用于生成复位信号的系统和方法

专利名称：用于生成复位信号的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及用于生成诸如可以用于同步信号与输出的复位 信号的系统和方法。
背景技术：
在许多类型的电路中，希望稳定、检测或同步给定信号与设备或 者基准信号。已经开发了若干技术以在存在噪声时稳定所生成的信号
或者检测信号。举例来说，可以实施诸如锁相环(PLL)等闭环反馈 控制系统来执行此功能。通常，PLL生成并输出与输入或基准信号的 频率和相位关联的信号。PLL电路可以响应于输入信号的频率和相 位，如此自动提高或降低相关振荡器的频率，直到输出信号与基准信 号在频率和相位上均匹配。在无线电、电信、计算机和其它电子应用 中广泛地使用PLL电路。
再举一个例子，在许多通信应用中，可以使用示波器或其它显示
设备生成眼睛图样(也称作眼图)。根据重复采样并应用于垂直输出 的来自接收机(或其它数据源)的数字数据信号生成眼睛图样，同时 使用数据速率触发水平扫描。称作眼睛图样接收，因为对于若干类型 的编码来说，该图样看起来是在一对轨线之间的一 系列眼睛。

发明内容
本发明一般涉及一种生成例如用于使显示与输入时钟信号同步 的扫描复位信号的系统和方法。生成具有相对于输入时钟信号的已知 频率偏移的频率的偏移时钟。响应于检测到在偏移时钟信号和输入时 钟信号之间的定期移位，生成复位信号。例如，定期移位可以对应于 输入时钟信号周期的预定部分或者整数倍。该方法可以使用具有输入时钟信号作为由偏移时钟计时的输入的寄存器(例如D触发器)，检 测在时钟信号之间的定期移位。可以使用所生成的复位信号触发用于 在相关显示器上锁定期望眼睛图样的扫描生成器的复位。
本发明的一个方面提供一种生成复位信号的系统，包括偏移生成
号。响应^检测在偏移时钟4号和输入"钟信号之间的定期相位: 移，复位生成器生成复位信号。
本发明的另一方面提供一种用于同步输入信号与设备的系统。该 系统包括用于提供相对于第一时钟信号具有预定量的频率偏移的偏 移时钟信号的装置，所述第一时钟信号恢复自输入信号。该系统还包 括用于响应于检测到在偏移时钟信号和第一时钟信号之间重复出现 的相位偏移而生成复位信号的装置。该系统还包括用于根据复位信号 提供扫描斜坡信号的装置，此扫描斜坡信号被用于同步输入信号的表
示o
本发明的又一方面提供一种用于同步数字输入信号以在设备上 显示的方法。该方法包括从数字输入信号恢复第一时钟信号，并生成
具有相对于第一时钟信号的频率有预定量的频率偏移的偏移时钟信 号。响应于检测到在偏移时钟信号和第一时钟信号之间重复出现的相 位偏移，生成复位信号。根据该复位信号生成同步信号，从而同步第 一时钟信号的表示以在设备上显示。


图1图示根据本发明一方面的用于生成扫描斜坡信号的系统的 方框图。
图2是根据本发明一方面的用于生成扫描复位的系统的示意方框图。
图3图示用于图2的系统内的信号的定时图。
图4图示实施根据本发明一方面的系统的测量系统的方框图。
图5图示根据本发明一方面的可以生成和锁定到显示器的眼图
5的例子。
图6图示根据本发明一方面的可以生成和锁定到显示器的眼图 的另一个例子。
图7是图示根据本发明一方面的用于生成用于锁定输入与显示 器的斜坡信号的方法的流程图。
具体实施例方式
本发明一般涉及生成可用于同步显示器与时钟信号的扫描复位 信号的系统和方法。在一种示例实施例中，生成频率具有相对于输入 时钟信号的预定频率偏移的偏移时钟。响应于检测到在偏移时钟信号 和输入时钟信号之间的定期相位偏移，生成复位信号。可以使用该复 位信号触发扫描生成器的复位，例如用于在相关显示器上锁定期望的 眼睛图样。如在此描述的，可以有效地实施这些系统和方法，而不需 要在多种现有系统内将需要的诸如锁相环等的复杂电路。
如本领域技术人员将理解的，在此参考方法、系统和计算机程序 产品的流程图描述本发明的某些实施例。将理解可以通过计算机可执 行指令实现所图示的方框和在附图中方框的组合。可以将这些计算机 可执行指令提供给通用计算机、专用计算机或者其它可编程数据处理 设备(或设备和电路的组合)的一个或多个处理器以生成机器，以便 通过处理器执行的指令实施在一个或多个方框内规定的功能。
这些计算机可执行指令也可以存储在计算机可读存储器内，其可 以指示计算机或其它编程数据处理设备以特定方式运行，以便在该计 算机可读存储器内存储的指令产生包括实现在一个或多个流程图方 框内规定的功能的指令的制造产品。也可以将计算机程序指令装载到 计算机或其它可编程数据处理设备上以导致将在计算机或其它可编 程设备上执行的一系列操作步骤，从而生成计算机执行处理，以便在 计算机或者其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个或多 个流程图方框内规定的功能的步骤。
图1图示根据本发明一方面的用于生成复位和斜坡信号的系统io的例子。系统10包括偏移生成器12，其被配置为根据输入时钟信 号(input—clk )生成偏移时钟信号(offset—clk )。该 input—clk信号可以对应于自视频输入数据信号恢复的时钟信号。 可以将offset_clk和input—clk分别提供为在高和低状态之间 以频率和占空比振荡的信号(例如具有50。/。占空比的方波或其它)。 本领域技术人员将理解和认识到可以自多种不同类型的数字输入信 号恢复input_clk信号。举例来说，从中恢复input—clk信号 的数字输入信号可以对应于数字视频信号(例如input—clk信号可 以对应于部分数字视频信号)。可以根据任意的常规或专用格式，已 知的或者将要开发的(例如数字视觉接口 ( dvi )、串行数字接口 ( sdi) (例如标准清晰度sdi (sd-sdi)、高清晰度sdi (hd-sdi)、双 链接hd-sdi)等)，来提供数字视频信号。
偏移生成器12被配置为在相对于input—clk信号偏移预定量 的频率上提供offset—clk信号。在相对频率之间的偏移量可以是 作为输入时钟信号的非整数倍的任意量值。举例来说，可以在范围为 从输入时钟信号频率的大约一半到接近两倍的input—clk信号的 非整数倍的频率上提供offset_clk信号。该范围可以是连续或者 离散的数值范围以提供input—clk信号表示的采样或子采样的期 望范围。具体的偏移量值可以根据应用要求而变化。本领域技术人员 将理解可以将各种类型的电路用作用于提供偏移时钟信号的装置。
系统10包括复位生成器14， #_配置为才艮据在inputj:lk信号
和offset—clk信号之间的定期(periodic)相位偏移生成reset 信号。例如，响应于offset—clk信号的边缘与input—clk信号 的状态转变基本上一致，如当边缘扫描通过input一clk信号时将定 期出现的，复位生成器14可以检测在input_clk信号和 offset_clk信号之间的定期相位偏移。也就是，因为在时钟信号 频率之间的相对偏移，offset—clk信号的边缘将重复地扫描通过 input—clk信号。例如，所检测的在信号之间的定期相位偏移可以 对应于输入时钟信号周期的预定分数或者整数倍(例如定期移位-
7nxl/2T，其中n是正整数，T表示输入时钟信号的周期)。扫描的相 对方向将根据OFFSET—CLK信号是具有大于还是小于INPUT—CLK 信号的频率而改变。
复位生成器14可以包括操作地检测OFFSET—CLK信号的扫描 边缘与INPUT一CLK信号内的相应转变一致的逻辑电路16。逻辑电 路16还可以被配置为响应于检测到状态转变而生成脉冲。逻辑电路 16可以包括例如设置用于检测在INPUT—CLK信号内的转变和用于 提供脉冲信号作为RESET信号的触发器和一个或多个逻辑门的配 置。本领域技术人员将理解可以将各种类型的逻辑和其它电路(例如 模拟和数字电路)实施为复位生成器14以提供用于生成RESET信号 的装置。
复位生成器14可以将RESET信号提供给扫描生成器18。扫描 生成器18又可以生成扫描斜坡输出信号(RAMP)，例如可以对应 于图形显示器的X坐标。例如，可以通过将已从中恢复INPUT—CLK 信号的数字输入信号通过模数转换器(未图示)，生成相应的Y坐标。 可以随着时间将一系列X和Y坐标提供给显示器(例如通过图像处 理器)以显示用于数字输入信号的对应眼图。例如，可以将扫描生成 器18实施为自由运行时钟，其在响应于OFFSET_CLK信号递增的 数值范围上计数。响应于RESET信号，扫描生成器18可以定期复位 到初始值，以便可以使用由扫描生成器18提供的RAMP信号将数字 输入信号锁定到显示器。
偏移生成器12可被编程为实现期望的偏移，例如基于 PROGRAM输入信号。举例来说，在用于生成眼图时，用户可以设 置将在相关显示器上显示的多个眼睛。可以使用眼睛数量设置相应的 频率偏移值，以便所生成的RAMP信号(例如对应于X坐标)将扫 描通过用于输入时钟信号的相应数量的时钟周期。在复位周期之间X 坐标的数量作为在INPUT—CLK信号和OFFSETJTLK信号之间的相 对频率偏移的函数而变化。出现在输入时钟信号和偏移时钟信号之间 的连续定期相位偏移的持续时间代表包括INPUT CLK信号的预定数量时钟周期的采样间隔。可以将该采样间隔用作设置用于在结果眼
图内提供期望数量眼睛的OFFSET一CLK的频率的参数。
图2图示根据本发明一方面的可以通过用于生成RESET信号的 逻辑电路实现的系统50的示例。该系统50包括第一逻辑电路，例如 可以实施为触发器52 (例如D触发器)，用于捕获与偏移时钟信号 边沿基本上一致的第一时钟信号的状态转变。在触发器52的时钟(或 使能)输入上提供OFFSET—CLK信号。如在此描述的，提供具有相 对于INPUT—CLK信号的预定频率偏移的OFFSET—CLK信号。提供 INPUT—CLK信号作为触发器52的数据输入。因此，INPUT—CLK 信号的状态将被捕获并根据在时钟输入上提供的OFFSET一CLK信号 在其Q输出上提供。触发器52的Q输出对应于时钟交叉信号 (CLK—CROSSING )。举例来说，可以将D触发器52实施为边沿 触发(例如上升沿或者下降沿)的触发器或者电平触发的触发器，用 于捕获在其D输入上提供的INPUT—CLK信号。如何捕获采样可以 根据所使用的触发器52的类型而变化。
举例来说，触发器52的Q输出对应于响应于时钟偏移信号的上 升沿(或下降沿)与INPUT—CLK信号内的状态转变基本上一致而改 变状态的转变信号。也就是，当OFFSET—CLK的上升沿(或下降沿) 在一个时钟信号内与INPUT一CLK的第一状态对准，随后在下一信号 中与相反状态对应时，CLK一CROSSING信号将相应地改变其状态。 该CLK—CROSSING信号因此可以代表与OFFSET—CLK信号的边沿 一致的每个检测到的状态转变。CLK一CROSSING信号将保持在此状 态内，直到由触发器52捕获另一个状态转变。
还将OFFSET_CLK提供给脉冲生成器54，用于响应于在 CLK一CROSSING信号上检测到给定转变，生成RESET信号。在图 2的例子中，脉冲生成器54包括设置为生成RESET信号的触发器56 和数字逻辑58。触发器56接收在时钟输入上的OFFSET一CLK和在 其数据输入上的触发器52的Q输出。在图2的例子中，将该逻辑实 施为与门60，尽管本领域技术人员将理解可以根据系统需要实施其它类型和配置的逻辑。将触发器56的q输出提供给与门60的倒相输入。 将第一触发器52的输出(clk—crossing信号)提供给与门60的 另一输入。与门60因而对触发器56的反向输出和clk一crossing 信号进行"与，，以生成reset信号作为脉沖。本领域技术人员将理解 和认识到可以将其它电路用于生成相应脉冲。例如，可以使用其它边 沿生成reset信号，并可以使用不同电路来提供不同的脉冲宽度。
图3是用于来自图2的系统50的信号的定时图。在图3中，图 示offset—clk具有略微低于(例如offset—clk信号的时钟周
期略微高于)input_clk信号的频率。因此，offsetj:lk信号
的上升沿扫描通过input_clk信号，以对input_clk信号进行 子扫描。在图3的例子中，具有低于INPUT_CLK信号的频率的 offset_clk信号的上升沿看起来从input_clk信号的左侧向右 侧扫描通过input—clk信号。可替代地，offset—clk信号可以 具有高于input一clk信号的频率，以便该扫描将可能出现在与图3 的例子中图示的方向相反的方向内。
如图3所示，响应于offset—clk信号的上升沿与 input一clk信号从低到高的状态转变基本上 一 致， CLK_CROSSING信号在Tl表示的时间上变高。还将RESET信号 提供为从Tl到t2的脉冲以识别在INPUT—CLK信号和 offset_clk信号之间的检测的定期相位偏移。clk—crossing 信号保持为高直到时间t3，其中offset—clk的上升沿与 input—clk信号的从高到低的转变基本上一致。显然未在t3上施 加reset信号，因为图2内的脉沖生成器54被配置为响应于 offset—clk的上升沿与input—clk信号从低到高的转变基本上 一致而生成reset信号。本领域技术人员将理解和认识到可以配置 所生成的脉沖以在不同于在此处所述的情况内生成脉冲。
图4图示可以实现例如在此图示和描述的偏移生成器和扫描控 制系统的测量系统100的例子。测量系统100包括时钟恢复电路102， 其接收视频输入信号，例如具有已知或者将要开发格式的数字视频信号。时钟恢复电路102提供从视频输入恢复的对应时钟信号(CLK)。 将该时钟信号CLK提供给偏移生成器和扫描控制系统104。偏移生成 器和扫描控制系统104例如可以对应于参考图1图示和描述的系统 10。
如在此描述的，偏移生成器和扫描控制系统104可以生成具有相 对于由时钟恢复电路102提供的时钟信号的预定频率偏移的偏移时 钟。响应于检测到在CLK信号和OFFSET—CLK信号之间的定期相 位偏移，例如在此所描述的，可以生成复位信号。偏移生成器和扫描 控制系统104又可以生成提供给总线106的定期RAMP信号。可以 将总线106实施成被配置为在测量系统100内传输数据和/或功率的电 连接、底板或任意子系统。本领域技术人员将理解和认识到可以用于 提供总线106的各种总线结构、底板、点到点连接和相关协议。
还可以将视频输入信号提供给可以被配置为用于将输入信号转 换成相应数字DATA信号的模数(A/D)转换器108。转换器108因 此可以将DATA信号提供给总线106。通过例子，RAMP信号可以对 应于图形显示器的X坐标，DATA信号可以对应于Y坐标。因此可 以在总线106上将DATA和RAMP信号传送给显示处理系统110。 例如，可以根据OFFSET—CLK信号在总线106上同步地提供每个 DATA和RAMP信号。
显示处理系统110可以才艮据由DATA和RAMP信号定义的X和 Y坐标照亮在相关显示器118上的像素，其可以在显示器上生成相应 的图形样式。显示处理器系统110可以将图形样式例如显示为锁定到 相关显示器118的基本上静止的眼睛图样。本领域技术人员将理解和 认识到可以用于将显示处理系统100和/或显示器实施为用于显示 DATA信号的图形表示的装置的各种类型和结构的电路。本领域技术 人员将进一步理解和认识到可以用于显示图样的各种类型的显示设 备。因此，可以配置该显示处理系统110以根据任意一种或多种视频 输出格式(例如VGA、 DVI等)提供输出。
测量系统100还可以包括中央处理单元(CPU )112和存储器114。
ii存储器114可以包括各种类型和配置的存储器，包括一种或多种类型 的易失和非易失存储器的组合。CPU 112可以执行在存储器114内存 储用于控制由测量系统100实施的各种特征和功能的指令。举例来说， 测量系统100可以使用用户接口 116，该用户接口 116可以使用用于 对偏移生成器和扫描控制系统104的一个或多个特征进行编程的可执 行指令。
用户接口 116可以是人机接口，例如屏幕显示器(例如包括文本 和/或图形单元)或者其它控制，其可以用于将数据和程序指令输入测 量系统IOO。可以将程序指令和数据存储在存储器114内。例如，可 以使用用户接口 116显示参数，所述参数可以作为OFFSET—CLK信 号的函数而改变。举例来说，可以使用用户接口 116设置用于在相关 显示器118上显示的多个眼图。可以通过改变在时钟信号和所生成的 OFFSET—CLK信号之间的相对频率偏移，来配置眼图数量。因此， 用户接口 116可以与CPU 112和存储器114协作以提供用于对频率偏 移的预定量进行编程的装置。
图5和图6图示可以在相关显示器118上生成的眼图150和160 的两个示例。在图5的示例中，眼图150包括根据由偏移生成器和扫 描控制系统104生成的RAMP信号和来自A/D转换器108的DATA 信号锁定到显示器的三个眼睛。在图6中，眼图160包括根据由偏移 生成器和扫描控制系统104 (图4)提供的复位信号和相应RAMP信 号锁定到显示器的十个眼睛。本领域技术人员将理解和认识到可以根 据例如通过用户接口 106输入的适当指令提供其它数量的眼睛。
鉴于上述结构和功能特征，参考图7将更好地理解某些方法。将
者与其它动、作同时出现、。而且，可能不^/要图;图示";斤有特征以i 施根据本发明的方法。还将理解可以用硬件(例如在逻辑电路内，在 一个或多个处理器或控制器内，例如在计算机特定配置测试装置内)、 软件(例如存储在计算机可读介质内或者作为在一个或多个处理器上 运行的可执行指令)或者作为硬件和软件的组合实施下述方法。图7是图示根据本发明一方面的可以用于生成ramp信号和显 示眼图的方法的示例的流程图。该方法开始于202，其中恢复时钟信 号。例如可以从数字输入(例如从数字视频数据源接收到的)恢复时 钟信号。在204，生成offset—clk信号。可以生成具有相对于在
202处所恢复的时钟信号的频率的预定频率偏移的offsetj:lk信
号。该频率偏移量是可编程的，以便设置用于在眼图内显示预定数量 眼睛的参数。
在206,确定是否已经检测到定期相位偏移。如果尚未检测到定 期相位偏移(否)，则该方法在206上循环。与该循环同时，ramp 信号可以根据在204生成的offset—clk信号递增上升。如果已经 检测到定期相位偏移(是)，则该方法前进到208。在208，响应于 检测到定期相位偏移，复位该扫描信号。如在此描述的，例如，可以 响应于offset一clk信号的预定义边沿与所恢复时钟信号内的状态 转变基本上一致(例如可能在输入时钟信号周期的预定倍数上重复出 现的)，检测定期相位偏移。
在210，显示眼图。眼图的显示将根据所生成的ramp扫描信 号和提供给模数转换器的输入信号(例如数字视频信号)而改变。也 就是，ramp可以对应于x坐标，模数转换器的输出可以对应于显 示器的y坐标。因为根据在offset—clk信号和所恢复时钟信号之
间的定期相位偏移定期地复位扫描信号，可以将眼图坐标提供给显示 器并在基本上固定的方向内锁定到显示器。以这种方式，眼图对于观
看者来说看起来将是静止的，以便可以对输入信号执行适当的分析 (例如抖动分析或其它测试)。
1权利要求
1.一种生成复位信号的系统，包括偏移生成器，提供具有相对于输入时钟信号频率的频率偏移的偏移时钟信号；和复位生成器，响应于检测到在偏移时钟信号和输入时钟信号之间的定期相位偏移，生成复位信号。
2. 权利要求l的系统，还包括扫描生成器，提供根据偏移时钟 信号递增并响应于复位信号定期复位的扫描斜坡信号。
3. 权利要求2的系统，还包括模数转换器，将数字输入信号转 换成相应数字数据信号，其中该扫描斜坡信号定义两维图形显示的x 坐标，数字数据信号定义两维图形显示的y坐标，所述扫描斜坡信号 被用于同步在两维图形显示上的数字数据信号。
4. 权利要求3的系统，其中该数字输入信号包括从中恢复输入 时钟信号的数字视频信号，该两维图形显示对应于眼图。
5. 权利要求l的系统，其中响应于随着偏移时钟信号的边沿扫 描通过输入时钟信号，所述边沿与输入时钟信号的状态转变基本上一 致，复位生成器重复地检测定期相位偏移。
6. 权利要求l的系统，其中在一对相邻定期相位偏移之间出现 的输入时钟信号周期的数量作为在偏移时钟信号和输入时钟信号之 间的频率偏移的函数而改变。
7. 权利要求6的系统，其中频率偏移是输入时钟信号的分数或 者非整数倍。
8. 权利要求6的系统，其中将偏移时钟信号的频率设置在输入 时钟信号频率的大约一半到大约两倍的范围内。
9. 权利要求l的系统，其中在输入时钟信号和偏移时钟信号之 间的每个定期相位偏移之间出现的持续时间代表包括输入时钟信号 的预定数量时钟周期的输入时钟信号的采样间隔。
10. 权利要求l的系统，其中复位生成器还包括至少一个触发器，所述至少一个触发器由偏移时钟信号计时，用于捕获在至少一个触发 器的输出上的输入时钟信号的状态，其中复位生成器还包括被配置为生成作为响应于在至少一个触 发器的输出上检测到预定转变而出现的脉沖的复位信号的逻辑。
全文摘要
提供系统和方法以生成复位信号，例如便于同步。在一种实施例中，一种生成复位信号的系统包括偏移生成器，提供具有相对于输入时钟信号频率的频率偏移的偏移时钟信号。响应于检测到偏移时钟信号和输入时钟信号之间的定期相位偏移，复位生成器生成复位信号。
文档编号H04N17/00GK101583047SQ20081009908
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者C·R·科克拉内, J·德尚 申请人:哈里公司