具有數(shù)字時鐘源的微控制器的制造方法
【專利說明】具有數(shù)字時鐘源的微控制器
[0001]相關(guān)申請案交叉參考
[0002]本申請案主張在2012年11月26日提出申請的標(biāo)題為“具有數(shù)字時鐘源的微控制器(MICROCONTROLLER WITH DIGITAL CLOCK SOURCE) ”的第 61/729，699 號美國臨時申請案的權(quán)益，所述美國臨時申請案的全文并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及微控制器，特定來說涉及具有集成時鐘控制單元的微控制器。
【背景技術(shù)】
[0004]大多數(shù)微控制器時鐘方案是基于標(biāo)準(zhǔn)時鐘的二進(jìn)制除法器。舉例來說，在常規(guī)微控制器產(chǎn)品上，假設(shè)16MHz的基本時鐘可用作系統(tǒng)時鐘。然而，特定來說針對低功率應(yīng)用，用戶可按比例縮減此頻率。此外，可為外圍裝置供應(yīng)從此系統(tǒng)時鐘除以2"所導(dǎo)出的時鐘信號，其中η>1。舉例來說，在上文情況中，可針對系統(tǒng)時鐘或從所述系統(tǒng)時鐘所導(dǎo)出的其它時鐘信號選擇以下頻率:[8、4、2、1、0.5、0.25、.03125]MHz。這些可選擇輸出頻率分別是基于[2、4、8、16、32、64、512]的除法器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]存在對數(shù)字時鐘源(其可用作系統(tǒng)時鐘及/或用作外圍裝置的時鐘源或者其它用途)的具有較靈活可配置性的微控制器的需要。
[0006]根據(jù)一實施例，一種微控制器可包括接收主要時鐘信號且經(jīng)配置以提供內(nèi)部系統(tǒng)時鐘的數(shù)值控制振蕩器。
[0007]根據(jù)另一實施例，所述數(shù)值振蕩器可接收參考時鐘r(x)及數(shù)值q且提供輸出時鐘，其中所述數(shù)值由寄存器提供。根據(jù)另一實施例，所述輸出時鐘f(q) =r(x)*A;其中A為數(shù)值振蕩器傳遞函數(shù)。根據(jù)另一實施例，所述系統(tǒng)時鐘可用以操作所述微控制器的中央處理核心。根據(jù)另一實施例，可從所述內(nèi)部系統(tǒng)時鐘導(dǎo)出至少一個其它內(nèi)部時鐘。根據(jù)另一實施例，所述微控制器可進(jìn)一步包括用以提供第二內(nèi)部時鐘的另一數(shù)值控制振蕩器。根據(jù)另一實施例，所述微控制器可包括選擇單元，所述選擇單元可操作以從至少一個內(nèi)部時鐘信號及至少一個外部時鐘信號選擇所述主要時鐘信號。根據(jù)另一實施例，所述數(shù)值控制振蕩器可包括:加法器，其具有與增量寄存器耦合的第一輸入；及累加器，其通過使輸入與所述累加器的輸出耦合且使輸出與所述累加器的第二輸入耦合的所述主要時鐘信號計時，其中所述累加器的溢位輸出提供所述內(nèi)部系統(tǒng)時鐘信號。根據(jù)另一實施例，所述微控制器可進(jìn)一步包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器接收多個時鐘信號且經(jīng)控制以選擇所述多個時鐘信號中的一者作為所述主要時鐘信號。根據(jù)另一實施例，所述增量寄存器被緩沖。根據(jù)另一實施例，所述微控制器可進(jìn)一步包括具有與所述溢出輸出耦合的第一輸入及接收所述主要時鐘信號的第二輸入的“與”門，其中所述“與”門的輸出提供所述系統(tǒng)時鐘。根據(jù)另一實施例，所述微控制器可進(jìn)一步包括接收所述數(shù)值控制振蕩器的所述輸出以及多個外部及內(nèi)部時鐘信號的多路復(fù)用器，其中所述多路復(fù)用器由配置寄存器控制以選擇所述內(nèi)部時鐘。根據(jù)另一實施例，所述主要時鐘可由所述微控制器的內(nèi)部振蕩器提供。根據(jù)另一實施例，所述內(nèi)部振蕩器可為具有數(shù)字修整能力的RC振蕩器。
[0008]根據(jù)另一實施例，一種用于操作微控制器的方法可包括:從多個時鐘信號選擇主要時鐘信號；將所述主要時鐘信號饋送到數(shù)值控制振蕩器；配置所述數(shù)值控制振蕩器以產(chǎn)生數(shù)值控制時鐘信號；及提供所述數(shù)值控制時鐘信號作為所述微控制器的內(nèi)部系統(tǒng)時鐘。
[0009]根據(jù)所述方法的另一實施例，所述數(shù)值振蕩器可接收參考時鐘r (x)及數(shù)值q且提供輸出時鐘，其中所述數(shù)值由寄存器提供。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述輸出時鐘f (q)=r(x)*A ;其中A為數(shù)值振蕩器傳遞函數(shù)。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述數(shù)值振蕩器傳遞函數(shù)可包括選自加法、乘法、除法、減法及對數(shù)函數(shù)的運算。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述系統(tǒng)時鐘可用以操作所述微控制器的中央處理核心。根據(jù)所述方法的另一實施例，可從所述內(nèi)部系統(tǒng)時鐘導(dǎo)出至少一個其它內(nèi)部時鐘。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述數(shù)值控制振蕩器可執(zhí)行以下步驟:將增量值加到累加器，其中所述累加器是通過使輸入耦合的所述主要時鐘信號計時；及通過所述累加器產(chǎn)生提供所述內(nèi)部系統(tǒng)時鐘信號的溢出輸出信號。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述方法可進(jìn)一步執(zhí)行以下步驟:提供多個外部及內(nèi)部時鐘信號；及選擇所述多個外部及內(nèi)部時鐘信號中的一者或所述數(shù)值控制振蕩器的所述輸出信號作為所述內(nèi)部系統(tǒng)時鐘。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述主要時鐘可由所述微控制器的內(nèi)部振蕩器提供。根據(jù)所述方法的另一實施例，所述內(nèi)部振蕩器可為具有數(shù)字修整能力的RC振蕩器。
【附圖說明】
[0010]圖1展示用作系統(tǒng)時鐘源的數(shù)值控制振蕩器的示范性框圖；
[0011]圖2根據(jù)各種實施例的時鐘控制電路的第一實施例的框圖；
[0012]圖3根據(jù)各種實施例的時鐘控制電路的另一實施例的框圖；
[0013]圖4展示微控制器的時鐘選擇電路；
【具體實施方式】
[0014]根據(jù)各種實施例，不同類型的芯片上時鐘外圍裝置可用以提供可編程時鐘源。舉例來說，根據(jù)各種實施例的數(shù)值控制振蕩器(NCO)可用作數(shù)字源時鐘提供者。根據(jù)各種實施例，數(shù)值控制振蕩器是具有兩個輸入(參考時鐘r(x)及數(shù)值q)的模塊。圖1展示嵌入于(舉例來說)微控制器的系統(tǒng)時鐘電路10中的此種類屬數(shù)值振蕩器20。數(shù)值控制振蕩器20接收參考時鐘r (x)及可存儲于配置寄存器40 (舉例來說，與所述NCO相關(guān)聯(lián)的特殊功能寄存器)中的數(shù)值q。輸入到所述模塊中的數(shù)值q對所述參考時鐘執(zhí)行操作以提供輸出頻率f(q)。因此，f(q) =r(x)*A;A是數(shù)值振蕩器傳遞函數(shù)。所述傳遞函數(shù)可像加法一樣簡單。然而，可實施其它函數(shù)，例如加法、減法、乘法、除法、對數(shù)或任何其它數(shù)學(xué)函數(shù)。在以下實例中，使用簡單加法器來形成數(shù)值控制振蕩器。然而，如上文所定義的數(shù)值控制振蕩器可具有用以提供如上文所陳述的數(shù)值控制時鐘信號的其它函數(shù)。
[0015]在圖1中，數(shù)值控制振蕩器20的輸出信號被饋送到多路復(fù)用器30，多路復(fù)用器30可接收可在內(nèi)部產(chǎn)生或可從外部源饋送的一或多個其它時鐘信號?；蛘撸獠拷M件(例如晶體)可控制內(nèi)部振蕩器電路以提供這些額外時鐘信號中的一者。多路復(fù)用器30可(舉例來說)從非易失性配置寄存器接收控制信號以選擇時鐘源中的一者作為系統(tǒng)時鐘。在上文實例中，參考時鐘r(x)可優(yōu)選地為信號時鐘I或時鐘2中的一者。此外，可提供額外多路復(fù)用器以從多個內(nèi)部及/或外部時鐘信號選擇參考時鐘。因此，NCO 20可用以提供(舉例來說)微控制器的系統(tǒng)時鐘。
[0016]舉例來說，作為外圍裝置，已知NCO給用戶提供固定工作循環(huán)的頻率控制輸出。舉例來說，微控制器PIC10F320包括用以產(chǎn)生具有固定工作循環(huán)的信號或提供脈沖寬度控制的NCO外圍裝置。然后可將此信號用于其中使用所述微控制器的應(yīng)用中。
[0017]然而，根據(jù)各種實施例，此數(shù)值控制振蕩器也可用以提供系統(tǒng)時鐘。因此，由所述NCO形成的時鐘信號可應(yīng)用于微控制器的系統(tǒng)時鐘。
[0018]所述系統(tǒng)時鐘是驅(qū)動微控制器模塊的操作的時鐘。所述系統(tǒng)時鐘通常是從模擬時鐘源(例如可為內(nèi)部振蕩器或外部振蕩器的主振蕩器)導(dǎo)出。根據(jù)各種實施例，然后將主微控制器振蕩器的主要時鐘信號結(jié)合到所述NCO中，然后所述NCO根據(jù)其輸出驅(qū)動所述系統(tǒng)時鐘。
[0019]所述NCO是對其中時鐘源往往是模擬解決方案(舉例來說，內(nèi)部RC振蕩器、晶體振蕩器等)的問題的數(shù)字解決方案。此外，根據(jù)各種實施例，存在要解決的兩種需要。一種需要是通過NCO外圍裝置實現(xiàn)的可以數(shù)字方式控制的可變時鐘源。另一種需要是微控制器的內(nèi)部時鐘頻率是二進(jìn)制倍數(shù)，因此較大頻率之間的步長大小隨著頻率增加而越來越大。所述NCO可應(yīng)用于填充這些頻率增加之間的間隙以允許用戶優(yōu)化例如以下的性能問題:功率、特定頻率等。
[0020]NCO時鐘可個別地應(yīng)用于不同模塊以允許由用戶進(jìn)行可編程定時。因此，所述NCO時鐘可有利