專利名稱：一種用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)方法和電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工作頻率調(diào)節(jié)方法，更具體地，本發(fā)明涉及用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)方法。
背景技術：
不斷發(fā)展的非接觸卡應用對非接觸卡芯片提出了越來越高的性能要求，芯片需要不斷提高處理速度，同時還需要能夠在盡可能小的場強下工作。芯片通常是通過提高CPU的時鐘頻率來提高處理速度的，但是頻率提高的同時意味著更多的功率消耗，在較小場強下顯然是不行的。因此需要對芯片當前工作場強下的能量情況進行評估，為工作頻率的處理給出參考，從而實現(xiàn)在一定場強下以最快速度可靠地工作。
在一些文獻中提到了通過檢測芯片的放電電流來檢測芯片的剩余可用能量。但是如果只用放電電流檢測的結果來控制升頻降頻，一旦升頻后，放電電流的檢測輸出狀態(tài)可能發(fā)生改變，系統(tǒng)可能又會降低頻率。這種情況會影響芯片的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)方法，目的是解決芯片在一定場強下以最高工作頻率可靠工作的問題，使用泄放電流檢測和電源電壓檢測來共同檢測芯片的可用功率，為工作頻率的處理給出參考。即使升頻后泄放電流檢測的結果發(fā)生變化，只要電源電壓檢測輸出正常，就不會導致芯片再降頻，芯片可以在當前場強下以最高頻率穩(wěn)定工作。通過監(jiān)測芯片放掉的多余電流以及芯片電源電壓，對芯片的工作頻率進行選擇，具體步驟如下(I)芯片CPU開始工作之前，通過監(jiān)測芯片的放電電流，記錄輸出的放電電流值I;(2)建立芯片消耗電流與芯片工作頻率的一一對應關系；(3)根據(jù)輸出的放電電流值與芯片工作頻率對應的芯片消耗電流相比較的結果，選擇適合的工作頻率；(4)芯片以選擇的工作頻率工作后，繼續(xù)對輸出的放電電流值進行實時監(jiān)測，同時監(jiān)測芯片電源電壓，對工作頻率做出調(diào)整。芯片的工作頻率，可以有η個選擇(f\、fffn)，工作頻率為fi時芯片的電流消耗為Ii，而且< f2 <吣< fn。芯片CPU開始工作之前，先判斷芯片內(nèi)放電通路的放電電流大小，根據(jù)放電電流與工作頻率為fi時芯片的電流消耗Ii相比較的結果，選擇適合的工作頻率。如果監(jiān)測輸出的放電電流值滿足Ii+1 > I > Ii，則選擇芯片的工作頻率fi。芯片以選擇的工作頻率fi工作起來之后，仍然對放電電流和電源電壓實時監(jiān)測，并且對工作頻率做出適當?shù)恼{(diào)整。如果電源電壓低于檢測閾值，需要降低工作頻率，選擇芯片的工作頻率fi-!;如果電源電壓高于檢測閾值，而放電電流小于再進行一次升頻所帶來的負載電流增加值，就應該保持現(xiàn)有的工作頻率fi;如果電源電壓高于檢測閾值，而且放電電流大于再進行一次升頻所帶來的負載電流增加值，芯片時鐘選擇電路選擇芯片的工作頻率fi+1。注意本發(fā)明可以實現(xiàn)芯片在一定場強下以最高速度可靠地工作，并且能夠根據(jù)場強和芯片的電流消耗實時調(diào)整工作頻率。根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，在CPU開始工作之前，如果I > In，芯片可以一次就把工作頻率設定為fn，這樣的速度最快，但是可能由于頻率突然升高，電源迅速下降到檢測點以下，導致升頻失敗；也可以先設定在某個中間頻率，然后再升高到4，這樣需要更多的處理時間，但是電源的變化平緩一些。選擇哪一條狀態(tài)轉移路徑，需要根據(jù)對電源響應情況的評估來確定。最終實現(xiàn)以最快速度升高到目標頻率，并且電源波動在可接受范圍之內(nèi)。


圖I示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)方法； 圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)電路；圖3示出了用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)方法的一種具體狀態(tài)轉移圖(η =
4,f1不能直接升至f4)
具體實施例方式用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)電路包括電源電壓檢測電路、泄放電流檢測電路、芯片時鐘選擇電路，其中在圖2中示出的用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)電路，由電源電壓檢測電路和泄放電流檢測電路(8)以及芯片時鐘選擇電路(9)組成。泄放電流檢測電路，監(jiān)測芯片放掉的多余電流，輸出(ID_0UT[n:l])每一位都代表一定的電流值，ID_0UT[i] = ‘1’，表示泄放電流大于Ii, 1設計為芯片在工作頻率4下消耗的電流，而且I1 < I2 ..< ιη。電源電壓檢測電路，監(jiān)測芯片電源電壓，當電源電壓高于檢測閾值時，輸出(VD_OUT)高電平，否則輸出低電平，檢測電壓的閾值高于芯片復位電源電壓。芯片時鐘選擇電路(9)根據(jù)ID_0UT[n: I]、VD_0UT和當前的頻率狀態(tài)選擇適當?shù)念l率，具體的狀態(tài)轉移圖如圖I所示。芯片工作頻率可以有η個選擇(f\、fV"fn)，工作頻率為仁時芯片的電流消耗為Ii，而且< f2 <吣< fn。如果泄放電流檢測電路監(jiān)測輸出的放電電流值滿足Ii+1 > I >
11,則芯片時鐘選擇電路選擇芯片的工作頻率fi;當芯片以選擇的工作頻率fi工作后，如果此時芯片電源電壓低于檢測閾值，芯片時鐘選擇電路降低工作頻率，選擇芯片的工作頻率fi-!;如果芯片電源電壓高于檢測閾值，而放電電流值小于再進行一次升頻所帶來的負載電流增加值，芯片時鐘選擇電路保持現(xiàn)有的工作頻率fi;如果芯片電源電壓高于檢測閾值，而且放電電流大于再進行一次升頻所帶來的負載電流增加值，芯片時鐘選擇電路選擇芯片的工作頻率fi+1。例如，芯片有4檔工作頻率(f\、f2、f3、f4)可選，分別對應4檔電流消耗值(I。
12、13、I4)O根據(jù)這4檔工作頻率下芯片消耗的電流值來設計泄放電流檢測電路，使ID_OUT [4:1]與14、I3U2U1分別對應。如果CPU開始工作之前，檢測到ID_0UT[4:1] = ‘1111，，則可以設定頻率為f4，但是仿真發(fā)現(xiàn)如此會導致VD_OUT = ‘O’，因此采取先設定為f2，再升至的方法。仿真發(fā)現(xiàn)從直接升頻至也會導致VD_OUT = ‘0’，因此先從升頻至f3, 再升頻至f4。最終的狀態(tài)轉移圖如圖3所示。注意，在本文件中使用的任何術語不應當被認為限制本發(fā)明的范圍。本領域的技術人員將理解，本發(fā)明并不限于上述的實施例，并且不脫離由所附權利要求書定義的本發(fā)明的范圍，可以做出很多修改和增加。
權利要求
1.一種用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)方法，其特征在于該方法通過監(jiān)測芯片放掉的多余電流以及芯片電源電壓，對芯片的工作頻率進行選擇，具體步驟如下 (1)芯片CPU開始工作之前，通過監(jiān)測芯片的放電電流，記錄輸出的放電電流值I; (2)建立芯片消耗電流與芯片工作頻率的一一對應關系； (3)根據(jù)輸出的放電電流值與芯片工作頻率對應的芯片消耗電流相比較的結果，選擇適合的工作頻率； (4)芯片以選擇的工作頻率工作后，繼續(xù)對輸出的放電電流值進行實時監(jiān)測，同時監(jiān)測芯片電源電壓，對工作頻率做出調(diào)整。
2.根據(jù)權利要求I所述的工作頻率調(diào)節(jié)方法，其特征在于設定芯片的工作頻率f\、fV··fn，其中< f2 <吣< fn，工作頻率為&時芯片的消耗電流為Ii, η彡i彡1，如果監(jiān)測輸出的放電電流值滿足Ii+1 > I > Ii，則選擇芯片的工作頻率fi。
3.根據(jù)權利要求I所述的工作頻率調(diào)節(jié)方法，其特征在于當芯片以選擇的工作頻率A工作后，如果此時芯片電源電壓低于檢測閾值，芯片時鐘選擇電路降低工作頻率，選擇芯片的工作頻率;如果芯片電源電壓高于檢測閾值，而放電電流值小于再進行一次升頻后芯片的消耗電流增加值，芯片時鐘選擇電路保持現(xiàn)有的工作頻率fi ;如果芯片電源電壓高于檢測閾值，而且放電電流大于再進行一次升頻后芯片的消耗電流增加值，芯片時鐘選擇電路選擇芯片的工作頻率fi+1。
4.根據(jù)權利要求I所述的工作頻率調(diào)節(jié)方法，其特征在于在對工作頻率做出調(diào)整的過程中，為了避免電源電壓降低到檢測閾值之下，可采取逐漸提高工作頻率的方法，升頻到目標頻率，并且電源電壓的波動在可接受范圍之內(nèi)。
5.一種用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)電路，其特征在于包括電源電壓檢測電路、泄放電流檢測電路、芯片時鐘選擇電路,其中 電源電壓檢測電路監(jiān)測芯片電源電壓，當電源電壓高于一定值時，輸出高電平，否則輸出低電平，電源電壓的檢測閾值高于芯片復位電源電壓； 泄放電流檢測電路監(jiān)測芯片放掉的多余電流，記錄輸出的放電電流值； 芯片時鐘選擇電路根據(jù)泄放電流檢測電路監(jiān)測到的電流值、電源電壓檢測電路的輸出和當前的頻率狀態(tài)選擇對應的工作頻率； 設定芯片的工作頻率f\、f^fn，其中< f2 <吣< fn，工作頻率為&時芯片的消耗電流為Ii, η彡i彡1，如果泄放電流檢測電路監(jiān)測輸出的放電電流值滿足Ii+1 > I > Ii，則芯片時鐘選擇電路選擇芯片的工作頻率fi ; 當芯片以選擇的工作頻率A工作后，如果此時芯片電源電壓低于檢測閾值，芯片時鐘選擇電路降低工作頻率，選擇芯片的工作頻率;如果芯片電源電壓高于檢測閾值，而放電電流值小于再進行一次升頻后芯片的消耗電流增加值，芯片時鐘選擇電路保持現(xiàn)有的工作頻率fi ;如果芯片電源電壓高于檢測閾值，而且放電電流大于再進行一次升頻后芯片的消耗電流增加值，芯片時鐘選擇電路選擇芯片的工作頻率fi+1。
6.如權利要求5所述的一種用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)電路，其特征在于為了防止工作頻率調(diào)節(jié)過程中電源電壓下降到電源電壓檢測閾值以下，可采取逐漸提高工作頻率的方法，升高到目標頻率，保證電源電壓的波動在可接受范圍之內(nèi)。
7.如權利要求5所述的一種用于非接觸卡芯片的工作頻率調(diào)節(jié)電路，其特征在于當電源電壓高于一定值時，電源電壓檢測電路輸出高電平，否則輸出低電平，電源電壓的檢測閾 值高于芯片復位電源電壓。
全文摘要
為了獲得更快的交易速度，非接觸卡芯片常常希望工作在更高的時鐘頻率。然而非接觸卡工作在不同場強下時，能夠獲取的最大功率是不同的。場強越大，芯片能夠獲得的最大功率也越大，能夠支持的工作頻率越高。因此需要根據(jù)場強來選擇非接觸卡芯片的工作頻率。本發(fā)明提供一種根據(jù)芯片放電電流和電源電壓選擇芯片工作頻率的方法，保證芯片盡可能工作在較高的頻率，而且不會出現(xiàn)工作頻率升高導致的芯片復位和反復升降工作頻率的現(xiàn)象。
文檔編號G06K19/077GK102968655SQ20111025570
公開日2013年3月13日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者劉曉艷, 馬哲, 王延斌, 王小寧, 張建平 申請人:北京中電華大電子設計有限責任公司