791016Mbit/s，并处于4.90in/s的扫描速度下，相当于每个DVD+RW97规格。
接下来，描述同步器获得同步的操作过程，下面的信号出现时间和时间差被定义为twb＝由摆动时钟恢复PLL恢复的摆动数据时钟的信号出现时间(如摆动基准信号)；tro由读出通道数据时钟恢复PLL读出并恢复的老数据的信号出现时间；dto＝twb和tro之间的差值或补偿值；trn＝在dtw＝0时新写入的数据的信号出现时间，以用于校准；dtn＝twb和trn之间的差值或补偿值；twc＝施加到激光驱动器的写时钟的信号出现时间；dtw＝添加到从twb到twc的通道中的延迟补偿；图2是上面定义的信号出现时间和时间间隔之间的关系的曲线图。曲线图示出了从左向右时间提前。如图2中所示，dto是老数据的读取时钟(如老数据初始写入处的写时钟)，表示为tro与摆动时钟twb之间的差值。测试数据与具有dtw为零的写时钟一同被写入(如在盘的测试轨道上)。术语trn是由新写入数据导出的读取时钟。术语dtn是测试数据的写时钟trn和摆动时钟twb之间的差值。如图2所示，从dto减去dtn得到dtw，将延迟补偿添加到新写入数据的写时钟中，以保证与老数据同步。由此，图2阐明了使本发明的同步器确定并设定插入摆动-激光通道中的延迟以使新写入数据具有与老数据同步的时钟相位的关系。处理过程的基本步骤如下面图3中的流程图所示。
图3示出了根据本发明的一个实施例的同步过程300的步骤的流程图。过程300示出了包括在新和老数据的同步过程内的基本步骤(如，如2所描述的)。
过程300开始于步骤301，在该步骤中，摆动基准信号和老数据的读取时钟之间的第一差值dto被测量。在步骤302，在写时钟校准延迟被设定为零时，将一些测试数据写入测试轨道(如擦除(scratch)轨道等)在步骤303，摆动基准信号和测试数据之间的第二差值dtn被测定。然后，延迟补偿dtw通过比较dto和dtn而确定。
仍然参考图3，在步骤304，一些新数据根据延迟补偿dtw被写入盘介质，以使新数据与老数据相同步。在步骤305，测量新数据的读取时钟的dtn。在步骤306，将新数据的dtn与老数据的dto进行比较，以确定是否任何同步误差都在预定限值之内(如读取装置的PLL电路的抖动规定值)。在步骤307，在同步误差位于规定值之外的地方，由此调整新数据写时钟dtw，过程300返回到步骤304。如果同步误差在规定限值之内，处理过程300执行步骤308，在步骤中，完成校准，新数据使用校准的dtw被同步写入介质。
在一个实施例中，在盘介质上写入的同时，可以完成周期的读回，以检验是否需要改变dtw，而同时误差仍在步骤304所确定的允许上下限之内。
图4示出了盘读取器/记录器装置的写驱动器相位的校准的过程400的流程图。与图3的过程300相同，过程400执行新数据与盘介质上的老数据的写同步。过程400基本上与过程300相同，然而，过程400示出了更多具体的由盘读取器/记录器驱动器执行的步骤401-409。
步骤401-403和步骤420示出了当对具有无预先记录的数据的空白“新”盘进行写入时的处理过程。步骤402和步骤404-409示出了当对包含老数据和为保证同步而对新数据的写时钟进行的校准的盘进行写入时的处理过程。
因此，本发明是一种用于完成盘基数据存储装置的可重写的格式的方法和系统。本发明利用了存储数据的介质的盘格式内使用的时间基准标记，并使用该基准标记使写时钟与老数据位时钟时序同步。
现在说明根据本发明的一个实施例的盘读取器/记录器装置内的测量和调整装置。
在一个实施例中，数据时钟的频率为4.9m/s下的27.8Mb/s，相当于0.1763micron/bit，3T标记为0.53微米。该时钟的周期1/(27.8E6)＝36ns是8％＝2.9ns的抖动规定限值的基础。
在该实施例中，如果所有数字测量都具有1ns的测量精度，那么，执行时间间隔测量的计数器的时钟频率将具有1GHz。当其处于现有技术的情况之内时，其没有充分的经济实用的需要。此外，由于到一毫微秒的精度是相当的粗糙，并对抖动预算具有显著的影响，因此，有必要获得亚纳秒的精度。因此，需要用于测量和设定延迟时间间隔的组合的模拟和数字装置。
可以采用在要测量的时间间隔内以快速线形速率对电容进行充电的电路完成时间间隔测量。然后，AD转换器可以以相当于100ps的精度对电容器的电压进行读取。
为了可调整的延迟功能，DA转换器可以驱动模拟电压受控单稳多谐振荡器的控制电压输入。例如，参见美国专利3403268。
使用具有这些功能的模拟电路提高了时间差测量和延迟调整的精度。无需校准，通过设定这些功能可以实现5％的精度。如果时间差或延迟达到20ns，那么，未处理的精度为+/-1ns。在这点上，模拟看起来不好于数字，只是更加便宜和高精度。采用模拟技术和8位ADC和DAC，我们可以测量并设定40ns的1/256即0.16ns精度的延迟，即使存在由于补偿或非线性引起的1ns的误差。
然而，这些模拟量应当一致，以使当dtn被检测到与dto相等时，可以保证希望的同步已经获得。此外，在延迟的初始设定中产生的误差可以通过重复该过程减小到可以忽略，即希望快速会聚在期望的数值上，因为在每次重复中仅有5％的误差。
图5示出了根据本发明的一个实施例的盘记录器/读取器装置501。如图5所示，装置501包括托盘装置503，其装载和卸载盘介质502。装置501的实施例可以用于读/写光盘(Cds)、DVD、小型磁盘等。盘读取器/记录器装置501包括盘读取和记录装置、定时电路装置(如写和读时钟PLL等)和其他需要完成本发明的功能(如过程300和过程400)的装置。
本发明的具体实施例的上述描述是为了阐明和描述的目的而提出的。其并不意味着穷举或将本发明限制在披露的精确形式中，在上述提示下，可以获得很多显而易见的改进和改变。选择和描述上述实施例是为了更好的解释本发明的原理和其实际应用，从而使本领域其他技术人员更好的使用本发明和适合于特殊使用目的的具有不同改进的各实施方式。本发明的范围由所附的权利要求和它们的等价范围所定义。
权利要求
1.在盘基数据存储系统中，一种用于使新记录的数据与预先记录的数据相同步的方法，包括下面的步骤a)测量摆动基准信号和预先记录的数据之间的第一差值(301)；b)在测试轨道上写入测试数据以测量摆动基准信号和测试数据之间的第二差值，测试数据与写时钟(302)同步写入；c)通过比较第一差值和第二差值确定延迟补偿(303)；和d)使用写时钟和延迟补偿写入新数据，以使新数据与老数据同步(304)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)进一步包括步骤在延迟补偿设定为零时将测试数据写入测试轨道(302)；从测试轨道读取测试数据(303)；从第二差值中减去第一差值以确定用于写时钟校准延迟的延迟补偿(303)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)进一步包括将延迟补偿插入摆动-激光通道中以使新数据具有与预先记录的数据相同的信号出现时间的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括检测误差值是否位于预定限值之内的步骤(306)，其中，误差值是从步骤a)得到的第一差值和从步骤b)得到的第二差值的差值。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括如果误差值位于预定限值之外，根据误差值调整写时钟的步骤(307)。
6.一种用于以新数据编辑盘介质上的老数据的盘基数据存储系统，包括a)用于测量摆动基准信号和预先记录的数据之间的第一差值的装置(501)；b)用于在测试轨道上写入测试数据以测量摆动基准信号和测试数据之间的第二差值的装置，测试数据与写时钟同步写入(501)；c)用于通过比较第一差值和第二差值确定延迟补偿的装置(501)；和d)用于使用写时钟和延迟补偿写入新数据以使新数据与老数据同步的装置(501)。
7.根据权利要求6所述的系统，其中用于在测试轨道上写入测试数据以测量摆动基准信号和测试数据之间的第二差值的装置，进一步包括用于在延迟补偿设定为零时将测试数据写入测试轨道的装置(501)；用于从测试轨道读取测试数据装置(501)；用于从第二差值中减去第一差值以确定用于写时钟校准延迟的延迟补偿的装置(501)。
8.根据权利要求6所述的系统，其中用于使用写时钟和延迟补偿写入新数据以使新数据与老数据同步的装置进一步包括用于将延迟补偿插入摆动-激光通道中以使新数据具有与预先记录的数据相同的信号出现时间的装置(501)。
9.根据权利要求6所述的系统，进一步包括用于检测误差值是否位于预定限值之内的装置(501)，其中，误差值是第一差值和第二差值的差值。
10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括用于如果误差值位于预定限值之外，根据误差值调整写时钟的装置(501)。
全文摘要
一种用于使新记录的数据与预先记录的数据相同步的方法。该方法在盘基数据存储系统中执行。测量摆动基准信号和预先记录的数据之间的第一差值。在测试轨道上写入测试数据以测量摆动基准信号和测试数据之间的第二差值。测试数据与写时钟同步写入。通过比较第一差值和第二差值确定延迟补偿。然后使用写时钟和延迟补偿写入新数据，以使新数据与老数据同步。
文档编号G11B27/24GK1407554SQ0213180
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月6日 优先权日2001年8月6日
发明者M·C·菲舍尔, J·霍甘 申请人:惠普公司