[發明專利]片上時鐘校準裝置及校準方法

有效

• 申請號: 201811031597.0
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109067394B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 樊骕研;楊焰文;李育強
• 申請（專利權）人: 深圳全志在線有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08;H03L7/099
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司 44262
• 代理人: 林永協

本發明公開一種片上時鐘校準裝置及校準方法，該裝置包括RC振蕩電路、分頻校準電路和基準高頻時鐘源，分頻校準電路包括定時計數器、分頻比計算模塊以及高頻時鐘啟動模塊；定時計數器接收分頻器輸出的低頻時鐘信號，并且間歇性的向高頻時鐘啟動模塊輸出啟動信號；高頻時鐘啟動模塊接收啟動信號后，啟動基準高頻時鐘源；基準高頻時鐘源啟動后向分頻比計算模塊輸出高頻時鐘信號；分頻比計算模塊接收原始RC時鐘信號以及高頻時鐘信號，并計算分頻比，將分頻比的數值輸出至分頻器；分頻器基于分頻比對原始RC時鐘信號進行分頻并輸出校準后的低頻時鐘信號。該方法使用上述校準裝置實現時鐘頻率的校準。本發明能夠實現低功耗的對低頻時鐘信號進行校準。

技術領域

本發明涉及時鐘信號處理領域，尤其涉及一種片上時鐘校準裝置以及應用這種裝置實現時鐘信號校準的片上時鐘校準方法。

背景技術

現有的電子設備大多在電路板上設置CPU等芯片，由于CPU等芯片處于工作狀態時消耗的電能較多，因此，現在的電子設備往往設置芯片工作在喚醒(Active)模式或者休眠(Sleep)模式，芯片工作在喚醒模式下，以較高的頻率工作，并且消耗的電能較多，而在休眠模式下，以較低的頻率工作，消耗的電能較少。通常，當芯片需要執行指令時，例如需要對數據進行處理時，將進入喚醒模式，處于正常工作狀態，當芯片不需要對數據進行處理時，將進入休眠模式，從而節省芯片所消耗的電能。

由于芯片工作在喚醒模式以及休眠模式，工作頻率是不相同的，因此需要提供不同的時鐘頻率以滿足芯片在兩種不同模式下的工作頻率的要求。并且，當芯片從喚醒模式進入休眠模式時，需要精確的將時鐘頻率切換到低頻模式，而當芯片從休眠模式進入喚醒模式以后，需要精確的將頻率切換至高頻模式。為了芯片從休眠模式進入喚醒模式后，能夠正確的進行時鐘信號頻率的恢復，對低功耗時鐘的精度有較高的要求。

目前，大部分電子設備使用低頻晶體振蕩器提供休眠時鐘信號，由于晶體振蕩器的時鐘精度較好且功耗低，所以在GPS、藍牙、wifi等通信系統的芯片在休眠定時作為低功耗時鐘信號源而廣泛的應用。近年來隨著移動通信和IOT設備的興起，對設備的體積有更小的要求，對成本有更低的期待，所以片上低功耗時鐘信號源(例如RC振蕩器)被廣泛應用和重點研究。但是片上低功耗時鐘信號源的精度較差，隨著溫度變化、電壓波動及工藝的差異而有較大變化，因此需要對片上低功耗時鐘信號的頻率進行校準。

對于具有休眠喚醒過程的系統所使用的增強系統時鐘信號恢復的可靠性的方法，現有技術主要是通過提高時鐘源的精度、提高通信系統對時鐘信號誤差的容忍度或者利用校準策略來解決的。

通過提高時鐘源的精度的方法解決時鐘誤差問題是最為直接的方法，所以傳統的低頻低功耗時鐘信號源都傾向利用晶體振蕩器作為時鐘源。但是如今的利用片上資源來設計低頻低功耗時鐘源的方法從物理層面受到了根本的限制，無法達到和晶體振蕩器相當的性能。例如，在芯片制造以后，利用對電容電阻調校的方法來降低工藝層面的偏差對時鐘信號源頻率絕對值的影響，可是不能降低電容電阻的相對溫度變化而帶來相對顯著的偏差以及電壓波動對晶體管的影響。同時在芯片出廠調校測試增加了成本，且隨著芯片老化時鐘信號的頻率還會逐漸偏離出廠調校的結果。

而降低通信協議對時鐘精度的要求可以提高通信系統對時鐘誤差的容忍度，但是一般的通信系統都是遵照既定的協議進行通信，如藍牙、wifi等。現有的技術是在估計從設備喚醒時間點附近增加保活傳輸次數，以此避免因為時鐘信號的誤差造成的主從設備失聯的情況。因此，現有技術是通過提高對其余藍牙設備的兼容性，降低了因為其他設備時鐘誤差過大造成的連接中斷的情況。但是當某一設備作為從設備時依然要遵循藍牙協議規范對時鐘信號要求的精度，因為不能保證其余藍牙設備在作為主設備時也采用了相同的時鐘恢復方法，所以在一般的有明確通信協議規范的通信系統中，這種方法不太適用。