串行數字數據通信接口的製作方法
2024-02-13 17:12:15
專利名稱：：串行數字數據通信接口的製作方法
技術領域：
：本發明涉及串行通信接口領域並涉及一種用於在發送與接收設備之間的信道中存在傳播延遲的情況下在它們之間提供高速率數據發送的方法。
背景技術：
：一般而言，數據發送器(即具有數字數據輸出的設備)通常需要以高速率並且通常通過串行通信信道向其它設備(即數據接收器)遞送數字數據。用於設備之間通信的時鐘速率(速度)常常充分地高以至於存在傳播延遲問題。未知、可變或者過度的傳播延遲對同步接收器和發送器、維持同步以及關於可靠地發送數字數據提出挑戰。在這樣的環境中使用的串行通信協議以及用於實施這樣的協議的裝置和方法必須結合一種在發送器與接收器之間的容許傳播延遲的同步方法。另夕卜，該裝置和方法必須容許在信號生成時的信號離散和變化。目前，用於分立晶片上的設備之間通信的時鐘速度通常約為125MHz,而當設備在同一晶片上時可以使用約375MHz的速度。更快速度在將來是可能的。在這些速度，設備必須適應信號傳播延遲中的大量可變性。信令延遲的差異和改變可能例如由製作工藝固有的變化、隨時間變化的環境條件、電源變化和其它因素造成。由於成本是針對商品的一項重要考慮，所以需要一種不僅與高定價的產品兼容而且與較低成本的產品如低成本的現場可編程門陣列(FPGA)兼容的串行通信協議和接口，這些FPGA經常用來實施數字系統中諸如發送器和接收器的i殳備。也需要一種允許串行數據通信的接口和對接方法，其中發送器可以將它的發送速率調節成接收器可以接受的發送速率。
發明內容這些需要是通過一種適應信道傳播延遲及其慢變化的用於一個或者多個數據發送器與數據接收器之間通信的串行協議和接口來解決。該協議需要數據接收器與數據發送器之間的三個邏輯信道時鐘信道、同步信道和數據信道。如說明的那樣，各邏輯信道由一個或者多個導體的分立物理信道提供，但是如設想的那樣，其它實施也是可能的。在時鐘信道上向數據發送器提供由數據接收器供應的時鐘信號CLK。在同步信道上使用由數據接收器供應的同步信號SYNC以請求數據發送器發送幀(即數據發送單位)。在一些其它實施例中，接收器沒有請求幀，而SYNC從數據發送器發送到數據接收器，il^明幀的發送。最後在數據信道上數據信號DOUT從數據發送器發送到數據接收器。幀是一時間段，在該時間段期間中在數據信道上發送報頭和/或數據。幀長度由設備(即它們的設計)先決地協定或者由數據發送器或者數據接收器確定，該幀長度是在幀期間中將要發送的位的總數目。對新幀(即開始)的請求在同步信道上由數據接收器發送(而由數據發送器接收。)當沒有發送數據時(即在幀期間以外的時間)，同步信道由數據發送器監視，而在同步信號由數據發送器讀取時確定數據接收器已經請求新幀。當已經接收對新幀的請求時，預定數目的數據位跟隨其後的報頭位通過數據信道從發送器串行發送到接收器。使用來自接收器的時鐘信號的位發iiUl率應當不快於時鐘速率的三分之一以保證接收器的準確數據檢測。數據接收器在對新幀的請求之後監視數據信道並且先檢測報頭位。報頭位由數據接收器用來確定用於後續位的採樣時間。在幀完成時數據信號設置成預定空閒狀態。本發明具有可以獨自或者與其它方面組合實施或者實現的數個方面。根據第一方面，提供一種用於數據發送器與數據接收器之間二進位信號串行通信的方法，這些二進位信號在代表第一二進位值的第一邏輯電平與代表第二二進位值的第二邏輯電平之間變化。在這一方法中，以預定時鐘速率將時鐘信號從數據接收器發送到數據發送器。將同步信號從數據接收器發送到數據發送器。響應於同步信號來初始化幀的發送。在初始化幀時以預定標稱位速率將二進位數據信號從數據發送器發送到數據接收器，所述數據信號包括多個數據位跟隨其後的報頭碼。在初始化幀之後，在接收器接收所述二進位數據信號並且檢測報頭碼.響應於檢測到報頭碼為幀中的其餘數據位確定數據位釆樣時間；並且在數據接收器在所述數據位採樣時間確定每個所述數據位的邏輯值。用於數據發送的預定標稱位速率優選地是時鐘速率的三分之一或者更少。響應於同步信號來初始化幀的發送可以包括檢測表明幀初始化請求的同步邏輯電平改變。可以在檢測到同步信號的邏輯電平的進一步改變時終止幀。幀長度可以固定或者可變。在可變幀長度的情況下，數據信號可以包括在報頭碼內或者之後的編碼幀長度。在數據接收器檢測報頭碼可以包括以標稱位速率至少三倍的速率對報頭碼進行採樣；對表明檢測到第一報頭位的樣本的數目進行計數；以及響應於所述計數為幀中的其餘數據位建立釆樣時間。在數據接收器檢測報頭碼可以包括產生具有與數據位速率相等的時鐘速率的主時鐘的多個附加相移對應時鐘；在主時鐘及其各相移對應時鐘對數據信號進行採樣；以及選擇主時鐘或者附加對應時鐘之一以便為幀中的後續數據位指定所述數據位採樣時間並且在所述時間對數據位進行採樣。在一些實施例中，這樣的方法還可以包括從外部源接收被稱為外部時鐘信號的時鐘信號；確定外部時鐘信號的時鐘速率是否超過預定最小速率，如果超過所述預定最小速率則將外部時鐘信號再現為用於在接收器中使用的內部時鐘信號，否則通過生成速率超過所述預定最小速率的時鐘信號來產生用於在接收器中使用的內部時鐘信號；以及在產生向發送器發送的時鐘信號時使用內部時鐘信號。根據另一方面，提供一種數據接收器，該數據接收器用於從數據發送器接收幀中的二進位信號的串行通信(所述幀包括一個或者多個報頭位和一個或者多個數據位)並且用於將接收的二進位信號解碼成二進位lt悟以確定發送的位。這樣的數據接收器可以包括時鐘生成器，向發送器提供時鐘信號；同步信號源，向發送器提供用於啟動幀的同步信號；狀態機，接收串行通信、檢測報頭碼、確定用於對串行通信進行採樣以對其數據位進行解碼的數據位採樣時間並且在數據位採樣時間對接收的串行通信的邏輯電平進行採樣以及提供對應數據位值，其中狀態Mii^有限多個潛收的位值的標稱中部進行釆樣。在一些實施例中，時鐘生成器以發送器在串行通信的二進位信號中發送位的位速率的至少三倍速率來提供時鐘信號。另外在一些實施例中，同步信號源通過改變同步信號的邏輯電平來從發送器請求幀。同步信號源可以通過將同步信號從第一邏輯電平改變成第二邏輯電平來從發送器請求幀，並且可以通過將同步信號從第二邏輯電平改變成第一邏輯電平來請求幀的終止在一些實施例中，狀態機適於在主時鐘的各時鐘循環對接收的串行通信進行採樣、對檢測到笫一報頭位的次數進行計數並且據此確定數據位釆樣時間。為了檢測報頭碼，狀態機可以適於通過對時鐘速度與數據位速率相等的主時鐘進行相移來產生附加時鐘、在各時鐘對數據信號進行採樣以及選擇主時鐘或者附加時鐘之一來指定數據位採樣時間。根據另一方面，取代了接收器向發送器提供同步信號，發送器可以包括向接收器提供同步信號以表明隨後將有幀的同步信號生成器。例如，發送器可以包括用於生成周期同步信號的定時電路。在另外其它方面或者實施例中，在各標稱數據位單元的持續時間期間對串行通信流多次採樣，其中各樣本存儲於寄存器或者其它臨時存儲i殳備中，然後僅選擇這些多個樣本中與數據位單元的標稱中部最接近的一個樣本作為接收的數據位值。因而，一種用於實施這樣的方法的接收器包括本發明的另一方面，該方面包括用於獲得多個樣本的裝置以及用於從樣本之中選擇與位單元的標稱中部最接近的一個樣本的裝置。例如，可以使用相對於彼此有相移的三個(或者更多)主時鐘來獲得這樣的多個樣本。另一方面是一種發送器，該發送器以第一速率接收時鐘、組裝數據幀並且以不大於第一速率的三分之一的速率來發送數據幀，從而響應於同步信號。在結合附圖來閱讀以下具體描述時將更好地理解本發明及其實施例。在附圖中元件未必按比例繪製。一般而言，在多幅圖中出現的相似元件由相似標號來標識。在附圖中圖1是用於實現本發明各方面的裝置的示例實施例的簡化框圖，該框圖描繪了根據這裡教導的構思的多個數據發送器和數據接收器以及其間的通信接口；圖2是描述數據接收器的操作的流程圖3是描述數據發送器的操作的流程圖4是圖示在一個舉例實施例中在幀的過程期間中舉例時鐘、同步和數據信號之間關係的一組波形；圖5是圖示用於檢測第一報頭位並且應用這裡教導的檢測規則的兩個實施例的一組波形和表；圖6是描述數據發送器的示例例子的操作的流程圖，其中位發逸逸率是時鐘速率的三分之一；圖7是描述數據接收器的示例例子的操作的流程圖，其中位發送速率是時鐘速率的三分之一；以及圖8是圖示當在位單元期間中的多個時間、比如由三個相移主時鐘確定的時間對DOUT進行採樣時的DOUT採樣選擇的筒化框圖。具體實施例方式描述一種用於數據發送器與數據接收器之間通信的串行通信接口和協議，由此在指定長度的幀中發送數據，從而僅定期地要求同步。該方式容許傳播延遲和位沿時序中的變化。參照圖l，數據從iV個數據發送器12發送到數據接收器14，其中7V是整數。(儘管示出多個發送器和單個接收器，但是本發明當然可以應用於單個發送器-單個接收器的環境和多個發送器-多個接收器的環境。)各數據發送器可以是諸如模擬到數字轉換器(ADC)、電流到數字轉換器(IDC)等生成數字數據輸出的多個設備中的任何設備。各個數據發送器編號為12-/，其中索引/的範圍從1到N。通過同步信道16、時鐘信道18和TV個數據信道20進行通信。典型數據接收器可以實施為有限狀態機(FSM)，該有P艮狀態機實現在例如現場可編程門陣列(FPGA)、專用邏輯和其它電路、適當編程的通用或者專用編程微處理器或者樹:控制器或者其它形式中。本領域技術人員知道如何根據這裡提供的技術描述來實施FSM。數據接收器和數據發送器的操作概述現在給出數據接收器和數據發送器操作的高^述。在圖2中圖示數據接收器的操作。當接收器接通或者重置時開始初始化步驟26。初始化步驟包括開始將CLK信號發送到發送器並且保證SYNC信號沒有請求幀。主時鐘信號在內部生成以提供用於傳入數據的一組潛在採樣時間。在步驟28中在適當時間發送幀請求。然後針對數據報頭來監視DOUT(步驟30)。一旦已經檢測到數據報頭，應用判決規則邏輯以確定數據採樣時間(步驟32)。在適當採樣時間對數據進行採樣直至到達幀的結束。操作然後返回到步驟28為新幀做預備。在圖3中圖示了數據發送器的操作。當發送器接通或者重置時開始初始化步驟36。初始化步驟包括將DOUT設置成預定空閒值。在步驟38，發送器針對發送幀的請求來監視同步信道。在收到幀請求時，在步驟40向DOUT寫入數據才艮頭、繼而發送數據(步驟42)。在幀結束時(步驟44)採取完成步驟，比如將DOUT設置成預定空閒狀態。然後發送器等待新幀請求。在數據接收器與數據發送器之間的通信二進位(即數字邏輯)信號在數據發送器與數據接收器之間發送。各信號可以在給定瞬間由它的發送器驅動成第一邏輯電平或者第二邏輯電平。不失一般性並且僅為舉例，考慮第一邏輯電平是圖4和圖5中由低電平代表的"O"而第二邏輯電平是圖4和圖5中由高電平代表的"l"這一情況。本領域技術人員認識到相反情況以及使用多值邏輯信號也是可能。在一個示例實施例中，各數據發送器12-/通過圖示為在三個對應物理信道中實現的三個邏輯信道連接到數據接收器14。各同步信號SYN和時鐘信號CLK在它們各自對應信道(分別為16、18)上從^:據接收器14並布儘管並行饋送並非必需)發送到數據發送器12。數據信號DOUT-/在第三信道2(M上從數據發送器12-/發送到數據接收器14。因此在該舉例實施例中各數據發送器連接到三個信道，而數據接收器連接到7V+2個信道o時鐘信號通過以等於時鐘速率兩倍的速率在0與1之間交替來保持用於數據發送器的時間。時鐘速率是在信號CLK上從0到1轉變時出現的上升沿頻率。在CLK的上升沿，數據發送器執行IMt，比如數據寫入操作。既不要求時鐘速率恆定也不要求使用特定時鐘佔空比。在時鐘從數據接收器到數據發送器的發送中固有地存在一些傳播延遲並且在數據發送器處的時鐘沿與數據位生成之間有一些延遲。然後存在從發送器到接收器的傳播延遲。必須解決這種累積延遲以便對接收的位的釆樣進行恰當定時以允許對發送的數據的可靠檢測/解碼。在一些實施例中，外部時鐘信號ECLK可以是向數據接收器的輸入。數據接收器14中的時鐘生成器22可以將ECLK信號再現為內部時鐘信號ICLK:或者在另一實施例中，可以確定ECLK的頻率，如果該頻率在某一閾值以下則增加頻率以生成ICLK信號；否則將ECLK信號再現為ICLK。同步和時鐘控制電路24使用ICLK來生成時鐘信號CLK。在最簡易的實施例中，電路24充當通行電路，使得CLK與ICLK直接地相連。也設想CLK由一系列脈沖串或者脈沖組成的實施例。各脈衝串包括一系列時鐘循環，而在脈衝串之間沒有時鐘循環。同步信號由接收器用來請求數據發送器發送幀。許多實施例是可能的。在舉例實施例中，同步信道上通過O及其後跟隨的l發出請求幀的信號。在另一實施例中，連續讀取時SYNC信號的值改變(從0到l或者從1到0)表明請求新幀。在一些實施例中，外部同步信號ESYNC是向數據接收器的輸入，該輸入觸發數據接收器請求幀。ESYNC由數據接收器適當地再現為SYNC信號以請求幀的初始化。電路24可以通過將ESYNC信號和SYNC直接地相連來將ESYNC信號再現為SYNC。在其它實施例中，電路24可以根據ESYNC信號來得出或者生成SYNC信號。參照圖4,信道20"上的數據信號00111-/發送幀的有價值的信息，該信息包括l^是多個數據位48的報頭46。空閒間隔50分離相繼幀，並且空閒間隔50可選地可以省略。在幀期間發送的位的總數目稱為幀長度。在一些實施例中，幀長度由數據發送器和數據接收器先決地協定。它可以是例如設計到發送器和/接收器的硬體和/或軟體中的固定數。也可以使用可變幀長度。在一個可選實施例中，SYNC信號可以用來請求幀的終止。例如，SYNC的值從0到1的改變可以請求幀的發送，而從1到0的改變可以請求幀的終止。一些實施例可以使用在數據位之後發送的腳註碼，以避免關於最後數據位的多義性。當採用可變長度的幀時，報頭的部分可以例如是包含表示幀長度的一系列位。在幀完成時數據信號優選地i殳置成預定空閒狀態(0或者1)。發送協議的說明為了說明發送協議，考慮圖4中的信號關係的非限制例子，其中時鐘信號CLK52的速率維持於恆定速度，幀大小預定為共計五位(包括報頭)，而SYNC54通過從0切換到1來初始化幀。在這一例子中的幀才艮頭46是包括1及跟隨其後的0的兩位模式，數據信號預定空閒狀態是O，而數據位速率是每三個時鐘循環一位。圖4中的信號被示出為將在數據發送器測量。為求簡化，DOUT"在這一圖示中記作為DOUT56。一般而言，報頭可以是任何所需長度。當然，如本領域技術人員將認識的那樣，可以利用其它報頭模式。如果需要，則報頭模式的選擇可以記錄於為該目的而提供的寄存器(未示出)中。常規NRZ碼用來發送包括報頭位的數據(無曼徹斯特編碼)。通過在整個位間隔中生成高電平來用信號發送"1"，而通過在整個位間隔中生成低電平來用信號發送"0"。在接收器中，如上文討論的狀態機即使在面臨發送的數據信號與接收器的時鐘信號之間存在某一明顯程度的時滯時仍然根據這裡描述的處理來操作以推斷位的位置和值。利用恰當設計的接收器、接收器時鐘速率與位速率之間的因子3(或者更大)以及在各幀的開始以報頭模式的形式發送的定期同步模式，系統可以適應從接收器到發送器和反向的顯著傳播延遲以及電路中的傳播延遲。該例從處於SYNC54和DOUT56均為0的空閒狀態50下的系統開始。在時間58a，SYNC信號54的狀態從0改變成1，這表明數據接收器已經請求開始新幀。在時間58b在下一時鐘循環讀取SYNC信號54。數據發送器將這識別為對新幀的請求並且開始在下一時鐘循環(時間58c)在DOUT56發送報頭碼46。繼而是以每三個時鐘循環一位的速率在時間58e開始的lt據位48。在這一例子中，幀大小允許三個數據位48。數據位序列101的選擇是示例。注意SYNC信號在時間58d返回到0。在這一舉例實施例中，這沒有觸發數據發送器的響應。在時間58f，已經發送預定數目的數據位，而DOUT返回到空閒狀態為新幀做預備。新幀請求在時間58a，發送而在時間58b'檢測。注意在這一實施例中如果SYNC在先前位上沒有讀取為0則不會檢測到幀請求。接收的位採樣現在考慮如何對接收數據位進行釆樣，由於傳播延遲及其可變性該接收數據位可能在關於時鐘信號逐位時滯的時間到達。將參照圖5並結合表I和II來討論這一主題。信號DOUT在一些(未知、可能有些不可控並且甚至可變的)傳播延遲之後到達數據接收器。優選地，如果先前幀的最後數據位是l，則在幀之間的空閒時間是至少兩個時鐘循環。這保證接收器緊接在第一報頭位之前讀取0從而允許數據接收器不同地標識報頭的開始。使用用於建立採樣時間的主時鐘來讀取DOUT。在圖5中所示舉例實施例60中，主時鐘MCLK具有與CLK相同的時鐘速率。讀取第一報頭位的MCLK循環隨後用來選擇數據位採樣時間。在舉例實施例62中，主時鐘MCLK1具有等於數據位速率的時鐘速率。通過將MCLK1分別相移120度和240度來生成兩個附加主時鐘信號MCLK2和MCLK3。基於讀取第一報頭位的時鐘來確定數據位釆樣時間。根據傳播延遲和信號時序不確定性，讀取才艮頭位的時鐘或者時鐘循環的數目可以是二、三或者四。對於兩個舉例實施例，利用所討論的在時鐘速率與數據位速率之間的關係，位採樣的四種情況64是可能的。在圖5中圖示了這些情況。在情況64a中，第一報頭位由於傳播延遲而伸展，其結果是有四次檢測。在情況64b中，才艮頭位相對於主時鐘有延遲，這造成三次檢測。在情況64c中，信號相對於時鐘沿提早，這同樣造成3次檢測。在情況64d中，脈沖為短，逸造成僅兩次檢測。數據接收器使用通過報頭位的檢測而確定的判決規則來判決在哪個時鐘循環對DOUT進行採樣。兩個判決規則是適當的。1)在與1的第二次檢測對應的時間進行採樣；或者2)在與1的第二次到最後檢測對應的時間進行採樣。當使用單個主時鐘時，如舉例實施例60，對應時間是如下判決沿，這些判決沿是經過初始選擇的採樣時間之後的三個時鐘循環的倍數。在表I中圖示了選擇規則的應用。表I:實施例60。讀取值和所選採樣時間tableseeoriginaldocumentpage14-在與1的第二次檢測對應的時間進行採樣。*-在與1的第二次到最後檢測對應的時間進行採樣。這些規則保證樣本儘可能接近位的中心出現以最大化對信道傳播延遲變化的容許。如果傳播延遲在幀期間中改變過多，則採樣時間當然將不再與適當位對應，而是可能造成對位進行雙採樣且不是對位進行採樣或者造成落入位之間的轉變中。各境況都有可能造成錯誤。如果幀大小是預定的，則它必須為數據發送器和數據接收器所知並且應當為數據發送器和數據接收器所知以便基於預期的傳播延遲變化來提供可接受的誤差可能性。數據發送器在舉例實施例中的操作針對一個舉例實施例將數據發送器的^SMt進一步圖示為圖6中的流程圖。這一舉例實施例假設以每三個時鐘循環一位的速率發送數據，二進位報頭是10，以及幀中的數據位的數目被先決地確定為Af(M在圖5和圖6中是3)。幀請求被檢測為SYNC信號從0到1的轉變。初始化步驟76在接收器接通或者重置時開始。初始化步驟包括將DOUT設置成0。發送器通過先讀取SYNC(步驟78)並且確定它是否為0(步驟80)來尋找幀請求。如果SYNC在步驟80檢測為0、在後續讀取SYNC(步驟82)時檢測為l(步驟84)，則初始化幀。在接收幀請求之後向DOUT寫入第一報頭位(步驟86)。在步驟88這將保持三個循環。由於有更多才艮頭位要寫入(步驟卯)，在返回到步驟86時寫入下一才艮頭位0。在發送報頭之後向DOUT寫入數據。在步驟92，數據發送器確定是否已經發送將要為幀發送的所有數據位。當需要發送更多數據時，在步驟94向DOUT寫入下一位。步驟96保證數據位已經被保持三個循環。如果尚未發送第M個數據(步驟92)，則數據發送器返回到步驟94。在已經發送第AT個數據之後將DOUT設置成0(步驟98)。在尋找下一幀請求之前，數據發送器保證DOUT被保持為0持續至少兩個循環(步驟100)。這保證後續幀中報頭位的恰當檢測。現在描述數據接收器的操作。數據接收器在舉例實施例中的操作針對當前舉例實施例將數據接收器的操作進一步圖示為圖7中的流程圖。本領域技術人員將認識到可以用各種方式、比如FPGA中的FSM實施圖7的流程圖中所示實施例。使用實施例60中所示形式的主時鐘。初始化步驟102在接收器接通或者重置時開始。初始化步驟包括開始發送CLK信號以及向SYNC寫入0(即設置SYNC信號值為0)。在步驟104，接收器等待請求以發送新幀請求。幀請求可以來自其它內部電路或者來自ESYNC。當確定進行幀請求時，在步驟106向SYNC信號寫入1值(即SYNC信號升至高電平或者l)。接收器然後在各時鐘循環讀取DOUT信號(步驟108)直至讀取1(步驟110)。這對應於圖5中的時間66。根據數據接收器與數據發送器之間的全部信號發送延遲，該時間可以是經過在步驟106發送新幀請求的時間之後的任何數目的時鐘循環，並且該時間用於數據發送器做出響應。一旦在DOUT讀取1(步驟110),因為數據發送器已經確認幀請求(步驟112)，所以向SYNC寫入0。數據接收器繼續讀取DOUT(步驟114)從而尋找0(步驟116)。這對應於圖5中的時間68。在這一示例實施例中，應用的判決規則是"在與1的第二次到最後檢測對應的時間進行釆樣"。緊接後續的時鐘循環對應於釆樣時間(時間70a)，並且在對應步驟即步驟118讀取DOUT。在分別與時間72a和74a對應的步驟120和122無需動作，因為數據接收器現在等待下一採樣時間。假設尚未讀取最後數據位(步驟124)，操作返回到步驟118以在時間70b讀取下一位。該循環繼續(在時間70c、70d等讀取)直至已經讀取幀中的第M個數據位，此後數據接收器返回到步驟104。注意第一次執行步驟118是在時間70a讀取第二報頭位。雖然這是多餘的讀取操作，但是它簡化了流程。數據接收器確定幀大小的實施例如果數據接收器確定幀的結束，則應當取得數據信號的附加樣本以針對信號延遲的改變來監視線路。例如，在圖5中的情況64a和情況64d中，用於選擇採樣時間的規則造成不同結果。兩個規則均可以與允許擴展的幀一起使用直至樣本不一致。對於情況64b和64c,兩個規則均產生對相同採樣時間的選擇。在兩種情況下產生第一報頭位的三個樣本。通過在第一或者第三採樣時間發現不一致之前在所有三個時間監視數據信號並且在出現不一致之前在其餘兩個採樣時間繼續地進行採樣，可以大量地擴展幀長度。當數據接收器確定幀大小時，有必要的是數據信號不包括其中數據持續為1或者0的長伸展。在這些境況之下，接收器沒有檢測傳播延遲改變的手段並且可能沒有對連續1或者0的數目準確地進行計數。可以由數據發送器實施編碼機制以避免這一境況。使用多個採樣時鐘的實施例在另一實施例中，以數據位速率(即每數據單元)取得三個或者更多樣本，比如通過各自以數據位速率生成的三個主時鐘信號MCLK1、MCLK2和MCLK3。MCLK2和MCLK3可以(但是並非需要)是MCLK1的相移版本(例如分別相對地移位120度和240度)。在一個實施例中，在各主時鐘對DOUT進行採樣並且記錄檢測。可以在以後的時間進行對用作數據值的樣本的選擇。例如，如圖8中所示，分別與MCLK1、MCLK2和MCLK3對應的DOUT樣本128a、128b和128c分別饋送到寄存器130a、130b和130c。寄存器連接到由控制信號132控制的MUX126。控制信號132由實施上述判決算法的附加電路(未示出)驅動，以確定和選擇應當使用哪個主時鐘來為特定數據位選擇樣本。然後所選DOUT讀取由MUX寫入到輸出信號134。數據發送器初始化同步的實施例設想在一些實施例中，數據發送器可以經由同步信號向數據接收器表明它在發送(或者將要發送)數據幀。因此在這樣的實施例中，生成同步信號的AiC送器而不是接收器。在從數據發送器收到同步信號時，數據接收器在DOUT檢測幀報頭和數據。例如在已經收集某一數量數據的數據發送器確定正是向數據接收器遞送數據的適當時間時，這樣的實施例是適當的。可替選地，發送器可以包括對同步信號的生成進行觸發的定時器。由此已經描述本發明構思以及用於實現這些本發明構思和方面中的一個或者多個的可能實施例的某些舉例實施，本領域技術人員現在將清楚可以用各種其它方式實施本發明的多個方面。^^開內容旨在提出和覆蓋在本發明精神內且不脫離本發明精神的本領域^^支術人員容易想到的此類其它實施。因而，本發明不限於討論的例子或者由這些例子限制而是僅由所附權利要求及其等同來限定。權利要求1.一種用於數據發送器與數據接收器之間二進位信號串行通信的方法，所述二進位信號在代表第一二進位值的第一邏輯電平與代表第二二進位值的第二邏輯電平之間變化，所述方法包括以預定時鐘速率將時鐘信號從所述數據接收器發送到所述數據發送器；將同步信號從所述數據接收器發送到所述數據發送器；響應於所述同步信號來初始化幀的發送；在初始化所述幀時以預定標稱位速率將二進位數據信號從所述數據發送器發送到所述數據接收器，所述數據信號包括被多個數據位跟隨的報頭碼；在初始化所述幀之後，在所述接收器接收所述二進位數據信號並且檢測所述報頭碼以及響應於所述報頭碼的檢測為所述幀中的其餘數據位確定數據位採樣時間；以及在所述數據接收器在所述數據位採樣時間檢測每個所述數據位的邏輯值。2.根據權利要求1所述的方法，其中用於數據發送的所述預定標稱位速率是所述時鐘速率的三分之一或者更少。3.根據權利要求1，述的方法,，其中響e應於,斤述同步信號來初始化4.根據權利要求3所述的方法，還包括在檢測到所述同步信號的邏輯電平的進一步改變時終止所述幀。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述數據信號包括在所述報頭碼內或者之後的編碼幀長度。6.根據權利要求1所述的方法，其中在所述數據接收器檢測所述報頭碼包括以所述標稱位速率至少三倍的速率對所述淨艮頭碼進行採樣；對表明檢測到第一報頭位的樣本的數目進行計數；以及響應於所述計數為所述幀中的其餘數據位建立採樣時間。7.根據權利要求1所述的方法，其中在所述數據接收器檢測所述報頭碼包括產生具有與所述數據位速率相等的時鐘速率的主時鐘的多個附加相移對應時鐘；在所述主時鐘及其各相移對應時鐘對所述數據信號進行採樣；以及選擇所述主時鐘或者所述附加對應時鐘之一以便為所述幀中的後續數據位指定所述數據位採樣時間並且在所述時間對數據位進行採樣。8.根據權利要求l所述的方法，還包括以下步驟從外部源接收被稱為外部時鐘信號的時鐘信號；確定所述外部時鐘信號的時鐘速率是否超過預定最小速率，如果超過所述預定最小速率則將所述外部時鐘信號再現為用於在所述接收器中使用的內部時鐘信號，否則通過生成速率超過所述預定最小速率的時鐘信號來產生用於在所述接收器中使用的內部時鐘信號；以及在產生向所述發送器發送的所述時鐘信號時使用所述內部時鐘信號。9.一種數據接收器，用於從數據發送器接收包括一個或者多個^L頭位和一個或者多個數據位的幀中的二進位信號的串行通信並且用於將接收的所述二進位信號解碼成二進位數據以確定發送的所述位，所述數據接收器包括時鐘生成器，向所iOL送器提供時鐘信號；同步信號源，向所述發送器提供用於啟動幀的同步信號；狀態機，接收所述串行通信、檢測報頭碼、確定用於對所述串行通信值，其中所述狀態機通過從有限多個潛在採樣時間之中選擇採樣時間來確定數據位採樣時間以便在最接近於接收的位值的標稱中部進行採樣。10.根據權利要求9所述的數據接收器，其中所述時鐘生成器以所述發送器在所述串行通信的二進位信號中發送位的所述位速率的至少三倍速率來提供所述時鐘信號。11.根據權利要求9所述的數據接收器，其中所述同步信號源通過改變所述同步信號的邏輯電平來從所述發送器請求幀。12.根據權利要求9所述的數據接收器，其中所述同步信號源通過將所述同步信號從第一邏輯電平改變成第二邏輯電平來從所i^L送器請求幀，並且還包括將所述同步信號從所述第二邏輯電平改變成所述第一邏輯電平來請求所述幀的終止。13.根據權利要求9所述的數據接收器，其中所述狀態機適於在主時鐘的各時鐘循環對接收的所述串行通信進行採樣、對檢測到所述第一報頭位的次數進行計數並且據此確定所述數據位採樣時間。14.根據權利要求9所述的數據接收器，其中為了檢測所述報頭碼，所述狀態機適於通過對時鐘速度與所述數據位速率相等的主時鐘進行相移來產生附加時鐘、在每個時鐘對所述數據信號進行採樣以及選擇所述主時鐘或者所述附加時鐘之一來指定所述數據位採樣時間。全文摘要一種用於從數據發送器12到數據接收器14的數據發送的串行協議和接口，其中傳播延遲可以多達數個時鐘循環之久並且可以緩慢地變化。數據接收器向數據發送器提供時鐘。由接收器或者發送器提供的同步信號以由時鐘控制的傳送速率來啟動數據傳輸的幀。同步信號協調被稱為幀長度的預定數目的數據位跟隨其後的數據報頭的發送。數據接收器使用報頭位以確定用以對後續數據位進行採樣的時間。限制幀的長度以提供傳播延遲線路特徵尚未改變到足以造成位錯誤的充分可能性。該系統在各幀的開頭重新同步。文檔編號H04L7/04GK101529790SQ200780039238公開日2009年9月9日申請日期2007年9月21日優先權日2006年9月21日發明者麥可·C·W·科爾恩,阿蘭·蓋裡申請人:模擬裝置公司