Brevet FR2579042A1 — publié le 19860919

PROCEDE D'EXTRACTION D'UN SIGNAL D'HORLOGE SYNCHRONE A PARTIR D'UN SIGNAL CODE EN SIMPE OU DOUBLE DENSITE, ET DISPOSITIF PERMETTANT LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE. La présente invention concerne un procédé d'extraction d'un signal d'horloge synchrone à partir d'un signal codé en simple ou double densité, et le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Ce procédé et dispositif peuvent être utilisés soit dans la transmission des signaux soit dans le traitement de signaux émis par un lecteur de disques, ces signaux étant codés en simple densité (c'est-à-dire en modulation de fréquence, FM) ou en double densité (c'est-à-dire en modulation de fréquences modifiée, MFM), avec la même fréquence de modulation F. Cette fréquence étant l'inverse de l'intervalle de temps T (fig. 3) séparant les impulsions les plus rapprochées du signal reçu. Lorsque l'on reçoit un signal codé en FM ou MFM, il est nécessaire, si l'on veut en extraire le signal représentant les données binaires de générer à partir de ce signal codé un signal d'horloge synchrone permettant d'instaurer une fenêtre qui assurera la distinction, dans le signal codé, des informations représentant une donnée, des autres informations. Ce signal d'horloge est appelée abusivement séparateur de données et l'on connaît des circuits séparateurs de données qui permettent de générer ce signal d'horloge. Toutefois, les circuits de l'état de la technique nécessitent pour fonctionner en FM un oscillateur d'une certaine fréquence et pour fonctionner en MFM un oscillateur d'une fréquence plus élévée. Enfin les circuits de l'état de la technique utilisent la donnée elle-même pour effectuer le chargement du compteur permettant d'assurer la récupération du signal d'horloge. Ces dispositifs présentent l'inconvénient lors de variations de la largeur du signal de données d'entraîner des variations de la période du signal d'horloge correspondant à la donnée ayant subit une variation. Ces - 2 variations peuvent être de l'ordre de plus ou moins 20% et sont équivalentes pour le système à des variations de plus ou moins 5% sur la vitesse de rotation instantanée. Le but de l'invention est de proposer un proc6dé d'extraction du signal d'horloge qui puisse fonctionner indifféremment en FM ou en MFM sans modification de la fréquence de l'oscillateur et qui soit insensible aux variations de la largeur des donn6es. Le premier but est atteint par le fait que le procédé d'extraction d'un signal d'horloge synchrone à partir d'un signal FM codé en simple densité (c'est-à-dire modulé en fréquence), ou d'un signal MFM codé en double densité (c'est-à-dire à modulation de fréquence modifiée), la fréquence de modulation correspondant à l'intervalle de temps T séparant- les impulsions les plus rapprochées du signal reçu, ce signal d'horloge synchrone constituant une fenêtre permettant à partir du signal modulé reçu d'extraire un signal de données, le procéd6 comprenant les étapes suivantes: - détection des fronts montants du signal cod6; - chargement d'un compteur binaire avec au moins une valeur, suite à la d6tection du front montant; - comptage des impulsions transmises par un oscillateur de fréquence dont le rapport avec la fréquence de modulation du signal codé est égal à la capacit6 N du compteur; est caract6risé en ce que le chargement s'effectue à une valeur donnée (X) lorsque les impulsions de données sont distantes d'un multiple entier d'intervalles de temps T, tandis que le chargement s'effectue avec la valeur donnée (X) augmentée d'une valeur correspondant à la demie capacité du compteur lorsque les impulsions de données sont distantes d'un nombre fractionnaire d' intervalles de temps T et en ce que le prélèvement du signal d'horloge s'effectue sur le bit de poids le plus fort du compteur. -3- Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Ce but est atteint par le fait que le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur délivrant un signal d'horloge à un compteur dont la capacité est égale au rapport de la fréquence de l'oscillateur sur la fréquence de modulation du signal codé, ce compteur étant préalablement chargé à une valeur déterminée, un circuit de détection des fronts montants du signal codé dont la sortie est reliée à l'entrée de validation de chargement du comtpeur, la sortie de poids le plus élev4 du compteur fournissant le signal d'horloge synchrone, est rebouclée sur l'entrée de chargement correspondante à ce point. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention; La figure 2 représente un circuit constituant l'état de la technique; La figure 3 représente les diagrammes temporels des différents signaux délivrés soit par le mode de réalisation de l'invention soit par l'état de la technique. La figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel la liaison (17) reçoit un signal codé en simple densité (DFM) ou un signal codé en double - 4- densité (DMFM), ce signal codé provenant par exemple de la tête de lecture d'un disque souple. Ce signal codé est envoyé d'une part à l'entrée (120) d'une porte (12), et d'autre part à l'entrée d'un circuit inverseur, circuit inverseur constitué de trois inverseurs (13, 14 et 15) branchés en série. Ce circuit inverseur est relié à une deuxième entrée (121) de la porte ET (12). La sortie (122) de la porte ET (12) est reliée à l'entrée de commande de chargement (100) d'un compteur binaire (10). Ce compteur binaire (10) reçoit sur son entrée d'horloge (106), la sortie (110) d'un oscillateur (11) oscillant à une fréquence FH telle que FH = N. F. N représente la capacité du compteur binaire, en l'occurence 16 sur la figure 1, tandis que F représente la fréquence de modulation du signal codé reçu. Cette fréquence F correspond dans le cas d'un signal (MFM) à l'intervalle de temps (T) séparant des bits différents du signal binaire (DB, figure 4) non codé. L'entrée de chargement (101) de poids le plus faible et l'entrée de chargement (103) du compteur binaire (10) sont reliées à un potentiel de + 5 volts représentant un niveau logique "1". L'entrée (102) de chargement est rliée à un potentiel de 0 volt et l'entrée de chargement (104) de poids le plus él4vé reçoit la sortie Q4 du compteur, sortie qui correspond aux bits de poids le plus élvé. Les entrées de chargement (101) à (104) sont dans l'ordre croissant. Cette sortie délivre comme on le verra par la suite le signal Q4FM ou Q4MFM qui constitue le signal d'horloge synchrone du signal codé reçu. Le circuit de la figure 2 représente l'état de la technique. Dans ce circuit la liaison (27) reçoit le signal codé et l'envoie sur l'entrée de chargement (100) d'un compteur binaire (20). Ce compteur binaire reçoit en (206) le signal d'horloge délivré par un oscillateur (21) de fréquence FH. Les entrées de chargement (A et C) du compteur (20) sont reliées à un potentiel de + 5 volts représentant un niveau logique "1" tandis que les entrées - de chargement (B et D) de ce compteur sont reliées à un potentiel de "0" volt représentant un niveau logique "0". La sortie QD du compteur 20 correspondant aux bits de poids le plus élevé est envoyée sur l'entrée d'horloge (260) d'une bascule (26) de type D dont la sortie q est reliée à l'entrée (261). La sortie /q de cette bascule délivrant le signal RCLK. Le fonctionnement sera expliqué en référence à la figure 3 qui représente les diagrammes temporels des différents signaux. Sur cette figure 3 on a représenté à la première ligne un signal DB (données binaires non codées) représentant les valeurs binaires correspondant au signal codé en double densité des données reçues. La ligne VDB (valeur des données binaires permet d'indiquer que dans la cellule associée au bit 0 la valeur de la donnée correspond à un niveau logique 1, tandis que dans la cellule associée au bit 2 la valeur de la donnée binaire correspond à un niveau logique "0". Les valeurs binaires du signal DB changent à des intervalles de temps T, correspondant à la fréquence de modulation. Lorsque l'on code un signal binaire en modulation de fréquence (FM) ou en modulation de fréquence modifiée (MFM), les signaux codés fournissent soit l'impulsion d'horloge soit l'impulsion de données. Le code FM est souvent appelé signal codé en simple densité tandis que le code MFM est souvent appelé signal codé en double densité. Dans le code FM, représenté à la ligne indiquée par la référence DFM, chaque intervalle de temps 2T attribué à un bit et correspondant à une cellule démarre avec une impulsion dite " d'horloge " (indiquée par c), puis l'impulsion de donnée indiquée par d sur la ligne DFM, cette donnée d est à la valeur "0" ou "1", et se situe approximativement à mi-cellule. Pour un signal codé en MFM -6- (double densité, représenté à la ligne indiquée DMFM sur la figure 3), L'impulsion dite d'horloge n'apparaît que si le bit de données est à zéro et encore à la condition qu'un zéro le précède déjà. Ceci est le cas entre les bits 2 et 3. Sur cette figure 3, T est 1' intervalle de temps associé la fréquence de modulation F. La ligne référencée H sur la figure 3 représente le signal d'horloge dont la fréquence correspond a 16 fois la fréquence de modulations transmises en MFM ou FM. En effet, en FM l'intervalle de temps associé au bit 0 correspond à une durée de temps 2T. Cette valeur (16) correspond à la capacité du compteur (10) de la figure 1. La ligne QD représente le signal délivré par la sortie (QD) du compteur de la figure 2 (figure représentant l'état de la technique). En fonctionnement, cet état de la technique, lorsque le compteur (20) reçoit sur son entrée de chargement (200) un signal DMFM tel que celui représenté à la ligne correspondante sur la figure 4, l'apparition de l'impulsion du bit 0 va provoquer le chargement à 5 de ce compteur et le maintien à 5 de ce compteur pendant toute la durée de l'impulsion jusqu'au moment o, l'impulsion cessant, le compteur (20) va compter les impulsions de l'horloge (21) et ceci jusqu'à l'apparition de l'impulsion de données correspondant au bit 1. A ce moment là, le compteur va se charger à 5 et dès la fin de l'impulsion va se remettre à compter jusqu'au moment o apparait l'impulsion d'horloge séparant le bit 2 du bit 3. A ce moment, comme on peut le voir sur le chronogramme de la ligne QD, le compteur passe de la valeur hexadécimale B à la valeur 5 et se maintient à 5 jusqu'à la fin de l'impulsion. On constate que l'apparition de cette impulsion a provoqué une modification de la période du signal QD, modification qui sera interprétée par les circuits de traitements du signal codé de données et du signal QD comme étant une erreur. Le - 7 circuit de traitements des signaux codés de données et du signal QD est bien connu de l'homme de métier et n'est pas représenté. Le compteur poursuit son évolution et à nouveau lors de l'apparition de l'impulsioni de données associée au bit 4, sa sortie QD va passer de la valeur exa décimale B à la valeur 5 pour ensuite reprendre le comptage normal dès la fin de l'impulsion. Cette impulsion de données correspondant au bit 4 provoque également une modification dans la période du signal QD. Cette modification sera également interprétée comme une erreur par les circuits de traitements du signal codé des données et du signal QD qui permet d'engendrer un signal d'horloge RCLK. Ce signal d'horloge RCKL constituant des fenêtres par rapport auxquelles les impulsions de données du signal codé doivent rester dans la même relation de phase, ce qui n'est pas le cas pour les bits 2, 3 et 4 du signal codé en double densité. La ligne Q4MFM de la figure 3 représente l'évolution du signal délivré par la sortie (Q4) du compteur (10) de la figure 1, dans le cas o ce dernier reçoit un signal codé en double densité (DMFM). Dans le cas de la figure 1 le circuit (12, 13, 14, 15) assure la détection des fronts montants des impulsions de données ou des impulsions d'horloge séparant des données, ces fronts montants permettant le chargement à une valeur donnée 5 (valeur choisie arbitrairement en fonction du centrage souhaité des données par rapport à la fenêtre constituée par le signal délivré par la sortie (Q4) du compteur (10). Dès l'apparition d'une impulsion correspondant à un front montant tel que celui associé à la donnée du bit 0 le compteur ca être chargé à sa valeur donnée X (en l'occurence 5) et se mettre à compter les impulsions d'horloge jusqu'au moment o apparaîtra une autre impulsion associée au front montant de l'impulsion du bit donné 1. Dans ce cas la valeur de chargement du compteur - 8- dépendra de la valeur précédente de la sortie(Q4).Si la sortie (Q4) était à zéro le compteur va se charger à 5, tandis que lorsque la valeur (Q4) était à "1" à l'impulsion d'horloge précédent l'apparition du front montant du signal codé DMFM' le compteur se chargera à la valeur hexa- décimale D. Au démarrage on a supposé pour le bit 0 que la sortie (Q4) du compteur (10) était au niveau zéro, ce qui correspond à Q4MFM. Dans le cas o l'on démarre avec 1 la sortie Q4MFM évolue de façon inverse à celle représentée sur la figure 4. Lorsque intervient l'impulsion d'horloge séparant les bits 2 et 3 dans le signal codé de données cette impulsion d'horloge étant distante de l'impulsion de données associée au bit 1 d'un intervalle de temps égal à 3/2 T le chargement du compteur va s'effectuer à la valeur hexa-décimale opposée à celle sur laquelle le chargement s'6tait effectué pour le bit 1 mais ceci ne va pas perturber la période du signal Q4MFM' Par conséquent l'inconvénient de l'état de la technique ne se présentera pas. D'autre part, comme le chargement du compteur est provoque par le front montant de l'impulsion de données (d) ou de l'impulsion dite "d'horloge" (c) cette synchronisation permet d'éliminer les effets non négligeables dûs à la variation de la largeur des données, variation de largeur provenant de la lecture. Cette variation est de plus ou moins 20% et équivalente dans le cas d'une application à un disque souple à une erreur sur la vitesse de rotation du disque plus ou moins 5%. Ceci constitue donc un deuxième avantage de l'invention. A la ligne Q4FM on a représenté le signal de la sortie (Q4) du compteur de la figure 1 dans le cas o ce compteur reçoit un signal codé en simple densité DFM et dans le cas o la sortie Q4 était au niveau zéro au démarrage. Si la sortie Q4 était au niveau 1 au démarrage on obtient un signal Q4FM inversé. La sortie Q4 délivre donc dans tous les cas, un signal d'horloge synchrone du signal codé DFM, DMFM. -9- D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS: 1. Procéd6 d'extraction d'un signal- d'horloge synchrone à partir d'un signal codé en simple ou double densité par une fréquence de modulation correspondant à l'intervalle de temps T séparant les impulsions les plus rapprochées du signal reçu, ce signal d'horloge synchrone constituant une fenêtre permettant à partir du signal codé reçu d'extraire un signal de données binaires, dont les valeurs ont des durées déterminées T ou 2T le procédé comprenant les étapes suivantes: - d6tection des fronts montants du signal codé; - chargement d'un compteur binaire avec au moins une valeur donnée, suite à la détection d'un front montant; - comptage des impulsions transmises par un oscillateur de, fréquence donnée dont le rapport avec la fréquence de modulation du signal codé est 6gal à la capacit6 N du compteur, est caractérisé en ce que l'étape de chargement s'effectue à une valeur donnée X lorsque les impulsions de données sont distantes d'un multiple entier d'intervalle de temps T, tandis que le chargement s'effectue avec la valeur donnée X augmentée d'une valeur correspondante a la demie capacit6 du compteur lorsque les impulsions de données sont distantes d'un nombre fractionnaire d'intervalles de temps T et en ce que le prélèvement du signal d'horloge s'effectue sur le bit de poids le plus fort du compteur. 2. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur (11) délivrant un signal d'horloge à un compteur (10) dont la capacité N est proportionnelle au rapport de la fréquence de l'oscillateur FH sur la fréquence F de modulation du signal codè,ce compteur étant pr6alablement chargé à une valeur déterminée, un circuit (12 à 15) de détection des fronts montants du signal codé dont la sortie est reliée à l'entrée (100) de validation de chargement du compteur, la sortie (Q4) de poids le plus élevé du compteur fournissant le signal d'horloge synchrone dans le cas d'un signal codé est rebouclée sur l'entrée de chargement correspondante à ce poids.