[發(fā)明專利]一種用于UART接口芯片的無毛刺自適應(yīng)時(shí)鐘切換方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310371235.7
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103412615A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭煒;朱天成;李鑫;楊陽;周津
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所
• 主分類號: G06F1/04
• 分類號: G06F1/04
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及UART接口芯片的時(shí)鐘切換方法。?

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸包括并行傳輸和串行傳輸兩種，其中并行傳輸用于距離短、速度快的場合，而在距離長、速度要求不高的情況下，通常采用串行傳輸。如圖1所示，在CPU與串口設(shè)備之間多采用UART（通用異步收發(fā)器）接口芯片進(jìn)行并串口轉(zhuǎn)換：UART接口芯片將CPU并行寫入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成串口協(xié)議，按預(yù)先設(shè)定的幀格式和波特率發(fā)送給串口設(shè)備；并將接收到的串行數(shù)據(jù)存放到內(nèi)部緩存中，供CPU并行讀取。?

大多數(shù)UART接口芯片可以工作于多種波特率（傳輸速率）下，并且為了提高串行通訊的抗干擾和可靠性，串行接口芯片通常采用16倍時(shí)鐘采樣串口信號，即芯片主時(shí)鐘是串口波特率的16倍。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些特殊場合往往會要求串口速率達(dá)到5Mbit/s甚至更高，因此要求串口芯片在滿足常用標(biāo)準(zhǔn)波特率（如110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、614400等）傳輸?shù)那闆r下，還能兼顧非標(biāo)的高速串口協(xié)議。為了在16倍采樣時(shí)兼顧非標(biāo)的高速串口協(xié)議，如圖1所示UART接口芯片中通常集成時(shí)鐘倍頻器。目前的串口芯片的波特率調(diào)整，多是芯片輸入時(shí)鐘頻率固定，由CPU調(diào)整UART接口芯片內(nèi)部時(shí)鐘預(yù)分頻器101的方法實(shí)現(xiàn)。但是由于UART接口芯片內(nèi)部時(shí)鐘倍頻器的存在，僅僅靠分頻的方式調(diào)整波特率，無法達(dá)到UART接口芯片功耗的優(yōu)化。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：使高速UART接口芯片在較寬的波特率范圍內(nèi)，能夠根據(jù)波特率要求實(shí)時(shí)調(diào)整芯片內(nèi)部時(shí)鐘策略，并保證時(shí)鐘安全、無毛刺地切換，從而達(dá)到優(yōu)化芯片功耗的目的。?

在數(shù)字電路中，輸入的數(shù)字信號改變或進(jìn)行一些邏輯運(yùn)算（如非、與、或等）時(shí)，輸出信號沒有能完全同步改變，從而引發(fā)短暫時(shí)間內(nèi)的錯(cuò)誤信號脈沖輸出，這種錯(cuò)誤信號的脈沖很窄，被稱作“毛刺”（英語：glitch）；在本發(fā)明中，UART芯片的主時(shí)鐘(mclk)在芯片輸入時(shí)鐘clkin與芯片內(nèi)部倍頻器輸出時(shí)鐘pllclk二者之間切換時(shí)，操作不當(dāng)會引入的過窄脈沖，也被稱為毛刺。?

為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案為：一種UART接口芯片的時(shí)鐘切換方法，包括如下步驟：?

1)自適應(yīng)時(shí)鐘切換模塊根據(jù)CPU并行寫入的配置信息獲得UART接口芯片的下一工作狀態(tài)：輸入時(shí)鐘頻率和波特率；?

2）計(jì)算UART接口芯片所需主時(shí)鐘頻率；?

3）比較所需主時(shí)鐘頻率與輸入時(shí)鐘頻率，當(dāng)所需主時(shí)鐘頻率高于輸入時(shí)鐘頻率時(shí)，計(jì)算倍頻率：倍頻率=主時(shí)鐘頻率/輸入時(shí)的頻率，打開倍頻器，當(dāng)所需主時(shí)鐘頻率低于輸入時(shí)鐘頻率時(shí)，關(guān)閉倍頻器；?

4）根據(jù)倍頻器的開閉，進(jìn)行芯片主時(shí)鐘的切換。?

所述UART接口芯片所需主時(shí)鐘頻率為波特率*UART接口芯片時(shí)鐘倍數(shù)。UART接口芯片時(shí)鐘倍數(shù)為16。?

所述芯片主時(shí)鐘的切換是芯片輸入時(shí)鐘和倍頻器輸出時(shí)鐘之間的切換。?

所述芯片輸入時(shí)鐘和倍頻器輸出時(shí)鐘的切換方法，包括如下步驟：?

A.當(dāng)倍頻器由開啟切換成關(guān)閉時(shí)，將芯片主時(shí)鐘由倍頻器輸出時(shí)鐘切換為芯片輸入時(shí)鐘；?

B.當(dāng)倍頻器由關(guān)閉切換成開啟，將芯片主時(shí)鐘由芯片輸入時(shí)鐘切換為倍頻器輸出時(shí)鐘；?

C.若倍頻器需要保持開啟，并且需要調(diào)整倍頻率時(shí)，將芯片主時(shí)鐘切換到倍頻率調(diào)整后的倍頻器輸出時(shí)鐘。?

所述將芯片主時(shí)鐘由倍頻器輸出時(shí)鐘切換為芯片輸入時(shí)鐘的步驟為：?

在倍頻器輸出時(shí)鐘的下降沿關(guān)閉倍頻器輸出時(shí)鐘到芯片主時(shí)鐘的通路；?

關(guān)閉倍頻器；?

在下一個(gè)芯片輸入時(shí)鐘的下降沿開啟芯片輸入時(shí)鐘到芯片主時(shí)鐘的通路；?

完成芯片主時(shí)鐘由芯片輸入時(shí)鐘到倍頻器輸出時(shí)鐘的切換。?

所述將芯片主時(shí)鐘由芯片輸入時(shí)鐘切換為倍頻器輸出時(shí)鐘的步驟為：?

設(shè)置倍頻率，開啟倍頻器，倍頻器輸出穩(wěn)定后進(jìn)行芯片主時(shí)鐘的切換：?

在芯片輸入時(shí)鐘的下降沿關(guān)閉芯片輸入時(shí)鐘到芯片主時(shí)鐘的通路；?

在下一個(gè)倍頻器輸出時(shí)鐘的下降沿開啟倍頻器輸出時(shí)鐘到芯片主時(shí)鐘的通路；?

完成芯片主時(shí)鐘由芯片輸入時(shí)鐘到倍頻器輸出時(shí)鐘的切換。?

所述將芯片主時(shí)鐘切換到倍頻率調(diào)整后的倍頻器輸出時(shí)鐘的步驟為：?

在倍頻器輸出時(shí)鐘的下降沿關(guān)閉倍頻器輸出時(shí)鐘到芯片主時(shí)鐘的通路；?

調(diào)整倍頻器的倍頻率；?