CN107817869A - 一种蓝牙芯片构架以及基于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蓝牙芯片构架,至少包括:高频时钟源,被配置成给***和其他功能模块提供高精度时钟;低频时钟振荡器,被配置成给蓝牙芯片中的所述其他模块提供低频时钟;低频时钟检测模块,被配置成在每个蓝牙连接间隔的***唤醒阶段起始点进行一次低频时钟的误差检测,将检测到的低频时钟误差与一预设的低频时钟误差阈值进行比较,并得到比较结果;低频时钟调整模块,被配置成根据所述比较结果调整所述低频时钟,以使所述低频振荡器的时钟保持在一误差范围内。
Description
技术领域
本发明涉及蓝牙无线通信技术领域,特别是涉及一种蓝牙芯片构架以及低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法。
背景技术
随着蓝牙4.0规范的推出,越来越多的设备增加了蓝牙功能,以实现与手机APP的连接和互动,相应带来了硬件智能化、可穿戴产品等风潮。在这些应用中,有很大一部分都采用电池供电,对低功耗有较高的要求,而蓝牙4.0规范当中的低功耗蓝牙(Bluetooth LowEnergy)规范,则能够很好的满足这些需求,因此这些应用中采用的大部分都是支持低功耗蓝牙的芯片。
在低功耗蓝牙芯片中,通常会设计高频和低频两套时钟***,高频时钟主要作为***工作时钟以及无线信号的收发时钟源,低频时钟主要用于休眠模式计时以节省功耗。在低功耗蓝牙规范当中,低频时钟主要用于低功耗睡眠模式的计时,需要准确在特定时间唤醒才能保证蓝牙连接的稳定性,因而对精度有着较高的要求,至少要达到500ppm,因此通常在设计上采用外部晶振作为时钟源。
而对于部分不需要低功耗模式的应用,或者不需要长时间保持蓝牙连接的应用,则可以不必考虑这一点,因此有的蓝牙芯片会采用内部RC震荡器的方式,来节省外部低频晶振,从而节省整体BOM成本。
发明内容
本发明提供一种基于低功耗蓝牙芯片(下文为表述方便,简称蓝牙芯片)的时钟控制方法,使芯片内部的低频振荡器产生的时钟能够满足蓝牙规范当中的500ppm甚至更高的精度要求,以达到节省外部低频晶振的同时,也能进入低功耗模式,并保证稳定的蓝牙连接。
在一个实施例中,本发明提供了一种蓝牙芯片构架,其特征在于,包括:
高频时钟源,被配置成给***和其他功能模块提供高精度时钟;
低频时钟振荡器,被配置成给蓝牙芯片中的所述其他模块提供低频时钟;
低频时钟检测模块,被配置成在每个蓝牙连接间隔的***唤醒阶段起始点进行一次低频时钟的误差检测,将检测到的低频时钟误差与一预设的低频时钟误差阈值进行比较,并得到比较结果;
低频时钟调整模块,被配置成根据所述比较结果调整所述低频时钟,以使所述低频振荡器的时钟保持在一误差范围内。
在一个实施例中,所述高频时钟源由外部晶振提供或者其他类型的外部时钟输入。
在一个实施例中,所述低频时钟检测模块在每次检测完成后将检测到的所述低频时钟误差值写入误差寄存器。
在一个实施例中,所述低频时钟检测模块将每次检测的低频时钟误差值换算成相应的频率偏差调整值并写入所述低频时钟调整模块的偏差寄存器当中。
在一个实施例中,当所述低频时钟检测模块检测到所述低频时钟误差大于所述预设的时钟误差阈值时自动产生中断和/或相应标志。
在一个实施例中,所述低频时钟调整模块的频率偏差调整值可通过寄存器进行设定。
在一个实施例中,所述低频时钟调整模块启动时自动根据偏差寄存器的频率偏差调整值对低频时钟进行调整。
在一个实施例中,所述低频时钟调整模块对低频时钟的调整精度达到约10ppm。
在一个实施例中,所述***和其他功能模块包括CPU、蓝牙基带处理电路、蓝牙射频相关电路以及其他可选的外设功能模块。
本发明还提供了一种基于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法,其特征在于,所述方法包括:
a.预设一个低频时钟误差阈值;
b蓝牙连接建立之后,自动在***唤醒阶段起始点进行低频时钟的误差检测;
c.每次所述误差检测完成之后,将误差结果换算成相应的频率偏差调整值;
d.在每次检测到低频时钟误差超过预设的所述低频时钟误差阈值时,产生相应的中断;
e.当所述中断产生时,根据所述频率偏差调整值对低频时钟进行调整;
f.低频时钟调整完成后,返回执行步骤b。
本发明还提供了一种基于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法,其特征在于,所述方法包括:
a.预设一个时钟校准周期,所述时钟校准周期为蓝牙连接间隔的整数倍;
b.在每个所述时钟校准周期的***唤醒点启动低频时钟的误差检测;
c.对误差检测的误差值进行判断,如果误差值较小则执行步骤b,如果误差值较大则执行步骤d;
d.将误差值换算成频率偏差调整值,并根据所述频率偏差调整值对低频时钟进行调整;
e.低频时钟调整完成后,返回执行步骤b。
本发明的技术效果在于:本发明的技术方案能使芯片内部的低频振荡器产生的时钟能够完全满足蓝牙规范当中的500ppm的要求,甚至达到10ppm。采用本发明提供的架构和方法,可以节省外部低频晶振降低整体成本同时,保证稳定的蓝牙连接和低功耗工作模式,适用于所有低功耗蓝牙应用场合。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是,附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1是蓝牙连接状态下***工作阶段示意图;
图2是根据本发明一实施例的蓝牙芯片架构示意图;
图3是根据本发明一实施例的蓝牙芯片时钟控制方法的一个实施例的流程图;
图4是根据本发明一实施例的蓝牙芯片时钟控制方法的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点,其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施,且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图,本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
本发明提供一种基于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法。在低功耗蓝牙连接过程中的Connect Event时间点,利用高频时钟对低频振荡器的进行时钟误差检测,将误差与预设的阈值进行比较,给出比较结果。软件根据该结果,决定是否调节低频振荡器的时钟调整寄存器,以使低频振荡器的时钟保持在一定的误差范围内;低频时钟的误差检测结果可以是中断方式,也可以是寄存器标志;软件也可以在任意时刻,控制硬件检测模块进行主动检测。
图1示出低功耗蓝牙设备连接状态下的***工作阶段的示意图。由图1中可知,蓝牙设备在连接状态下是周期性发送数据,两次发送数据的间隔被称为蓝牙连接间隔(图1的S101)。蓝牙芯片在发送数据时,是***唤醒并工作的阶段(图1的S102),而在两次发送数据的间隔当中***是进入休眠状态的,这个阶段称之为休眠阶段(图1的S103)。芯片的平均工作电流与工作阶段和休眠阶段的电流以及各阶段的时间强相关,因此可以很容易理解,在一个蓝牙连接间隔当中,当芯片的***处于工作阶段的时间越长,则休眠时间越短,相应的平均电流也越大。
图2是根据本发明一个实施例的蓝牙芯片架构示意图。如图2所示,该蓝牙芯片包含一个高频时钟源201、一个低频时钟振荡器202、一个低频时钟检测模块203、一个低频时钟调整模块204,以及***和其他功能模块205等等。
其中,高频时钟源201给***和其他功能模块205提供高精度时钟,用于整个***工作时使用,该时钟源可以是外部晶振提供或者其他类型的外部时钟输入。低频时钟振荡器202,用于给其他模块提供低频时钟。低频时钟检测模块203,用于检测低频时钟的误差。低频时钟调整模块204,用于调整低频时钟频率。其中,***和其他功能模块205主要包括CPU、蓝牙基带处理电路、蓝牙射频相关电路以及其他可选的外设功能模块,因为不涉及本发明关键内容,本文不做详细说明。
低频时钟检测模块203具有自动和手动两种工作模式,在自动工作模式下,该模块在每个蓝牙连接间隔(图1的S101)的***唤醒阶段起始点(图1的S104)都进行一次低频时钟的误差检测,在手动工作模式下则由软件控制可在任意时刻进行一次误差检测。低频时钟检测模块203在每次检测完成后会将检测的误差值写入误差寄存器。低频时钟检测模块可以通过寄存器进行时钟误差阈值的设定,当该模块检测到低频时钟误差大于阈值时可以自动产生中断和相应标志。所述低频时钟检测模块203可以将每次检测的低频时钟误差值换算成相应的频率偏差调整值写入低频时钟调整模块204的偏差寄存器当中。
低频时钟调整模块204的偏差寄存器的值也可通过寄存器进行设置和修改;低频时钟调整模块204启动时自动根据偏差寄存器的值对低频时钟进行调整;低频时钟调整模块204对低频时钟的调整精度可以达到10ppm。
蓝牙芯片当中的低频振荡器是用于在休眠阶段时给***提供时钟,时钟误差如果较大,会导致***唤醒的时间点(图1的S104)不准,导致错过接收主机的蓝牙数据包进而导致断线,因此如果不能将低频振荡器的时钟误差控制在较小的范围(蓝牙规范要求是不大于500ppm),那就必须让***提前足够的余量唤醒,这样就会带来整体功耗的增加。显然,误差越大,功耗越大。
图3示出根据本发明一实施例的蓝牙芯片时钟控制方法的流程图。蓝牙时钟控制方法包括以下步骤:
在步骤S301中,***上电后,软件对低频时钟检测模块203设置一个低频时钟误差阈值,使能该模块并令其工作在自动模式。
在步骤S302中,蓝牙连接建立之后,所述低频时钟检测模块开始自动在每个***唤醒阶段起始点(图1的S104)进行低频时钟的误差检测。
在步骤S303中,低频时钟检测模块每次检测完成之后将误差结果换算成相应的频率偏差调整值写入特定偏差寄存器当中。
在步骤S304中,低频时钟检测模块在每次检测到低频时钟误差超过预设的阈值时,产生相应的中断。
在步骤S305中,当上述中断产生时,软件启动低频时钟调整模块,令其进行低频时钟的调整。
在步骤S306中,低频时钟调整完成后,软件关闭低频时钟调整模块,跳回到步骤S302。
在该实施例中,由于误差检测是在***唤醒之后的工作阶段,硬件检测模块在后台自动进行,并不会占用额外的***处理时间,仅在发现偏差超过预设阈值时需要软件短时介入对时钟进行调整。在低频时钟调整之后,***进入睡眠阶段到下次唤醒的误差就控制在正常范围内,从而保证蓝牙连接的稳定。此外,由于时钟功能振荡器本身随温度或电压的变化才会产生偏差,实际需要进行时钟调整的次数并不频繁,因此因为软件对时钟进行校准控制带来的***唤醒时间拉长的次数并不频繁,对于***整体功耗的影响几乎可以忽略不计。
图4示出根据本发明一实施例的蓝牙芯片时钟控制方法的另一个实施例的流程图,包括以下步骤。
在S401步骤,***上电后,使能所述低频时钟检测模块令其进入手动模式。
在S402步骤,软件预设一个时钟校准周期(图1的S105),该周期为蓝牙连接间隔的整数倍。
在S403步骤,软件在每个周期的***唤醒点(图1的S106)的启动低频时钟检测模块进行一次误差检测。
在S404步骤,软件读取上述低频时钟检测的误差值,并判断。如果误差值较小则跳到S403,如果误差值较大则跳到S405。
在S405步骤,软件将误差值换算成频率偏差调整值,并将其写入低频时钟调整模块的偏差寄存器,启动低频时钟调整模块对低频时钟进行调整。
在S406步骤,低频时钟调整完成后,软件关闭低频时钟调整模块,跳回到步骤S403。
在该实施例中,由于误差检测的周期可以设置为蓝牙连接间隔的数倍,也即较前一实施例更大,因此实测表明,该方法对于***整体功耗的影响可以做到甚至更小。
综上所述,本发明提供一种用于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法,使芯片内部的低频振荡器产生的时钟能够完全满足蓝牙规范当中的500ppm的要求,甚至达到10ppm。采用本发明提供的方法,可以节省外部低频晶振降低整体成本同时,保证稳定的蓝牙连接和低功耗工作模式,适用于所有低功耗蓝牙应用场合。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述,本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征,应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的,权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样,需要指出的是,虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述,但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换,因此,只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (11)
1.一种蓝牙芯片构架,其特征在于,至少包括:
高频时钟源,被配置成给***和其他功能模块提供高精度时钟;
低频时钟振荡器,被配置成给蓝牙芯片中的所述其他模块提供低频时钟;
低频时钟检测模块,被配置成在每个蓝牙连接间隔的***唤醒阶段起始点进行一次低频时钟的误差检测,将检测到的低频时钟误差与一预设的低频时钟误差阈值进行比较,并得到比较结果;其中低频时钟误差阈值可通过寄存器进行设定;
低频时钟调整模块,被配置成根据所述比较结果调整所述低频时钟,以使所述低频振荡器的时钟保持在一误差范围内。
2.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述高频时钟源由外部晶振提供或者其他类型的外部时钟输入。
3.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述低频时钟检测模块在每次检测完成后将检测到的所述低频时钟误差值写入误差寄存器。
4.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述低频时钟检测模块将每次检测的低频时钟误差值换算成相应的频率偏差调整值并写入所述低频时钟调整模块的偏差寄存器当中。
5.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,当所述低频时钟检测模块检测到所述低频时钟误差大于所述预设的时钟误差阈值时自动产生中断和/或相应标志。
6.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述低频时钟调整模块的频率偏差调整值可通过寄存器进行设定。
7.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述低频时钟调整模块启动时自动根据偏差寄存器的频率偏差调整值对低频时钟进行调整。
8.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述低频时钟调整模块对低频时钟的调整精度达到约10ppm。
9.如权利要求1所述的蓝牙芯片构架,其特征在于,所述***和其他功能模块包括CPU、蓝牙基带处理电路、蓝牙射频相关电路以及其他可选的外设功能模块。
10.一种基于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法,其特征在于,所述方法包括:
a.预设一个低频时钟误差阈值;
b蓝牙连接建立之后,自动在***唤醒阶段起始点进行低频时钟的误差检测;
c.每次所述误差检测完成之后,将误差结果换算成相应的频率偏差调整值;
d.在每次检测到低频时钟误差超过预设的所述低频时钟误差阈值时,产生相应的中断;
e.当所述中断产生时,根据所述频率偏差调整值对低频时钟进行调整;
f.低频时钟调整完成后,返回执行步骤b。
11.一种基于低功耗蓝牙芯片的时钟控制方法,其特征在于,所述方法包括:
a.预设一个时钟校准周期,所述时钟校准周期为蓝牙连接间隔的整数倍;
b.在每个所述时钟校准周期的***唤醒点启动低频时钟的误差检测;
c.对误差检测的误差值进行判断,如果误差值较小则执行步骤b,如果误差值较大则执行步骤d;
d.将误差值换算成频率偏差调整值,并根据所述频率偏差调整值对低频时钟进行调整;
e.低频时钟调整完成后,返回执行步骤b。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180320 |
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