[發(fā)明專利]一種千兆以太網(wǎng)收發(fā)器的時(shí)鐘切換電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010066228.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN111313869B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮海強(qiáng);王劍峰;李龍飛;劉釗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安微電子技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H03K5/1252
• 分類號(hào): H03K5/1252
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發(fā)明提出一種千兆以太網(wǎng)收發(fā)器的時(shí)鐘切換電路，該電路通過(guò)三級(jí)同步及互鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)鐘域的平滑切換，不僅避免了跨時(shí)鐘域時(shí)鐘切換產(chǎn)生毛刺和亞穩(wěn)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)、保證了電路功能的正確性，而且在復(fù)位期間能夠提供正確的輸出時(shí)鐘，保證了芯片在復(fù)位期間的邏輯功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)通信及網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，涉及一種千兆以太網(wǎng)收發(fā)器的時(shí)鐘切換電路，尤其適用于以太網(wǎng)控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)等領(lǐng)域。例如，數(shù)據(jù)服務(wù)中心、大型交換機(jī)等。適用于高集成度、低開銷的電路設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

千兆以太網(wǎng)支持gphy和serdes兩種收發(fā)器，且gphy支持10/100/1000Mbps三種速率；在工作時(shí)，用戶根據(jù)需要可以在gphy和serdes之間進(jìn)行選擇，gphy的通訊速率可以在10M、100M、1000M之間進(jìn)行切換。但是選擇不同的收發(fā)器及不同的通訊速率涉及到跨時(shí)鐘域時(shí)鐘的動(dòng)態(tài)切換，而3個(gè)切換時(shí)鐘及控制信號(hào)來(lái)自不同時(shí)鐘域，如何實(shí)現(xiàn)跨時(shí)鐘域時(shí)鐘的正確切換同時(shí)又能避免亞穩(wěn)態(tài)或產(chǎn)生時(shí)鐘毛刺是需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)一般選用MUX選擇電路，該方法一般應(yīng)用在對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)要求不嚴(yán)格的電路中；但是，由于輸入時(shí)鐘頻率和相位的不同，以及切換信號(hào)與時(shí)鐘的不同步，在切換過(guò)程中很容易造成輸出時(shí)鐘產(chǎn)生毛刺。

專利文獻(xiàn)“一種支持N路時(shí)鐘的無(wú)毛刺切換電路(CN201610008589.9)”，公開了時(shí)鐘切換方案，但切換的時(shí)鐘個(gè)數(shù)N必須是2次方，當(dāng)N是奇數(shù)時(shí)，無(wú)法使用該方案。

專利文獻(xiàn)“一種時(shí)鐘切換電路(ZL200710098961.0)”、“一種時(shí)鐘切換電路(ZL200810067535.5)”、“時(shí)鐘切換電路(ZL200810068164.2)”及“一種時(shí)鐘切換方法及時(shí)鐘切換裝置(ZL201010560049.4)”等均公開了無(wú)毛刺的時(shí)鐘切換方案，但是上述各種方案僅支持兩個(gè)時(shí)鐘的動(dòng)態(tài)切換。

專利文獻(xiàn)“一種時(shí)鐘切換裝置(ZL201410310730.1)”提出了一種支持多路時(shí)鐘的無(wú)毛刺切換方案，但是該方案僅僅允許時(shí)鐘頻率從高到低或者從低到高的順序切換，不支持跳躍式的時(shí)鐘切換。

上述現(xiàn)有技術(shù)也都不能根據(jù)千兆以太網(wǎng)電路在復(fù)位期間的功能需要產(chǎn)生正確的輸出時(shí)鐘。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了有效解決千兆以太網(wǎng)在gphy和serdes兩種收發(fā)器及10/100/1000Mbps三種速率進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換時(shí)，不同時(shí)鐘域時(shí)鐘切換會(huì)產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)或毛刺的風(fēng)險(xiǎn)；提出了一種千兆以太網(wǎng)收發(fā)器的時(shí)鐘切換電路，該電路通過(guò)三級(jí)同步及互鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)鐘域的平滑切換，不僅避免了跨時(shí)鐘域時(shí)鐘切換產(chǎn)生毛刺和亞穩(wěn)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)、保證了電路功能的正確性，而且在復(fù)位期間能夠提供正確的輸出時(shí)鐘，保證了芯片在復(fù)位期間的邏輯功能。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種千兆以太網(wǎng)收發(fā)器的時(shí)鐘切換電路，包括MXT2_1切換模塊、MXT2_2切換模塊、MXT2_3切換模塊、NOR3三輸入或非模塊和OAI2三輸入或與非模塊；MXT2_1切換模塊和MXT2_2切換模塊均分別包括nandb0兩輸入與非模塊、inv0～inv5取反模塊、nand0～nand3兩輸入與非模塊、dffr0～dffr2復(fù)位寄存器模塊和dffs0～dffs2置位寄存器模塊；

MXT2_1切換模塊用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)器serdes和gphy工作在1000M時(shí)的時(shí)鐘切換；

MXT2_2切換模塊用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)器serdes和gphy工作在10/100M時(shí)的時(shí)鐘切換：

MXT2_3切換模塊用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)器serdes的時(shí)鐘切換；

NOR3模塊用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)器serdes和gphy工作速率的判斷，輸出用于控制MXT2_1切換模塊；

OAI2模塊用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)器serdes和gphy工作速率的判斷，輸出用于控制MXT2_2切換模塊；