專(zhuān)利名稱(chēng)：可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置及頻率調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)及方法，并且尤其涉及一種根據(jù)數(shù)據(jù)流自動(dòng)調(diào)整可 調(diào)式振蕩器的振蕩頻率的頻率調(diào)整裝置及頻率調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
使用外部時(shí)序的振蕩電路可用以提供時(shí)鐘信號(hào)，而該振蕩電路通常使用外掛的精 確時(shí)序元件，例如晶體振蕩器(crystal resonator)或陶瓷振蕩器(ceramic resonator), 來(lái)提供參考頻率至該振蕩電路。然而，使用外掛精確時(shí)序元件不僅會(huì)增加系統(tǒng)成本，而且振 蕩電路的控制芯片上還必須另外設(shè)置一或兩個(gè)接腳(Pin)以作為與該精確時(shí)序元件通信 的接口?？刂菩酒丝墒褂猛鈷斓木_時(shí)序元件所提供的參考頻率外，還可利用例如鎖 相環(huán)路(PLL)或延遲鎖相環(huán)路(DLL)將內(nèi)部頻率調(diào)整成與所接收的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率(data rate) 一致；然而，此方法通常需要花費(fèi)較長(zhǎng)的調(diào)整時(shí)間，因而并不適用于某些應(yīng)用，例如 USB裝置上。有鑒于此，有必要提出一種不需使用外掛精確時(shí)序元件仍能夠快速且自動(dòng)調(diào)整可 調(diào)式振蕩器的振蕩頻率的頻率調(diào)整裝置及頻率調(diào)整方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn) 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種不需使用外掛振蕩器的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝 置及頻率調(diào)整方法，其可根據(jù)所接收的USB數(shù)據(jù)流中任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)分組，自動(dòng)調(diào)整可調(diào) 式振蕩器的振蕩頻率。本發(fā)明的目的在于提出一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置及頻率調(diào)整方法，其可 于數(shù)據(jù)傳輸期間即時(shí)地調(diào)整可調(diào)式振蕩器的振蕩頻率，以避免可調(diào)式振蕩器因環(huán)境變化而 造成頻率漂移。本發(fā)明提出一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法，該方法包括下列步驟接收USB 數(shù)據(jù)流和時(shí)鐘信號(hào)；根據(jù)該時(shí)鐘信號(hào)估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)，并對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的過(guò)采 樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)該累計(jì)比特?cái)?shù)大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，比較過(guò)采樣數(shù)和M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)； 當(dāng)過(guò)采樣數(shù)大于M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，降低時(shí)鐘信號(hào)的頻率；以及當(dāng)過(guò)采樣數(shù)小于M倍所 述累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，提升時(shí)鐘信號(hào)的頻率。本發(fā)明另提出一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法，用以根據(jù)USB數(shù)據(jù)流調(diào)整可調(diào) 式振蕩器發(fā)出的過(guò)采樣信號(hào)。該頻率調(diào)整方法包括下列步驟對(duì)過(guò)采樣信號(hào)的過(guò)采樣數(shù)進(jìn) 行計(jì)數(shù)，并根據(jù)過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)；當(dāng)該累計(jì)比特?cái)?shù)大于等于預(yù)設(shè) 值時(shí)，計(jì)算過(guò)采樣數(shù)與M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)的差值；以及根據(jù)該差值決定過(guò)采樣信號(hào)的頻 率調(diào)整格數(shù)。本發(fā)明另提出一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置，用以根據(jù)USB數(shù)據(jù)流調(diào)整可調(diào)式振蕩器的振蕩頻率。該頻率調(diào)整裝置包括計(jì)數(shù)處理單元和控制器。所述計(jì)數(shù)處理單元對(duì) 可調(diào)式振蕩器的振蕩數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)該振蕩數(shù)估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)，并比較M倍 該累計(jì)比特?cái)?shù)和振蕩數(shù)，以輸出頻率調(diào)整格數(shù)。所述控制器耦接于計(jì)數(shù)處理單元與可調(diào)式 振蕩器之間，根據(jù)所述頻率調(diào)整格數(shù)調(diào)整所述可調(diào)式振蕩器的振蕩頻率。
本發(fā)明的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置及頻率調(diào)整方法中，利用通用串行總線(xiàn) (USB)的任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)分組(data packet)，例如，但不限于，設(shè)定分組(SETUP packet), 數(shù)據(jù)分組(DATA packet)及輸出分組(OUT packet)中，介于閑置(Idle)比特與分組結(jié)束 (EOP)比特之間的比特作為頻率調(diào)整的依據(jù)，因此本發(fā)明中無(wú)須使用外掛的精確時(shí)序元件。 本發(fā)明的頻率調(diào)整裝置及頻率調(diào)整方法適用于使用通用串行總線(xiàn)的裝置，例如USB鼠標(biāo)。


圖1顯示了本發(fā)明一種實(shí)施例的自調(diào)式振蕩電路的方塊圖；圖加顯示了 USB主機(jī)所輸出的部分?jǐn)?shù)據(jù)流；圖2b顯示了 USB裝置的過(guò)采樣信號(hào)與圖加的數(shù)據(jù)流的關(guān)系圖；圖3顯示了低速傳輸中所需的最大抖動(dòng)預(yù)算；圖4顯示了本發(fā)明中USB數(shù)據(jù)流的相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的過(guò)采樣數(shù)所對(duì)應(yīng)的比特 數(shù)；圖5顯示了本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法的示意圖；圖6顯示了本發(fā)明一種實(shí)施例的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法的流程圖；圖7顯示了本發(fā)明另一種實(shí)施例的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法的流程圖；以及圖8顯示了經(jīng)過(guò)本發(fā)明的頻率調(diào)整方法調(diào)整一次后的最大頻率誤差。主要元件符號(hào)說(shuō)明1 自調(diào)式振蕩電路 101輸入端102輸出端103回饋輸入端104控制輸出端11頻率調(diào)整裝置111計(jì)數(shù)處理單元112控制器12可調(diào)式振蕩器 S1控制信號(hào)S2頻率調(diào)整格數(shù) Data USB數(shù)據(jù)流CI計(jì)數(shù)區(qū)間CLK時(shí)鐘信號(hào)
具體實(shí)施例方式為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文將配合所附圖示，作 詳細(xì)說(shuō)明如下。此外，在本發(fā)明的說(shuō)明中，相同的構(gòu)件以相同的符號(hào)表示，于此合先敘明。根據(jù)通用串行總線(xiàn)規(guī)范(UniversalSerial Bus Specification, version 1.1) 所載，低速USB裝置的數(shù)據(jù)率誤差必須介于士 1. 5%內(nèi)方能正確地運(yùn)作，同時(shí)納入U(xiǎn)SB主機(jī) 的數(shù)據(jù)率誤差為士0.25%，一個(gè)低速USB裝置的內(nèi)置振蕩器的誤差必需維持于士 1.25% 內(nèi)才能夠保證USB接口正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，如果假設(shè)USB裝置的過(guò)采樣頻率為 24MHz (16倍過(guò)采樣比)，則該USB裝置的內(nèi)置振蕩器的振蕩頻率必需介于24MHz士300KHz 的范圍內(nèi)。必須理解的是，USB裝置的過(guò)采樣頻率并不限定為24MHz。
請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，其顯示了本發(fā)明一種實(shí)施例的自調(diào)式振蕩電路1，其具有輸入端 101和輸出端102。該自調(diào)式振蕩電路1可內(nèi)置于USB裝置，例如USB鼠標(biāo)(mouse)，以作為 其本地振蕩器，并根據(jù)USB數(shù)據(jù)流Data產(chǎn)生頻率可調(diào)的時(shí)鐘信號(hào)CLK。該時(shí)鐘信號(hào)CLK例 如為用于數(shù)據(jù)恢復(fù)(datarecovery)的過(guò)采樣信號(hào)(oversampling signal)。所述輸入端101用以接收來(lái)自USB主機(jī)的數(shù)據(jù)流(data stream)Data，所述輸出端 102用以輸出時(shí)鐘信號(hào)CLK。該時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率與數(shù)據(jù)流Data的數(shù)據(jù)率(data rate) 之間的誤差例如可被調(diào)整至數(shù)據(jù)流Data的M倍數(shù)據(jù)率的0. 805% 1. 027%之間，其中M 為代表過(guò)采樣比(oversampling ratio)的正整數(shù)。數(shù)據(jù)流Data例如為USB數(shù)據(jù)流中任何 形式的數(shù)據(jù)分組，例如設(shè)定分組(SETUP packet)、輸出分組(OUT packet)、數(shù)據(jù)分組(DATA packet)或其他類(lèi)型的分組。一種實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)流Data例如可為低速(lowspeed)數(shù) 據(jù)流，其數(shù)據(jù)率為1.5MHz。所述自調(diào)式振蕩電路1包括相互耦接的頻率調(diào)整裝置11和可調(diào)式振蕩器12。該 可調(diào)式振蕩器12例如可為RC振蕩器或其他適當(dāng)?shù)目烧{(diào)式振蕩器。所述頻率調(diào)整裝置11 自輸入端101接收來(lái)自USB主機(jī)的USB數(shù)據(jù)流Data。所述頻率調(diào)整裝置11包括回饋輸入 端103和控制輸出端104。頻率調(diào)整裝置11自回饋輸入端103接收回饋?zhàn)钥烧{(diào)式振蕩器 12的時(shí)鐘信號(hào)CLK，并自控制輸出端104輸出控制信號(hào)S1至可調(diào)式振蕩器12，其中控制信 號(hào)S1例如可為包含多個(gè)比特的數(shù)字控制信號(hào)?？烧{(diào)式振蕩器12根據(jù)控制信號(hào)S1輸出時(shí)鐘 信號(hào)CLK，以作為USB裝置的參考頻率。頻率調(diào)整裝置11包括計(jì)數(shù)處理單元111和控制器112。計(jì)數(shù)處理單元111于計(jì)數(shù) 區(qū)間(counting interval)CI中，對(duì)回饋的時(shí)鐘信號(hào)CLK的過(guò)采樣數(shù)(振蕩數(shù))進(jìn)行計(jì)數(shù)， 并根據(jù)過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)數(shù)據(jù)流Data中的累計(jì)比特?cái)?shù)，當(dāng)該累計(jì)比特?cái)?shù)大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)， 比較M倍累計(jì)比特?cái)?shù)和過(guò)采樣數(shù)，以輸出頻率調(diào)整格數(shù)& ；其中M為以可調(diào)式振蕩器12的 期望振蕩頻率(desired oscillation frequency)為被除數(shù)，并以數(shù)據(jù)流Data的數(shù)據(jù)率為 除數(shù)所得的商，亦即USB裝置在數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)的過(guò)采樣比。一種實(shí)施例中，可調(diào)式振蕩器12 的期望振蕩頻率例如為24MHz，數(shù)據(jù)流Data的數(shù)據(jù)率例如為1. 5MHz，因此M為16。計(jì)數(shù)區(qū) 間CI則由累計(jì)比特?cái)?shù)的數(shù)目所決定，其大于或等于預(yù)設(shè)值?？刂破?12耦接于計(jì)數(shù)處理單元111與可調(diào)式振蕩器12之間，其根據(jù)頻率調(diào)整格 數(shù)&輸出控制信號(hào)S1,以調(diào)整可調(diào)式振蕩器12的振蕩頻率，其中每一個(gè)頻率調(diào)整格數(shù)(step size)即為可調(diào)式振蕩器12的頻率調(diào)整分辨度(resolution)，其可根據(jù)實(shí)際使用的可調(diào)式 振蕩器而決定。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D加及圖2b所示，圖加顯示了 USB主機(jī)(USB host)傳送至USB裝置 (USB device)的數(shù)據(jù)分組的示意圖，此處包含一設(shè)定分組(SETUP packet)和一輸出分組 (OUTPUT packet)，但實(shí)際上還可能包含其他任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)分組。圖2b顯示了圖加的部 分放大圖以及24MHz過(guò)采樣頻率與1. 5MHz數(shù)據(jù)流Data的關(guān)系，亦即此實(shí)施例中，USB裝置 的內(nèi)置振蕩器在精準(zhǔn)的情形下，于一個(gè)數(shù)據(jù)分組的每一個(gè)比特期間將取得16個(gè)過(guò)采樣點(diǎn)。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1、圖加及圖2b所示，計(jì)數(shù)處理單元111于一計(jì)數(shù)區(qū)間CI同時(shí)對(duì)數(shù) 據(jù)流Data的任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)分組中介于同步(SYNC)比特的第一個(gè)比特與分組結(jié)束(EOP) 比特前一個(gè)比特之間的比特?cái)?shù)目以及回饋的時(shí)鐘信號(hào)CLK的過(guò)采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并比較兩 者之間的關(guān)系，以決定可調(diào)式振蕩器12的頻率調(diào)整格數(shù)&?？刂破?12則根據(jù)頻率調(diào)整格數(shù)&進(jìn)行可調(diào)式振蕩器12的振蕩頻率調(diào)整；其中，如果一個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)間CI至少包含N個(gè)比 特，當(dāng)該計(jì)數(shù)區(qū)間CI中的第一個(gè)數(shù)據(jù)分組(例如設(shè)定分組)從同步比特至分組結(jié)束比特前 一個(gè)比特(如圖加中SYNC+PID+ADDR+ENDP+CRC5的比特?cái)?shù)目)不足N個(gè)比特時(shí)，則于接收 到分組結(jié)束比特時(shí)停止計(jì)數(shù)，而當(dāng)再度接收下一個(gè)數(shù)據(jù)分組的同步比特的第一個(gè)比特(如 圖加中的輸出分組)時(shí)，再度開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到數(shù)至大于N個(gè)比特時(shí)停止。由于數(shù)據(jù)流Data于傳輸時(shí)存在抖動(dòng)(jitter)，因此每個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)間CI所包含的比 特?cái)?shù)必須能夠容許最差條件(worst-case)下的抖動(dòng)預(yù)算(jitter budget)。請(qǐng)參照?qǐng)D3所 示，其顯示了數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)5個(gè)串接的集線(xiàn)器(HUB)并傳輸連續(xù)1的情形，就USB規(guī)范定義，連 續(xù)六個(gè)1會(huì)插入一個(gè)0，即所謂比特填充(Bit stuffing)，此時(shí)即為最差條件。從圖中可知， 成對(duì)轉(zhuǎn)換(paired transition)時(shí)存在最大時(shí)間抖動(dòng)，其為l^ns。在低速傳輸中，若將最 大時(shí)間抖動(dòng)除以數(shù)據(jù)流Data中每一比特的時(shí)間以及數(shù)據(jù)率容許度(184/666.66X1.25% =22. 08比特)，即可求出于低速傳輸時(shí)一個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)間CI最少必須包括23個(gè)比特，才能夠 避免發(fā)生計(jì)數(shù)錯(cuò)誤的情形。圖3的詳細(xì)內(nèi)容記載于通用串行總線(xiàn)規(guī)范第1. 1版。本發(fā)明中，于一計(jì)數(shù)區(qū)間CI中估測(cè)數(shù)據(jù)流Data的比特?cái)?shù)的方式是通過(guò)估測(cè)相鄰 轉(zhuǎn)換邊緣(transition edge)之間的比特?cái)?shù)并累計(jì)連續(xù)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)來(lái)進(jìn) 行。由于通用串行總線(xiàn)中數(shù)據(jù)分組采用非歸零反相編碼(Non return to zero,NRZI)的編 碼方式，其最多可能包含有6個(gè)連續(xù)的1。當(dāng)數(shù)據(jù)流Data出現(xiàn)連續(xù)的比特1時(shí)，在連續(xù)1的 期間不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換邊緣，因此本發(fā)明需要針對(duì)連續(xù)比特1的數(shù)據(jù)進(jìn)行比特?cái)?shù)估測(cè)。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2a、圖2b及圖4所示，圖4顯示了本發(fā)明中USB數(shù)據(jù)流的相鄰轉(zhuǎn)換 邊緣之間的過(guò)采樣數(shù)所對(duì)應(yīng)的比特?cái)?shù)。當(dāng)可調(diào)式振蕩器12的出廠(chǎng)頻率誤差被調(diào)整為低于 3%時(shí)，計(jì)數(shù)處理單元111在根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK估測(cè)數(shù)據(jù)流Data中的比特?cái)?shù)時(shí)，可根據(jù)圖4 的設(shè)定估測(cè)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)目。如圖4所示，當(dāng)兩個(gè)相鄰連續(xù)轉(zhuǎn)換邊緣之間的 過(guò)采樣數(shù)目低于M個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)處理單元111則判定僅包含1個(gè)比特；當(dāng)兩個(gè)連續(xù)轉(zhuǎn)換邊緣
之間的過(guò)采樣數(shù)目介于M與40之間時(shí)，計(jì)數(shù)處理單元111則判定包含2個(gè)比特；......；
當(dāng)兩個(gè)連續(xù)轉(zhuǎn)換邊緣之間的過(guò)采樣數(shù)目大于104個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)處理單元111則判定包含7個(gè) 比特，此時(shí)數(shù)據(jù)流為6個(gè)連續(xù)1與1個(gè)0。藉此，計(jì)數(shù)處理單元111則可根據(jù)數(shù)據(jù)流Data中 相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間所對(duì)應(yīng)的過(guò)采樣數(shù)來(lái)估測(cè)兩相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)，并對(duì)連續(xù)相鄰 轉(zhuǎn)換邊緣的比特?cái)?shù)進(jìn)行累加，以得到累計(jì)比特?cái)?shù)。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1、圖2a、圖2b及圖5所示，圖5顯示了本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)式振蕩 器的頻率調(diào)整方法的示意圖。計(jì)數(shù)處理單元111根據(jù)所接收的USB數(shù)據(jù)流Data和時(shí)鐘信 號(hào)CLK調(diào)整可調(diào)式振蕩器12所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK的振蕩頻率。步驟計(jì)數(shù)處理單元111接收USB數(shù)據(jù)流和時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)該時(shí)鐘信號(hào)CLK的過(guò) 采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK的過(guò)采樣數(shù)估測(cè)數(shù)據(jù)流Data中的累計(jì)比特?cái)?shù)，其中 估測(cè)該累計(jì)比特?cái)?shù)與數(shù)據(jù)流Data包含的數(shù)據(jù)類(lèi)型(pattern)無(wú)關(guān)。計(jì)數(shù)處理單元111根 據(jù)圖4中兩相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間所對(duì)應(yīng)的過(guò)采樣數(shù)，估測(cè)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)，并累 計(jì)連續(xù)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)，以得到累計(jì)比特?cái)?shù)。步驟 ,計(jì)數(shù)處理單元111判斷累計(jì)比特?cái)?shù)是否大于預(yù)設(shè)值，其中根據(jù)圖3可知 該預(yù)設(shè)值至少為23。當(dāng)累計(jì)比特?cái)?shù)大于預(yù)設(shè)值，則進(jìn)入步驟&3(|。步驟計(jì)數(shù)處理單元111判定過(guò)采樣數(shù)是否大于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)，其中M為以可調(diào)式振蕩器12的期望振蕩頻率或USB裝置的系統(tǒng)頻率為被除數(shù)，并以數(shù)據(jù)流Data的數(shù) 據(jù)率為除數(shù)的商，亦即過(guò)采樣比(Oversamplingratio)0例如圖2b中，M為16。當(dāng)過(guò)采樣 數(shù)大于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，則執(zhí)行步驟S24tl ，以降低時(shí)鐘信號(hào)CLK的振蕩頻率；當(dāng)過(guò)采 樣數(shù)小于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，則執(zhí)行步驟 ，以提升時(shí)鐘信號(hào)CLK的振蕩頻率。步驟當(dāng)過(guò)采樣數(shù)大于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，將過(guò)采樣數(shù)減去M倍累計(jì)比特?cái)?shù)以 求得第一差值。步驟計(jì)數(shù)處理單元111求得降低格數(shù)，并將其傳送至控制器112，其中降低格 數(shù)=(第一差值/M倍累計(jì)比特?cái)?shù))/(頻率調(diào)整分辨度/數(shù)據(jù)流的M倍數(shù)據(jù)率)。一個(gè)降低 格數(shù)例如為可調(diào)式振蕩器12的頻率調(diào)整分辨度(resolution)。例如在低速傳輸中，M可為 16，數(shù)據(jù)流的M倍數(shù)據(jù)率可為24MHz，但本發(fā)明并不限于此。步驟計(jì)數(shù)處理單元111判定降低格數(shù)是否小于1 ；若是，則執(zhí)行步驟；若 否，則執(zhí)行步驟&43。步驟當(dāng)計(jì)數(shù)處理單元111判定降低格數(shù)大于1時(shí)，則傳送該降低格數(shù)&至控 制器112。該控制器112則據(jù)以發(fā)出控制信號(hào)S1降低可調(diào)式振蕩器12的振蕩頻率。同時(shí)， 計(jì)數(shù)處理單元111則重新由步驟開(kāi)始下一次的調(diào)整。一種實(shí)施例中，每一個(gè)降低格數(shù) 可介于IlOKHz 140KHz，但并不限于此。一種實(shí)施例中，當(dāng)所求出的降低格數(shù)不為正整數(shù) 時(shí)，可使用四舍五入法或直接將小數(shù)部分去除以使該降低格數(shù)成為正整數(shù)。步驟當(dāng)計(jì)數(shù)處理單元111判定降低格數(shù)小于1時(shí)，則表示可調(diào)式振蕩器12 的振蕩頻率已經(jīng)穩(wěn)定而不進(jìn)行調(diào)整。接著，計(jì)數(shù)處理單元111由已完成計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)區(qū)間CI 的下一個(gè)比特開(kāi)始重新對(duì)時(shí)鐘信號(hào)CLK的過(guò)采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特 數(shù)，并從步驟S21tl進(jìn)行下一次的校正；可以理解的是，若計(jì)數(shù)區(qū)間CI的最后一個(gè)比特剛好為 CRC5(參照?qǐng)D2a)的最后一個(gè)比特時(shí)，下一個(gè)計(jì)數(shù)區(qū)間則從下一個(gè)數(shù)據(jù)分組的SYNC的第一 個(gè)比特開(kāi)始。步驟&5(|:當(dāng)過(guò)采樣數(shù)小于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，將M倍累計(jì)比特?cái)?shù)減去過(guò)采樣數(shù)以
求得第二差值。步驟計(jì)數(shù)處理單元111求得提升格數(shù)，并將其傳送至控制器112，其中提升格 數(shù)=(第二差值/M倍累計(jì)比特?cái)?shù))/(頻率調(diào)整分辨度/數(shù)據(jù)流的M倍數(shù)據(jù)率)。一個(gè)提升 格數(shù)例如為可調(diào)式振蕩器12的頻率調(diào)整分辨度。步驟計(jì)數(shù)處理單元111判定提升格數(shù)是否小于1 ；若是，則執(zhí)行步驟；若 否，則執(zhí)行步驟&53。步驟當(dāng)計(jì)數(shù)處理單元111判定提升格數(shù)大于1時(shí)，則傳送提升格數(shù)&至控制 器112?？刂破?12則據(jù)以發(fā)出控制信號(hào)S1，提升可調(diào)式振蕩器12的振蕩頻率。同時(shí)，計(jì) 數(shù)處理單元111則重新由步驟開(kāi)始下一次的調(diào)整。一種實(shí)施例中，每一個(gè)提升格數(shù)可 介于IlOKHz 140KHz，但并不限于此。一種實(shí)施例中，當(dāng)所求出的提升格數(shù)不為正整數(shù)時(shí)， 可使用四舍五入法或直接將小數(shù)部分去除以使該提升格數(shù)成為正整數(shù)。因此，本發(fā)明一種實(shí)施例的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法如圖6所示，包括下列 步驟接收USB數(shù)據(jù)流和時(shí)鐘信號(hào)(步驟；根據(jù)該時(shí)鐘信號(hào)估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特 數(shù)，并對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的過(guò)采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)(步驟；當(dāng)累計(jì)比特?cái)?shù)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，比較過(guò)采 樣數(shù)和M倍累計(jì)比特?cái)?shù)(步驟；當(dāng)過(guò)采樣數(shù)大于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，降低時(shí)鐘信號(hào)的頻率(步驟；以及當(dāng)過(guò)采樣數(shù)小于M倍累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，提升時(shí)鐘信號(hào)的頻率(步驟S35(l)。 本實(shí)施例的詳細(xì)實(shí)施方式已說(shuō)明于圖5及其相關(guān)說(shuō)明中，故于此不再贅述。本發(fā)明另一種實(shí)施例的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法如圖7所示，該頻率調(diào)整方 法用以根據(jù)USB數(shù)據(jù)流，調(diào)整可調(diào)式振蕩器發(fā)出的過(guò)采樣信號(hào)。該頻率調(diào)整方法包括下列 步驟對(duì)過(guò)采樣信號(hào)的過(guò)采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特 數(shù)(步驟、1(1)；當(dāng)該累計(jì)比特?cái)?shù)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)算過(guò)采樣數(shù)與M倍累計(jì)比特?cái)?shù)的差值(步 驟；以及根據(jù)該差值決定過(guò)采樣信號(hào)的頻率調(diào)整格數(shù)(步驟、3(1)。請(qǐng)參照?qǐng)D8所示，其顯示了經(jīng)過(guò)本發(fā)明的頻率調(diào)整裝置及方法調(diào)整一次后，可調(diào) 式振蕩器12的最大誤差；其中，當(dāng)初始誤差介于 3%之間時(shí)，經(jīng)本發(fā)明調(diào)整一次后的 誤差可介于0.805% 1.027%之間。圖8中，計(jì)數(shù)區(qū)間CI以包含32個(gè)比特的兩個(gè)輸入分 組為例(共64個(gè)比特)，低速USB裝置的系統(tǒng)頻率(即可調(diào)式振蕩器12的振蕩頻率)假 設(shè)為24MHz (過(guò)采樣周期為41. 667納秒)，亦即16倍過(guò)采樣比。在本發(fā)明的可調(diào)式振蕩器 的頻率調(diào)整裝置及方法中，可調(diào)式振蕩器12的初始誤差(initial error)優(yōu)選調(diào)整為低于 3%，以使計(jì)數(shù)處理單元111可根據(jù)圖4來(lái)估測(cè)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的正確比特?cái)?shù)目。此外， 本實(shí)施例中，可調(diào)式振蕩器12的頻率調(diào)整分辨度假設(shè)介于IlOKHz 140KHz之間，但本發(fā) 明并不限于此?？烧{(diào)式振蕩器12的初始誤差為 3%，其顯示于圖8的第一列?，F(xiàn)以初始誤 差為例說(shuō)明圖8的第一行的計(jì)算方式，而其他各行的計(jì)算方式均相同，故不再贅述。第 二列中，64個(gè)比特的理想比特時(shí)間為64X (1/1. 5MHz) = 42667納秒(ns)。第三列中，考慮抖動(dòng)時(shí)64個(gè)比特的最短時(shí)間為理想比特時(shí)間-最大抖動(dòng)時(shí)間，即 42667-184 = 42483納秒；其中，最大抖動(dòng)時(shí)間請(qǐng)參照?qǐng)D3。第四列中，考慮抖動(dòng)時(shí)64個(gè)比特的最長(zhǎng)時(shí)間為理想比特時(shí)間+最大抖動(dòng)時(shí)間，即 42667+184 = 42851 納秒。第五列為計(jì)數(shù)區(qū)間CI中最小過(guò)采樣數(shù)，等于(比特最短時(shí)間X (1-初始誤差)/ 過(guò)采樣周期)-采樣誤差；本實(shí)施例中假設(shè)每一個(gè)數(shù)據(jù)分組具有1個(gè)比特的采樣誤差，因此 2個(gè)輸入分組的采樣誤差為2。最小過(guò)采樣數(shù)=42483X (1-1% )/41. 667)-2 = 1007。第六列為計(jì)數(shù)區(qū)間CI中最大過(guò)采樣數(shù)，等于(比特最長(zhǎng)時(shí)間X (1+初始誤差)/ 過(guò)采樣周期)+采樣誤差，即等于42851 X (1+1 % ) /41. 667ns) +2 = 1041。第七列及第八列分別為時(shí)鐘最小范圍的最小值及最大值，其中最小值=(最小過(guò) 采樣數(shù)-1) X 1000/比特最長(zhǎng)時(shí)間，即(1007-1) X 1000/42851 = 23. 477MHz ；最大值=(最 小過(guò)采樣數(shù)-1) X 1000/ 比特最短時(shí)間，即(1007-1) X 1000/42483 = 23. 680MHz。第九列及第十列分別為時(shí)鐘最大范圍的最小值及最大值，其中最小值=(最大過(guò) 采樣數(shù)-1) X 1000/比特最長(zhǎng)時(shí)間，即(1041-1) X 1000/42851 = 24. 270MHz ；最大值=(最 大過(guò)采樣數(shù)-1) X 1000/ 比特最短時(shí)間，即(1041-1) X 1000/42483 = 24. 480MHz。第十一列為相對(duì)于不同初始誤差的提升格數(shù)。第十二列及十三列分別為提升后振蕩頻率的最小頻率及最大頻率。最小頻率=時(shí) 鐘最小范圍的最小值+提升格數(shù)X最小分辨度，即為23. 477MHZ+3X IlOKHz = 23. 807MHz ； 最大頻率=時(shí)鐘最小范圍的最大值+提升格數(shù)X最大分辨度，即為23. 680MHz+3X140KHz =24. IOOMHz。
第十四列為相對(duì)于不同初始誤差的降低格數(shù)。第十五列及十六列分別為降低后振蕩頻率的最小頻率及最大頻率。最小頻率=時(shí) 鐘最大范圍的最小值-降低格數(shù)X最大分辨度，即為24. 270MHz-3X140KHz = 23. 850MHz ； 最大頻率=時(shí)鐘最大范圍的最大值-降低格數(shù)X最小分辨度，即為24. 480MHz-3X IlOKHz =24. 150MHz。第十七列為調(diào)整后振蕩頻率的最大誤差，此處最大誤差發(fā)生于提升后頻率的最小 頻率，因此最大誤差為 100 % X (24-23. 807) /24 = 0. 805 %?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明中以低速傳輸來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，其僅為例示性的；本發(fā)明的 頻率調(diào)整裝置及方法并不限定于低速USB裝置。如前所述，現(xiàn)有USB裝置中所設(shè)置的額外精確振蕩元件成本較高并需要額外接腳 與其進(jìn)行通信。本發(fā)明另提出一種不需外掛精確振蕩元件的可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置 及頻率調(diào)整方法，可根據(jù)所接收的USB數(shù)據(jù)流中任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)分組自動(dòng)并即時(shí)地調(diào)整可 調(diào)式振蕩器的振蕩頻率。雖然本發(fā)明已通過(guò)上述實(shí)施例所公開(kāi)，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明，任 何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以作出各 種變化與修改。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法，該方法包括下列步驟接收USB數(shù)據(jù)流和時(shí)鐘信號(hào)；根據(jù)該時(shí)鐘信號(hào)估測(cè)所述USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)，并對(duì)所述時(shí)鐘信號(hào)的過(guò)采樣數(shù)進(jìn) 行計(jì)數(shù)；當(dāng)所述累計(jì)比特?cái)?shù)大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，比較所述過(guò)采樣數(shù)與M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)；當(dāng)所述過(guò)采樣數(shù)大于M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，降低所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率；以及當(dāng)所述過(guò)采樣數(shù)小于M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)時(shí)，提升所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)整方法，其中，所述預(yù)設(shè)值至少為23。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)整方法，其中，在估測(cè)所述USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)的 步驟中，估測(cè)所述USB數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)分組中同步比特的第一個(gè)比特與分組結(jié)束比特之前一 個(gè)比特之間的比特。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)整方法，其中，根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)估測(cè)所述USB數(shù)據(jù)流 的累計(jì)比特?cái)?shù)的步驟包括下列步驟根據(jù)所述USB數(shù)據(jù)流中相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間所對(duì)應(yīng)的過(guò)采樣數(shù)，估測(cè)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間 的比特?cái)?shù)；以及累計(jì)連續(xù)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)，以得到所述累計(jì)比特?cái)?shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)整方法，其中，M為以所述時(shí)鐘信號(hào)的期望頻率為被除 數(shù)，并以所述USB數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率為除數(shù)的商。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)整方法，其中，在根據(jù)所述時(shí)鐘信號(hào)估測(cè)所述USB數(shù)據(jù) 流的累計(jì)比特?cái)?shù)的步驟中，估測(cè)所述累計(jì)比特?cái)?shù)與所述USB數(shù)據(jù)流包含的數(shù)據(jù)類(lèi)型無(wú)關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率調(diào)整方法，其中，所述USB數(shù)據(jù)流符合非歸零反相編碼規(guī)格。
8.一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法，該方法用于根據(jù)USB數(shù)據(jù)流調(diào)整可調(diào)式振蕩器 發(fā)出的過(guò)采樣信號(hào)，該頻率調(diào)整方法包括下列步驟對(duì)所述過(guò)采樣信號(hào)的過(guò)采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)所述過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)所述USB數(shù)據(jù)流 的累計(jì)比特?cái)?shù)；當(dāng)該累計(jì)比特?cái)?shù)大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)算所述過(guò)采樣數(shù)與M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)的差 值；以及根據(jù)該差值決定所述過(guò)采樣信號(hào)的頻率調(diào)整格數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，所述預(yù)設(shè)值至少為23。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，根據(jù)所述過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)所述USB數(shù) 據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)的步驟中，估測(cè)所述USB數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)分組中同步比特的第一個(gè)比特與 分組結(jié)束比特之前一個(gè)比特之間的比特。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，根據(jù)所述過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)所述USB數(shù) 據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)的步驟包括下列步驟根據(jù)所述USB數(shù)據(jù)流中相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間所對(duì)應(yīng)的過(guò)采樣數(shù)，估測(cè)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間 的比特?cái)?shù)；以及累計(jì)連續(xù)相鄰轉(zhuǎn)換邊緣之間的比特?cái)?shù)，以得到所述累計(jì)比特?cái)?shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，該方法還包括下列步驟當(dāng)所述頻率調(diào)整格數(shù)大于1時(shí)，調(diào)整所述可調(diào)式振蕩器的過(guò)采樣信號(hào)；以及當(dāng)所述頻率調(diào)整格數(shù)小于1時(shí)，維持所述可調(diào)式振蕩器的過(guò)采樣信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，一個(gè)頻率調(diào)整格數(shù)為所述可調(diào)式振蕩 器的頻率調(diào)整分辨度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的頻率調(diào)整方法，其中，所述頻率調(diào)整格數(shù)定義為(所述差值 /M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù))/ (所述頻率調(diào)整分辨度/所述USB數(shù)據(jù)流的M倍數(shù)據(jù)率)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，M為以所述可調(diào)式振蕩器的期望過(guò)采 樣頻率為被除數(shù)，并以所述USB數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率為除數(shù)的商。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，在根據(jù)所述過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)所述USB 數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)的步驟中，估測(cè)所述累計(jì)比特?cái)?shù)與所述USB數(shù)據(jù)流包含的數(shù)據(jù)類(lèi)型無(wú) 關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率調(diào)整方法，其中，所述USB數(shù)據(jù)流符合非歸零反相編碼 規(guī)格。
18.—種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置，該裝置用于根據(jù)USB數(shù)據(jù)流調(diào)整可調(diào)式振蕩 器的振蕩頻率，該頻率調(diào)整裝置包括計(jì)數(shù)處理單元，對(duì)所述可調(diào)式振蕩器的振蕩數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)該振蕩數(shù)估測(cè)所述USB 數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)，并比較M倍該累計(jì)比特?cái)?shù)與所述振蕩數(shù)，以輸出頻率調(diào)整格數(shù)；以及控制器，耦接于所述計(jì)數(shù)處理單元與所述可調(diào)式振蕩器之間，根據(jù)所述頻率調(diào)整格數(shù) 調(diào)整所述可調(diào)式振蕩器的振蕩頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頻率調(diào)整裝置，其中，所述USB數(shù)據(jù)流為USB主機(jī)所輸出的 任意數(shù)據(jù)分組。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頻率調(diào)整裝置，其中，一個(gè)頻率調(diào)整格數(shù)為所述可調(diào)式振 蕩器的頻率調(diào)整分辨度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的頻率調(diào)整裝置，其中，所述頻率調(diào)整格數(shù)定義為(M倍所述 累計(jì)比特?cái)?shù)與所述振蕩數(shù)的差值/M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù))/(所述頻率調(diào)整分辨度/所述數(shù) 據(jù)流的M倍數(shù)據(jù)率)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或21所述的頻率調(diào)整裝置，其中，M為以所述可調(diào)式振蕩器的期 望振蕩頻率為被除數(shù)，并以所述USB數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率為除數(shù)的商。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頻率調(diào)整裝置，其中，所述USB數(shù)據(jù)流符合非歸零反相編碼 規(guī)格。
全文摘要
一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整方法，該方法包括下列步驟對(duì)過(guò)采樣信號(hào)的過(guò)采樣數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)所述過(guò)采樣信號(hào)估測(cè)USB數(shù)據(jù)流的累計(jì)比特?cái)?shù)；當(dāng)該累計(jì)比特?cái)?shù)大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)算所述過(guò)采樣數(shù)與M倍所述累計(jì)比特?cái)?shù)的差值；以及根據(jù)該差值決定所述過(guò)采樣信號(hào)的頻率調(diào)整格數(shù)。本發(fā)明另提供一種可調(diào)式振蕩器的頻率調(diào)整裝置。本發(fā)明所提供的頻率調(diào)整裝置和方法不需外掛精確振蕩元件，可根據(jù)所接收的USB數(shù)據(jù)流中任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)分組自動(dòng)并即時(shí)地調(diào)整可調(diào)式振蕩器的振蕩頻率。
文檔編號(hào)G06F1/08GK102081426SQ20091022268
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉祥生, 吳志彥, 陳慶至, 黃建榮 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司