專利名稱：用任意頻率的可用時鐘產(chǎn)生時鐘的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時鐘發(fā)生器電路，更具體地，涉及由具有任意頻率的可用時鐘源產(chǎn)生精確時鐘的裝置和方法。
許多通信系統(tǒng)，例如便攜式或移動式系統(tǒng)，以如下兩種方式之一的方式操作有源或正常運行方式和減少功耗的備用方式。對于裝置的正常操作使用有源方式，而當(dāng)不需要裝置的一部分或多部分工作時使用備用方式。例如，在移動電話中，當(dāng)接收一個呼叫并進行交談時，電話工作在正常有源方式。然而，在空閑時間期間，當(dāng)電話不在使用狀態(tài)時，大多數(shù)電路可處于通常功耗遠小于有源方式的備用方式。
當(dāng)處于備用方式(通常稱為睡眠方式)時，裝置可周期性地醒來以便通過中斷機構(gòu)、內(nèi)部狀態(tài)機或其它裝置與基站或其它中心設(shè)備保持同步。因此，在備用方式期間，電話暫時不與網(wǎng)絡(luò)通信，但是仍然與網(wǎng)絡(luò)保持同步。在這樣的備用方式中，大大減少了裝置的功耗，這在電池供電的裝置中特別重要。
使用兩種運行方式，即正常有源方式和低功耗備用方式，通常需要使用兩個不同的時鐘脈沖頻率信號源。在

圖1中示出了包括兩個通信系統(tǒng)的已有技術(shù)裝置的方框圖，其中每一個通信系統(tǒng)都具有自己的快速時鐘源和備用時鐘源。通信系統(tǒng)#1 12運行在有源方式或備用方式。每一方式都需要不同的時鐘脈沖頻率。使用快速時鐘源#1 10產(chǎn)生頻率為fFAST1的快速時鐘，而使用第二慢速時鐘源#1 14產(chǎn)生頻率為fSTDBY1的備用時鐘(即慢時鐘)。同樣地，通信系統(tǒng)#2 20運行在有源方式或備用方式。每一方式都需要不同的時鐘脈沖頻率。使用快速時鐘源#2 16產(chǎn)生頻率為fFAST2的快速時鐘，而使用第二慢速時鐘源#1 18產(chǎn)生頻率為fSTDBY2的備用時鐘(即慢時鐘)。
在兩個系統(tǒng)中，當(dāng)裝置處于有源方式(電流消耗較大)時使用快速頻率源，當(dāng)裝置處于備用方式時使用較慢頻率源。然而，必須這樣選擇較慢頻率源由此頻率源能獲得與網(wǎng)絡(luò)定時事件對應(yīng)的適當(dāng)定時。
當(dāng)要將通信模塊加到現(xiàn)有模塊中時，如在將通信系統(tǒng)#2加到已有通信系統(tǒng)#1上的例子中，會出現(xiàn)問題。較慢頻率源(即，時鐘源#1 14)已經(jīng)存在，該頻率源適合于獲得備用狀態(tài)所需要的時鐘定時。當(dāng)增加通信系統(tǒng)#2時，需要第二慢速時鐘源，因為當(dāng)在通信系統(tǒng)#2中從睡眠或備用方式返回到有源方式時現(xiàn)有的慢時鐘源#1可能不再適合并且會導(dǎo)致不正確的接通時間(或太早或太遲)。太早的接通時間導(dǎo)致功耗增加并因而使電池的壽命縮短。太遲的接通時間會使系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)失去同步。
本發(fā)明是由具有任意頻率的時鐘源產(chǎn)生具有所要求頻率的時鐘信號的裝置和方法。當(dāng)利用在此所描述的機構(gòu)為裝置運行的備用方式提供慢時鐘時，能使用任何低頻信號源提供精確的定時。這將使在不需要運行在有源方式的時間期間消耗的功耗減少。本發(fā)明的機構(gòu)通過“吞咽”或吸收可用頻率信號源的時鐘來產(chǎn)生平均速率，非常接近所要求的最佳速率。此外，通過基于較高速率時鐘信號源的計時脈沖的校正時間間隔可獲得精確定時。
時鐘脈沖頻率發(fā)生器用于由可用頻率信號源產(chǎn)生備用時鐘。時鐘脈沖頻率發(fā)生器包括備用方式狀態(tài)機和跳動計算處理器(jitter calculation processor)。由跳動計算處理器進行定時計算，備用方式狀態(tài)機用于產(chǎn)生所要求的備用方式時鐘頻率。狀態(tài)機利用計數(shù)器跟蹤可用時鐘的周期數(shù)和所產(chǎn)生的備用時鐘的周期數(shù)。處理器了解狀態(tài)機中計數(shù)器的狀態(tài)，通常由硬件來實現(xiàn)。
跳動計算處理器根據(jù)(1)因在可用時鐘頻率和所要求時鐘頻率之間的頻率差值所引起的累積定時誤差和(2)吸收或吞咽的時鐘周期數(shù)來確定累積跳動誤差(即，待補償?shù)臅r間間隔)。當(dāng)從備用方式轉(zhuǎn)換到有源方式時，使用在適當(dāng)?shù)臅r間所驅(qū)動的快速時鐘速率測量該間隔。僅僅在測量間隔的最后部分時，才能通過給裝置中的有源方式電路供電而使裝置再進入有源方式。這能使裝置的平均功耗減為最小。注意到本發(fā)明的機構(gòu)在產(chǎn)生備用頻率時能利用任何可用頻率信號源是很重要的。由于不需要附加頻率信號源，這樣就有可能提供更好的系統(tǒng)集成化(即，減小尺寸，降低功耗等)。
打算將本發(fā)明的時鐘信號發(fā)生裝置和方法應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，以獲得降低成本的好處。尤其是，想讓本發(fā)明在將一個第二通信系統(tǒng)(例如符合Bluethooth標準的通信系統(tǒng))加到一個已有系統(tǒng)(例如，GSM峰窩移動電話手機)的裝置中減少功耗并希望使任何附加設(shè)備需要的功耗降低到最小。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種由具有第二頻率的可用第二時鐘信號產(chǎn)生具有要求第一頻率的第一時鐘信號源的方法，其中所述第二頻率高于第一頻率，該方法包括如下步驟通過對預(yù)定數(shù)量的狀態(tài)進行排序來產(chǎn)生第一時鐘信號，從而，在每一狀態(tài)吸收第二時鐘的第一多個周期和將第二時鐘的第二多個周期作為第一時鐘的周期輸出；在每一序列的末端通過將校正時間間隔加到第一時鐘來校正在所要求第一頻率和可用第二頻率之間的定時差值，使第一時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率；計算補償間隔以補償在規(guī)定時間間隔內(nèi)第一時鐘信號的累積定時跳動。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種由具有第二頻率的第二時鐘信號產(chǎn)生具有所要求的第一頻率的第一時鐘信號的方法，其中所述第二頻率高于第一頻率，該方法包括如下步驟周期性地對第一預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號的周期進行計數(shù)；定期輸出第二預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號周期；通過對第三預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號的周期進行計數(shù)并輸出第四預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號周期來校正在所要求的第一頻率和可用第二頻率之間的累積定時差值，使第一時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率。
根據(jù)本發(fā)明，進一步地提供了一種在具有有源和備用操作方式的裝置中準確確定裝置處于備用方式的時間周期的方法，其中，當(dāng)在備用方式時該裝置使用由具有第二頻率的可用時鐘產(chǎn)生的具有所要求的第一頻率的備用時鐘，當(dāng)在有源方式時裝置使用具有第三頻率的快速時鐘，該方法包括如下步驟對于除序列最后狀態(tài)以外的所有狀態(tài)，將可用時鐘的輸出分成連續(xù)重復(fù)狀態(tài)序列；對于序列中的最后狀態(tài)，對第一預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號的的周期進行計數(shù)，輸出作為備用時鐘的第二預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號的周期數(shù)；通過對第三預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號的周期進行計數(shù)并輸出作為備用時鐘的第四預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號周期來校正在當(dāng)前序列期間在所要求第一頻率和第二頻率之間的累積定時差值，使備用時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率；當(dāng)裝置處于備用狀態(tài)時，計算補償間隔以補償所累積的備用時鐘信號的定時誤差，根據(jù)直到裝置轉(zhuǎn)換到有源方式為止計數(shù)所得的可用時鐘的周期的總數(shù)和在當(dāng)前序列期間產(chǎn)生的可用時鐘的周期的總數(shù)所確定的跳動值來得到補償間隔。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種在具有有源和備用操作方式的裝置中產(chǎn)生備用時鐘脈沖頻率的設(shè)備，其中，當(dāng)在備用方式時該裝置使用具有所要求的第一頻率的備用時鐘，當(dāng)在有源方式時裝置使用具有第二頻率的快速時鐘，該裝置包括由可用時鐘信號源產(chǎn)生所述備用時鐘的設(shè)備和計算補償間隔以補償在裝置處于備用方式期間所累積的備用時鐘信號的定時誤差的設(shè)備，根據(jù)直到裝置轉(zhuǎn)換到有源方式為止時計數(shù)所得的可用時鐘的周期的總數(shù)和在當(dāng)前序列期間產(chǎn)生的可用時鐘的周期的總數(shù)所確定的跳動值來得到補償間隔。所述由可用時鐘信號源產(chǎn)生所述備用時鐘的設(shè)備具有吸收所述可用時鐘的第一多個周期的設(shè)備、輸出所述可用時鐘的第二多個周期作為所述備用時鐘的設(shè)備以及周期性地對由所述備用時鐘和所述可用時鐘的頻率差值引起的累積定時誤差進行調(diào)整以便使所述備用時鐘的平均頻率基本上等于所述的所要求的第一頻率的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明進一步提供了一種在具有有源和備用操作方式的裝置中產(chǎn)生備用時鐘脈沖頻率的設(shè)備，其中，當(dāng)在備用方式時該裝置使用具有所要求的第一頻率的備用時鐘，當(dāng)在有源方式時裝置使用具有第二頻率的快速時鐘，該裝置包括一個時鐘脈沖頻率發(fā)生器和一個跳動計算器。時鐘脈沖頻率發(fā)生器適合由可用時鐘信號源產(chǎn)生備用時鐘，時鐘脈沖頻率發(fā)生器包括備用方式狀態(tài)機，備用方式狀態(tài)機吸收可用時鐘的第一多個周期、輸出可用時鐘的第二多個周期作為備用時鐘以及周期性地對由備用時鐘和可用時鐘的頻率差值引起的累積定時誤差進行調(diào)整以便使備用時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率。跳動計算器計算補償間隔以補償在裝置處于備用方式期間所累積的備用時鐘信號的定時誤差，根據(jù)直到裝置轉(zhuǎn)換到有源方式為止時計數(shù)所得的可用時鐘的周期的總數(shù)和在當(dāng)前序列期間產(chǎn)生的可用時鐘的周期的總數(shù)所確定的跳動值來得到補償間隔。在此僅參照附圖通過例子來描述本發(fā)明，其中圖1是描述包括兩個通信系統(tǒng)的已有技術(shù)裝置的方框圖，其中每一個通信系統(tǒng)都具有自己的快時鐘和備用時鐘信號源；圖2是運行在一個通信系統(tǒng)實例中的本發(fā)明的時鐘脈沖頻率發(fā)生器的方框圖；圖3是描述有源方式和備用方式之間轉(zhuǎn)換時間的示意圖；圖4是描述本發(fā)明的時鐘脈沖頻率產(chǎn)生器利用具有任何頻率的可用時鐘產(chǎn)生備用時鐘的定時圖；圖5是描述相對于備用方式狀態(tài)機定時的、有源方式和備用方式之間轉(zhuǎn)換時間的示意圖；圖6是備用方式狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；以及圖7A和圖B是描述本發(fā)明的跳動校正方法的流程圖。
在圖2中示出了運行在一個通信系統(tǒng)實例中的本發(fā)明的時鐘脈沖頻率發(fā)生器的方框圖。通信系統(tǒng)，用標號30表示，包括兩個時鐘信號源為快速時鐘提供頻率信號源fFAST的時鐘信號源#1 32和為慢速時鐘(即備用時鐘)提供頻率信號源fAVAIL的時鐘信號源#2 34。注意時鐘信號源#2包括可用時鐘信號源并且具有任何頻率。通常由具有與在系統(tǒng)中其它地方使用的需要頻率不同的頻率的時鐘信號源來獲得時鐘信號源#2。
將快速時鐘輸入到位計數(shù)器36中，再傳送給幀計數(shù)器38。在此給出的通信系統(tǒng)實例中，在有源方式期間使用位計數(shù)器和幀計數(shù)器為位分界和幀分界提供定時。在典型的通信系統(tǒng)中，以分級的數(shù)據(jù)單元，例如，位，幀，超幀等傳送數(shù)據(jù)。位計數(shù)器用作限定一幀內(nèi)的位數(shù)量，而幀計數(shù)器用于對幀數(shù)進行計數(shù)。此外，通過加入新的計數(shù)值能設(shè)定位計數(shù)器的內(nèi)容。將位計數(shù)器和幀計數(shù)器兩者的輸出輸入到用于控制通信系統(tǒng)30運行的處理器46中。
將可用時鐘輸入到時鐘脈沖頻率發(fā)生器40中，脈沖頻率發(fā)生器40包括備用方式狀態(tài)機44和跳動計算處理器42。在備用方式期間使用時鐘脈沖頻率發(fā)生器40來產(chǎn)生具有需要備用頻率fSTDBY的備用時鐘。將備用方式狀態(tài)機44的備用時鐘信號輸出和快速時鐘信號源的輸出輸入給多路復(fù)用器(MUX)48。由處理器控制多路復(fù)用器的選擇。由通信系統(tǒng)30的內(nèi)部電路使用多路復(fù)用器的輸出。當(dāng)系統(tǒng)30處于有源方式時，使MUX輸出快速時鐘。當(dāng)系統(tǒng)30處于備用方式時，使MUX輸出備用時鐘。適當(dāng)?shù)亟o處理器編程來控制MUX，從而無論通信系統(tǒng)30處于何種方式都能使系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)保持同步。
在圖3中示出了描述有源方式和備用方式之間轉(zhuǎn)換時間的示意圖。注意，沿時間線的標記表示幀。當(dāng)系統(tǒng)處于有源方式時，內(nèi)部操作使用快速時鐘。在通常由所使用的通信協(xié)議決定的、記作T1的某些時間點，系統(tǒng)接收指令或內(nèi)部決定從有源方式轉(zhuǎn)換為備用方式。當(dāng)系統(tǒng)處于備用方式，系統(tǒng)使用備用時鐘進行內(nèi)部運行并且通常消耗很少的功耗。
在通常由所使用的通信協(xié)議決定的記作T2的某些時間點，系統(tǒng)決定轉(zhuǎn)換回到有源方式。在裝置進入有源方式之前系統(tǒng)從較慢的備用時鐘輕微地轉(zhuǎn)換回到快速有源時鐘。根據(jù)本發(fā)明，保持在時間T1和T2上的保持時鐘脈沖頻率發(fā)生器的狀態(tài)，分別由狀態(tài)’和狀態(tài)”表示。注意，按照通信協(xié)議，系統(tǒng)僅僅在幀分界上在有源方式和備用方式之間轉(zhuǎn)換。
備用方式狀態(tài)機44使用可用時鐘(即，時鐘信號源#2)作為頻率信號源產(chǎn)生具有所要求頻率的備用時鐘?？捎脮r鐘可以具有任何頻率，因為時鐘頻率產(chǎn)生器在補償由跳動引起的誤差時能進行時鐘速率的必要轉(zhuǎn)換。
備用方式狀態(tài)機44包括產(chǎn)生備用時鐘的電路(即，計數(shù)器，寄存器等)。狀態(tài)機包括多個狀態(tài)，其中，在每一狀態(tài)，根據(jù)可用時鐘周期性地產(chǎn)生一定數(shù)量的備用時鐘周期。在圖4中對此進行了描述，圖4示出了由本發(fā)明的時鐘頻率發(fā)生器利用具有任何頻率的可用時鐘所產(chǎn)生的備用時鐘的定時圖。
圖中示出了根據(jù)時間將可用時鐘分成多個狀態(tài)。由狀態(tài)#N和#N+1來描述這一原理。在產(chǎn)生特定數(shù)量的備用時鐘周期時狀態(tài)機工作，對可用時鐘周期進行計數(shù)。備用時鐘的每一循環(huán)都具有等于1/fAVAIL的周期TSTDBY。為了產(chǎn)生具有等于所要求備用時鐘速率的平均頻率的時鐘，可以吸收或吞咽可用時鐘的一個或多個周期。
下面將更詳細地描述備用方式狀態(tài)機的操作。在圖5中，描述了關(guān)于備用方式狀態(tài)機定時的、有源方式和備用方式之間的轉(zhuǎn)換時間。所示出的時間線是備用方式狀態(tài)機的一個完整的循環(huán)。限定整個循環(huán)具有α個狀態(tài)。狀態(tài)機適合自由運行并且由可用時鐘源來驅(qū)動。狀態(tài)機從狀態(tài)#1循環(huán)到狀態(tài)#α并返回到狀態(tài)#1。在狀態(tài)#1至狀態(tài)#α-1期間，產(chǎn)生相同數(shù)量的備用時鐘周期。在最后的狀態(tài)#α進行任何需要的時鐘補償。因而，在產(chǎn)生備用時鐘周期的α狀態(tài)之后，當(dāng)一起取平均值時，能有效地產(chǎn)生所要求的精確備用時鐘頻率。
然而，在一整個循環(huán)期間的任意隨機時間點，到該點所產(chǎn)生的大量備用時鐘可能不組合以有效地產(chǎn)生所要求的精確備用時鐘頻率。到該點累積的跳動誤差還沒有得到補償。正如前面所述，在最后的狀態(tài)#α對在狀態(tài)#1至狀態(tài)#α-1期間累積的跳動進行補償。
還需注意的是，轉(zhuǎn)換點時間T1和T2可以出現(xiàn)在狀態(tài)機循環(huán)期間的任意時候。為了準確地確定轉(zhuǎn)換回到有源方式的時間，必須對系統(tǒng)處于備用狀態(tài)時間(即，從T1至T2的時間間隔)期間所累積的跳動進行補償。需要注意的是，該時間間隔通常跨過狀態(tài)機的許多周期，而由于是在每一周期結(jié)束時才完全補償跳動，所以僅僅需要補償在第一周期和最后周期期間累積的跳動。這與出現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)換事件的周期對應(yīng)。
在圖6中示出了備用方式狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。將FSB整體定義為所要求的備用時鐘頻率，將FAV定義為可用時鐘頻率。術(shù)語GCD定義為FSB和FAV之間的最大整數(shù)公約數(shù)。然后按下面方程1和2所示，通過除以GCD來計算整數(shù)值NSB和NAV。NSB=FSBGCD---(1)]]>和NAV=FAVGCD---(2)]]>值NAV表示在狀態(tài)機的一個完整循環(huán)中可用時鐘的時鐘周期的總數(shù)。類似地，NSB表示在狀態(tài)機的一個完整循環(huán)中所要求的備用時鐘的時鐘周期數(shù)。值α定義為NAV與NSB的整數(shù)比(rounded ratio) 如前所述，在狀態(tài)機循環(huán)結(jié)束時補償當(dāng)由FAV產(chǎn)生FSB時所形成的暫時跳動。狀態(tài)機工作，產(chǎn)生備用時鐘，從而使跳動減少到最小。使狀態(tài)機包括α個狀態(tài)。對于狀態(tài)#1至#α-1(標號50)，狀態(tài)機計數(shù)可用時鐘的 時鐘周期并產(chǎn)生備用時鐘的 時鐘周期。在最后狀態(tài)#α(標號52)期間，狀態(tài)機計數(shù) 時鐘周期并產(chǎn)生 時鐘周期。
注意，通常NAV、NSB以及α的值是先驗的并且事先計算出這些值。如果用硬件來實現(xiàn)狀態(tài)機，則在硬件中能容易地固化這些值。
狀態(tài)機使用第一計數(shù)器I來跟蹤狀態(tài)數(shù)，并且使用循環(huán)計數(shù)的第二計數(shù)器，當(dāng)狀態(tài)處于范圍1至α-1時第二計數(shù)器在1和[NAV/α]之間計數(shù)，當(dāng)狀態(tài)處于α狀態(tài)時第二計數(shù)器在1和[NAV-(α-1)[NAV/α]之間計數(shù)。I和循環(huán)計數(shù)器的組合表示備用時鐘產(chǎn)生的當(dāng)前狀況。在系統(tǒng)從快速時鐘向慢時鐘(即高頻率向備用時鐘)轉(zhuǎn)換的時候，存貯兩個計數(shù)器的值。這與時間T1對應(yīng)并將此值表示為I’和循環(huán)計數(shù)’(cycle_count’)，所表示的狀態(tài)’如圖3所示。類似地，在系統(tǒng)從慢速時鐘返回到快速時鐘的時候，存貯兩個計數(shù)器的值(以符號I”和循環(huán)計數(shù)”(cycle_count”)來表示，并表示為狀態(tài)”)。這與如圖3所示的時間T2對應(yīng)。
使用這四個值I’，I”，循環(huán)計數(shù)’(cycle_count’)和循環(huán)計數(shù)”(cycle_count”)能確定所產(chǎn)生的跳動量。通過調(diào)整快速時鐘計數(shù)器(即位計數(shù)器)在轉(zhuǎn)換回到有源方式的時候能補償該跳動誤差。
下面將更詳細地描述在跳動計算處理器42中進行的跳動校正方法(圖2)。在圖7A和7B中示出了描述本發(fā)明跳動校正方法的流程圖。假定通信系統(tǒng)目前處于有源方式，在一些時間點上，它決定從有源方式轉(zhuǎn)換到備用方式(步驟60)。這可由外部實體、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)等來確定。為了轉(zhuǎn)換方式，處理器選擇輸入給多路復(fù)用器48(圖2)的控制信號以便選擇備用時鐘。在進行選擇之后，跳動計算處理器42讀出狀態(tài)機的當(dāng)前狀態(tài)’(即，與時間T1對應(yīng)的當(dāng)前狀態(tài)數(shù)I’和產(chǎn)生的循環(huán)計數(shù)’(cycle_count’)的時鐘數(shù))(步驟62)。
然后，處理器42根據(jù)下面的方程6計算出從當(dāng)前狀態(tài)機循環(huán)開始直到時間T1為止(從有源方式到備用方式)所出現(xiàn)的可用時鐘信號源的周期數(shù)(步驟64)。 接著，處理器根據(jù)下面的方程7計算從當(dāng)前狀態(tài)機循環(huán)開始直到時間T2為止(從備用方式到有源方式)所出現(xiàn)的可用時鐘信號源的周期數(shù)(步驟66)。
N″AV＝(N′AV+NFR×NCL)modNAV(7)其中NFR表示處于備用方式時所計數(shù)的幀數(shù)，NCL表示一幀中的時鐘周期數(shù)。
處理器根據(jù)下面I’＝1至α-1的方程8和I’＝α的方程9來計算出從當(dāng)前狀態(tài)機循環(huán)開始直到時間T1所產(chǎn)生的時鐘周期數(shù)(步驟68)。 和 可由下面的評估來確定特定狀態(tài)(即，I’的值)和使用哪一方程。如果 則使用方程8，否則使用方程9。
處理器根據(jù)下面I”＝1至α-1時的方程11和I”＝α?xí)r的方程12來計算出從當(dāng)前備用方式狀態(tài)機循環(huán)開始到時間T2所產(chǎn)生的時鐘周期數(shù)(步驟70)。 和 可由下面的評估來確定特定狀態(tài)(即，I”的值)和使用哪一方程。如果滿足 則使用方程11，否則使用方程12。
按下面的方程計算出每一狀態(tài)在T1和T2時所產(chǎn)生的跳動J。對于狀態(tài)’J′=N′AVFAV-N′SBFSB[sec]---(14)]]>對于狀態(tài)”J′′=N′′AVFAV-N′′SBFSB[sec]---(15)]]>總跳動量J是差值并且由下面的公式給出J=N′AV-N′′AVFAV-N′SB-N′′SBFSB[sec]---(16)]]>可獲得的最大跳動量是有限值并且由下面公式給出 一旦計算出跳動誤差，就能確定快速時鐘校正值并且用新計數(shù)值修改快速時鐘計數(shù)器(即，位計數(shù)器)(步驟74)。
新計數(shù)值＝[-J/FFAST]取整數(shù)+當(dāng)前計數(shù)值(18)其中，F(xiàn)FAST表示快速時鐘的頻率，當(dāng)前計數(shù)值表示在沒有本發(fā)明的情況下通常設(shè)定的快速計數(shù)器的值。通常使快速計數(shù)器初始化為0，其中用負數(shù)或等效數(shù)(即在一幀中的位數(shù))初始化計數(shù)器?；蛘?，保留原計數(shù)器的值，但放棄一部分與跳動誤差相同的當(dāng)前幀的位?；蛘?，為了不損失一幀中的任何位，可使通信系統(tǒng)較早醒來以計算由跳動誤差表示的時間。然后作出返回到有源方式的決定并且將新計數(shù)值寫入快速時鐘(步驟76)。
下面給出一個示意性的例子?？焖贂r鐘和可用時鐘的頻率差值為大約10至1的數(shù)量級。假定所要求的備用頻率是3.2KHz，而可用時鐘為用于保持時間的共頻32.768KHz。
FAV＝32.768KHzFSB＝3.2KHz將最大整數(shù)公約數(shù)GCD定為128?？捎煞匠?、2和3來計算出NAV、NSB和α的值。
NAV＝256NSB＝25
α＝10因而，在狀態(tài)1至狀態(tài)α-1期間狀態(tài)機計數(shù)可用時鐘的25個周期并產(chǎn)生備用時鐘的2個時鐘。在最后狀態(tài)α期間，狀態(tài)機計數(shù)出可用時鐘的31個周期并產(chǎn)生備用時鐘的7個時鐘。因而，在最后狀態(tài)補償在狀態(tài)機循環(huán)期間累積的跳動。
假定在從有源方式向備用方式轉(zhuǎn)換的時間T1狀態(tài)機的狀態(tài)’包括I’＝4(當(dāng)前狀態(tài)#4)和循環(huán)計數(shù)＝18個周期。事先知道系統(tǒng)處于備用狀態(tài)時的時間間隔幀數(shù)NFR＝100和每一幀中備用時鐘周期的數(shù)量NCL＝50。
使用這些數(shù)，用方程6和7能確定對應(yīng)N’AV和N”AV的值。
N’AV＝18+3×25＝93N”AV＝(93+100×50)mod256＝229由于方程10評估TRUE，所以使用方程8計算N’SB。類似地，用方程13評估FALSE，則使用方程12計算N”SB。 ＝6+min(2，18)＝8和N″SB＝9×2+min(25-9×2,229-9×25)＝18+min(7，4)＝22根據(jù)方程16計算跳動J如下J=93-22932768-8-223200]]>＝-4.15×10-3-(-4.38×10-3)＝225μsec假定快速時鐘速率為1MHz，根據(jù)方程18得到新的計數(shù)值如下新計數(shù)值＝取(-225)的整數(shù)+0＝225因而，將-225送入計數(shù)器或作為等效值將775送入計數(shù)器，這里假定每幀1000位(或快速時鐘周期)。所以通過使位計數(shù)器初始化為775能補償時鐘跳動。
希望所附的權(quán)利要求能夠覆蓋落入在本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有特征和優(yōu)點。由于許多變型和修改對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說都是顯而易見的，所以希望本發(fā)明不受在此描述的實施例的限制。因而，應(yīng)該理解為可以采用落在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有合適的變化、修改和等同方案。
權(quán)利要求
1.一種由具有第二頻率的可用第二時鐘信號產(chǎn)生具有所要求的第一頻率的第一時鐘信號的方法，其中所述第二頻率高于所述第一頻率，所述方法包括如下步驟通過排序預(yù)定數(shù)量的狀態(tài)來產(chǎn)生第一時鐘信號，從而在每一狀態(tài)吸收所述第二時鐘的第一多個周期和將第二時鐘的第二多個周期作為第一時鐘的周期輸出；在所述每一序列的末端通過將校正時間間隔加到第一時鐘來校正在所要求第一頻率和可用第二頻率之間的定時差值，使第一時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率；計算補償間隔以補償在規(guī)定時間間隔內(nèi)第一時鐘信號的累積定時跳動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述補償間隔是在從當(dāng)前序列開始到規(guī)定的時間點的時間周期期間計算出來的。
3.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述校正步驟包括對所述第二時鐘信號的規(guī)定數(shù)量的周期數(shù)進行計數(shù)以便補償所述第一頻率和所述第二頻率之間的差值的步驟。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于加入校正時間間隔的步驟包括吸收所述第二時鐘信號的第三多個周期并輸出所述第二時鐘的第四多個時鐘周期的的步驟。
5.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于預(yù)定數(shù)量的狀態(tài)α由所述第二頻率與所述第一頻率的比來確定。
6.如權(quán)利要求1-4的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于根據(jù)下面的公式來確定所述稱為α的預(yù)定數(shù)量狀態(tài) 其中，NAV表示在一個完整序列的狀態(tài)中所述第二時鐘的時鐘周期的總數(shù)，NSB表示在一個完整序列的狀態(tài)中所述第一時鐘的時鐘周期的總數(shù)，F(xiàn)AV表示所述第二頻率的值，F(xiàn)SB表示所述第一頻率的植。
7.如權(quán)利要求1-4的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，對于所述序列除最后狀態(tài)以外的所有狀態(tài)，所述第一多個周期等于，這里NAV＝FAV/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值。
8.如權(quán)利要求1-4的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，對于所述序列除最后狀態(tài)以外的所有狀態(tài)，所述第二多個周期等于，這里NSB＝FSB/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值。
9.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生步驟包括如下步驟對于所述序列的最后狀態(tài)，吸收所述第二時鐘周期1至NAV-(α-1)·[NAV/α]，這里NAV＝FAV/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值。
10.如權(quán)利要求1-8的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生步驟包括如下步驟對于所述序列的最后狀態(tài)，輸出所述第二時鐘的NSB-(α-1)·[NSB/α]周期，這里NSB＝FSB/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值。
11.一種由具有第二頻率的第二時鐘信號產(chǎn)生具有所要求的第一頻率的第一時鐘信號的方法，所述方法包括如下步驟周期性地對所述第一預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號的周期進行計數(shù)；周期性地輸出第二預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號周期；通過對第三預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號的周期進行計數(shù)并輸出第四預(yù)定數(shù)量的第二時鐘信號周期來校正在所要求的第一頻率和第二頻率之間的累積定時差值，使第一時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進一步地包括如下步驟計算bm在規(guī)定時間間隔內(nèi)累積的定時跳動。
13.如權(quán)利要求3或12所述的方法，進一步地包括如下步驟提供在有源方式期間使用的具有第三頻率的第三時鐘信號源，所述第三頻率高于所述第一頻率和所述第二頻率，根據(jù)所述計算的定時跳動調(diào)整與所述第三時鐘信號相應(yīng)的位計數(shù)器。
14.如權(quán)利要求11、12或13的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述的校正步驟包括如下步驟對規(guī)定數(shù)量的所述第二時鐘信號的周期進行計數(shù)以便補償在所述第一頻率和所述第二頻率之間的差。
15.如權(quán)利要求11-14的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于將所述計數(shù)和輸出步驟的周期分成重復(fù)序列，其中將每一序列分為α個狀態(tài)，根據(jù)下面的公式來確定所述α的值 其中，NAV表示在一個完整序列的狀態(tài)中所述第二時鐘的時鐘周期的總數(shù)，NSB表示在一個完整序列的狀態(tài)中所述第一時鐘的時鐘周期的總數(shù)，F(xiàn)AV表示所述第二頻率的值，F(xiàn)SB表示所述第一頻率的植。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，對于所述序列除最后狀態(tài)以外的所有狀態(tài)，所述第一預(yù)定數(shù)量的周期數(shù)等[NAV/α]，這里NAV＝FAV/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，對于所述序列除最后狀態(tài)以外的所有狀態(tài)，所述第二預(yù)定數(shù)量的周期數(shù)等于[NSB/α]，這里NSB＝FSB/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)。
18.在具有有源操作方式和備用操作方式的裝置中，準確確定所述裝置處于備用方式的時間周期的定時方法，其中，當(dāng)在備用方式時所述裝置使用由具有第二頻率的可用時鐘產(chǎn)生具有所要求第一頻率的備用時鐘，當(dāng)在有源方式時所述裝置使用具有第三頻率的快速時鐘，所述方法包括如下步驟將可用時鐘的輸出分成連續(xù)重復(fù)的狀態(tài)序列；對于除所述序列最后狀態(tài)以外的所有狀態(tài)對第一預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號的周期進行計數(shù)；輸出作為備用時鐘的第二預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號的周期數(shù)；對序列中的最后狀態(tài)通過對第三預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號的周期進行計數(shù)并輸出作為備用時鐘的第四預(yù)定數(shù)量的可用時鐘信號周期來校正在當(dāng)前序列期間在所要求的第一頻率和第二頻率之間的累積定時差值，使備用時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率；當(dāng)裝置處于備用狀態(tài)時，計算補償間隔以補償所累積的備用時鐘信號的定時誤差，根據(jù)直到裝置轉(zhuǎn)換到有源方式為止計數(shù)所得的可用時鐘的周期的總數(shù)和在當(dāng)前序列期間產(chǎn)生的可用時鐘的周期的總數(shù)所確定的跳動值來得到補償間隔。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定數(shù)量等于[NAV/α]周期，這里NAV＝FAV/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α為所述第二頻率與所述第一頻率的比值取整數(shù)。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定數(shù)量等于[NSB/α]周期，這里NSB＝FSB/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值取整數(shù)。
21.如權(quán)利要求15或18所述的方法，其特征在于所述第三預(yù)定數(shù)等于NAV-(α-1)·[NAV/α]，這里NAV＝FAV/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值。
22.如權(quán)利要求15或18所述的方法，其特征在于所述第四預(yù)定數(shù)等于NSB-(α-1)·[NSB/α]周期，這里NSB＝FSB/GCD，GCD表示在所述第一頻率和所述第二頻率之間的最大公約數(shù)并且α是所述第二頻率與所述第一頻率的比值。
23.如前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述補償間隔包括由下式給出的總累積跳動J=N′AV-N′′AVFAV-N′SB-N′′SBFSB(sec)]]>其中J表示總累積跳動，F(xiàn)AV表示所述第二頻率的值，F(xiàn)SB表示所述第一頻率的植，N’AVN”AV分別表示從序列的開始到所述規(guī)定時間間隔開始所累積的所述可用時鐘的時鐘周期的總數(shù)和從序列的開始到所述規(guī)定時間間隔終止所累積的所p述可用時鐘的時鐘周期的總數(shù)，N’SBN”SB分別表示從序列的開始到所述規(guī)定時間間隔開始所產(chǎn)生的所述備用時鐘的時鐘周期的總數(shù)和從序列的開始到所述規(guī)定時間間隔終止所產(chǎn)生的所述備用時鐘的時鐘周期的總數(shù)。
24.一種在具有有源操作方式和備用操作方式的裝置中產(chǎn)生備用時鐘脈沖頻率的設(shè)備，其中，當(dāng)在備用方式時該裝置使用具有所要求的第一頻率備用時鐘，當(dāng)在有源方式時該裝置使用具有第二頻率的快速時鐘，該裝置包括由可用時鐘信號源產(chǎn)生所述備用時鐘的設(shè)備，它包括吸收所述可用時鐘的第一多個周期的設(shè)備；輸出所述可用時鐘的第二多個周期作為所述備用時鐘的設(shè)備；周期性地對由所述備用時鐘和所述可用時鐘的頻率差值引起的累積定時誤差進行調(diào)整以便使所述備用時鐘的平均頻率基本上等于所述的所要求的第一頻率的設(shè)備；以及計算補償間隔以補償在裝置處于備用方式期間所累積的備用時鐘信號的定時誤差的設(shè)備，根據(jù)直到裝置轉(zhuǎn)換到有源方式為止時計數(shù)所得的可用時鐘的周期的總數(shù)和在當(dāng)前序列期間產(chǎn)生的可用時鐘的周期的總數(shù)所確定的跳動值得到補償間隔。
25.一種在具有運行的有源操作方式和備用操作方式的裝置中產(chǎn)生備用時鐘脈沖頻率的設(shè)備，其中，當(dāng)在備用方式時該裝置使用具有所要求的第一頻率備用時鐘，當(dāng)在有源方式時裝置使用具有第二頻率的快速時鐘，該設(shè)備包括一個適合由可用時鐘信號源產(chǎn)生備用時鐘的時鐘脈沖頻率發(fā)生器，所述時鐘脈沖頻率發(fā)生器包括備用方式狀態(tài)機，備用方式狀態(tài)機吸收可用時鐘的第一多個周期、輸出可用時鐘的第二多個周期作為備用時鐘以及周期性地對因備用時鐘和可用時鐘的頻率差值所引起的累積定時誤差進行調(diào)整以便使備用時鐘的平均頻率基本上等于所要求的第一頻率；計算補償間隔以補償在裝置處于備用方式期間所累積的備用時鐘信號的定時誤差的跳動計算器(jitter calculator)，根據(jù)直到裝置轉(zhuǎn)換到有源方式為止時計數(shù)所得的所述可用時鐘的周期的總數(shù)和在當(dāng)前序列期間產(chǎn)生的所述可用時鐘的周期的總數(shù)所確定的跳動值來得到補償間隔。
全文摘要
一種由具有任意頻率的時鐘信號源(34)產(chǎn)生具有要求頻率的時鐘信號的裝置和方法。本發(fā)明的機構(gòu)通過‘吞咽’或吸收可用頻率信號源的時鐘周期產(chǎn)生一個平均速率,非常接近所要求的最佳速率。通過加入基于較高速率時鐘信號源的計數(shù)脈沖來實現(xiàn)準確定時。時鐘頻率發(fā)生器(40)包括備用方式狀態(tài)機(44)和跳動計算處理器(42)。由跳動計算處理器(42)進行定時計算,備用方式狀態(tài)機(44)用于產(chǎn)生所要求備用方式時鐘脈沖頻率。狀態(tài)機利用計數(shù)器來跟蹤可用時鐘的周期數(shù)和產(chǎn)生的備用時鐘的周期數(shù)。
文檔編號H03L7/00GK1322075SQ0111648
公開日2001年11月14日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月4日
發(fā)明者H·伊蘭, O·哈倫, E·貝瑟斯 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司