CN107579723B - 一种校准时钟频率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种校准时钟频率的方法和装置，包括：时钟检测电路，用于定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；校准电路，用于接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；参数可调振荡器，用于将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据控制信号调整时钟信号的频率。本发明实施例减小了周围环境及应用温度的变化对振荡器的时钟频率的影响，提高了振荡器的频率的精度；并降低了功耗。

Description

一种校准时钟频率的方法和装置

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤指一种校准时钟频率的方法和装置。

背景技术

近些年，电子技术在医疗、金融、物联网等领域的应用为集成电路的发展提供了新的方向，也带动了集成电路产业的飞速发展。消费类电子已经从传统的电子产品，如电脑、手机、家用电器等发展到了一些新型的电子产品，如一卡通、非接触式集成电路(IC，Integrated Circuit)卡、智能硬件等。目前集成电路芯片的时钟频率越来越高，同时这也对整个***的时钟信号提出了越来越高的要求。当集成电路芯片的工作频率达到吉赫兹(GHz)时，时钟信号的稳定性直接影响了芯片的性能，甚至会发生功能性错误。振荡器作为一种频率源在电子、通信设备中起着非常重要的作用。

振荡器输出的时钟频率的精度是由其内部电阻以及电容等参数决定，而这些参数容易受半导体制造工艺的影响，在工艺的实现过程中，电阻和电容可能存在较大的工艺偏差，使得振荡器输出的时钟信号的频率会有比较大的偏差，从而影响数字电路的正常工作。

目前通过在wafer测试阶段对振荡器输出的时钟信号的频率进行校准，振荡器也可以输出频率满足精度要求的时钟信号。但是，随着振荡器的不断工作，周围环境及应用温度的变化会导致振荡器的时钟频率偏离原来的振荡频率，从而导致振荡器的频率产生较大的误差，并可能影响到电路的功能错误。

发明内容

本发明实施例提供了一种校准时钟频率的方法和装置，能够减小周围环境及应用温度的变化对振荡器的时钟频率的影响，从而提高振荡器的频率的精度。

本发明实施例提供了一种校准时钟频率的装置，其特征在于，包括：

时钟检测电路，用于定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；

校准电路，用于接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；

参数可调振荡器，用于将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据控制信号调整时钟信号的频率。

可选的，所述时钟检测电路还用于：

判断出所述得到的计数值与所述期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态；

所述校准电路还用于：

接收到所述第二使能信号时进入非工作状态。

可选的，还包括：

参考时钟电路，用于产生周期的检测脉冲；

所述时钟检测电路具体用于采用以下方式实现所述定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值：

在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

可选的，所述校准电路具体用于采用以下方式实现所述根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号：

判断出所述得到的计数值大于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器具体用于：

将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率。

可选的，所述校准电路具体用于采用以下方式实现所述根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号：

判断出所述得到的计数值小于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器具体用于：

将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号升高时钟信号的频率。

本发明实施例还提出了一种校准时钟频率的方法，包括：

参数可调振荡器将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路；

时钟检测电路定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；

校准电路接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；

参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率。

可选的，该方法还包括：

所述时钟检测电路判断出所述得到的计数值与所述期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态；

所述校准电路接收到所述第二使能信号时进入非工作状态。

可选的，所述时钟检测电路定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值包括：

参考时钟电路产生周期的检测脉冲；

所述时钟检测电路在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

可选的，所述校准电路根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号包括：

所述校准电路判断出所述得到的计数值大于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率包括：

根据用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率。

可选的，所述校准电路根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号包括：

判断出所述得到的计数值小于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率包括：

根据用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号升高时钟信号的频率。

本发明实施例还提出了一种芯片，包括上述任意一种校准时钟频率的装置的所有模块，还包括：

配置模块，用于芯片上电时，对参数可调振荡器进行参数配置；

其他基于时钟信号工作的电路，用于根据参数可调振荡器输出的时钟信号工作；

参数可调振荡器还用于：

在配置模块进行参数配置后输出频率与配置的参数对应的频率的时钟信号。

与相关技术相比，本发明实施例包括：时钟检测电路，用于定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；校准电路，用于接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；参数可调振荡器，用于将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据控制信号调整时钟信号的频率。通过本发明实施例的方案，根据对参数可调振荡器输出的时钟信号的计数值实时调整参数可调振荡器输出的时钟信号的频率，减小了周围环境及应用温度的变化对振荡器的时钟频率的影响，从而提高了振荡器的频率的精度；并且，通过时钟检测电路向校准电路发送使能信号以控制校准电路的工作状态，降低了功耗。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例校准时钟频率的装置的结构组成示意图；

图2为本发明实施例时钟检测电路的结构组成示意图；

图3为本发明实施例校准时钟频率的方法的流程图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

参见图1，本发明实施例提出了一种校准时钟频率的装置，包括：

时钟检测电路，用于定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；

校准电路，用于接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；

参数可调振荡器，用于将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据控制信号调整时钟信号的频率。

可选的，时钟检测电路还用于：

判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态；

校准电路还用于：

接收到第二使能信号时进入非工作状态。

上述装置中，第一使能信号EN为0，第二使能信号EN为1；

或者，第一使能信号EN为1，第二使能信号EN为0。

具体视校准电路的实现而定。

可选的，还包括：

参考时钟电路，用于产生周期的检测脉冲；

时钟检测电路具体用于采用以下方式实现定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值：

在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

其中，相邻三个检测脉冲之间的时间间隔等于一个校准周期。

例如，时钟检测电路在接收到第一个检测脉冲时开始计数，在接收到第二个检测脉冲时停止计数，在接收到第三个检测脉冲时开始计数，在接收到第四个检测脉冲时停止计数，……，以此类推。

其中，时钟检测电路对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，是指对参数可调振荡器输出的时钟信号的脉冲进行计数。

具体的，参见图2，时钟检测电路包括计数器和状态控制电路；

其中，计数器，用于对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值；

状态控制电路，用于判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态。

其中，计数器具体用于：

在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

可选的，校准电路具体用于采用以下方式实现根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号：

判断出得到的计数值大于期望计数值，向参数可调振荡器输出用于指示参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号；

参数可调振荡器具体用于：

将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据用于指示参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率。

可选的，校准电路具体用于采用以下方式实现根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号：

判断出得到的计数值小于期望计数值，向参数可调振荡器输出用于指示参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号；

参数可调振荡器具体用于：

将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据用于指示参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率。

具体通过调整参数可调振荡器中的可调参数来调整时钟信号的频率，可调参数可以是电阻值、电容值、电感值，等等。

例如，通过电阻值来调整时钟信号的频率时，可以设置电阻具备多个可调档位，每一个档位对应一个电阻值；当接收到用于指示参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号时，调低一个电阻档位；当接收到用于指示参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号时，调高一个电阻档位。

当然，也可以采用其他的调整方式，本发明实施例对此不作限定。

其中，其他基于时钟信号工作的电路可以是数字电路或模拟电路等。

通过本发明实施例的方案，根据对参数可调振荡器输出的时钟信号的计数值实时调整参数可调振荡器输出的时钟信号的频率，减小了周围环境及应用温度的变化对振荡器的时钟频率的影响，从而提高了振荡器的频率的精度；并且，通过时钟检测电路向校准电路发送使能信号以控制校准电路的工作状态，降低了功耗。

参见图3，本发明实施例还提出了一种校准时钟频率的方法，包括：

步骤300、参数可调振荡器将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路。

步骤301、时钟检测电路定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态。

本步骤中，时钟检测电路定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值包括：

参考时钟电路产生周期的检测脉冲；

时钟检测电路在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

其中，相邻三个检测脉冲之间的时间间隔等于一个校准周期。

例如，时钟检测电路在接收到第一个检测脉冲时开始计数，在接收到第二个检测脉冲时停止计数，在接收到第三个检测脉冲时开始计数，在接收到第四个检测脉冲时停止计数，……，以此类推。

其中，时钟检测电路对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，是指对参数可调振荡器输出的时钟信号的脉冲进行计数。

步骤302、校准电路接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整。

本步骤中，校准电路根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号包括：

校准电路判断出得到的计数值大于期望计数值，向参数可调振荡器输出用于指示参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号；

判断出得到的计数值小于期望计数值，向参数可调振荡器输出用于指示参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号。

步骤303、参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率。包括：

根据用于指示参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率；

根据用于指示参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号升高时钟信号的频率。调整后的参数可调振荡器将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，在检测脉冲的控制下，进入下一轮检测和校准。

具体通过调整参数可调振荡器中的可调参数来调整时钟信号的频率，可调参数可以是电阻值、电容值、电感值，等等。

例如，通过电阻值来调整时钟信号的频率时，可以设置电阻具备多个可调档位，每一个档位对应一个电阻值；当接收到用于指示参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号时，调低一个电阻档位；当接收到用于指示参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号时，调高一个电阻档位。

当然，也可以采用其他的调整方式，本发明实施例对此不作限定。

可选的，该方法还包括：

时钟检测电路判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态；

校准电路接收到第二使能信号时进入非工作状态。

上述方法中，第一使能信号EN为0，第二使能信号EN为1；

或者，第一使能信号EN为1，第二使能信号EN为0。

具体视校准电路的实现而定。

本发明实施例还提出了一种芯片，包括上述任意一种校准时钟频率的装置的所有模块，还包括：

配置模块，用于芯片上电时，对参数可调振荡器进行参数配置；

其他基于时钟信号工作的电路，用于根据参数可调振荡器输出的时钟信号工作；

参数可调振荡器还用于：

在配置模块进行参数配置后输出频率与配置的参数对应的频率的时钟信号。

其中，配置模块可以是CPU。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种校准时钟频率的装置，其特征在于，包括：

时钟检测电路，用于定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；

校准电路，用于接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；

参数可调振荡器，用于将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据控制信号调整时钟信号的频率；

参考时钟电路，用于产生周期的检测脉冲；

所述时钟检测电路具体用于采用以下方式实现所述定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值：

在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟检测电路还用于：

判断出所述得到的计数值与所述期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态；

所述校准电路还用于：

接收到所述第二使能信号时进入非工作状态。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述校准电路具体用于采用以下方式实现所述根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号：

判断出所述得到的计数值大于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器具体用于：

将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述校准电路具体用于采用以下方式实现所述根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号：

判断出所述得到的计数值小于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器具体用于：

将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路，根据用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号升高时钟信号的频率。

5.一种校准时钟频率的方法，其特征在于，包括：

参数可调振荡器将输出的时钟信号输出到时钟检测电路和其他基于时钟信号工作的电路；

时钟检测电路定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值，判断出得到的计数值与期望计数值之差的绝对值大于或等于预设阈值，向校准电路输出第一使能信号，以控制校准电路进入工作状态；

校准电路接收到第一使能信号时进入工作状态，根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号，以使参数可调振荡器对时钟信号的频率进行调整；

参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率；

所述时钟检测电路定时对参数可调振荡器输出的时钟信号计数得到计数值包括：

参考时钟电路产生周期的检测脉冲；

所述时钟检测电路在非计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，开始对参数可调振荡器输出的时钟信号计数；在计数状态接收到来自参考时钟电路的检测脉冲时，停止对参数可调振荡器输出的时钟信号计数，并得到计数值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述时钟检测电路判断出所述得到的计数值与所述期望计数值之差的绝对值小于预设阈值，向校准电路输出第二使能信号，以控制校准电路进入非工作状态；

所述校准电路接收到所述第二使能信号时进入非工作状态。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述校准电路根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号包括：

所述校准电路判断出所述得到的计数值大于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率包括：

根据用于指示所述参数可调振荡器降低时钟信号的频率的控制信号降低时钟信号的频率。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述校准电路根据得到的计数值向参数可调振荡器输出控制信号包括：

判断出所述得到的计数值小于所述期望计数值，向所述参数可调振荡器输出用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号；

所述参数可调振荡器根据控制信号调整时钟信号的频率包括：

根据用于指示所述参数可调振荡器升高时钟信号的频率的控制信号升高时钟信号的频率。

9.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1～4任意一项所述的校准时钟频率的装置的所有模块，还包括：

配置模块，用于芯片上电时，对参数可调振荡器进行参数配置；

其他基于时钟信号工作的电路，用于根据参数可调振荡器输出的时钟信号工作；

参数可调振荡器还用于：

在配置模块进行参数配置后输出频率与配置的参数对应的频率的时钟信号。

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