一种具有自适应反馈的源同步接收装置及源同步方法
技术领域
本发明涉及光同步数字传送网领域,尤其是一种具有自适应反馈的源同步接收装置及源同步方法。
背景技术
随着通信技术的不断发展,对数据处理和传输的速率要求越来越高。高速数据总线的发展,不仅使处理速度变得更快,而且还改变***对数据的定时方式。由于总线速率越来越快,时钟频率越来越高,导致数据采样的建立时间和保持时间要求更高,传统的***同步方式很难做到对高速信号的稳定采样。
为了实现对高速信号的稳定采样,现有领域中多采用源同步技术。如图1所示,连接源端芯片(也可称为源端处理器)和宿端芯片(也可称为宿端处理器)的接口是源同步接口,此接口是处理高速率高带宽数据的并行接口。源端芯片将高速数据和对应的高速时钟同时发送给宿端芯片,宿端芯片中源同步接收装置(主要包括高速时钟处理模块)将收到的高速时钟作为参考时钟,产生同频的高速时钟和分频的低速时钟,并根据高速时钟和分频后的低速时钟将高速数据转化为低速数据,提供给宿端芯片的主控模块使用。
源同步技术的关键在于源同步接收装置中的高速时钟处理模块,通过分频延时等处理方式,能够使时钟的上升沿与时钟单位时间内数据的稳定部分(即数据的中间部分)对齐(时钟的上升与数据的稳定部分对齐可以保证采样时间和保持时间同时为最优),从而提高了数据采样的建立时间和保持时间的余量,相对于传统的***同步方式更容易满足采样的时序要求,提高了数据采样的稳定性。
随着可编程器件规模的提高,以及成本的下降,目前通讯设备上大量使用可编程器件进行信号处理。可编程器件接收输入的时钟信号,通过内部的时钟恢复模块(如锁相环等),将输入的时钟信号恢复成***时钟信号,保持恢复的***时钟和输入的时钟信号频率、相位的一致,这样应用恢复时钟来处理输入的业务信号。由于技术原因,当前的可编程器件内部时钟处理单元存在固有缺陷:恢复出的时钟可以和输入时钟保持频率一致,但相位上只能保持最初的跟踪相位。
在可编程器件中实现源同步接收装置,同样存在这样的问题。其高速时钟处理模块主要由一个状态机组成,当上电复位时,状态机根据输入的高速时钟信号进行相位对齐,当满足一定要求时,状态机进入相位对齐状态,此后不管时钟如何变化,状态机状态不再变化,不会再重新对齐相位,也就是说可编程器件内不会再自动的跟踪输入时钟的相位变化。这样当输入的时钟相位跳变时,恢复的时钟信号只是和旧的时钟信号保持相位一致,而不是和新的输入时钟信号相位保持一致,恢复的时钟在处理新的输入业务时会出现错误,很难再与新的输入数据保持中间对齐,无法正常工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有自适应反馈的源同步接收装置及源同步方法,使源同步接收装置自动跟踪输入时钟的相位,从而提高源同步接收装置的稳定性。
为了解决上述问题,本发明提供了一种具有自适应反馈的源同步接收装置,所述源同步接收装置位于光同步数字传送网络中的宿端处理器,所述宿端处理器从源端处理器接收时钟和数据,对所述时钟进行分频操作,并根据分频操作后产生的时钟对所述数据进行采样产生采样数据,所述源同步接收装置包括相连的源同步单元和源同步反馈单元,所述源同步单元,用于对接收的数据流进行采样操作后,将采样数据发送至所述源同步反馈单元;还用于在接收到所述源同步反馈单元的复位触发后,进行复位操作;所述源同步反馈单元,用于接收并检测所述采样数据,并在检测到数据异常后,触发所述源同步单元复位。
进一步地,上述源同步接收装置还具有以下特点:
所述源同步反馈单元包括局部复位反馈单元;所述局部复位反馈单元包括局部复位检测模块和局部复位指示模块;所述源同步单元具有局部复位端口,并通过所述局部复位端口与所述局部复位指示模块的输出端相连;所述局部复位检测模块,用于对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后,向所述局部复位指示模块发送触发消息;所述局部复位指示模块,用于接收到所述局部复位检测模块的触发消息后,向所述源同步单元的局部复位端口发送触发消息;所述源同步单元,还用于从所述局部复位端口接收到触发信号后,进行局部复位,对时钟相位进行延时调整。
进一步地,上述源同步接收装置还具有以下特点:
所述局部复位反馈单元还包括分别与局部复位检测模块和局部复位指示模块相连的局部复位累加器;所述局部复位检测模块,用于对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后,向所述局部复位累加器发送触发消息;所述局部复位累加器,用于对所述局部复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述局部复位指示模块发送触发消息;所述局部复位指示模块,用于接收到所述局部复位累加器的触发消息后,向所述源同步单元发送触发消息。
进一步地,上述源同步接收装置还具有以下特点:
所述源同步反馈单元还包括全局复位反馈单元;所述全局复位反馈单元包括全局复位检测模块和全局复位指示模块;所述源同步单元具有全局复位端口,并通过所述全局复位端口与所述全局复位指示模块的输出端相连;所述全局复位检测模块,用于对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后,向所述全局复位指示模块发送触发消息;所述全局复位指示模块,用于接收到所述全局复位检测模块的触发消息后,向所述源同步单元的全局复位端口发送触发消息;所述源同步单元,还用于从所述全局复位端口接收到触发信号后,进行全局复位,重新对齐时钟相位。
进一步地,上述源同步接收装置还具有以下特点:
所述全局复位反馈单元还包括分别与全局复位检测模块和全局复位指示模块相连的全局复位累加器;所述全局复位检测模块,用于对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后,向所述全局复位累加器发送触发消息;所述全局复位累加器,用于对所述全局复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述全局复位指示模块发送触发消息;所述全局复位指示模块,用于接收到所述全局复位累加器的触发消息后,向所述源同步单元发送触发消息。
进一步地,上述源同步接收装置还具有以下特点:
所述全局复位检测模块,用于对所述采样数据进行帧丢失告警检测;所述局部复位检测模块,用于对所述采样数据进行误码检测;或者;所述全局复位检测模块,用于对所述采样数据进行误码检测;所述局部复位检测模块,用于对所述采样数据进行帧丢失告警检测。
为了解决上述技术问题,本发明还提供了一种使用权利要求1所述的源同步接收装置的源同步方法,包括:源同步单元对接收的数据流进行采样操作后,将采样数据发送至源同步反馈单元;源同步反馈单元接收并检测所述采样数据,并在检测到数据异常后,触发所述源同步单元复位;所述源同步单元在接收到所述源同步反馈单元的复位触发后,进行复位操作。
进一步地,上述源同步方法还具有以下特点:
源同步反馈单元的局部复位检测模块对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后向局部复位累加器块发送触发消息;局部复位累加器对所述局部复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述局部复位指示模块发送触发消息;局部复位指示模块接收到所述触发消息后,向所述源同步单元的局部复位端口发送触发消息;所述源同步单元从所述局部复位端口接收到触发信号后,进行局部复位,对时钟相位进行延时调整。
进一步地,上述源同步方法还具有以下特点:
源同步反馈单元的全局复位检测模块对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后,向全局复位累加器发送触发消息;全局复位累加器对所述全局复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述全局复位指示模块发送触发消息;所述全局复位指示模块接收到所述触发消息后,向所述源同步单元的全局复位端口发送触发消息;所述源同步单元从所述全局复位端口接收到触发信号后,进行全局复位,重新对齐时钟相位。
进一步地,上述源同步方法还具有以下特点:
所述全局复位检测模块对所述采样数据进行帧丢失告警检测;所述局部复位检测模块对所述采样数据进行误码检测;或者;所述全局复位检测模块对所述采样数据进行误码检测;所述局部复位检测模块对所述采样数据进行帧丢失告警检测。
本发明的自适应反馈的源同步接收装置,通过检测源同步接收装置采样后的数据,产生告警指示信号,进一步的利用告警指示信号来产生复位信号。并根据源同步接收单元的电路特性,利用其全局复位和局部复位的特点,产生的复位信号对源同步单元进行不同的复位,从而可以使源同步接收装置能自动的跟踪输入时钟的相位变化。本发明在不增加成本的前提下,只需在通用源同步接收单元***加上少量的电路,使源同步接收单元自动跟踪输入时钟相位变化,从而提高源同步接收装置的稳定性。
附图说明
图1是现有技术中源同步接口的示意图;
图2是实施例中源同步接收装置的组成结构图;
图3是实施例中源同步单元的电路示意图;
图4是实施例中源同步单元的时钟对齐单元进行相位对齐的示意图;
图5是实施例中源同步反馈单元的组成结构图;
图6是具体实施例中包含有源同步接收装置的STM-16业务板的业务处理示意图。
具体实施方式
本实施例中,源同步接收装置位于光同步数字传送网络中的宿端处理器,宿端处理器从源端处理器接收高速时钟和高速数据,对所述高速时钟进行分频操作,并根据分频操作后产生的低速时钟对高速数据进行采样产生采样数据即低速数据。
如图2所示,具有自适应反馈的源同步接收装置包括相连的源同步单元和源同步反馈单元,源同步单元具有局部复位端口和全局复位端口,分别与源同步反馈单元的两个输出端相连。
源同步单元,用于接收高速数据,并对接收的数据流进行采样操作后,将采样数据发送至源同步反馈单元;还用于在接收到所述源同步反馈单元的局部复位触发后进行局部复位操作,在接收到所述源同步反馈单元的全局复位触发后进行全局复位操作;
所述源同步反馈单元,用于检测接收到的采样数据,并在检测到数据异常后,触发所述源同步单元复位。
源同步单元,通过调整输入时钟的相位,使调整后时钟上升沿与输入的时钟单位内的数据的中间对齐,并利用该时钟对数据进行串并转换,实现对数据的正确采样。如图3所示,源同步单元包括时钟对齐模块、延时模块、数据串并转换模块、时钟串并转换模块;
时钟对齐模块,一输出端是源同步装置的全局复位端口,当源同步装置进行复位后,时钟对齐模块的状态机根据输入的时钟信号进行相位对齐。时钟对齐模块接收时钟串并转换电路发出的采样时钟的值,如图4所示,以4分频为例,当检测到输入采样值为0000时,输出时钟快慢(INC)指示信号,控制延时单元对输入时钟进行延时,然后继续检测时钟采样值,直到检测到采样值为1111,认为此时时钟的上升沿与数据正中间对齐,状态机进入相位对齐状态,此后不管时钟如何变化,状态机状态不再变化,不会再重新对齐相位,只有在复位后,才会重新启动时钟对齐模块对齐相位。
延时电路,在时钟对齐电路使能(ICE)其运行的状态下,接收到时钟对齐电路输出的时钟快慢(INC)指示信号后,对接收到的时钟进行延时,并将延时后的时钟输入到时钟对齐单元重新进行相位对齐,直到状态机对齐相位为止。延时电路有两个复位端口,一个是源同步接收单元的全局复位端口(Reset),该复位信号对整个源同步接收单元的所有电路进行复位;另外一个是延时电路特有的局部复位端口(Idly_reset),只复位延时电路。这两个复位信号的作用是不相同的,其中全局复位信号由于会复位时钟对齐电路,从而会导致输出的时钟相位产生比较大的跳变;局部复位电路只对延时电路起作用,通过对输入的时钟信号的延时来控制时钟的相位。从作用上来看,全局复位信号相当于源同步接收单元的粗调信号,而局部复位信号相当于源同步接收单元的细调信号。
数据串并转换模块,用于根据延时后的时钟对高速数据进行采样;
时钟串并转换模块,用于根据延时后的时钟对高速时钟进行采样即分频(例如4分频),利用分频后的时钟完成时钟信号的串并转换并将转换后的时钟采样值输出到时钟对齐单元(在4分频情况下,串并转换后时钟采样值只可能为0000或者1111)。
如图5所示,与源同步单元相连的源同步反馈单元包括局部复位反馈单元和全局复位反馈单元;局部复位反馈单元包括依次相连的局部复位检测模块和局部复位指示模块,局部复位指示模块的输出端与源同步单元的局部复位接口相连,局部复位检测模块和局部复位指示模块还可以通过一局部复位累加器相连;全局复位反馈单元包括相连的全局复位检测模块和局部复位指示模块,全局复位指示模块的输出端与源同步单元的全局复位接口相连,全局复位检测模块和全局复位指示模块还可以通过一全局复位累加器相连;
局部复位检测模块,用于对从源同步单元接收的采样数据进行检测,在检测出数据异常后,直接向局部复位指示模块发送触发消息或者向局部复位累加器发送触发消息;
局部复位累加器,用于在接收到局部复位检测模块的触发消息后,对局部复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述局部复位指示模块发送触发消息,并将记录的触发次数清零。
局部复位指示模块,用于接收到局部复位检测模块的触发消息后或者收到局部复位累加器发送的触发消息后,向所述源同步单元的局部复位端口发送触发消息。
全局复位检测模块,用于对从源同步单元接收的采样数据进行检测,在检测出数据异常后,直接向全局复位指示模块发送触发消息或者向全局复位累加器发送触发消息;
全局复位累加器,用于在接收到全局复位检测模块的触发消息后,对全局复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述全局复位指示模块发送触发消息,并将记录的触发次数清零。
全局复位指示模块,用于接收到全局复位检测模块的触发消息后或者收到全局复位累加器发送的触发消息后,向所述源同步单元的全局复位端口发送触发消息。
所述源同步单元,还用于从所述局部复位端口接收到触发信号后,进行局部复位,对时钟相位进行延时调整;从所述全局复位端口接收到触发信号后,进行全局复位,重新对齐时钟相位。
上述装置中全局复位检测模块对所述采样数据进行帧丢失告警检测时,局部复位检测模块对所述采样数据进行误码检测;或者;全局复位检测模块对所述采样数据进行误码检测时;局部复位检测模块对所述采样数据进行帧丢失告警检测。帧丢失告警检测是用于检测数据中是否丢帧,例如:当在数据中连续24帧检测不到帧头时,则产生帧丢失告警,当连续24帧找到帧头后时,不产生帧丢失告警。累加器对帧丢失告警进行累加,累加到***设定值后,复位指示模块产生复位触发。误码检测用于检测数据中是否出现误码,例如,B1误码检测,对每帧数据进行BIP8计算,并把计算的结果与收到的B1值进行比较,如果一致则说明该帧说明没有误码,如果不一致,则说明该帧数据有B1误码,产生一个误码告警信号。累加器对帧丢失告警进行累加,累加到***设定值后,复位指示模块产生复位触发。
全部复位指示模块产生复位触发时,源同步单元复位时钟对齐模块,使时钟相位跳变,从而使业务中断。局部复位指示模块产生复位触发时,源同步单元只对延迟模块进行复位,源同步单元只对相位进行微小的延时调整(例如75PS的延时调整),不会使业务中断。
使用上述源同步接收装置的源同步方法包括:源同步单元对接收的数据流进行采样操作后,将采样数据发送至源同步反馈单元;源同步反馈单元接收并检测所述采样数据,并在检测到数据异常后,触发所述源同步单元复位;所述源同步单元在接收到所述源同步反馈单元的复位触发后,进行复位操作。
局部复位的处理过程具体包括:源同步反馈单元的局部复位检测模块对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后向局部复位累加器块发送触发消息;局部复位累加器对所述局部复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述局部复位指示模块发送触发消息;局部复位指示模块接收到所述触发消息后,向所述源同步单元的局部复位端口发送触发消息;所述源同步单元从所述局部复位端口接收到触发信号后,进行局部复位,对时钟相位进行延时调整。
全局复位的处理过程具体包括:源同步反馈单元的全局复位检测模块对所述采样数据进行检测,在检测出数据异常后,向全局复位累加器发送触发消息;全局复位累加器对所述全局复位检测模块发送的触发消息进行累加,当触发次数累加到***设定次数后向所述全局复位指示模块发送触发消息;所述全局复位指示模块接收到所述触发消息后,向所述源同步单元的全局复位端口发送触发消息;所述源同步单元从所述全局复位端口接收到触发信号后,进行全局复位,重新对齐时钟相位。
具体实施例:
如图6所示,以同步数字体系(SDH)中STM-16业务板的源同步处理为例作进一步详细说明。
在STM-16业务板中,外部芯片输出622M的随路时钟以及4bit×622M的数据,在业务处理现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)中,采用带自适应反馈的源同步单元对数据进行采样。
运行过程中,输入的622M的随路时钟以及4bit×622M的数据经过源同步单元采样后,输出311M的时钟以及8×311M的数据,然后反馈单元对数据进行检测,例如检测帧丢失检测或B1误码检测。由于告警的产生和消失都有延时,较优的选择是,对告警信号进行累加,告警信号个数累加到***设定数值时,向源同步单元产生局部复位反馈指示或全局复位反馈指示,例如***设定的数值是30,即累加器计录累计共有30帧数据有帧丢失或误码时,复位指示模块向源同步单元产生。例如,对LOF进行累加,例如采用66M时钟进行计数统计,当LOF告警达到一定时间(比如30帧)时,产生一个复位脉冲,并对累加计数器清零,此复位脉冲作为源同步接口的全局复位信号,并接入到图5所示的全局复位端口。对B1误码帧的累加采用每帧在帧头位置进行累加,设置一个一定位宽的计数器,当B1误码帧的计数满足此要求时,产生一个复位脉冲信号,并对累加计数器清零,将该复位脉冲信号接入图5所示的局部复位端口。
本发明,为了在源同步接收装置中,每次时钟相位跳变(例如插拔光纤)后,都能正确跟踪输入时钟相位的变化,引用了上述具有自适应反馈的时钟复位功能。本发明在不增加成本的前提下,只需在通用源同步接收单元***加上少量的电路,使源同步接收单元自动跟踪输入时钟相位变化,从而提高源同步接收装置的稳定性。
以上具体实现方法是本发明的具体实施事例,并不用于限制本发明,凡是在本发明实现原则和精神内的任何修改、等同替换和改进等工作,均应包含在本发明的保护范围之内。