专利名称：一种异步时钟域信号处理方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号传输技术，特别是指一种异步时钟域信号处理方法及系统。
背景技术：
在通信技术领域，为了提高信号传输的效率，一般采取将多路异步时钟域信号，如DS1或E1信号映射复用为一路高速的同步数字系列(SDH，SynchronousDigital Hierarchy)信号进行传输。
而在将接收到的异步时钟域信号映射复用为SDH信号时，通常采取首先将各异步时钟域信号暂存于针对各通路设置的缓存单元中，然后利用复用时钟信号分时从各通路的缓存单元中读取暂存的异步时钟域信号，并对读取的异步时钟域信号进行速率适配，最后将读取的信号按字节间插进行复用，并插入开销比特和字节形成SDH信号，如同步传输模式-N(STM-N)信号或同步传输信号-N(STS-N)等。而在对上述暂存于缓存单元中的数据信号进行读取速率适配时，通常采取比较缓存单元的读地址和写地址，然后根据比较结果对读取速率进行适配的方法。
然而，由于采取先将各异步时钟域信号直接暂存于缓存单元中，因此在进行缓存单元的读地址和写地址比较时，缓存单元的写地址由异步时钟域信号的恢复时钟产生，而其读地址则由复用单元的复用时钟产生，因此缓存单元的读地址和写地址分别属于不同的时钟域，所以不能将该读地址和写地址直接进行比较，而是需要先将读地址和写地址值转换到同步时钟域中，然后对转换之后得到的读地址和写地址值进行比较，目前所采取的将缓存单元的读地址和写地址值转换到同步时钟域中的一种方法是首先对异步时钟域的读地址和写地址值进行格雷编码处理，然后将编码得到的读地址和写地址值同步到复用单元的时钟域中，并对它们进行反编码处理，得到在复用单元时钟域中的读地址和写地址值，进而得到正确的读地址和写地址值比较结果。
由于上述方法需要对缓存单元的读地址和写地址值进行编码和反编码处理，因此需要在系统中针对每个通道设置专门的编码单元和解码单元，无疑增加了系统的成本和设计难度。而且随着目前SDH和SONET系统容量的不断扩充，支持的通道数也越来越多，因此需要设置更多的编码单元和解码单元，导致系统资源的耗费以及设计难度的成倍增长。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种异步时钟域信号处理方法，解决现有技术中存在的系统资源浪费和设计难度大的问题。
本发明提供的异步时钟域信号处理方法主要包括步骤a、利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，并将转换得到的复用时钟域信号写入缓存单元中；b、从缓存单元中读取复用时钟域信号，比较该缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果对复用时钟域信号的读取速率进行适配，最后对读取的复用时钟域信号进行复用。
在上述方法中，所述异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号；所述步骤a包括a1、利用复用时钟信号分别采样所述异步数据信号和异步时钟信号的上升沿或下降沿，分别生成与复用时钟信号同步的同步数据信号和写使能信号；a2、在生成的写使能信号有效时，将生成的同步数据信号写入设置的缓存单元中；步骤b中，所述从缓存单元中读取复用时钟域信号的步骤包括在设置的读使能信号有效时，从缓存单元中读取同步数据信号。
在上述方法的步骤b中，在所述比较写地址指针与读地址指针的步骤之前进一步包括记录初始读地址指针和写地址指针，在每次写使能信号有效时，为记录的写地址指针加1，并将得到的值作为当前的写地址指针；以及在每次读使能信号有效时，为记录的读地址指针加1，并将得到的值作为当前的读地址指针。
在上述方法的步骤b中，所述比较写地址指针和读地址指针的步骤为计算该缓存单元的写地址指针与读地址指针的差，得到该缓存单元中复用时钟域信号的实际存储比特数；所述根据比较结果对读取速率进行适配的步骤包括将得到的实际存储比特数与设置的高、低门限进行比较，当实际存储比特数大于设置的高门限时，进行负调整；当实际存储比特数小于设置的低门限时，进行正调整。
在上述方法的步骤b中，所述负调整为增加传送比特数；所述正调整为减少传送比特数。
在上述方法中，所述复用时钟信号的频率大于所述异步时钟域信号的频率的2倍。
在上述方法中，所述复用时钟信号的频率为所述异步时钟域信号的频率的4倍。
本发明的另一个目的在于提供一种异步时钟域信号处理系统，该异步时钟域信号处理系统主要包括缓存单元、比较单元和复用单元；其中，缓存单元用于缓存复用时钟域信号；比较单元用于比较缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果向复用单元发送调整信号；复用单元用于从缓存单元读取复用时钟域信号，根据接收到的调整信号对复用时钟域信号的读取速率进行适配，对读取的复用时钟域信号进行复用；该系统还包括同步单元；其中，同步单元用于接收来自复用单元的复用时钟信号，并利用该复用时钟信号将接收到的异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，然后将该复用时钟域信号写入缓存单元中；复用单元还用于向同步单元发送复用时钟信号。
在上述系统中，所述异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号；所述同步单元用于利用接收自复用单元的复用时钟信号分别采样所述异步数据信号和异步时钟信号的上升沿或下降沿，分别生成与复用时钟信号同步的同步数据信号和写使能信号，并在生成的写使能信号有效时，向缓存单元和比较单元发送写使能信号，将生成的同步数据信号写入缓存单元中；所述缓存单元用于暂存同步单元输出的同步数据信号；所述比较单元用于根据接收到的写使能信号设置缓存单元的写地址指针，并根据接收到的读使能信号设置缓存单元的读地址指针，计算写地址指针和读地址指针的差，得到缓存单元的实际存储比特数，并将得到的实际存储比特数与设置的门限进行比较，根据比较结果向复用单元发送调整信号；所述复用单元用于在设置的读使能信号有效时，向缓存单元和比较单元发送读使能信号，从缓存单元读取同步数据信号，并根据接收自比较单元的调整信号对同步数据信号的读取速率进行适配，对读取的同步数据信号进行复用。
在上述系统中，所述调整信号包括正调整信号和负调整信号；并且所述比较单元用于当得到的实际存储比特数大于设置的高门限时，向复用单元发送负调整信号；当实际存储比特数小于设置的低门限时，向复用单元发送正调整信号；所述复用单元用于在接收到来自比较单元的负调整信号时，增加传送比特数；而在接收到来自比较单元的正调整信号时，减少传送比特数。
在上述系统中，该系统进一步包括时钟数据恢复解码单元，用于接收由外部输入的原始异步时钟域信号，并对该原始异步时钟域信号进行时钟、数据恢复和解码处理，向同步单元发送处理后的异步时钟域信号。
在上述系统中，所述缓存单元为先入先出FIFO缓存器。
综上所述，本发明采取利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，写入设置的缓存单元中；从缓存单元中读取复用时钟域信号，比较该缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果对该复用时钟域信号的读取速率进行适配，最后对读取的复用时钟域信号进行复用。另外，本发明还公开一种异步时钟域信号处理系统。由于本发明采取先将异步时钟域信号同步为复用时钟域信号，再将其存入缓存单元中的方法，因此使得缓存单元的读地址和写地址都属于复用时钟域，从而解决了现有技术中因读写地址属于不同时钟域而导致的无法直接进行读写地址比较的问题，避免了编解码环节，减轻了系统资源耗费并降低了设计难度。
图1为根据本发明一实施例的异步时钟域信号处理方法流程图。
图2为根据本发明一实施例的异步时钟域信号处理系统结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明的核心思想是利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，写入设置的缓存单元中；从缓存单元中读取复用时钟域信号，比较该缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果对该复用时钟域信号的读取速率进行适配，最后对读取的复用时钟域信号进行复用。
下面通过具体实施例详细说明本发明的异步时钟域信号处理方法，该方法流程如图1所示，具体包括如下步骤步骤101利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号。
其中，所述的异步时钟域信号为对接收到的原始异步时钟域信号进行过时钟、数据恢复和解码处理之后得到的信号，且该异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号。并且转换的步骤具体包括利用复用时钟信号采样输入的异步数据信号的上升沿或下降沿，生成与复用时钟信号同步的同步数据信号，并利用该复用时钟信号采样输入的异步时钟信号的上升沿或下降沿，生成与复用时钟信号同步的写使能信号。利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号。
另外，由于通过高速的复用时钟信号采样低速的异步数据信号和异步时钟信号，因此根据奈奎斯特采样定律，该复用时钟信号的频率需大于被采样的异步数据信号或异步时钟信号频率的2倍。为了留出一定的裕量(margin)，这里取4倍。
步骤102将转换得到的复用时钟域信号写入设置的缓存单元中；且该步骤具体包括在生成的写使能信号有效时，将生成的同步数据信号写入设置的缓存单元中。其中，该缓存单元具体可以是FIFO缓存器等。
步骤103从缓存单元中读取复用时钟域信号，比较缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果对该复用时钟域信号的读取速率进行适配，最后对读取的复用时钟域信号进行复用。
该步骤具体包括预先根据业务速率和业务抖动性能设置高门限和低门限；当设置的复用单元的读使能信号有效时，从缓存单元读取存储的复用时钟域信号，并计算缓存单元的写地址指针与读地址指针的差，得到缓存单元中复用时钟域信号的实际存储比特数，然后将实际存储比特数与设置的高、低门限分别进行比较，当实际存储比特数大于高门限时，进行负调整；而当实际存储比特数小于低门限时，进行正调整。其中，进行负调整的方式可以是增加传送比特数，如使当前帧多传送调整步长个比特的数据；进行正调整则为减少传送比特数。如使当前帧少传送调整步长个比特的数据。最后，对读取的复用时钟域信号进行复用。而且，调整步长的值可以取1、2、3或8等，优选取1。
其中，读使能信号是根据如STM-1帧等一定规则设置的。由于各通道的异步时钟信号已经被转换为与复用时钟信号同步的写使能信号，而读使能信号则由复用单元所产生，因此与复用时钟信号同步。这时，缓存单元的读地址和写地址均属于同一时钟域，即复用时钟域，所以可以直接将该缓存单元的读地址指针和写地址指针进行比较。
下面通过一个例子来说明上述速率适配方法。假设缓存单元的深度为1024，并且其初始读指针为0，初始写指针为512，设置的高门限值为700，低门限值为200，经过一段时间后，写地址指针为第二个循环中的800，而读地址指针为第一个循环中的960，这时，实际存储比特数为1024+800-960＝864，大于设置的高门限值700，说明读取速度过慢，所以要进行负调整，即使当前帧多传送1比特数据；而当再经过一段时间后，写地址指针变为第三个循环中的100，而读地址指针变为第二个循环中的1000时，则实际存储比特数为1024*2+100-(1024+1000)＝124，小于设置的低门限值200，说明读取速度过快，所以要进行正调整，使当前帧少传送1比特数据。
其中，需要说明的是若FIFO的深度为1024，则其读、写地址指针值不会超过1023，当读、写地址指针值到达1023后，重新归0，因此可能会出现写地址指针值小于读地址指针值的情况，这时就需要将写地址指针的值加上n*1024后，再减去读地址指针的值，从而得到缓存单元中的实际存储比特数，n为缓存单元的读取循环数。
以上说明了本发明的异步时钟域信号处理方法，下面说明本发明异步时钟域信号处理系统，该系统结构如图2所示，主要包括缓存单元、比较单元和复用单元；本系统还包括同步单元，其中，同步单元用于接收来自复用单元的复用时钟信号，并利用该复用时钟信号将接收到的异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，然后将该复用时钟域信号写入缓存单元中；缓存单元用于缓存复用时钟域信号，该缓存单元可以为FIFO缓存器等；比较单元用于比较缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果向复用单元发送调整信号；复用单元用于向同步单元发送复用时钟信号，从缓存单元读取复用时钟域信号，并根据接收到的调整信号对所述复用时钟域信号的读取速率进行适配，对读取的复用时钟域信号进行复用。
而且，在上述系统中，所述的异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号；同步单元用于利用接收自复用单元的复用时钟信号分别采样所述异步数据信号和异步时钟信号的上升沿或下降沿，分别生成与复用时钟信号同步的同步数据信号和写使能信号，以及在生成的写使能信号有效时，向缓存单元和比较单元发送写使能信号，并将生成的同步数据信号写入缓存单元中。缓存单元用于暂存同步单元输出的同步数据信号。比较单元用于根据接收到的写使能信号设置缓存单元的写地址指针，并根据接收到的读使能信号设置缓存单元的读地址指针，计算写地址指针和读地址指针的差，得到缓存单元的实际存储比特数，并将得到的实际存储比特数与设置的门限进行比较，根据比较结果向复用单元发送调整信号。复用单元用于在设置的读使能信号有效时，向缓存单元和比较单元发送读使能信号，从缓存单元读取暂存的同步数据信号，并根据接收自比较单元的调整信号对同步数据的读取速率进行适配，对读取的同步数据进行复用。
而且其中所述的调整信号包括正调整信号和负调整信号，并且当得到的实际存储比特数大于设置的高门限时，发送负调整信号；当实际存储比特数小于设置的低门限时，发送正调整信号。
所述对同步数据的读取速率进行适配包括在接收到来自比较单元的负调整信号时，增加传送比特数，如使当前帧多传送调整步长个比特的数据；而在接收到来自比较单元的正调整信号时，减少传送比特数，如使当前帧少传送调整步长个比特的数据。而且调整步长的值可以取1、2、3或8等，优选取1。
另外，该系统还可以进一步包括时钟数据恢复解码单元(未在图中示出)，用于接收由外部输入的原始异步时钟域信号，并对该原始异步时钟域信号进行时钟、数据恢复和解码处理，向同步单元发送处理后的异步时钟域信号，且该异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号。
总之，以上所述仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种异步时钟域信号处理方法，其特征在于，该方法包括a、利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，并将转换得到的复用时钟域信号写入缓存单元中；b、从缓存单元中读取复用时钟域信号，比较该缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果对复用时钟域信号的读取速率进行适配，最后对读取的复用时钟域信号进行复用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号；所述步骤a包括a1、利用复用时钟信号分别采样所述异步数据信号和异步时钟信号的上升沿或下降沿，分别生成与复用时钟信号同步的同步数据信号和写使能信号；a2、在生成的写使能信号有效时，将生成的同步数据信号写入设置的缓存单元中；步骤b中，所述从缓存单元中读取复用时钟域信号的步骤包括在设置的读使能信号有效时，从缓存单元中读取同步数据信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，在所述比较写地址指针与读地址指针的步骤之前进一步包括记录初始读地址指针和写地址指针，在每次写使能信号有效时，为记录的写地址指针加1，并将得到的值作为当前的写地址指针；以及在每次读使能信号有效时，为记录的读地址指针加1，并将得到的值作为当前的读地址指针。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述比较写地址指针和读地址指针的步骤为计算该缓存单元的写地址指针与读地址指针的差，得到该缓存单元中复用时钟域信号的实际存储比特数；所述根据比较结果对读取速率进行适配的步骤包括将得到的实际存储比特数与设置的高、低门限进行比较，当实际存储比特数大于设置的高门限时，进行负调整；当实际存储比特数小于设置的低门限时，进行正调整。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述负调整为增加传送比特数；所述正调整为减少传送比特数。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述复用时钟信号的频率大于所述异步时钟域信号的频率的2倍。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述复用时钟信号的频率为所述异步时钟域信号的频率的4倍。
8.一种异步时钟域信号处理系统，该系统包括缓存单元、比较单元和复用单元；其中，缓存单元用于缓存复用时钟域信号；比较单元用于比较缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果向复用单元发送调整信号；复用单元用于从缓存单元读取复用时钟域信号，根据接收到的调整信号对复用时钟域信号的读取速率进行适配，对读取的复用时钟域信号进行复用；其特征在于，该系统还包括同步单元；其中，同步单元用于接收来自复用单元的复用时钟信号，并利用该复用时钟信号将接收到的异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，然后将该复用时钟域信号写入缓存单元中；复用单元还用于向同步单元发送复用时钟信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述异步时钟域信号包括异步数据信号和异步时钟信号；所述同步单元用于利用接收自复用单元的复用时钟信号分别采样所述异步数据信号和异步时钟信号的上升沿或下降沿，分别生成与复用时钟信号同步的同步数据信号和写使能信号，并在生成的写使能信号有效时，向缓存单元和比较单元发送写使能信号，将生成的同步数据信号写入缓存单元中；所述缓存单元用于暂存同步单元输出的同步数据信号；所述比较单元用于根据接收到的写使能信号设置缓存单元的写地址指针，并根据接收到的读使能信号设置缓存单元的读地址指针，计算写地址指针和读地址指针的差，得到缓存单元的实际存储比特数，并将得到的实际存储比特数与设置的门限进行比较，根据比较结果向复用单元发送调整信号；所述复用单元用于在设置的读使能信号有效时，向缓存单元和比较单元发送读使能信号，从缓存单元读取同步数据信号，并根据接收自比较单元的调整信号对同步数据信号的读取速率进行适配，对读取的同步数据信号进行复用。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述调整信号包括正调整信号和负调整信号；并且所述比较单元用于当得到的实际存储比特数大于设置的高门限时，向复用单元发送负调整信号；当实际存储比特数小于设置的低门限时，向复用单元发送正调整信号；所述复用单元用于在接收到来自比较单元的负调整信号时，增加传送比特数；而在接收到来自比较单元的正调整信号时，减少传送比特数。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括时钟数据恢复解码单元，用于接收由外部输入的原始异步时钟域信号，并对该原始异步时钟域信号进行时钟、数据恢复和解码处理，向同步单元发送处理后的异步时钟域信号。
12.根据权利要求8至11任一项所述的系统，其特征在于，所述缓存单元为先入先出FIFO缓存器。
全文摘要
本发明公开一种异步时钟域信号处理方法，包括利用复用时钟信号将异步时钟域信号转换为复用时钟域信号，写入设置的缓存单元中；从缓存单元中读取复用时钟域信号，比较该缓存单元的写地址指针和读地址指针，并根据比较结果对该复用时钟域信号的读取速率进行适配，最后对读取的复用时钟域信号进行复用。另外，本发明还公开一种异步时钟域信号处理系统。由于本发明采取先将异步时钟域信号同步为复用时钟域信号，再将其存入缓存单元中的方法，因此使得缓存单元的读地址和写地址同为复用时钟域，从而解决了现有技术中因读写地址属于不同时钟域而导致的无法直接进行读写地址比较的问题，避免了编解码环节，减轻了系统资源耗费并降低了设计难度。
文档编号H04J3/16GK1859052SQ20051013598
公开日2006年11月8日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者吴志忠 申请人:华为技术有限公司