一种高速发射机关键路径的时序校准方法与流程

本发明涉及高速串行数据传输，具体涉及一种高速发射机关键路径的时序校准方法。

背景技术：

1、随着大数据、云计算和人工智能等技术的快速发展，高速串行数据传输速率不断攀升，单通道传输速率已从传统的几gbps提升至10.3125gbps、25.78125gbps乃至112gbps量级。在高速发射机中，为了降低数字逻辑的工作频率，通常采用两级并串转换架构：第一级并串转换将宽位宽并行数据转换为中速串行数据，第二级并串转换将中速串行数据转换为最终的高速串行数据输出。

2、然而，现有的两级并串转换架构中仍存在诸多技术问题。分频比固定导致多协议切换时频率失配，粗粒度移相无法满足亚皮秒级分辨率要求，数据路径延时依赖仿真预估且无法实时追踪工况变化，相位搜索在穷举与固定步长之间难以兼顾速度与精度，第二级并串转换的采样时钟与中速数据之间缺乏精确的相位对齐。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高速发射机关键路径的时序校准方法。本发明解决了高速发射机两级并串转换架构中各级时钟与数据之间因频率失配、相位粗调、路径延时不可测及工况变化所导致的采样时刻偏离数据有效窗口中心的技术问题。

2、鉴于上述问题，本发明提供了一种高速发射机关键路径的时序校准方法，所述方法包括：

3、获取高速发射机的目标传输速率，基于所述目标传输速率确定分频系数，对输入的高速时钟信号进行分频处理，得到分频时钟信号，并将所述分频时钟信号输入相位插值模块进行相位调整，输出采样时钟信号；

4、基于所述采样时钟信号对数字模块中的并行数据进行采样并执行第一级并串转换，输出中速数据信号及对应的数据时钟信号；

5、构建与所述中速数据信号从第一并转串电路输出端至第二并转串电路输入端数据路径相同的等效延时电路，接收所述数据时钟信号并输出等效时钟信号；

6、利用所述等效时钟信号对所述高速时钟信号进行采样，获取采样结果，并根据所述采样结果迭代调整所述相位插值模块的相位控制字，直至所述采样结果发生预设状态翻转，锁定当前相位控制字；

7、基于锁定后的当前相位控制字及所述采样时钟信号，通过第二并转串电路对所述中速数据信号执行第二级并串转换，输出高速串行数据信号。

8、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

9、本发明通过将高速时钟频率与目标传输速率数据位宽的比值作为分频系数，实现了分频系数随目标速率变化的自适应匹配，消除了固定分频比在多协议切换时的频率失配问题。通过相位插值模块的粗选加细插两级调整，将相位调节分辨率精细至亚皮秒级，为闭环搜索提供了高线性度的相位调节手段。通过将采样时钟经缓冲后作为数据时钟信号与中速数据同步输出，建立了数据与时钟之间确定且可追踪的相位关系。通过构建与数据路径在逻辑门级数、布线拓扑和负载条件上完全一致的等效延时电路，实现了数据路径延时的精确复现，无需片外测量即可实时获取延时信息。通过d触发器交叉采样结构和二分搜索算法，实现了相位关系到数字电平的单步转换以及在b比特精度下至多b次迭代的快速收敛，搜索效率较穷举搜索呈指数级提升；配合包含温度、电压、速率三维工作条件的历史相位控制字库，将搜索范围从全局压缩至局部，迭代次数减少百分之五十至七十以上，且历史数据跨上电周期持续复用，校准速度随使用次数增加而不断加快。最终，锁定后的采样时钟相位使第二并转串电路的采样边沿恰好对准中速数据信号的有效窗口中心，避免了建立时间或保持时间违例。

10、综上所述，本发明解决了高速发射机两级并串转换架构中各级时钟与数据之间因频率失配、相位粗调、路径延时不可测及工况变化所导致的采样时刻偏离数据有效窗口中心的技术问题。

1.一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，获取高速发射机的目标传输速率，基于所述目标传输速率确定分频系数，对输入的高速时钟信号进行分频处理，得到分频时钟信号，包括：

3.根据权利要求2所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，将所述分频时钟信号输入相位插值模块进行相位调整，输出采样时钟信号，包括：

4.根据权利要求1所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，基于所述采样时钟信号对数字模块中的并行数据进行采样并执行第一级并串转换，输出中速数据信号及对应的数据时钟信号，包括：

5.根据权利要求1所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，所述等效延时电路为所述第一并转串电路输出端至所述第二并转串电路输入端之间数据路径的复制电路；所述等效延时电路具有与所述数据路径相同的逻辑门级数、布线拓扑结构和负载条件，所述等效延时电路接收所述数据时钟信号，输出延时后的所述等效时钟信号。

6.根据权利要求1所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，利用所述等效时钟信号对所述高速时钟信号进行采样，获取采样结果，包括：

7.根据权利要求6所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，根据所述采样结果迭代调整所述相位插值模块的相位控制字，直至所述采样结果发生预设状态翻转，锁定当前相位控制字，包括：

8.根据权利要求1所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，采用二分搜索算法逐次调整所述相位控制字之前，还包括：

9.根据权利要求8所述的一种高速发射机关键路径的时序校准方法，其特征在于，所述工作条件包括当前温度、工作电压及所述高速发射机的目标传输速率；