[发明专利]一种千兆以太网收发器的时钟切换电路

说明书

本发明提出一种千兆以太网收发器的时钟切换电路，该电路通过三级同步及互锁机制实现了不同时钟域的平滑切换，不仅避免了跨时钟域时钟切换产生毛刺和亚稳态的风险、保证了电路功能的正确性，而且在复位期间能够提供正确的输出时钟，保证了芯片在复位期间的逻辑功能。

技术领域

本发明属于计算机通信及网络领域，涉及一种千兆以太网收发器的时钟切换电路，尤其适用于以太网控制器、网络服务器、计算机数据存储系统等领域。例如，数据服务中心、大型交换机等。适用于高集成度、低开销的电路设计。

背景技术

千兆以太网支持gphy和serdes两种收发器，且gphy支持10/100/1000Mbps三种速率；在工作时，用户根据需要可以在gphy和serdes之间进行选择，gphy的通讯速率可以在10M、100M、1000M之间进行切换。但是选择不同的收发器及不同的通讯速率涉及到跨时钟域时钟的动态切换，而3个切换时钟及控制信号来自不同时钟域，如何实现跨时钟域时钟的正确切换同时又能避免亚稳态或产生时钟毛刺是需要解决的一个关键问题。

现有技术一般选用MUX选择电路，该方法一般应用在对时钟系统要求不严格的电路中；但是，由于输入时钟频率和相位的不同，以及切换信号与时钟的不同步，在切换过程中很容易造成输出时钟产生毛刺。

专利文献“一种支持N路时钟的无毛刺切换电路(CN201610008589.9)”，公开了时钟切换方案，但切换的时钟个数N必须是2次方，当N是奇数时，无法使用该方案。

专利文献“一种时钟切换电路(ZL200710098961.0)”、“一种时钟切换电路(ZL200810067535.5)”、“时钟切换电路(ZL200810068164.2)”及“一种时钟切换方法及时钟切换装置(ZL201010560049.4)”等均公开了无毛刺的时钟切换方案，但是上述各种方案仅支持两个时钟的动态切换。

专利文献“一种时钟切换装置(ZL201410310730.1)”提出了一种支持多路时钟的无毛刺切换方案，但是该方案仅仅允许时钟频率从高到低或者从低到高的顺序切换，不支持跳跃式的时钟切换。

上述现有技术也都不能根据千兆以太网电路在复位期间的功能需要产生正确的输出时钟。

发明内容

本发明为了有效解决千兆以太网在gphy和serdes两种收发器及10/100/1000Mbps三种速率进行动态切换时，不同时钟域时钟切换会产生亚稳态或毛刺的风险；提出了一种千兆以太网收发器的时钟切换电路，该电路通过三级同步及互锁机制实现了不同时钟域的平滑切换，不仅避免了跨时钟域时钟切换产生毛刺和亚稳态的风险、保证了电路功能的正确性，而且在复位期间能够提供正确的输出时钟，保证了芯片在复位期间的逻辑功能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种千兆以太网收发器的时钟切换电路，包括MXT2_1切换模块、MXT2_2切换模块、MXT2_3切换模块、NOR3三输入或非模块和OAI2三输入或与非模块；MXT2_1切换模块和MXT2_2切换模块均分别包括nandb0两输入与非模块、inv0～inv5取反模块、nand0～nand3两输入与非模块、dffr0～dffr2复位寄存器模块和dffs0～dffs2置位寄存器模块；

MXT2_1切换模块用于实现收发器serdes和gphy工作在1000M时的时钟切换；

MXT2_2切换模块用于实现收发器serdes和gphy工作在10/100M时的时钟切换：

MXT2_3切换模块用于实现收发器serdes的时钟切换；

NOR3模块用于实现收发器serdes和gphy工作速率的判断，输出用于控制MXT2_1切换模块；

OAI2模块用于实现收发器serdes和gphy工作速率的判断，输出用于控制MXT2_2切换模块；