阅读说明：本技术 一种片内时钟的校准方法和校准电路 (The calibration method and calibration circuit of a kind of internal clock ) 是由 李立 杨磊 范振伟 于 2019-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明实施例涉及一种片内时钟的校准方法和校准电路,所述校准方法包括：根据片内时钟的目标锁定频率确定外部输入的参考时钟方波信号和时钟计数阈值；片内时钟校准电路接入外部输入的参考时钟方波信号；片内时钟校准电路对参考时钟方波信号的高电平进行计数,并同时对内部振荡器产生的片内时钟信号进行计数；当外部输入的参考时钟方波信号的数量达到所述时钟计数阈值时,停止所述计数,并获取当前片内时钟信号的计数值；比较片内时钟信号的计数值与所述时钟计数阈值；如果所述片内时钟信号的计数值大于或小于所述时钟计数阈值,调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字,从而对所述片内时钟进行校准。(The present embodiments relate to the calibration methods of a kind of internal clock and calibration circuit, and the calibration method includes: to determine externally input reference clock square-wave signal and clock count threshold value according to the target lock-on frequency of piece internal clock；Piece internal clock calibrates circuit and accesses externally input reference clock square-wave signal；Piece internal clock calibration circuit counts the high level of reference clock square-wave signal, and the piece clock signal generated simultaneously to internal oscillator counts；When the quantity of externally input reference clock square-wave signal reaches the clock count threshold value, stop the counting, and obtain the count value of current slice clock signal；Compare the count value and the clock count threshold value of piece clock signal；If the count value of described clock signal is more than or less than the clock count threshold value, the electric current of internal oscillator is adjusted to adjust the calibration control word of internal oscillator, to calibrate to described internal clock.)

一种片内时钟的校准方法和校准电路

技术领域

本发明涉及芯片设计技术领域，尤其涉及一种片内时钟的校准方法和校准电路。

背景技术

对于数字电路系统，一个稳定精确的时钟对电路系统的工作至关重要。几乎所有的数字系统在处理信号都是按时钟一步一步地进行的，系统各部分也是按时钟实现同步，产生这个时钟信号的电路就是时钟电路。

时钟电路的核心是个比较稳定的时钟振荡器(一般都用晶体振荡器)，振荡器产生的是正弦波，频率不一定是电路工作的时钟频率，所以要把这正弦波进行分频，处理，形成时钟脉冲，然后分配到需要的地方。让系统里各部分工作时使用。

时钟振荡器由于制造工艺的误差，同一晶圆(wafer)的不同地方的晶片 (die)会产生不同的振荡频率，虽然通常在出厂前都会有时钟校准，但是难免还会存在时钟具有偏差不准确的情况，因此在使用过程中还需要对时钟振荡器的时钟信号频率进行校准。如何在芯片出厂后进行校准从而能够保证芯片时钟的准确，是本发明重点探讨的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种片内时钟的校准方法和校准电路，能够有效地对时钟信号的偏差进行自动修正调整，保证了片内时钟的准确性。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种片内时钟的校准方法，所述校准方法包括：

根据片内时钟的目标锁定频率确定外部输入的参考时钟方波信号和时钟计数阈值；

片内时钟校准电路接入外部输入的参考时钟方波信号；

片内时钟校准电路对所述参考时钟方波信号的高电平进行计数，并同时对内部振荡器产生的片内时钟信号进行计数；

当外部输入的参考时钟方波信号的数量达到所述时钟计数阈值时，停止所述计数，并获取当前片内时钟信号的计数值；

比较片内时钟信号的计数值与所述时钟计数阈值；

如果所述片内时钟信号的计数值大于或小于所述时钟计数阈值，调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字，从而对所述片内时钟进行校准。

优选的，所述方法还包括：

判断时钟校准的次数是否达到设定校准次数，如果没有，按照上述所述的校准方法再次进行时钟校准。

优选的，所述调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字具体包括：

根据所述片内时钟信号的计数值与所述时钟计数阈值确定频率误差值，根据所述频率误差值调整所述内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字。

进一步优选的，所述内部振荡器的电流的调节幅度与所述频率误差值成正比。

第二方面，本发明实施例提供了一种用以实现上述第一方面所述的校准方法的校准电路，所述校准电路包括：片外时钟信号发生器、计数器、处理器、电流调整装置和内部振荡器；

所述片外时钟信号发生器用于输入参考时钟方波信号；

所述计数器用于对所述参考时钟方波信号进行计数，并且对所述内部振荡器产生的片内时钟信号进行计数；

所述处理器用于比较片内时钟信号的计数值与所述时钟计数阈值，如果所述片内时钟信号的计数值大于或小于所述时钟计数阈值，生成电流调整信号；

所述电流调整装置根据所述电流调整信号调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字，从而对所述片内时钟进行校准。

优选的，所述处理器还用于判断时钟校准的次数是否达到设定校准次数，如果没有，则再次进行时钟校准。

优选的，所述处理器具体用于，根据所述片内时钟信号的计数值与所述时钟计数阈值确定频率误差值，根据所述频率误差值调整所述内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字。

进一步优选的，所述内部振荡器的电流的调节幅度与所述频率误差值成正比。

本发明实施例提供的片内时钟的校准方法，通过与外部参考时钟进行对比，调整电流来对振荡器的校准控制字进行调整，从而实现在芯片出厂后的使用过程中对片内时钟的自动校准，保证了片内时钟的准确性。本方法简单易行，适用于产业化使用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的片内时钟的校准方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的校准电路的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的片内时钟的校准方法，可以用于芯片自身片内时钟在使用中每次上电后的时钟校准。

图1为本发明实施例提供的片内时钟的校准方法的流程图，如图1所示，该方法主要按照如下步骤执行。

步骤110，根据片内时钟的目标锁定频率确定外部输入的参考时钟方波信号和时钟计数阈值；

具体的，在执行片内时钟校准时，首先会根据片内时钟的目标锁定频率确定时钟计数阈值，并且根据目标锁定频率确定外部输入的参考时钟方波信号。

片内时钟的目标锁定频率是指片内时钟需要被校准的频率，例如 12MHz、32KHz等等，校准输入的外部参考时钟的方波信号，可以根据片内时钟的目标锁定频率不同而相应确定。通常，我们采用方波信号的高电平进行计数。

步骤120，片内时钟校准电路接入外部输入的参考时钟方波信号；

步骤130，片内时钟校准电路对参考时钟方波信号的高电平进行计数，并同时对内部振荡器产生的片内时钟信号进行计数；

具体的，对参考时钟方波信号的高电平进行计数，得到准确的计数值，即用于作为基准的计数值。对内部振荡器产生的片内时钟信号进行计数，得到的计数值是实际内部振荡器以当前振荡频率产生的计数值，当内部振荡器的频率发生偏移时，该计数值也会相应的产生变化。这个计数值就是用来进行内部振荡器频率调整的参考依据。

步骤140，当外部输入的参考时钟方波信号的数量达到时钟计数阈值时，停止计数，并获取当前片内时钟信号的计数值；

步骤150，比较片内时钟信号的计数值与时钟计数阈值；

如果比较片内时钟信号的计数值与时钟计数阈值一致的情况下，认为片内时钟是准确的，无须对内部振荡器进行频率调整。否则按照步骤150 执行校准过程。

步骤160，如果片内时钟信号的计数值大于或小于时钟计数阈值，调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字，从而对片内时钟进行校准。

具体的，在时钟振荡器中，设置了校准控制字，可以调整振荡器内部的电流或电压实现振荡器频率的调整，该控制字以数字形式存储在电路中，在控制时钟频率时将控制字转换成相应的模拟量来控制时钟振荡器的时钟信号频率。控制字的大小与时钟振荡器的时钟信号频率呈单调增函数关系，即控制字越大，相应的时钟振荡器的时钟信号频率就越高。因此，可以根据片内时钟信号的计数值与时钟计数阈值确定频率误差值，根据频率误差值调整本发明中用以产生内部时钟信号的内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字。在一个具体的实现中，内部振荡器的电流的调节幅度与频率误差值成正比。

步骤170，判断时钟校准的次数是否达到设定校准次数；

具体的，为了校准的准确性，可以设定进行多次校准。预先设定校准次数，并对已经完成的校准次数进行统计。当达到预先设定校准次数，认为校准完成，结束校准，如果没有，返回步骤110继续进行校准。

下面以几个具体的应用场景来说明本发明的校准方法。

应用场景1:

在实际应用中，芯片上电后，片外输入“高电平时长20us，低电平时长500ns”的方波，内部电路对方波的高电平时长进行计数，如果片内振荡器的频率为精准的12MHz，则高电平计数器的计数值应该为240，因此在计数值不是240的情况下，需要对内部振荡器的校准控制字进行调整。计数值大于240，则说明内部振荡器的频率高于12MHz，需要按比例调整电流将校准控制字进行调小，否则就按比例调整电流，将控制字进行调大。

应用场景2:

在实际应用中，芯片上电后，32KHz时钟校准电路用于对片内自环振荡器进行校准，以缩小实际工作时钟与理想时钟的误差。片内时钟的目标锁定频率为32KHz。

采用系统12MHz时钟(片外或片内12MHz，取决于时钟选择管脚)对 32KHz时钟的高电平进行计数，如果片内振荡器的频率为精准的32KHz，则高电平计数器的计数值应该为266，因此在计数值不是266，就需要对振荡器的校准控制字进行调整，计数值大于266，则说明振荡器的频率低于32K，需要按比例调整电流将校准控制字进行调大，否则就按比例调整电流，将控制字进行调小。

相应的，本发明实施例还提供了一种用以实现上述校准方法的校准电路，包括：片外时钟信号发生器1、计数器2、处理器3、电流调整装置4 和内部振荡器5；

片外时钟信号发生器1用于输入参考时钟方波信号；

计数器2用于对参考时钟方波信号进行计数，并且对内部振荡器5产生的片内时钟信号进行计数；

处理器3用于比较片内时钟信号的计数值与时钟计数阈值，如果片内时钟信号的计数值大于或小于时钟计数阈值，生成电流调整信号；

具体的，处理器3根据片内时钟信号的计数值与时钟计数阈值确定频率误差值，根据频率误差值调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字。优选的，内部振荡器的电流的调节幅度与频率误差值成正比。

电流调整装置4根据电流调整信号调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字，从而对片内时钟进行校准。

处理器3还用于判断时钟校准的次数是否达到设定校准次数，如果没有，则再次进行时钟校准。

处理器3具体用于，根据片内时钟信号的计数值与时钟计数阈值确定频率误差值，根据频率误差值调整内部振荡器的电流以调整内部振荡器的校准控制字。

本发明实施例提供的片内时钟的校准方法，通过与外部参考时钟进行对比，调整电流来对振荡器的校准控制字进行调整，从而实现对片内时钟的自动校准，保证了片内时钟的准确性。本方法简单易行，适用于产业化使用。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器 (RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。