一种时钟数据恢复方法及装置与流程

本技术涉及数字电路技术，应用于芯片设计、单片机等领域，尤其涉及一种时钟数据恢复方法及装置。

背景技术：

1、在数字电路中，早期的数据传输速度比较慢，时钟频率只有几十兆至几百兆，时钟偏斜不严重，所以可以将时钟数据一起传输，甚至数据线还能并行。后来随着数据传输速度的发展，时钟频率到了千兆，时钟严重偏斜导致接收端数据不能正常恢复，此种情况下接收端就需要通过时钟恢复来采样数据。

2、功率传输(usb power delivery，usb pd)协议是由usb-if组织制定的一种快速充电规范，是目前主流的快速充电协议之一。其主要是利用通用串行总线(universal serialbus，usb)电缆，输出的功率最高可达240w供电受电的usb供电扩展标准，该规范可以在usbtype-c接口上实现更高的电压和电流，并可以自由的改变电力的输送方向。

3、随着usb type-c接口以及usb pd快充技术越来越广泛的应用，在实际的usb pd协议的相关芯片设计中，如何使得接收端物理层数据和时钟的恢复更加准确成为整个协议的关键技术。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种时钟数据恢复方法及装置，能够基于usb pd协议提高时钟和数据恢复的准确性。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种时钟数据恢复方法，所述方法包括：

3、接收双相位标识编码bmc的输入信号，其中，所述输入信号为在物理层利用功率传输usb pd协议中的bmc格式在线缆上对接收数据信息进行传输得到的信号；

4、对所述输入信号进行滤波，得到滤波信号；

5、对所述滤波信号进行提取，得到时钟信息；

6、根据所述时钟信息对所述滤波信号进行恢复，得到所述接收数据信息。

7、现有技术中，其它的时钟和数据恢复相关技术有特定的规范需求，适用于特定的协议规则中。而本技术利用usb pd技术物理层中规定的bmc编码，通过cc通信来传输发送端终端设备发送的数据信息，同时需要兼容一定范围内的比特速率(max：330kbps，min：270kbps)。具体的，本技术通过去抖处理、边沿检测、时钟恢复以及数据恢复等步骤对时钟和数据进行恢复，使得时钟和数据能够同步传输，从而解决usb pd相关协议芯片设计中关键技术难点，从而完成整个usb pd协议的相关设计实现，提升pd协议相关芯片的兼容性。

8、在一种可能的实施方式中，所述对所述滤波信号进行提取，得到时钟信息，包括：

9、对反向采样后的所述滤波信号进行边沿检测，得到第一信号；

10、若所述第一信号与所述滤波信号相同，则所述边沿检测结果为未出现跳边沿；

11、若所述第一信号与所述滤波信号不相同，则所述边沿检测结果为出现所述跳边沿；

12、根据所述边沿检测结果对所述滤波信号进行提取，得到时钟信息。

13、在上述方法中，本方案通过边沿检测的方式检测滤波信号(即过滤后的bmc信号)的上升沿和下降沿，由于bmc的编码性质是数据传输过程中一定会有跳边沿的出现，因此在bmc信号出现跳边沿时，表明数据的传输有效，才能针对滤波信号提取出时钟信息。

14、在另一种可能的实施方式中，所述根据所述边沿检测结果对所述滤波信号进行提取，得到时钟信息，包括：

15、对接收所述滤波信号的过程进行时间计数，得到时间计数值，并在所述滤波信号出现所述跳边沿的时刻对所述时间计数值清零并重新计数；

16、当所述时间计数值为第一预设阈值时，将所述滤波信号对应的电平信号配置为低电平，当所述时间计数值为第二预设阈值时，将所述滤波信号对应的电平信号配置为高电平，当所述时间计数值为第三预设阈值时，将所述滤波信号对应的电平信号维持当前电平不变；

17、若所述滤波信号对应的时刻未出现所述跳边沿，则循环执行所述对接收所述滤波信号的过程进行时间计数的步骤，其中，所述时间计数值用于作为所述滤波信号的所述时钟信息。

18、在上述方法中，在得到边沿检测结果之后，通过调用循环计数器模块产生时序信号来将电平信号划分为一个一个的数值，计数之后得到的时间计数值即为滤波信号的时钟频率信息，该时钟自动跟随发送端的终端设备的频率偏差，使得发送端的终端设备发送的数据被正确采样接收。并根据不同情况的预设计数值，配置对应的高电平或低电平，以使得后续在滤波信号为上升沿的情况下，能够有效恢复接收数据信息。

19、在又一种可能的实施方式中，所述根据所述时钟信息对所述滤波信号进行恢复，得到所述接收数据信息，包括：

20、在所述滤波信号为上升沿的情况下，将所述滤波信号输入到移位寄存器组中，得到所述移位寄存器组的当前寄存器值，其中，所述上升沿为所述滤波信号对应的电平信号从所述低电平变为所述高电平的时刻；

21、当所述当前寄存器值为第四预设阈值时，所述滤波信号初次翻转，其中，所述滤波信号开始翻转表征为所述滤波信号对应的接收数据信息开始传输；

22、当所述当前寄存器值为第五预设阈值时，所述滤波信号不再翻转，维持高电平信号或低电平信号，其中，所述滤波信号不再翻转表征为所述滤波信号对应的所述接收数据信息传输完成；

23、在所述滤波信号对应的接收数据信息传输的过程中，根据bmc编码规则对所述移位寄存器组的当前序列中最低两位进行异或处理，得到异或结果；

24、根据所述异或结果恢复所述接收数据信息。

25、在上述方法中，在边沿触发机制中，只有上升沿或下降沿才是有效信号，才能控制逻辑单元状态量的改变。因此本方案基于滤波信号在目标频率时钟上升沿有效的情况下，将滤波信号采样输入到4级dff组成的移位寄存器组，最新接收数据放入最低位，然后实时判断该移位寄存器的当前寄存器值，当判断出现有效前导码序列0010时，认为数据传输开始；当数据传输结束时，滤波信号不会再出现翻转，会维持高电平或者低电平；当判断出现1111或者0000时，则认为是有效数据包的结束。在滤波信号出现跳边沿的情况下，每两个目标频率的时钟周期，异或处理移位寄存器组最低两位，结合bmc编码规则得到不同的异或结果，根据异或结果恢复出接收数据信息。

26、在又一种可能的实施方式中，若所述异或结果为1，则恢复的所述接收数据信息为接收数据1；

27、若所述异或结果为0，则恢复的所述接收数据信息为所述接收数据0。

28、在上述方法中，根据不同的异或结果确定传输的具体数据，从而能够完整恢复出接收数据信息。

29、在又一种可能的实施方式中，还包括：

30、若未出现所述跳边沿，则表征为线缆上不存在进行通信传输的接收数据信息。

31、在上述方法中，因为bmc编码性质是数据传输过程中一定会有跳变沿的出现，在滤波信号出现跳边沿的情况下，才表明线缆上存在有效数据传输，若滤波信号上未出现跳边沿，则表明线缆上不存在有效数据传输，则循环执行对接收滤波信号的过程进行时间计数的步骤，时间计数值用于作为滤波信号的时钟信息。

32、在又一种可能的实施方式中，还包括：

33、对所述时钟信息进行分频处理，以适配恢复出的所述接收数据信息的速率，完成时钟和数据的同步传输。

34、在上述方法中，为了匹配数据的传输速度，因此可以对时钟信息进行分频处理，从而完成整个usb pd bmc信号的数据和时钟恢复。由于传输每一个比特数据时，在每一个比特时间(ui)开始的时候都会翻转一次，其中传输数据1时，需要在ui的中间再翻转一次，由于比特速率的范围为270kbps～330kbps，数据1和数据0均为1个脉冲宽度，在传输数据1时会翻转2次，此时目标时钟频率的范围为540kbps～660kbps，举例来说，若产生一个600khz的时钟，则该滤波信号的比特时间占用2个clk_600k时钟周期，因此将clk_600k时钟分频处理，最终能够得到clk_300k时钟，以适配恢复出的接收数据信息的速率，完成时钟和数据的同步传输。

35、第二方面，本技术实施例提供一种时钟数据恢复装置，该恢复装置包括滤波模块和数据解码模块，该恢复装置用于实现第一方面或第一方面任一种可能的实施方式所描述的方法。

36、需要说明的是，上述第二方面所描述的恢复装置所包含的处理器，可以是专门用于执行这些方法的处理器(便于区别称为专用处理器)，也可以是通过调用计算机程序来执行这些方法的处理器，例如通用处理器。可选的，至少一个处理器还可以既包括专用处理器也包括通用处理器。

37、可选的，上述计算机程序可以存在存储器中。示例性的，存储器可以为非瞬时性(non-transitory)存储器，例如只读存储器(read only memory，rom)，其可以与处理器集成在同一块器件上，也可以分别设置在不同的器件上，本技术实施例对存储器的类型以及存储器与处理器的设置方式不做限定。

38、在一种可能的实施方式中，上述至少一个存储器位于上述恢复装置之外。

39、在又一种可能的实施方式中，上述至少一个存储器位于上述恢复装置之内。

40、在又一种可能的实施方式之中，上述至少一个存储器的部分存储器位于上述恢复装置之内，另一部分存储器位于上述恢复装置之外。

41、本技术中，处理器和存储器还可能集成于一个器件中，即处理器和存储器还可以被集成在一起。

42、第三方面，本技术实施例提供一种芯片，该芯片用于调用存储器中的计算机程序，以执行前述第一方面或者第一方面任一项所描述的方法。

43、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在至少一个处理器上运行时，实现前述第一至第三方面任一项所描述的方法。

44、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机指令，当所述指令在至少一个处理器上运行时，实现前述第一至第四方面任一项所描述的方法。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，在需要使用前述方法的情况下，可以下载该计算机程序产品并在计算设备上执行该计算机程序产品。

45、本技术第二至第五方面所提供的技术方法，其有益效果可以参考第一方面的技术方案的有益效果，此处不再赘述。