專利名稱：時鐘恢復的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到用來處理數據流的裝置，該裝置包括一個時鐘恢復系統(tǒng)，用來將時鐘頻率與代表時基的時標相比較，從而將時鐘頻率鎖定在數據流的時基上。
本發(fā)明進一步涉及一種方法，將時鐘頻率與代表時基的時標相比較，從而將時鐘頻率鎖定在數據流的時基上。
US-A5,699,392公開了一種從MPEG-2傳送流中恢復編碼器時鐘的系統(tǒng)。根據數字信息流中包含的程序鐘參考(PCR)值將解碼器時鐘大致維持在與編碼器時鐘相同的頻率。一個電壓控制振蕩器產生頻率為27MHz的解碼器時鐘。將解碼器時鐘反饋到一個計數器，產生一個本地系統(tǒng)時鐘(STC)。計數器起初裝載來自數字數據流的PCR值。隨著陸續(xù)接收到PCR值，一個減法器從本地STC的值中減去PCR的值，產生一個誤差信號。為了產生控制信號，將誤差信號濾波，定標，并且加到一個低通濾波器和處理器內部的控制變量上。將控制信號提供給電壓控制振蕩器用來調節(jié)振蕩器的振蕩頻率。
MPEG標準是將數字數據劃分成許多分組，以便從多個來源傳輸數字信息。然后將分組多路復用到單個數據信道上，使得大量用戶能夠通過一條公共數據信道發(fā)送和接收數據。在一個給定的數據信道內部攜帶的所有音頻，視頻及輔助信息被劃分成188字節(jié)長度的傳送分組。每個傳送分組被細分成一個標題和一個有效負載。標題中攜帶用來識別有效負載內攜帶的數據類型的信息以及對傳送分組流解碼所需的信息。PCR是一個42位值，它代表由一個MPEG-2編碼器內部的編碼器時鐘來確定時鐘的一個相對STC的時標。在42位中，前33位PCR值可作為PCR基，并且表示以90KHz時基為單位的編碼器系統(tǒng)時鐘的值。PCR值中剩下的9位可以作為PCR擴展，并且表示以27MHz(模300)時基為單位的系統(tǒng)時鐘的值。MPEG-2標準要求在傳送流中必須以不超過100ms的間隔提供PCR值。為了準確地多路分解并且對音頻和視頻數據解碼，在用來為數據編碼的編碼器時鐘和用來對數據解碼的解碼器時鐘之間需要維持精確的同步。編碼器和解碼器時鐘頻率的差別會造成緩沖器下溢或溢出。
傳送流帶有指示時標(PTS)，用來為MPEG-2解碼器指示何時向用戶提供各幀視頻和音頻數據。每個PTS的值最終是由編碼器的編碼器時鐘也就是在MPEG-2編碼器中對STC計時的頻率來指示的。在對數據進行編碼時，MPEG-2編碼器在STC采樣的基礎上將PTC插入傳送流中。因此，如果要將數據流準確地提供給用戶，MPEG-2解碼器中的解碼器時鐘必須和編碼器時鐘是相同的頻率。為了達到這一目的，編碼器時鐘和解碼器時鐘之間的“同步”就意味著其工作頻率相同，但是二者之間可能存在相位偏移。
假設在一種無差錯環(huán)境中，同步的編碼器和解碼器時鐘能夠消除顯示發(fā)送的數據時出現(xiàn)的幀跳躍或幀保持。如果接收的時間比數據的PTS所指示的遲，就會發(fā)生幀跳躍。如果解碼器內部的緩沖器沒有接收到足夠執(zhí)行解碼的音頻或視頻數據，就會發(fā)生幀保持。為了維持同步，在時鐘恢復系統(tǒng)中提供了一個鎖相環(huán)。電壓控制振蕩器工作的額定振蕩頻率是27MHz，并且有一個控制輸入端用來圍繞著27MHz額定頻率在小范圍內調節(jié)頻率。解碼器時鐘被用來多路分解、解碼及顯示音頻和視頻數據。
本發(fā)明的目的是提供一種更加靈活且節(jié)省的時鐘恢復系統(tǒng)。為此，本發(fā)明提供了一種如獨立權利要求所限定的數據處理裝置和方法，用來將時鐘頻率鎖定在數據流的時基上。在從屬權利要求中提出了最佳本發(fā)明第一實施例的特征在于上述時鐘恢復系統(tǒng)包括產生自然參考頻率的一個自由振蕩時鐘；以及一個裝置，用于在上述時標的控制下根據上述參考頻率合成上述時鐘頻率。自由振蕩時鐘比現(xiàn)有技術中已知的實施例所采用的可調諧(de-tunable)晶體更加節(jié)省。可以實現(xiàn)快速鎖定和大范圍跟蹤。本發(fā)明還為選擇其他頻率提供了更大的靈活性。
本發(fā)明的一個實施例還包括用來根據沒有鎖定在上述時基上的上述參考頻率合成另一個時鐘頻率的另一個裝置。不需要鎖定在輸入數據流的時基上的另一個時鐘頻率是根據自然參考頻率產生的，例如是采用一個專用鎖相環(huán)。這一實施例提供的時鐘系統(tǒng)可以提供鎖定的時鐘和沒有鎖定的時鐘。兩種類型的時鐘都將這一自然參考頻率作為參考時鐘。僅僅對那些真正需要鎖定的時鐘執(zhí)行鎖定，例如是MPEG音頻和視頻處理裝置中使用的時鐘。在本發(fā)明的一個具體實施例中，上述另一個裝置包括一個乘法器，用來將上述參考頻率乘以一個適當的整數以獲得上述另一個時鐘頻率。如果這一乘法器是用鎖相環(huán)實現(xiàn)的，就需要用整數除法器來簡化設計。在各個數據塊之間由于各個時鐘樹的負荷不同而造成的時鐘脈沖相位差最小，不需要額外的同步電路就能夠交換數據。
在本發(fā)明的另一個實施例中，上述合成裝置包括一個控制乘法器，用來將參考頻率乘以一個適當的數以獲得上述時鐘頻率。出于靈活性的考慮，這一適當的數可以由一個處理裝置來控制。由處理裝置將鎖定的時鐘頻率與輸入的時標相比較并且計算出這一適當的數，從而鎖定在輸入數據流的時標上。
在一個具體實施例中，控制乘法器包括一個鎖相環(huán)(PLL)電路，按照參考頻率的整倍數獲得一個振蕩頻率，上述電路包括連接到振蕩器上的一個相位檢測器和一個反饋環(huán)，用來將振蕩頻率送到相位檢測器的一個輸入端，上述反饋環(huán)包括一個整數除法器；和一個控制除法器，用來將振蕩頻率除以一個非整數除數以獲得一個分頻頻率，上述除數是在上述時標的控制下獲得的，將上述分頻頻率作為時鐘頻率輸出。這是本發(fā)明的一種實際方案，其中的反饋環(huán)僅僅需要簡單的整數除法器。由于使用鎖相環(huán)來鎖定時鐘頻率的這種直接實現(xiàn)的合成裝置不能減少時鐘抖動和時鐘脈沖相位差，在進一步的實施例中還采取了一些特殊措施。
在本發(fā)明的減少時鐘脈沖相位差的一個實施例中，上述控制乘法器包括用來獲得參考頻率整倍數的一個振蕩頻率的鎖相環(huán)電路，上述電路包括連接到一個振蕩器上的相位檢測器；一個控制除法器將振蕩頻率除以一個非整數除數以獲得一個分頻的頻率；上述除數是在上述時標的控制下獲得的；用來計算分頻的頻率在參考頻率的每個周期中的正邊沿數量的一個計數器；用來產生一個預定頻率的裝置，該頻率在預定位置上包括一定數量的正邊沿，上述數量等于分頻的頻率中的正邊沿的上述數量，并且將上述預定頻率作為時鐘頻率輸出；以及用來將時鐘頻率提供給相位檢測器的一個輸入端的一個反饋環(huán)，上述反饋環(huán)包括一個級聯(lián)除法器，用來將時鐘頻率除以一個等于上述正邊沿數量的除數。
本實施例的優(yōu)點是包括了用來獨立合成用于音頻處理和視頻處理的時鐘頻率的裝置。獨立地鎖定音頻和視頻時鐘還具有另外的優(yōu)點，即使是PTS時標也是可以調節(jié)的，也能夠獲得精確匹配的時基。還可以獨立地選擇斷續(xù)的時基。
再一個實施例包括使用上述時鐘頻率執(zhí)行第一程序步驟的第一處理裝置；使用上述另一個時鐘頻率執(zhí)行第二程序步驟的第二處理裝置；和一個采樣速率變換器，用來變換第一處理裝置的輸出信號的采樣速率，將變換的輸出信號供給第二處理裝置。這一實施例為按照鎖定的時鐘頻率工作的一個裝置和按照沒有鎖定的也就是不同的頻率工作的第二裝置的連接提供了一種解決方案。采樣速率變換器可以補償時鐘抖動，因而不存在需要高性能模擬PLL的困難。這一實施例特別適用于使音頻和視頻處理裝置按照鎖定的時鐘頻率工作，而連接到處理裝置上的數模變換器可以按照沒有鎖定的時鐘頻率工作。在一個有益的實施例中，用于音頻部分的D/A變換器按照音頻D/A變換器的時鐘頻率的整倍數工作。這一整數可以等于一，從而使音頻和視頻D/A變換器按照相同的時鐘頻率工作。采用相同的時鐘頻率或是簡單的相互比例的音頻和視頻D/A變換器可以簡單地集成在同一個芯片上?？梢杂煽刂瞥朔ㄆ鬏敵龅南辔恍畔砜刂撇蓸铀俾首儞Q器。
參照以下的實施例就能了解到本發(fā)明的上述和其他方面。
在附圖中

圖1表示現(xiàn)有技術中已知的一種時鐘恢復系統(tǒng)的示意圖；圖2表示包括了本發(fā)明多個方面的一種數據流處理裝置；圖3表示按照本發(fā)明的PLL時鐘合成技術的總框圖；圖4A和4B表示一個非整數除法器的示意圖及其對應的時序圖；圖5表示按照本發(fā)明的鎖定時鐘的另一個實施例；圖6表示本發(fā)明中用于補償時鐘抖動的一個實施例；圖7A和7B表示本發(fā)明中用于補償時鐘脈沖相位差的一個實施例及其對應的時序圖；以及圖8A和8B表示按照本發(fā)明的一種具有非整數除法器的PLL及其對應的時序圖。
附圖中僅僅表示了對于理解本發(fā)明所必要的元件。
圖1的時鐘恢復系統(tǒng)示意性地表示了現(xiàn)有技術中已知的一種系統(tǒng)。這一系統(tǒng)包括一個比較器10，一個控制裝置11和一個振蕩器12。振蕩器可以由控制裝置11來控制。反饋給比較器10的振蕩器輸出大約是27MHz。27MHz的輸出頻率可以在大約100ppm的小范圍內調諧。比較器10將時鐘頻率與輸入的時標PCR相比較。根據在比較器中執(zhí)行的比較來調節(jié)振蕩器的頻率。27MHz頻率在解碼器中被用做時鐘頻率。一般來說，27MHz僅僅適用于標準的ITU656式圖像。對于諸如音頻解碼，圖形覆蓋，CPU，外設等等其他集成的功能可能更適合采用其他時鐘。因而在這種系統(tǒng)中就需要有許多不同的PLL或是多個晶體，使系統(tǒng)的結構明顯復雜化。音頻部分要求有音頻采樣頻率的倍數的低抖動時鐘。因此就需要有額外的非整數除法器加上高性能PLL，還有因不知道其他時鐘范圍而造成時鐘脈沖相位差的缺點。另外也難以滿足音頻D/A變換器對時鐘抖動的極為苛刻的要求。
圖2表示按照本發(fā)明的一種數據處理裝置。盡管本發(fā)明可以應用于任何包括時標的數據流，以下的討論是以MPEG編碼的數據流為例。
該裝置包括一個用來產生例如24.576MHz自然頻率的一個自由振蕩時鐘20。這是用于DVB機頂盒的實際頻率。根據具體的應用可能更適合采用其他的頻率。例如，TV的實際頻率是24.0MHz。
分頻器21是可以用來對自由振蕩時鐘20分頻的一種選擇元件。分頻器21可以是自由振蕩時鐘的一部分，也可以省略。在下文中假設存在這樣一個分頻器21并且是對自由振蕩時鐘20執(zhí)行4分頻，以獲得6.144MHz的自然參考頻率FREF。在整個裝置中分配這種單一的低參考頻率FREF。由自由振蕩時鐘20或是其衍生物產生的自然頻率有選擇地輸出到外部設備或通信總線，例如是外部SDRAM,IEEE1394接口或是一個調制解調器。如果省略分頻器21，參考頻率FREF就等于自由振蕩時鐘20所產生的頻率。
該裝置包括PLL22和22’，它們分別為子系統(tǒng)單元23和23’產生本地頻率。這種子系統(tǒng)單元23和23’的例子有存儲器接口，中央處理單元(CPU)，外設，解碼器等等。
從現(xiàn)有技術中可知，時標PCR代表著輸入數據流的時基。按照本發(fā)明的一個方面，需要鎖定在時基上的時鐘是在時標PCR的控制下由參考頻率FREF合成的。例如，MPEG指示單位需要將時鐘頻率鎖定在輸入數據流的時基上。為了將MPEG視頻處理時鐘頻率鎖定在時標PCR上，該裝置包括一個CPU24和一個控制乘法器25(PLL)。將視頻時基也就是視頻處理時鐘頻率與輸入時標PCR相比較，并且用CPU24計算一個適當的乘法系數，從而鎖定在輸入數據流的時基上。在實踐中，由CPU24為PLL中使用的非整數除法器計算一個適當的除數，按照圖3所示的方式構成一個控制乘法器25。CPU24包括一個比較單元241和一個控制單元240。視頻處理時鐘頻率從PLL25輸出到視頻處理單元26。將一個視頻時間計數器261連接到視頻處理單元26。用視頻時間計數器261分配所需的視頻時基并且反饋給CPU24的比較單元241。
裝置的音頻部分也是用類似的方式實現(xiàn)的，它包括一個由比較單元341和一個控制單元340構成的CPU34。音頻部分進一步包括一個控制乘法器35(PLL)和連接到一個音頻時間計數器361上的音頻處理單元36。音頻部分的元件與其在裝置的視頻部分中對應的元件類似。
在裝置的音頻和視頻部分獨立地調節(jié)時基還有一個優(yōu)點，那就是可以單獨選擇時基中斷。進而也可以將解碼和指示時標納入調節(jié)范圍，由此可以獲得精確的時基匹配。在US-A5,652,627中描述了MPEG-2解碼和指示時標。指示時標(PTS)規(guī)定了每個圖像應該顯示的時間，而當解碼時間與指示時間不同時，解碼時標(DTS)規(guī)定了對一個圖像解碼的時間。每個MPEG-2圖像和音頻幀都有一個附帶(直接或是間接)的DTS，它指示應該對圖像或音頻幀解碼的解碼器時鐘的時間。如果用于一個特定圖像或音頻幀的DTS不是直接在MPEG-2比特流中編碼的，就緊接著前一幀對這一圖像或音頻幀解碼。圖像和音頻幀都是按照DTS增值的次序發(fā)送的。因為MPEG-2需要在按順序顯示若干圖像之前(也就是在B一圖像之前)發(fā)送一些圖像，這些圖像也需要一個被稱為指示時標(PTS)的第二時標，它用來指示顯示圖像所需的時鐘值。如果僅有一個編碼的時標(就象音頻信號一貫的情況)，就假設將其兼做DTS和PTS。視頻和音頻都是從各自的PTS場指示的時間開始，以確保視頻和音頻的同步(邊沿同步)。鎖定DTS的方式和鎖定PTS的方式是相同的。
視頻部分的實際頻率是27MHz。音頻部分的實際頻率是24.6或22.6MHz，也就是音頻采樣頻率的一個倍數。圖2的時鐘系統(tǒng)可以提供具有晶體穩(wěn)定性的鎖定和不鎖定的時鐘。
在本發(fā)明的一個實施例中，視頻和音頻數模(D/A)變換器28和38按照從自然參考頻率FREF獲得的頻率工作，沒有鎖定在輸入數據流的時基上。在一個具體實施例中使用了類似于PLL22和22'的PLL。然而也可以用其他的方式獲取D/A變換器28和38的時鐘頻率。對于集成在單個集成電路(IC)上的D/A變換器28和38最好是按照簡單的相互比例或是相同的時鐘頻率工作，例如，視頻D/A變換器28可以按照音頻D/A變換器38的時鐘頻率的整倍數工作。
圖3表示按照本發(fā)明的PLL時鐘合成技術的總框圖。PLL是在一個控制振蕩器的輸入信號和輸出信號之間的相位差的相位敏感檢測的基礎上工作的一個閉環(huán)頻率控制系統(tǒng)。由PLL來控制振蕩器，使其相對于一個參考信號保持恒定的相位角。
圖3表示的PLL22沒有將時鐘頻率鎖定在輸入數據流的時基上，而是由PLL25產生鎖定在輸入數據流的時基上的視頻指示時鐘。PLL22’和PLL35分別與PLL22和PLL25相同。
PLL22包括一個相位檢測器221(PD)，一個環(huán)路濾波器222(LPF)，一個控制振蕩器(Osc)，第一除法器224(DivN1)和處在反饋環(huán)內的第二除法器225(DivN2)。在本實施例中，在子系統(tǒng)中使用的沒有鎖定的另一個時鐘頻率是自然參考頻率FREF的整倍數。因此，除法器224,225是簡單的整數除法器。振蕩器223產生的頻率是自然參考頻率FREF的整倍數。然后在第一除法器224中按照整數N1對振蕩器223的頻率分頻，產生在子系統(tǒng)23中使用的另一個時鐘頻率FOUT(1)。另一個時鐘頻率FOUT(1)在第二除法器225中經過第二整數N2分頻之后反饋給相位檢測器221與參考頻率FREF進行可能的比較。這樣做是必要的，因為另一個時鐘頻率FOUT(1)是參考頻率FREF的整倍數。根據相位檢測器221檢測的相位差，使用環(huán)路濾波器222來修正控制振蕩器223產生的頻率，在另一個時鐘頻率FOUT(1)和參考頻率FREF之間保持恒定的相位角。
PLL25包括相位檢測器251，環(huán)路濾波器252，振蕩器，第一除法器254(DivM1)和第二除法器225(DivM2)。和PLL22一樣以自然參考頻率FREF作為參考。然而，為了給聯(lián)系著塊的MPEG時基產生鎖定的時鐘頻率FOUT(P)，除法器254應該是除以一個非整數除數M1的非整數除法器?？紤]到靈活性，非整數除數M1是可以由CPU24來控制的。非整數除法器254可以按圖4A所示來實現(xiàn)。非整數除法器254包括一個累加器256和一個反饋寄存器257。這種除法器也被叫做離散時間振蕩器或是數字控制振蕩器。寄存器257接收由振蕩器253產生的頻率FOSC。在一個最佳實施例中，頻率FOSC是寬度為22比特的73.728MHz。除法器254將振蕩頻率分頻成所需的27MHz鎖定頻率。寄存器257的23位輸出的最高有效位msb代表輸出頻率FOUT。寄存器257剩下的22位輸出被反饋給累加器256。累加器256進而接收從CPU24獲得的22位數m。在累加器256中累加反饋信號和數m然后作為一個23位數發(fā)送給寄存器257。FOUT等于m乘以73,728,000/222也就是m乘以17.6Hz。對于27.0MHz的輸出頻率FOUT，數m應該是1,536,000。CPU如上所述在時標PCR的控制下計算這一數m并且代表除數M1。所述的22位方案的調節(jié)精度是0.65ppm(17.6/27,000,000)。如果輸出頻率FOUT需要更高的精度，對于每個系數2，反饋環(huán)中的數據路徑必須展寬一位。值得注意的是，反饋環(huán)中的數據代表了FOUT和FOSC之間的相位關系。
圖4b表示非整數除法器254的時序圖。FOUT的邊沿與FOSC的邊沿吻合。因為FOUT和FOSC之間的比例不是整數，兩個順序輸出脈沖之間的距離是在兩個相鄰的整數值之間切換。在27MHz輸出的實施例中，這一距離是在2和3之間變化，其平均值等于除數73.278/27=2.73。這種輸出存在的抖動是±0.5TOSC。
因為除數M1是非整數，在FOUT和FREF之間存在非整數關系。有多種可能的方式為相位檢測器提供所需的反饋FOUT。
圖5表示具有一個非整數除法器254的鎖定時鐘發(fā)生器的一種具體實施例。通過CPU控制的除法器254將頻率FOUT(P)鎖定在MPEG時基上。通過一個除法器255*將振蕩頻率FOSC而不是輸出頻率FOUT反饋給相位檢測器251。這一實施例的優(yōu)點在于除法器255*可以用簡單的整數除法器來實現(xiàn)，因為FOSC是FREF的整倍數。由于不知道一個MPEG時鐘樹中的負荷，除法器254的延遲d也就是與FREF的關系被丟失了。這一實施例不能減少時鐘脈沖相位差和時鐘抖動。
在本發(fā)明的有益實施例中提出了減少時鐘抖動和時鐘脈沖相位差的方案。
在圖5的實施例中，可以通過將振蕩頻率FOSC增大例如4倍達到294.9MHz而減少時鐘抖動。這樣做的缺點是可能不滿足D/A變換器28對時鐘的要求?，F(xiàn)有實施方案中用于音頻的后置PLL的信號質量也會受到限制。
圖6表示以一種有益的方式補償時鐘抖動的實施例。D/A變換器28的工作頻率是從沒有鎖定在MPEG時標上的參考頻率FREF獲得的，這一頻率具有低抖動。在圖6的實施例中，D/A變換器28工作在FOSC上，它實際上是參考頻率FREF的一個沒有鎖定的整倍數。PLL中的反饋是由除法器255*執(zhí)行的，與上文中關于圖5所述的方式相同。在信號路徑中用一個采樣速率變換器27(SRC)來變換視頻處理單元26的輸出信號的采樣速率，為D/A變換器28提供變換后的視頻數據流。這樣做的必要性是因為D/A變換器28的工作頻率和視頻處理單元26所工作的鎖定的時鐘頻率FOUT(P)不同。盡管此處討論的是一種D/A變換器，應該認識到可以將本發(fā)明的采樣速率變換器用于在一個沒有鎖定的頻率上工作并且連接到在鎖定的頻率上工作的另一個單元的任何處理單元，可用來變換信號的采樣速率。可以用非整數除法器254輸出的相位信息phs來控制采樣速率變換器27。
上述方案可兼用于音頻和視頻。附帶的優(yōu)點是音頻和視頻變換器28,38可以工作在相同的時鐘頻率上或者是工作在具有簡單的相互比例即一個整數的不同的時鐘頻率上，這樣就能明顯地簡化集成在同一芯片上的兩個變換器。
可以按照圖7A所示從FOUT(P)到FREF引入反饋從而減少時鐘抖動。這一點和圖3所示的非整數PLL是一致的。圖5和7A的兩個實施例之間的主要區(qū)別是圖7A所示的反饋環(huán)中的除法器255要求是一個非整數除法器而不是整數除法器。除法器255的實施與非整數除法器254類似。圖7B表示圖7A的實施例的時序圖。非整數除數M2等于4.39(27.0/6.144)。從圖中可見，本實施例中的FOUT出現(xiàn)的時鐘抖動參照著FREF。為了減少這一時鐘抖動還提出了附加措施。
在圖8a中表示了包括這些附加措施的一個實施例。非整數除法器254與上文所述相同。這一除法器將72.728MHz的FOSC變換成27.0MHz的FOUT(P)并且鎖定在MPEG時基上。用一個邊沿計數器259對每個FREF循環(huán)TREF中的正邊沿數量計數。對于72.728MHz的FOSC和27.0MHz的FOUT(P)，正邊沿的數量是4或5，因為27.0/6.144是4.73。邊沿計數器259使用在除法器258中被12分頻的FOSC作為FREF。邊沿計數器259的輸出是計數的正邊沿數量，在本實施例中是4或5。按照這一信息精確地對應著一個FREF循環(huán)的正邊沿數量但又在預定的位置產生FOUT(P)。因此，這一實施例中包括一個選擇器260，用來根據對FOUT(P)輸出計數的正邊沿數量選擇一個預定的順序4Fx或5Fx。除法器255被設計成一個級聯(lián)除法器，它根據邊沿計數器提供的正邊沿計數值在兩個整數之間切換，從而將FOUT(P)下變頻到6.144MHz。所得的頻率Fx具有適當的頻率并且與FREF相比沒有抖動。因此可以在相位檢測器中使用這一頻率。FOUT和FREF之間的相位關系僅僅是由除法器255的延遲所確定的。這樣就能獲得獨立的時鐘樹負荷，從而在其他范圍內減少時鐘脈沖相位差，即使是時鐘頻率和FREF具有整數關系。本發(fā)明提供的這種時鐘具有晶體穩(wěn)定性，產生的時鐘脈沖相位差很小，并且可以在很大的頻率范圍內控制。
可以用同樣的機制來產生音頻部分的時鐘頻率，這一時鐘頻率是24.6或22.6MHz。此處在每個參考時鐘循環(huán)TREF中的時鐘數量在4到5之間。為了獲得準確的輸出頻率值，僅僅是在不同比例時才進行切換。
時鐘邊沿置換的機制僅僅是在數字域中起作用，并且不改變平均頻率。D/A變換器28,38前面的采樣速率變換器27,37不需要任何修改，盡管可能需要必要的緩沖來擴大一個采樣。
值得注意的是，上述實施例是為了說明而不是限制本發(fā)明，本領域的技術人員無需脫離權利要求書的范圍就能設計出許多變更的實施例。在權利要求書中，放在圓括號之間的符號應被解釋為對權利要求的限制。使用的詞匯“包括”不排除權利要求中所給出的其他元件或步驟。本發(fā)明可以利用包括若干離散元件的硬件來實施，也可以利用適當編程的計算機實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的一個產品權利要求中，若干個這些裝置可以用一種相同款式的硬件來實現(xiàn)。
總而言之，本發(fā)明涉及到具有時鐘恢復系統(tǒng)的一種數據處理裝置，用來將時鐘頻率鎖定在輸入數據流例如MPEG的時標上。本發(fā)明建議使用自由振蕩時鐘來產生參考頻率，在用來將鎖定的時鐘頻率與時標相比較的一個處理單元的控制下根據參考頻率按照需要合成鎖定的時鐘頻率。本發(fā)明提供了一種靈活且節(jié)省的系統(tǒng)。MPEG音頻和視頻處理時鐘頻率是由自然參考頻率時鐘合成的，并且根據MPEG數據流中提供的時標鎖定在MPEG時基上。其他子系統(tǒng)工作的時鐘頻率不用鎖定在時基上，例如可以是自然參考頻率的簡單倍數。音頻和視頻D/A變換器工作在相同的時鐘頻率上，或者是工作在具有簡單的相互比例的兩種不同的時鐘頻率上，它們是自然參考頻率合成的，沒有鎖定在時基上。在信號路徑中采用采樣速率變換器來調節(jié)處理單元的輸出信號，輸入到D/A變換器。音頻和視頻的時基調節(jié)是獨立執(zhí)行的。
權利要求
1．一種用于處理數據流的裝置，包括一個時鐘恢復系統(tǒng)，用來將時鐘頻率(FOUT(P))與代表時基的時標(PCR)相比較，將時鐘頻率鎖定在數據流的時基上，其特征在于上述時鐘恢復系統(tǒng)包括產生自然參考頻率(FREF)的一個自由振蕩時鐘(20)；以及一個裝置(24,25,34,35)，用于在上述時標(PCR)的控制(24,25)下根據上述參考頻率(FREF)合成上述時鐘頻率。
2．按照權利要求1的裝置，其特征是上述時鐘恢復系統(tǒng)還包括用來根據沒有鎖定在上述時基上的上述參考頻率(FREF)合成另一個時鐘頻率的另一個裝置(22,22’)。
3．按照權利要求2的裝置，其特征是上述另一個裝置(22,22’)包括一個乘法器(22,22’)，用來將上述參考頻率乘以一個適當的整數以獲得上述另一個時鐘頻率(FOUT(1))。
4．按照權利要求1的裝置，其特征是上述合成裝置(24,25,34,35)包括一個控制乘法器(25,35)，用于將參考頻率(FREF)乘以一個適當的數以獲得上述時鐘頻率(FOUT(P))，上述適當的數是在上述時標(PCR)的控制(24,34)下獲得的。
5．按照權利要求4的裝置，其特征是上述控制乘法器(25,35)包括用來獲得參考頻率(FREF)整倍數的一個振蕩頻率(FOSC)的鎖相環(huán)電路，上述電路包括連接到一個振蕩器(253)上的一個相位檢測器(251)，以及用來將振蕩頻率(FOSC)反饋給相位檢測器(251)的一個輸入端的一個反饋環(huán)，上述反饋環(huán)包括一個整數除法器(255*)；以及一個控制除法器(254)，用來將振蕩頻率(FOSC)除以一個非整數除數(M1)以獲得時鐘頻率(FOUT(P))，上述除數(M1)是在上述時標(PCR)的控制(24)下獲得的。
6．按照權利要求4的裝置，其特征是上述控制乘法器(25)包括用來獲得參考頻率(FREF)整倍數的一個振蕩頻率(FOSC)的鎖相環(huán)電路，上述電路包括連接到一個振蕩器(253)上的一個相位檢測器(251)；一個控制除法器(254)，用來將振蕩頻率(FOSC)除以一個非整數除數(M1)以獲得一個分頻的頻率(F27)，上述除數(M1)是在上述時標(PCR)的控制(24)下獲得的；用來對參考頻率(FREF,F6)的分頻頻率(F27)的每一個循環(huán)(TREF)中的正邊沿計數的一個計數器(259)；用來產生預定頻率(4Fx,5Fx)的裝置(258)，這一頻率的預定位置上包括一定數量的正邊沿，上述數量等于分頻頻率(F27)中的上述正邊沿數，并且將上述預定頻率(4Fx,5Fx)作為時鐘頻率(FOUT(P))輸出；以及用來將時鐘頻率(FOUT(P))反饋給相位檢測器(251)的一個輸入端的反饋環(huán)，上述反饋環(huán)包括一個級聯(lián)乘法器(255)，用來將時鐘頻率(FOUT(P))除以一個等于上述正邊沿數的除數(4或5)。
7．按照權利要求1的裝置，其中的上述數據流包括視頻數據流和音頻數據流，其特征是這一時鐘恢復系統(tǒng)包括用來合成在視頻數據流處理裝置(26)中使用的視頻時鐘頻率的第一裝置(24,25)；以及用來合成在音頻數據流處理裝置(36)中使用的音頻時鐘頻率的第二裝置(34,35)。
8．按照權利要求2的裝置，其特征是包括使用上述時鐘頻率執(zhí)行第一處理步驟的第一處理裝置(26,36)；使用上述另一個時鐘頻率執(zhí)行第二處理步驟的第二處理裝置(28,38)；以及一個采樣速率變換器(27,37)用來變換第一處理裝置輸出信號的采樣速率，將變換的輸出信號提供給第二處理裝置。
9．按照權利要求8的裝置，其特征是上述合成裝置(24,25,34,35)包括一個控制乘法器(25,35)，用來將參考頻率(FREF)乘以一個適當的數以獲得上述時鐘頻率(FOUT(P))，上述適當的數是在上述時標(PCR)的控制(24,34)下獲得的；并且其中的采樣速率變換器(27,37)具有一個控制輸入，用來接收控制乘法器(25,35)輸出的相位信息(phs)。
10．按照權利要求7的裝置，其特征是進一步包括適合按照第一自由振蕩時鐘頻率工作的第一數模變換器(28)；適合按照第二自由振蕩時鐘頻率工作的第二數模變換器(38)；第一采樣速率變換器(27)，用來變換視頻數據流處理裝置(26)的輸出信號的采樣速率，將變換的視頻數據流提供給第一數模變換器(28)；第二采樣速率變換器(37)，用來變換音頻數據流處理裝置(36)的輸出信號的采樣速率，將變換的音頻數據流提供給第二數模變換器(38)。
11．按照權利要求10的裝置，其特征是第二自由振蕩時鐘頻率是第一自由振蕩時鐘頻率的整倍數。
12．一種通過將時鐘頻率與代表時基的時標相比較而將時鐘頻率鎖定在一個數據流的時基上的方法，其特征是該方法包括產生一個自由振蕩時鐘頻率；以及在上述時標的控制下根據上述自由振蕩時鐘頻率合成上述時鐘頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及的數據處理裝置具有一個時鐘恢復系統(tǒng),用于將時鐘頻率鎖定在例如MPEG等輸入數據流的時標(PCR)上。建議使用一個自由振蕩時鐘(20)產生一個參考頻率(F
文檔編號H04N7/52GK1322447SQ00802015
公開日2001年11月14日 申請日期2000年9月12日 優(yōu)先權日1999年9月21日
發(fā)明者P·H·弗倫肯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司