專利名稱:異步信號選擇路徑的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及路由器,特別是涉及使異步信號沿路徑傳輸?shù)膹V播路由器。
背景技術(shù):
路由器包括使出現(xiàn)在路由器輸入端的一個或多個信號沿路徑傳輸?shù)揭粋€或多個輸出端的裝置。廣播業(yè)中使用的路由器主要是應(yīng)用至少第一路由器部分,該路由器部分具有連接在至少一個擴(kuò)展模塊上的多個路由器模塊(也稱為矩陣卡)。擴(kuò)展模塊將第一路由器的底盤連接到一個或多個第二路由器部分,使信號進(jìn)一步沿路徑傳輸。許多廣播路由器,尤其是那些可線性擴(kuò)展的路由器,使異步信號沿路徑傳輸。由這種可線性擴(kuò)展的路由器沿路徑傳輸?shù)漠惒叫盘栃枰谡麄€路徑始終有精確的時鐘信號,以保持被傳輸數(shù)據(jù)的完整性。對于異步信號而言,一個位置和另一個位置的時鐘頻率差會造成信號損壞以及由信號所表示的數(shù)據(jù)的丟失。即使是小到百萬分之一(PPM)的時鐘頻率差也會對數(shù)據(jù)產(chǎn)生不期望的影響。典型的數(shù)據(jù)損壞例子包括重復(fù)的或被丟棄的信號樣本。
隨著可線性擴(kuò)展路由器復(fù)雜程度的增加,給各種元件提供精確且同步的時鐘信號的問題變得更為艱難。為了討論,時鐘信號組成一個在高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)之間以設(shè)定好的間隔進(jìn)行振蕩的信號。典型的時鐘信號以50%的占空比進(jìn)行振蕩。但是,通常也應(yīng)用具有其它占空比的時鐘。使用時鐘信號進(jìn)行同步的電路在時鐘信號的上升沿或下降沿中的一個位置被激活。
所謂的“時鐘復(fù)用器(clock multiplexer)”是指一個電路,典型地存在于可線性擴(kuò)展的路由器中,用于從多個可用的時鐘信號中選擇至少一個時鐘信號。被選中的時鐘信號用于觸發(fā)其它元件。當(dāng)在可用的時鐘信號中選擇時,被時鐘復(fù)用器選中的輸出信號應(yīng)該不包括任何不明脈沖。不明脈沖例如出現(xiàn)在選中的時鐘信號進(jìn)行中斷的時候。這種中斷可以包括丟失時鐘信號和不能如期切換狀態(tài)的時鐘信號。有時候輸入時鐘信號會不確定地“陷”在一個邏輯狀態(tài)或者另一個邏輯狀態(tài)。這種中斷會頻繁產(chǎn)生不明脈沖,包括矮脈沖、短脈沖、持續(xù)時間不定的脈沖、毛刺、尖峰及類似脈沖。
試圖避免在時鐘復(fù)用器的輸出端處出現(xiàn)不明脈沖的現(xiàn)有技術(shù)包括所謂的“安全”時鐘復(fù)用器。典型的安全時鐘復(fù)用器以有順序的方式從當(dāng)前選中的輸入端切換到下一個被選中的輸入端。因此,直到選中的輸入時鐘信號過渡到一個已知狀態(tài),并且后繼被選中的時鐘信號過渡到與前一個被選中的時鐘信號相同的狀態(tài)時,安全復(fù)用器才開始切換。
然而,現(xiàn)有技術(shù)的安全時鐘復(fù)用器有些不足。例如,如果當(dāng)前選中的時鐘信號不能過渡到一個已知的時鐘狀態(tài)時,安全時鐘復(fù)用器經(jīng)常會不能夠切換到另一個時鐘信號?,F(xiàn)有技術(shù)的安全時鐘復(fù)用器不能夠容許這些及其它類型的時鐘中斷。
因此,需要一種克服前述的缺點(diǎn),從一組時鐘信號中選擇一個時鐘信號的技術(shù),諸如在可線性擴(kuò)展的路由器內(nèi)。
發(fā)明內(nèi)容
簡言之,根據(jù)本發(fā)明原理的一個優(yōu)選實(shí)施例,提供一種從至少第一和第二時鐘信號中選擇時鐘信號的方法。該方法通過檢測第一時鐘信號沒有改變狀態(tài),以及通過檢測第二時鐘信號沒有改變狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。從第一和第二時鐘信號以及振蕩信號中進(jìn)行選擇,部分基于第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn)。
圖1圖示根據(jù)本發(fā)明原理實(shí)施例的路由器方塊示意圖;圖2圖示圖1路由器輸入和輸出模塊的第一種可選布局。
圖3圖示圖1路由器輸入和輸出模塊的第二種可選布局。
圖4圖示圖1路由器輸入和輸出模塊的第三種可選布局。
圖5圖示用于圖1路由器的第一時鐘選擇電路網(wǎng)絡(luò);圖6描述用于圖1路由器的第二時鐘選擇電路網(wǎng)絡(luò);圖7是描述圖5和圖6中時鐘選擇電路實(shí)施例的方塊示意圖;圖8是描述圖4的選擇電路中所用的安全時鐘復(fù)用器系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1描述根據(jù)本發(fā)明原理的優(yōu)選實(shí)施例的廣播路由器100的方塊示意圖。在一個優(yōu)選實(shí)施例中,路由器100包括至少一個,且優(yōu)選的是多個輸入模塊4021,4022…402x,其中x是大于零的整數(shù),以及至少一個,且優(yōu)選的是多個輸出模塊4041…404y,其中y為整數(shù)。每個輸入模塊,例如輸入模塊4021,包括至少一個,優(yōu)選的是多個輸入卡4061,4062…406z,其中z是大于零的整數(shù)。每個輸入卡至少具有一個,優(yōu)選的是多個輸入端,以接收信號用于復(fù)用為一個輸出信號。不同的輸入卡典型的是具有不同的信號接收能力,以提供從多個信號源接收信號的功能。每個輸入模塊如輸入模塊4021內(nèi)的擴(kuò)展卡408將輸入卡4061-406z輸出的信號復(fù)用為一個輸出信號。
每個第二模塊,例如第二模塊4041,具有一個矩陣410卡,將從一個或多個輸入模塊輸入的信號進(jìn)行分解以傳輸?shù)街辽僖粋€,且優(yōu)選的是多個輸出卡4121,4122…412p,其中p是大于零的整數(shù)。每個輸出卡將一個或多個輸出信號傳輸?shù)揭粋€或多個外部裝置(圖中未示)。控制卡414根據(jù)外部控制信號C控制矩陣卡410,使矩陣卡在各個輸出卡4121-412p之間沿路徑傳輸其輸出信號。通過這種方式,矩陣卡410能夠基于外部控制信號C實(shí)現(xiàn)沿路徑傳輸。
圖1的路由器100的每個輸入模塊4021,4022…402x被連接到每個輸出模塊4041,4042…404y。也可能有其它布局。圖2圖示圖1路由器100的輸入和輸出卡的第一種可替換的布局,其中輸入模塊和輸出模塊被布置為具有相同數(shù)目的輸入模塊和輸出模塊。圖3圖示圖1路由器100的輸入和輸出模塊的第二種可替換布局,其中輸入模塊比輸出模塊多。圖4圖示圖1路由器100的輸入和輸出模塊的第三種可替換布局,其中輸出模塊比輸入模塊多。
圖1的輸入模塊4021-402x和輸出模塊4041-404y典型的是每個模塊至少包括時鐘模塊5001-500n中的一個,其中n≥x+y,每個時鐘模塊更為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)在圖5中描述。實(shí)際上,單獨(dú)的時鐘模塊可以存在于圖1的每個輸入和輸出模塊中的一個或多個元件中。而且,時鐘模塊5001-500n中的一個或多個可以作為獨(dú)立的模塊元件存在于路由器100中,很類似于輸入或輸出模塊中的一個。
參考圖5所示,時鐘模塊5001-500n能夠以菊花鏈的方式彼此互聯(lián)。在圖5的實(shí)施例中,時鐘模塊5001將其時鐘信號提供給時鐘模塊5002以及時鐘模塊5003,500i+1和500i+3,其中i≤n,而時鐘模塊5002將其時鐘信號提供給時鐘模塊500i,500i+2和500i+4中的每一個。時鐘模塊5001,5002…500n中的每一個還分別接收前一個時鐘模塊5002…500i…500n-1的時鐘信號。
圖6描述時鐘模塊的一種可替換布局,其中時鐘模塊布置在第一和第二網(wǎng)絡(luò)6001和6002中,網(wǎng)絡(luò)6001和6002每一個布局與圖2的時鐘模塊網(wǎng)絡(luò)600類似。如圖6所示,網(wǎng)絡(luò)6001單個時鐘模塊5001-500n中的一個或多個給網(wǎng)絡(luò)6002時鐘模塊5001-500n中的一個或多個提供時鐘信號。
圖7描述的是時鐘模塊500i實(shí)施例方塊示意圖。圖4的時鐘模塊500i包括第一和第二時鐘輸入端,分別接收第一時鐘信號Clock_1和第二時鐘信號Clock_2。外部時鐘信號Clock_1和Clock_2中的每一個可以包括來自于圖2的網(wǎng)絡(luò)中單獨(dú)的上游時鐘選擇電路的時鐘信號,或來自于參考時鐘電路由振蕩器508形成的時鐘信號。
時鐘選擇電路500i包括一對跳轉(zhuǎn)檢測器502和504,每個跳轉(zhuǎn)檢測器接收時鐘信號Clock_1和Clock_2中單獨(dú)的一個。每個跳轉(zhuǎn)檢測器提供一個輸出信號,表明其各自的輸入時鐘信號是否已經(jīng)跳轉(zhuǎn),即,從一個狀態(tài)改變到另一個狀態(tài)。邏輯方塊506接收跳轉(zhuǎn)檢測器502和504的輸出信號以及振蕩器508的輸出,振蕩器508產(chǎn)生對符合各種電路元件的定時需求有用的時鐘信號。邏輯方塊506還接收兩個外部狀態(tài)信號;(1)A_not B和(2)Master_notSlave。狀態(tài)信號A_not B的狀態(tài)是指時鐘電路500i是否會提供主時鐘信號。Master_not Slave信號的狀態(tài)確定時鐘電路500i是作為它的主時鐘電路還是作為另一個時鐘信號的從時鐘信號。
邏輯方塊506產(chǎn)生一個輸出控制信號,控制安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510,以便在時鐘信號Clock_1,Clock_2,和振蕩器508的輸出信號之間選擇,給下游元件(圖中未示)提供時鐘信號。邏輯方塊506的輸出控制信號與邏輯電路輸入信號具有指定的關(guān)系,如表1所示,“x”項(xiàng)組成“不用考慮”值。(換句話說,特定的輸入信號值對邏輯方塊506的輸出沒有影響)。
表1
從表1可以看出,只要Master_not Slave信號停留在邏輯“1”電平,時鐘電路500i便只是在Clock_2和振蕩器508之間進(jìn)行選擇。在這樣的情況下,Clock_1信號的跳轉(zhuǎn)以及跳轉(zhuǎn)檢測器504的輸出信號沒有影響。相反,當(dāng)時鐘電路500i作為從時鐘電路時(即,Master_not Slave信號停留在邏輯“0”電平),跳轉(zhuǎn)檢測器504的輸出狀態(tài)和跳轉(zhuǎn)檢測器502的輸出狀態(tài)確定Clock_1,Clock_2和振蕩器508信號中的哪一個會出現(xiàn)在安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510的輸出端。由安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510選擇的時鐘信號為本地使用以及為圖1路由器100內(nèi)元件的輸入提供定時信號。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中,圖4的安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510具有圖5所示的結(jié)構(gòu),給圖3的時鐘模塊500i提供容許停滯的輸入時鐘脈沖的能力。在圖5的安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510中,第一和第二跳轉(zhuǎn)檢測器7011和7012分別接收Clock_1和Clock_2信號,和復(fù)用器對7021和7022中每個復(fù)用器一樣。復(fù)用器7021和7022中每一個在其第二輸入端接收一個信號和一個邏輯“0”電平。
跳轉(zhuǎn)檢測器7011和7012分別根據(jù)Clock_1和Clock_2信號的狀態(tài)控制復(fù)用器7021和7022,與振蕩器508的輸出信號相對照進(jìn)行測量。換句話說,跳轉(zhuǎn)檢測器7011和7012確定Clock_1和Clock_2信號中各信號是否已經(jīng)根據(jù)振蕩器508的輸出信號改變了狀態(tài)(即,跳轉(zhuǎn))。如果跳轉(zhuǎn)檢測器7011和7012各自確定Clock_1和Clock_2信號中相應(yīng)的一個已經(jīng)根據(jù)振蕩器508的輸出信號進(jìn)行了跳轉(zhuǎn),那么,跳轉(zhuǎn)檢測器選通復(fù)用器7021和7022中相應(yīng)的一個。當(dāng)被選通時,復(fù)用器7021和7022中的每一個傳輸Clock_1和Clock_2信號中相關(guān)的一個。如果時鐘信號Clock_1和Clock_2中有一個沒有根據(jù)振蕩器508的輸出信號進(jìn)行跳轉(zhuǎn),那么,復(fù)用器7021和7022中相應(yīng)的一個會輸出一個邏輯零電平信號。
復(fù)用器704分別在其第一和第二輸入端接收復(fù)用器7021和7022的輸出信號。根據(jù)圖4邏輯方塊506的信號,復(fù)用器將復(fù)用器7021和7022中一個復(fù)用器的輸出信號傳送給復(fù)用器7061的第一輸入端以及跳轉(zhuǎn)檢測器7081的輸入端。復(fù)用器7061的第二輸入端被提供一個邏輯零電平信號。
跳轉(zhuǎn)檢測器7081根據(jù)復(fù)用器704的輸出信號和振蕩器508的輸出信號之間的關(guān)系控制復(fù)用器7061。換句話說,跳轉(zhuǎn)檢測器7081確定復(fù)用器704的輸出信號是否已經(jīng)根據(jù)振蕩器508的輸出信號改變了狀態(tài)。如果復(fù)用器704的輸出信號根據(jù)振蕩器508的輸出信號進(jìn)行跳轉(zhuǎn),那么跳轉(zhuǎn)檢測器7081促使復(fù)用器7061傳送復(fù)用器704的輸出信號。反之,如果復(fù)用器704的輸出信號沒有根據(jù)振蕩器508的輸出信號進(jìn)行跳轉(zhuǎn),復(fù)用器7061便會輸出一個邏輯零電平信號。
復(fù)用器7062分別在其第一和第二輸入端接收振蕩器508的輸出信號和邏輯零電平信號。跳轉(zhuǎn)檢測器7082根據(jù)振蕩器508的輸出信號控制復(fù)用器7062。換句話說,跳轉(zhuǎn)檢測器7082確定振蕩器508的輸出信號是否周期性地改變狀態(tài)。如果振蕩器508的輸出信號發(fā)生跳轉(zhuǎn),那么跳轉(zhuǎn)檢測器7082選通復(fù)用器7062傳送振蕩器508的輸出信號。反之,如果振蕩器508的輸出信號沒有跳轉(zhuǎn),那么復(fù)用器7062會輸出一個邏輯零電平信號。
復(fù)用器710分別在其第一和第二輸入端接收復(fù)用器7061和7062的輸出信號。與復(fù)用器704類似,復(fù)用器710在圖4的邏輯方塊506控制下工作。因此,根據(jù)邏輯方塊506的輸出信號,復(fù)用器710會輸出Clock_1和Clock_2信號中被選中的一個(假設(shè)至少有一個信號已經(jīng)根據(jù)振蕩器508的輸出信號進(jìn)行了跳轉(zhuǎn))或者輸出振蕩器508的輸出信號(假設(shè)它已經(jīng)跳轉(zhuǎn))。
復(fù)用器7021和7022以及復(fù)用器704和710之間存在重要的區(qū)別。如前所述,復(fù)用器704和710作為時鐘復(fù)用器。有利的是,圖5的安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510排除了丟失時鐘脈沖的可能性。通過根據(jù)振蕩器508的輸出信號控制Clock_1和Clock_2信號的通道,要是振蕩器508已經(jīng)跳轉(zhuǎn),則通過控制振蕩器508輸出信號的通道,安全時鐘復(fù)用系統(tǒng)510避免了任一時鐘或所有時鐘停滯在非時鐘狀態(tài)的情況。
前面描述了一種時鐘選擇電路500i,包括安全復(fù)用系統(tǒng)510,用于分配時鐘脈沖,使得提供冗余的同時確保了時鐘的同步。
權(quán)利要求
1.一種路由器,包括至少第一路由器部分,使異步信號沿路徑傳輸,所述第一路由器部分具有第一和第二時鐘信號輸入端,分別接收以時鐘速率跳轉(zhuǎn)的第一和第二時鐘信號;和至少第一路由器部分內(nèi)的時鐘選擇器,從所述第一和第二時鐘信號以及一個振蕩信號中選擇,作為至少第一路由器部分的共同輸出時鐘信號,部分基于第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的路由器,其中時鐘選擇電路包括一個安全時鐘復(fù)用系統(tǒng),檢測每個外部時鐘信號是否已經(jīng)根據(jù)振蕩器進(jìn)行了跳轉(zhuǎn),如果沒有跳轉(zhuǎn),用在固定邏輯狀態(tài)的信號代替所述每個信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的路由器,其中安全時鐘復(fù)用電路包括一對跳轉(zhuǎn)檢測器,每個跳轉(zhuǎn)檢測器確定第一和第二外部時鐘信號中單獨(dú)的一個是否已經(jīng)根據(jù)振蕩信號發(fā)生了跳轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的路由器,其中時鐘選擇電路從所述第一和第二時鐘信號以及振蕩信號中選擇,作為至少第一路由器部分的共同輸出時鐘信號,部分基于第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn),以及時鐘選擇電路是作為另一個時鐘選擇電路的主電路還是從電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的路由器,其中時鐘選擇電路從所述第一和第二時鐘信號以及振蕩器輸出信號中選擇,作為至少第一路由器部分的共同輸出時鐘信號,部分基于(i)第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn),(ii)時鐘是作為其自身的主時鐘還是作為另外一個時鐘選擇電路的從時鐘,以及(iii)共用的輸出時鐘信號是否作為一個主時鐘信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的路由器,其中時鐘選擇電路包括第一跳轉(zhuǎn)檢測器,產(chǎn)生一個決定第一外部時鐘信號是否已經(jīng)跳轉(zhuǎn)輸出信號;第二跳轉(zhuǎn)檢測器,產(chǎn)生一個決定第二外部時鐘信號是否已經(jīng)跳轉(zhuǎn)輸出信號;邏輯塊,提供一個輸出控制信號,部分基于第一和第二跳轉(zhuǎn)檢測器的輸出信號來改變;復(fù)用系統(tǒng),從所述第一和第二時鐘信號以及所述振蕩信號中選擇,作為根據(jù)邏輯方塊輸出信號的至少第一路由器的共同輸出時鐘信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的路由器,其中邏輯方塊部分提供其輸出控制信號,部分是基于所述第一和第二時鐘信號是否已經(jīng)跳轉(zhuǎn),以及時鐘是作為其自身的主時鐘還是作為另一個時鐘選擇電路的從時鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的路由器,其中邏輯方塊提供其輸出控制信號,部分是基于(i)第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn),(ii)時鐘是作為其自身的主時鐘,還是作為另外一個時鐘選擇電路的從時鐘,(iii)共同的輸出時鐘信號是否會作為主時鐘信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的路由器,進(jìn)一步包括用于使異步信號沿路徑傳輸?shù)闹辽俚诙酚善鞑糠?,所述第一路由器部分分別在第一和第二時鐘信號輸入端接收第一和第二時鐘信號,每個時鐘信號都跳轉(zhuǎn);和至少第二路由器部分內(nèi)的第二時鐘選擇器,從所述第一和第二時鐘信號以及振蕩信號中選擇,作為至少第一路由器的共同輸出時鐘信號,部分基于第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)根據(jù)振蕩信號進(jìn)行了跳轉(zhuǎn)。
10.一種選擇時鐘信號的方法,包括步驟檢測第一時鐘信號未能改變狀態(tài);檢測第二時鐘信號未能改變狀態(tài),以及從第一和第二時鐘信號以及振蕩信號中選擇,部分是基于第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法,其中選擇步驟進(jìn)一步包括從所述第一和第二時鐘信號以及所述振蕩信號中選擇,作為至少第一路由器的共同輸出時鐘信號,部分基于第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn),以及時鐘選擇電路是作為另一個時鐘選擇電路的主電路還是從電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法,其中選擇步驟進(jìn)一步包括從所述第一和第二時鐘信號以及所述振蕩信號中選擇,作為至少第一路由器的共同輸出時鐘信號,部分是基于(i)第一和第二時鐘信號中是否至少有一個已經(jīng)跳轉(zhuǎn),(ii)時鐘是作為其自身的主時鐘還是作為另一個時鐘選擇電路的從時鐘,以及(iii)共同輸出時鐘信號是否會作為主時鐘信號。
全文摘要
路由器(100),將至少一個輸入信號沿路徑傳輸?shù)街辽僖粋€輸出端,其包括至少一個輸入模塊(40文檔編號H04J3/06GK101095300SQ200580019659
公開日2007年12月26日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者卡爾·克里斯坦森, 大衛(wèi)·林恩·比斯威, 林恩·霍華德·阿布克爾, 蘭德爾·杰奧瓦尼·雷爾東多 申請人:湯姆遜許可公司