專利名稱：自動校正頻率的頻率校正電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種自動校正頻率的頻率校正電路及其方法，尤指一種藉由高速及 /或全速傳輸模式下的通用序列總線的封包識別碼來自動校正頻率的頻率校正電路及其方 法。
背景技術(shù)：
振蕩器是許多電子系統(tǒng)中的重要組成組件，可應(yīng)用在通訊系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、控制 系統(tǒng)和微處理器中，做為頻率產(chǎn)生器、計時器或計數(shù)器。一般說來，系統(tǒng)廠商礙于成本壓力，而廣泛采用較不準確的非晶體振蕩器(像是 阻容振蕩器或延遲時間振蕩器)來代替振蕩頻率較為準確的晶體振蕩器(像是石英振蕩 器)。然而，用來改善非晶體振蕩器的振蕩頻率的現(xiàn)有技術(shù)，雖然能提升非晶體振蕩器的振 蕩頻率的準確度，但是還是無法符合高速數(shù)字系統(tǒng)(例如USB2.0)的需求。因此，系統(tǒng)廠商 仍然在發(fā)展可大幅提升非晶體振蕩器的振蕩頻率的準確度的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實施例提供一種自動校正頻率的頻率校正電路。該頻率校正電路包含 一序列接口引擎、一封包識別碼辨識單元、一振蕩器及一計數(shù)比較器。該序列接口引擎系根 據(jù)從一高速及/或全速傳輸模式下的一通用序列總線的主控端所接收的差動信號對中產(chǎn) 生一序列數(shù)字數(shù)據(jù)；該封包識別碼辨識單元系根據(jù)該序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀起始的 一封包識別碼，以及連續(xù)兩封包識別碼之間的一第一周期；及該計數(shù)比較器系用以根據(jù)該 第一周期，產(chǎn)生一校正信號以校正該振蕩器的一輸出頻率。本發(fā)明的一實施例提供一種自動校正頻率的方法。該方法包含根據(jù)從一高速及/ 或全速傳輸模式下的一通用序列總線的主控端所接收的差動信號對中產(chǎn)生一序列數(shù)字數(shù) 據(jù)；根據(jù)該序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀起始的一封包識別碼；及根據(jù)連續(xù)兩封包識別碼 之間的一第一周期，校正一振蕩器的一輸出頻率。本發(fā)明所提供的一種自動校正頻率的頻率校正電路及其方法，系根據(jù)高速及/或 全速傳輸模式下的一通用序列總線的幀始端(start of frame, S0F)的封包識別碼來自動 校正一振蕩器的輸出頻率。因此，可在不大幅變更現(xiàn)有電路設(shè)計下，仍能使得該振蕩器的輸 出頻率的誤差范圍符合USB 2. 0對于頻率誤差的要求。


圖1為本發(fā)明的一實施例說明自動校正頻率的頻率校正電路的示意圖；圖2A和圖2B為在通用序列總線2. 0版的通訊協(xié)議中，全速及高速傳輸模式下所 定義的幀距的示意圖；圖3A和圖3B為封包識別碼辨識單元如何在高速及/或全速傳輸模式下，辨識出 封包識別碼的示意3
圖4為本發(fā)明的另一實施例利用高速及/或全速傳輸模式下的通用序列總線的幀 始端的封包識別碼來自動校正振蕩器頻率的方法的流程圖。其中，附圖標記
100頻率校正電路
102序列接口引擎
104封包識別碼辨識單元
106振蕩器
108計數(shù)比較器
110主控端
1082參考振蕩器
1084第一計數(shù)器
1086除頻器
1088第二計數(shù)器
1090比較器
1092控制器
Cl 第一頻率數(shù)
C2 第二頻率數(shù)
El校正信號
Π輸出頻率
Tl第一周期
Τ2第二周期
40-56步驟
具體實施例方式請參照圖1，圖1為本發(fā)明的一實施例說明自動校正頻率的頻率校正電路100的 示意圖。頻率校正電路100包含一序列接口引擎(serial interface engine) 102、一封包 識別碼(packet identification, PID)辨識單元104、一振蕩器106及一計數(shù)比較器108。 序列接口引擎102根據(jù)從一高速(high speed)及/或全速(full speed)傳輸模式下的一 通用序列總線的主控端(host) 110所接收的差動信號對中，產(chǎn)生一序列數(shù)字數(shù)據(jù)；封包識 別碼辨識單元104耦接于序列接口引擎102，根據(jù)序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀(frame)起 始的一封包識別碼，以及連續(xù)兩封包識別碼之間的一第一周期Tl。計數(shù)比較器108耦接于封包識別碼辨識單元104和振蕩器106，包含一參考振蕩 器1082、一第一計數(shù)器1084、一除頻器1086、一第二計數(shù)器1088、一比較器1090及一控制 器1092。參考振蕩器1082耦接于第一計數(shù)器1084和第二計數(shù)器1088，用以提供一計數(shù)器 1084和第二計數(shù)器1088計數(shù)用的一參考振蕩頻率(100MHZ-300MHZ)；第一計數(shù)器1084耦 接于封包識別碼辨識單元104，用以計數(shù)在第一周期Tl期間由參考振蕩器1082的參考振蕩 頻率所產(chǎn)生的一第一頻率數(shù)Cl ；除頻器1086耦接于振蕩器106，用以將振蕩器106的輸出 頻率Π (12MHz)除以3000 (高速傳輸模式)或24000 (全速傳輸模式)，產(chǎn)生一第二周期T2 ； 第二計數(shù)器1088耦接于除頻器1086，用以計數(shù)在第二周期T2期間由參考振蕩器1082的參考振蕩頻率所產(chǎn)生的一第二頻率數(shù)C2 ；比較器1090耦接于第一計數(shù)器1084和第二計數(shù) 器1088，用以根據(jù)第一頻率數(shù)Cl和第二頻率數(shù)C2之間的一差異，產(chǎn)生一比較結(jié)果；控制器 1092耦接于比較器1090，用以根據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生一校正信號El以校正振蕩器106的輸出 頻率fl。另外，振蕩器106和參考振蕩器1082為延遲時間振蕩器(delay time oscillator) 或阻容振蕩器(RC oscillator) 0請參照圖2A和圖2B，圖2A和圖2B為在通用序列總線2. 0版(USB 2. 0)的通 訊協(xié)議中，全速及高速傳輸模式下所定義的幀距的示意圖。如圖2A所示，全速傳輸模式 下定義的幀距(frame interval)為一毫秒誤差五百納秒(1. OOOms士500ns)的時間間 隔；如圖2B所示，高速傳輸模式下定義的幀距為一百二十五微秒誤差六十二點五納秒 (125US±62.5nS)的時間間隔。而上述的幀距的誤差范圍皆可符合USB 2. 0對于頻率誤差 (士500ppm)的要求，所以可利用高速及/或全速傳輸模式下的幀距做為校正頻率的基準。請參照圖3A和圖3B，圖3A和圖3B為封包識別碼辨識單元104如何在高速及/ 或全速傳輸模式下，辨識出封包識別碼的示意圖。如圖3A和圖3B所示，全速及高速傳輸模 式的封包識別碼的型態(tài)皆為10100101，因此，藉由封包識別碼的型態(tài)，封包識別碼辨識單元 104便能從序列接口引擎102產(chǎn)生的序列數(shù)字數(shù)據(jù)中辨識出每一幀起始的封包識別碼。請參照圖1、圖2A和圖2B，當封包識別碼辨識單元104辨識出封包識別碼后，根據(jù) 重設(shè)(reset)及鎖住同相位(locking inphase)的方式，辨識出連續(xù)兩封包識別碼之間的 第一周期Tl (亦即全速或高速傳輸模式下所定義的幀距)，而第一計數(shù)器1084則根據(jù)第一 周期Tl以及參考振蕩器1082的參考振蕩頻率，產(chǎn)生第一頻率數(shù)Cl傳送至比較器1090。另 外，如圖2A所示，在高速傳輸模式下除頻器1086會將振蕩器106的輸出頻率fl (12MHz)除 以3000產(chǎn)生第二周期T2，以對應(yīng)兩連續(xù)幀始端(SOF)所對應(yīng)的第一周期Tl ；同理如圖2B 所示，在全速傳輸模式下，除頻器1086會將振蕩器106的輸出頻率fl (12MHz)除以24000 產(chǎn)生第二周期T2。之后，第二計數(shù)器1088則根據(jù)第二周期T2以及參考振蕩器1082的參考 振蕩頻率，產(chǎn)生第二頻率數(shù)C2傳送至比較器1090。比較器1090則根據(jù)第一頻率數(shù)Cl和第 二頻率數(shù)C2之間的差異，當差異大于一預(yù)設(shè)閥值TH時，產(chǎn)生比較結(jié)果?？刂破?092則根 據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生校正信號El以校正振蕩器106的輸出頻率fl。請參照圖4，圖4為本發(fā)明的另一實施例說明利用高速及/或全速傳輸模式下的通 用序列總線的幀始端的封包識別碼來自動校正振蕩器頻率的方法的流程圖。圖4的方法利 用圖1的頻率校正電路100說明，詳細步驟如下步驟40:開始；步驟42 序列接口引擎102根據(jù)從高速及/或全速傳輸模式下的通用序列總線的 主控端110所接收的差動信號對，產(chǎn)生序列數(shù)字數(shù)據(jù)；步驟44 封包識別碼辨識單元104根據(jù)序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀始端的封包 識別碼；步驟46 封包識別碼辨識單元104根據(jù)重設(shè)及鎖住同相位的方式，辨識出連續(xù)兩 封包識別碼之間的第一周期Tl ；步驟48 第一計數(shù)器1084計數(shù)在第一周期Tl期間由參考振蕩器1082產(chǎn)生的第 一頻率數(shù)Cl ；步驟50 將振蕩器106的輸出頻率fl除以3000或24000，產(chǎn)生第二周期T2 ；
步驟52 第二計數(shù)器1088計數(shù)在第二周期T2期間由參考振蕩器1082產(chǎn)生的第 二頻率數(shù)C2 ；步驟54 比較器1090比較第一頻率數(shù)Cl和第二頻率數(shù)C2，若第一頻率數(shù)Cl和第 二頻率數(shù)C2之間的差異大于預(yù)設(shè)閥值TH時，產(chǎn)生比較結(jié)果，并執(zhí)行步驟56 ；否則跳回步驟 50 ；步驟56 控制器1092根據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生校正信號El以校正振蕩器106的輸出 頻率η ；跳回步驟50。由圖4的方法可知，除頻器1086、計數(shù)器1088、比較器1090、控制器1092和振蕩 器106形成一個可自動校正頻率的循環(huán)。因此，當振蕩器106的輸出頻率發(fā)生偏移且大于 預(yù)設(shè)閥值TH時，即可透過上述循環(huán)來校正振蕩器106的輸出頻率。綜合以上所述，現(xiàn)有技術(shù)是利用生產(chǎn)時把校正好的參數(shù)寫入非揮發(fā)性內(nèi)存，或是 利用激光調(diào)整來校正頻率，但這些方法還是無法符合高速數(shù)字系統(tǒng)的需求。然而，本發(fā)明 所提供的自動校正頻率的頻率校正電路及其方法，利用高速及/或全速傳輸模式下的通用 序列總線的幀始端(SOF)的封包識別碼來自動校正振蕩器的輸出頻率。因此，在不變更 現(xiàn)有電路設(shè)計下，仍能使得振蕩器的輸出頻率的誤差范圍可符合USB 2.0對于頻率誤差 (士 500ppm)的要求。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明專利保護范圍所做的均等變化與 修改，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種自動校正頻率的方法，其特征在于，包含根據(jù)從一高速及/或全速傳輸模式下的一通用序列總線的主控端所接收的差動信號對中產(chǎn)生一序列數(shù)字數(shù)據(jù)；根據(jù)該序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀起始的一封包識別碼；及根據(jù)連續(xù)兩封包識別碼之間的一第一周期，校正一振蕩器的一輸出頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)重設(shè)及鎖住同相位的方式，辨識出該第 一周期。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，另包含計數(shù)在該第一周期期間由一參考振蕩器產(chǎn)生的一第一頻率數(shù)； 將該振蕩器的該輸出頻率除以3000，產(chǎn)生一第二周期； 計數(shù)在該第二周期期間由該參考振蕩器產(chǎn)生的一第二頻率數(shù)； 根據(jù)該第一頻率數(shù)和該第二頻率數(shù)之間的一差異，產(chǎn)生一比較結(jié)果；及 根據(jù)該比較結(jié)果，產(chǎn)生一校正信號以校正該振蕩器的輸出頻率。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)該第一頻率數(shù)和該第二頻率數(shù)之間的 該差異，產(chǎn)生該比較結(jié)果，為當該差異大于一預(yù)設(shè)閥值時，產(chǎn)生該比較結(jié)果。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該封包識別碼由八個位數(shù)據(jù)10100101所組成。
6.一種自動校正頻率的頻率校正電路，其特征在于，包含一序列接口引擎，根據(jù)從一高速及/或全速傳輸模式下的一通用序列總線的主控端所 接收的差動信號對中產(chǎn)生一序列數(shù)字數(shù)據(jù)；一封包識別碼辨識單元，根據(jù)該序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀起始的一封包識別碼，以 及連續(xù)兩封包識別碼之間的一第一周期； 一振蕩器；及一計數(shù)比較器，用以根據(jù)該第一周期，產(chǎn)生一校正信號以校正該振蕩器的一輸出頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的頻率校正電路，其特征在于，該辨識封包識別碼單元根據(jù)重設(shè) 及鎖住同相位的方式，辨識出該第一周期。
8.如權(quán)利要求6所述的頻率校正電路，其特征在于，該計數(shù)比較器包含 一參考振蕩器；一第一計數(shù)器，用以計數(shù)在該第一周期期間由該參考振蕩器產(chǎn)生的一第一頻率數(shù)； 一除頻器，用以將該振蕩器的該輸出頻率除以3000或24000，產(chǎn)生一第二周期； 一第二計數(shù)器，用以計數(shù)在該第二周期期間由該參考振蕩器產(chǎn)生的一第二頻率數(shù)； 一比較器，用以根據(jù)該第一頻率數(shù)和該第二頻率數(shù)之間的一差異，產(chǎn)生一比較結(jié)果；及 一控制器，用以根據(jù)該比較結(jié)果，產(chǎn)生一校正信號以校正該振蕩器的該輸出頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的頻率校正電路，其特征在于，該參考振蕩器為一延遲時間振蕩器。
10.如權(quán)利要求8所述的頻率校正電路，其特征在于，該參考振蕩器為一阻容振蕩器。
11.如權(quán)利要求6所述的頻率校正電路，其特征在于，該振蕩器為一延遲時間振蕩器。
12.如權(quán)利要求6所述的頻率校正電路，其特征在于，該振蕩器為一阻容振蕩器。
13.如權(quán)利要求6所述的頻率校正電路，其特征在于，該封包識別碼由八個位數(shù)據(jù) 10100101所組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了自動校正頻率的頻率校正電路及其方法，該方法包括一序列接口引擎根據(jù)從一高速及/或全速傳輸模式下的一通用序列總線的主控端所接收的差動信號對中，產(chǎn)生一序列數(shù)字數(shù)據(jù)；然后一封包識別碼辨識單元根據(jù)該序列數(shù)字數(shù)據(jù)，辨識出每一幀起始的一封包識別碼以及連續(xù)兩封包識別碼之間的一第一周期；一計數(shù)比較器則用以根據(jù)該第一周期，產(chǎn)生一校正信號以校正一振蕩器的一輸出頻率。
文檔編號H03L1/02GK101977051SQ201010527310
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者沈桓祥, 郭建成, 陳志高 申請人:鈺創(chuàng)科技股份有限公司