時鐘監控電路及其方法
【專利摘要】本發明公開一種時鐘監控電路及相應的時鐘監控方法，通過設置兩個低頻時鐘源模塊(一個是芯片內部的低頻時鐘模塊，另外一個是外掛的低頻時鐘源模塊)，利用雙時鐘源模塊提供系統的時鐘可靠性，同時系統本身具備由低頻時鐘源升頻的高頻時鐘模塊，高頻時鐘模塊的輸入時鐘源可以是外部低頻時鐘或者內部低頻時鐘，此高頻模塊在輸入的低頻時鐘源停止工作以后還可以通過模塊本身的自激振蕩維持比低頻高兩倍以上的時鐘頻率。當時鐘監控模塊監測到外部時鐘模塊出現異常或者是內部時鐘低頻模塊出現異常時，時鐘監控模塊就會輸出相應的標志位跟中斷給時鐘異常處理模塊，時鐘異常處理模塊就會相應把高頻輸入模塊的時鐘源切換成另外一個低頻時鐘模塊。
【專利說明】
時鐘監控電路及其方法
技術領域
[0001]本發明涉及電子電路技術領域，具體涉及一種時鐘監控電路及相應的時鐘監控方法。
【背景技術】
[0002]當前的電子產品經常工作于各種惡劣的環境里，比如電磁干擾、電源干擾、靜電干擾等，這就要求我們在設計電子產品時，必須在芯片設計階段跟電路板設計階段充分考慮時鐘系統的可靠性。其中，在電路板設計階段可以通過PCB布線、采用抗干擾性強的元件及合理的電路設計來提高可靠性，但是在芯片設計時，必須要從最開始的系統設計階段就規劃好可靠的時鐘系統，以便提高可靠性，但是即使這樣，芯片的時鐘源還是存在出現異常的風險。所以，有必要考慮一套時鐘源的異常處理機制，來避免時鐘源出現異常而導致整個電子產品死機。
【發明內容】
[0003]本發明旨在提供一種時鐘監控電路及相應的時鐘監控方法，以保障在時鐘系統的時鐘源出現異常時，切換時鐘的時鐘源，使得芯片能一直保持正常工作或者出現故障后可以快速恢復工作。本發明通過以下技術方案實現:
[0004]—種時鐘監控電路，包括外部低頻時鐘模塊、內部低頻時鐘模塊、高頻時鐘模塊、時鐘監控模塊、時鐘異常處理模塊、電子工作系統及時鐘源選擇模塊;外部低頻時鐘模塊和內部低頻時鐘模塊的輸出分別接時鐘源選擇模塊的兩個輸入端;時鐘異常處理模塊的輸出連接時鐘源選擇模塊的選擇控制端，控制時鐘源選擇模塊選用外部低頻時鐘或內部低頻時鐘；外部低頻時鐘模塊和內部低頻時鐘模塊的輸出還分別接入時鐘監控模塊，時鐘監控模塊對時鐘源選擇模塊所選擇的低頻時鐘進行監控并針對異常低頻時鐘向時鐘異常處理模塊輸出時鐘異常指示信號和時鐘異常中斷信號；時鐘源選擇模塊的輸出連接高頻時鐘模塊，高頻時鐘模塊為時鐘監控模塊、時鐘異常處理模塊和電子工作系統提供大于當前低頻時鐘源頻率兩倍以上的高頻時鐘信號。
[0005]作為具體的技術方案，所述高頻時鐘模塊包括鑒頻鑒相器、電荷栗、壓控振蕩器及分頻器;鑒頻鑒相器的第一輸入端接入時鐘源選擇模塊選擇的低頻時鐘信號，鑒頻鑒相器的輸出連接電荷栗的輸入，電荷栗的輸出連接壓控振蕩器的輸入，壓控振蕩器的輸出作為高頻時鐘模塊的輸出，壓控振蕩器的輸出同時通過分頻器接入鑒頻鑒相器的第二輸入端。
[0006]作為具體的技術方案，所述時鐘監控模塊包括二選一選擇器、低頻時鐘信號檢測單元和時鐘異常分析單元;時鐘監控模塊的二選一選擇器的兩個輸入，二選一選擇器的選擇控制端連接時鐘源選擇模塊的選擇控制端，二選一選擇器的輸出連接低頻時鐘信號檢測單元，低頻時鐘信號檢測單元的輸出連接時鐘異常分析單元的輸入，時鐘異常分析單元的輸出連接時鐘異常處理模塊的信號接收端。
[0007]作為進一步的技術方案，所述時鐘監控電路還包括時鐘監控使能模塊，該時鐘監控使能模塊的使能信號輸出端連接時鐘監控模塊的使能控制端。
[0008]一種時鐘監控方法，包括:
[0009](I)通過一外部低頻時鐘模塊提供第一低頻時鐘信號，通過一內部低頻時鐘模塊提供第二低頻時鐘信號；
[0010](2)通過時鐘源選擇模塊選擇第一低頻時鐘信號或第二低頻時鐘信號作為當前時鐘源；
[0011](3)通過高頻時鐘模塊將選擇的所述當前時鐘源加工為大于當前時鐘源頻率兩倍以上的高頻時鐘信號，作為電子工作系統、時鐘監控模塊及異常處理模塊的輸入時鐘；
[0012](4)時鐘監控模塊采用高頻時鐘模塊提供的高頻時鐘信號對當前時鐘源進行監控，如果監控到當前時鐘源異常，則向時鐘異常處理模塊輸出時鐘異常指示信號和時鐘異常中斷信號并進入步驟(5)，否則維持監控；
[0013](5)時鐘異常處理模塊通過查詢時鐘異常指示信號或者通過中斷處理服務程序檢測到當前時鐘源異常，啟動另外一個低頻時鐘模塊，等待該另一個低頻時鐘模塊工作正常后通知時鐘源選擇模塊將該另一個低頻時鐘模塊的時鐘信號切換為高頻時鐘模塊的當前時鐘源，返回步驟(3)。
[0014]作為具體的技術方案，所述步驟(3)的具體實現方法為:高頻時鐘模塊內設置有鑒頻鑒相器、電荷栗、壓控振蕩器、分頻器;通過鑒頻鑒相器檢測輸入的當前時鐘源信號和通過分頻器反饋回來的所述高頻時鐘信號的頻率和相位差，并將檢測出的相位差信號通過電荷栗轉換成電壓信號輸出，并控制壓控振蕩器的輸出頻率穩定在設定的頻率值。
[0015]作為具體的技術方案，所述步驟(4)的具體實現方法為:所述時鐘監控模塊包括二選一選擇器、低頻時鐘信號檢測單元和時鐘異常分析單元;通過二選一選擇器、根據時鐘源選擇模塊的選擇控制信號選擇第一低頻時鐘信號或第二低頻時鐘信號作為當前時鐘源;通過低頻時鐘信號檢測單元監控當前時鐘源的上升沿跟下降沿，時鐘異常分析單元根據低頻時鐘信號檢測單元的監控結果分析當前時鐘源信號是否存在異常。
[0016]作為具體的技術方案，所述低頻時鐘信號檢測單元監控到上升沿時開始計時，監控到下降沿停止計時，當監控到上升沿到下降沿的時間間隔超過當前時鐘源信號的正常時鐘周期范圍或者低頻時鐘信號檢測單元一直檢測到當前時鐘源信號一直停留在固定的電平超過正常時鐘周期范圍，則判定當前低頻時鐘異常。
[0017]作為進一步的技術方案，所述步驟(4)的執行受一個時鐘監控使能模塊的控制。
[0018]本發明通過設置兩個低頻時鐘源模塊(一個是芯片內部的低頻時鐘模塊，另外一個是外掛的低頻時鐘源模塊)，利用雙時鐘源模塊提供系統的時鐘可靠性，同時系統本身具備由低頻時鐘源升頻的高頻時鐘模塊，高頻時鐘模塊的輸入時鐘源可以是外部低頻時鐘或者內部低頻時鐘，此高頻模塊在輸入的低頻時鐘源停止工作以后還可以通過模塊本身的自激振蕩維持比低頻高兩倍以上的時鐘頻率。當時鐘監控模塊監測到外部時鐘模塊出現異常或者是內部時鐘低頻模塊出現異常時，時鐘監控模塊就會輸出相應的標志位跟中斷給時鐘異常處理模塊，時鐘異常處理模塊就會相應把高頻輸入模塊的時鐘源切換成另外一個低頻時鐘模塊。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例提供的時鐘監控電路的構成圖。
[0020]圖2為本發明實施例提供的時鐘監控電路中高頻時鐘模塊的構成圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本實施例提供的時鐘監控電路包括外部低頻時鐘模塊1、內部低頻時鐘模塊2、高頻時鐘模塊3、時鐘監控模塊4、時鐘異常處理模塊5、電子工作系統6、時鐘監控使能模塊7及時鐘源選擇模塊8。其中，時鐘監控模塊4包括二選一選擇器、低頻時鐘信號檢測單元9和時鐘異常分析單元10。
[0022]夕卜部低頻時鐘模塊I和內部低頻時鐘模塊2的輸出分別接時鐘源選擇模塊8的兩個輸入端，時鐘源選擇模塊8的選擇控制端連接時鐘異常處理模塊5的輸出。外部低頻時鐘模塊I和內部低頻時鐘模塊2的輸出還分別接時鐘監控模塊4的二選一選擇器的兩個輸入，二選一選擇器的選擇控制端連接時鐘源選擇模塊8的選擇控制端，二選一選擇器的輸出連接低頻時鐘信號檢測單元9，低頻時鐘信號檢測單元9的輸出連接時鐘異常分析單元10的輸入，時鐘異常分析單元10的輸出連接時鐘異常處理模塊5的信號接收端。時鐘源選擇模塊8的輸出連接高頻時鐘模塊3，高頻時鐘模塊3的輸出分別連接時鐘異常處理模塊5和電子工作系統6。時鐘監控使能模塊7的輸出連接時鐘監控模塊4的使能控制端。
[0023]外部低頻時鐘模塊I和內部低頻時鐘模塊2為系統的高頻時鐘模塊3提供所用的時鐘源，通過時鐘源選擇模塊8設置同一時刻只能選擇兩者之一作為高頻時鐘模塊3的時鐘源。選擇的時鐘源做為高頻時鐘模塊3的輸入時鐘源，高頻時鐘模塊3產生大于輸入時鐘源頻率兩倍以上的時鐘頻率，作為整個電子工作系統6、時鐘監控模塊4及異常處理模塊5的輸入時鐘。時鐘監控模塊4采用高頻時鐘模塊3提供的時鐘監控外部低頻時鐘模塊I或者內部低頻時鐘模塊2產生的低頻時鐘。時鐘監控模塊4內部的低頻時鐘信號檢測單元9負責監控輸入時鐘的上升沿跟下降沿，時鐘異常分析單元10根據低頻時鐘信號檢測單元9的監控結果分析輸入時鐘監控模塊4的低頻時鐘信號是否存在異常，低頻時鐘信號檢測單元9監控到上升沿時開始計時，監控到下降沿停止計時，當監控到上升沿到下降沿的時間間隔超過輸入低頻時鐘的正常時鐘周期范圍或者低頻時鐘信號檢測9 一直檢測到輸入的時鐘一直停留在固定的電平超過正常時鐘周期范圍，則代表低頻時鐘異常(低頻時鐘異常時，高頻時鐘模塊3還是能保持有高于2倍的低頻時鐘信號，以便保證時鐘監控模塊4工作正常)，則異常分析模塊10就輸出時鐘異常指示和時鐘異常中斷。
[0024]如果時鐘源選擇模塊8選擇外部低頻時鐘模塊I的低頻時鐘做為系統時鐘，時鐘監控使能模塊7使能時鐘監控模塊4，時鐘監控模塊4就開始監控外部時鐘模塊I的時鐘信號，如果檢測到外部低頻時鐘模塊I的低頻時鐘的周期一直保持在正常時鐘周期范圍以內，則時鐘監控模塊4就不發出鐘異常指示和時鐘異常中斷，然而如果檢測到外部低頻時鐘模塊I的低頻時鐘的周期一直超過正常時鐘周期范圍或者時鐘頻率一直停留在某一個固定的電平超過一段時間，時鐘監控模塊4就會發出時鐘異常指示和時鐘異常中斷給時鐘異常處理模塊5，時鐘異常處理模塊5通過查詢時鐘異常指示或者通過中斷處理服務程序檢測到外部低頻時鐘模塊I異常，那么時鐘異常處理模塊5就可以立即啟動內部時鐘模塊2，等待內部低頻時鐘模塊2工作正常后立即通知時鐘源選擇模塊8將高頻時鐘模塊4的時鐘源切換到內部低頻時鐘模塊2 ο相反如果系統起初選用的時鐘源為內部低頻時鐘模塊2，使能時鐘監控模塊4就可以監控內部低頻時鐘模塊2，如果內部低頻時鐘模塊2出現異常，相應地時鐘異常處理模塊5就可以立即通知時鐘源選擇模塊8將高頻時鐘模塊3的時鐘源切換到外部低頻時鐘模塊I。
[0025]如圖2所示，高頻時鐘模塊3包括鑒頻鑒相器12、電荷栗13、壓控振蕩器14、分頻器15。鑒頻鑒相器12的第一輸入端接入時鐘源選擇模塊8選擇的低頻時鐘信號，鑒頻鑒相器12的輸出連接電荷栗13的輸入，電荷栗13的輸出連接壓控振蕩器14的輸入，壓控振蕩器14的輸出作為高頻時鐘模塊3的輸出，壓控振蕩器14的輸出同時通過分頻器15接入鑒頻鑒相器12的第二輸入端。
[0026]在本發明中，無論低頻時鐘模塊是否出現異常都要保證高頻時鐘模塊3輸出的時鐘是低頻時鐘的兩倍以上。其中，壓控振蕩器14的振蕩頻率受到電荷栗13輸出的電壓控制，而振蕩頻率與控制電壓之間成線性關系。鑒頻鑒相器12的作用是檢測輸入的低頻信號跟通過分頻器15反饋回來的輸出信號的頻率跟相位差，并將檢測出的相位差信號通過電荷栗13轉換成電壓信號輸出，從而控制壓控振蕩器14的輸出頻率穩定在用戶想要設定的頻率值。本發明中，如果輸入的低頻時鐘信號出現異常或者停振后固定在一個固定的電平，壓控振蕩器14也能保持輸出2倍于正常的低頻信號。
[0027]本實施例的有益效果在于:
[0028]1、使用兩個低頻時鐘源，一個內部的，一個外部的，保證時鐘源的可靠性。
[0029]2、可以同時監控內部和外部低頻時鐘源，當監控到當前使用的時鐘源出現問題，時鐘異常處理模塊就把時鐘源切換到另外一個時鐘源。
[0030]3、高頻時鐘信號從低頻時鐘源模塊升頻而來，不需要芯片內部或者外部重新產生一個高頻時鐘。
[0031 ] 4、高頻時鐘模塊在低頻時鐘源出現異常以后，會維持自激震蕩，維持給時鐘異常處理模塊跟時鐘監控模塊提供時鐘。
[0032]上述實施例僅表達了本發明的一種典型實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。對本領域的技術人員來說，在不脫離本發明的構思前提下，所做出的若干變形或改進，都屬于本發明的揭露范圍。
【主權項】
1.一種時鐘監控電路，其特征在于:包括外部低頻時鐘模塊、內部低頻時鐘模塊、高頻時鐘模塊、時鐘監控模塊、時鐘異常處理模塊、電子工作系統及時鐘源選擇模塊;外部低頻時鐘模塊和內部低頻時鐘模塊的輸出分別接時鐘源選擇模塊的兩個輸入端;時鐘異常處理模塊的輸出連接時鐘源選擇模塊的選擇控制端，控制時鐘源選擇模塊選用外部低頻時鐘或內部低頻時鐘；外部低頻時鐘模塊和內部低頻時鐘模塊的輸出還分別接入時鐘監控模塊，時鐘監控模塊對時鐘源選擇模塊所選擇的低頻時鐘進行監控并針對異常低頻時鐘向時鐘異常處理模塊輸出時鐘異常指示信號和時鐘異常中斷信號;時鐘源選擇模塊的輸出連接高頻時鐘模塊，高頻時鐘模塊為時鐘監控模塊、時鐘異常處理模塊和電子工作系統提供大于當前低頻時鐘源頻率兩倍以上的高頻時鐘信號。2.根據權利要求1所述的時鐘監控電路，其特征在于:所述高頻時鐘模塊包括鑒頻鑒相器、電荷栗、壓控振蕩器及分頻器;鑒頻鑒相器的第一輸入端接入時鐘源選擇模塊選擇的低頻時鐘信號，鑒頻鑒相器的輸出連接電荷栗的輸入，電荷栗的輸出連接壓控振蕩器的輸入，壓控振蕩器的輸出作為高頻時鐘模塊的輸出，壓控振蕩器的輸出同時通過分頻器接入鑒頻鑒相器的第二輸入端。3.根據權利要求1所述的時鐘監控電路，其特征在于:所述時鐘監控模塊包括二選一選擇器、低頻時鐘信號檢測單元和時鐘異常分析單元;時鐘監控模塊的二選一選擇器的兩個輸入，二選一選擇器的選擇控制端連接時鐘源選擇模塊的選擇控制端，二選一選擇器的輸出連接低頻時鐘信號檢測單元，低頻時鐘信號檢測單元的輸出連接時鐘異常分析單元的輸入，時鐘異常分析單元的輸出連接時鐘異常處理模塊的信號接收端。4.根據權利要求1、2或3所述的時鐘監控電路，其特征在于:所述時鐘監控電路還包括時鐘監控使能模塊，該時鐘監控使能模塊的使能信號輸出端連接時鐘監控模塊的使能控制端。5.一種時鐘監控方法，其特征在于:包括: (1)通過一外部低頻時鐘模塊提供第一低頻時鐘信號，通過一內部低頻時鐘模塊提供第二低頻時鐘信號； (2)通過時鐘源選擇模塊選擇第一低頻時鐘信號或第二低頻時鐘信號作為當前時鐘源； (3)通過高頻時鐘模塊將選擇的所述當前時鐘源加工為大于當前時鐘源頻率兩倍以上的高頻時鐘信號，作為電子工作系統、時鐘監控模塊及異常處理模塊的輸入時鐘； (4)時鐘監控模塊采用高頻時鐘模塊提供的高頻時鐘信號對當前時鐘源進行監控，如果監控到當前時鐘源異常，則向時鐘異常處理模塊輸出時鐘異常指示信號和時鐘異常中斷信號并進入步驟(5)，否則維持監控； (5)時鐘異常處理模塊通過查詢時鐘異常指示信號或者通過中斷處理服務程序檢測到當前時鐘源異常，啟動另外一個低頻時鐘模塊，等待該另一個低頻時鐘模塊工作正常后通知時鐘源選擇模塊將該另一個低頻時鐘模塊的時鐘信號切換為高頻時鐘模塊的當前時鐘源，返回步驟(3)。6.根據權利要求5所述的時鐘監控方法，其特征在于:所述步驟(3)的具體實現方法為:高頻時鐘模塊內設置有鑒頻鑒相器、電荷栗、壓控振蕩器、分頻器;通過鑒頻鑒相器檢測輸入的當前時鐘源信號和通過分頻器反饋回來的所述高頻時鐘信號的頻率和相位差，并將檢測出的相位差信號通過電荷栗轉換成電壓信號輸出，并控制壓控振蕩器的輸出頻率穩定在設定的頻率值。7.根據權利要求5所述的時鐘監控方法，其特征在于:所述步驟(4)的具體實現方法為:所述時鐘監控模塊包括二選一選擇器、低頻時鐘信號檢測單元和時鐘異常分析單元;通過二選一選擇器、根據時鐘源選擇模塊的選擇控制信號選擇第一低頻時鐘信號或第二低頻時鐘信號作為當前時鐘源;通過低頻時鐘信號檢測單元監控當前時鐘源的上升沿跟下降沿，時鐘異常分析單元根據低頻時鐘信號檢測單元的監控結果分析當前時鐘源信號是否存在異常。8.根據權利要求7所述的時鐘監控方法，其特征在于:所述低頻時鐘信號檢測單元監控到上升沿時開始計時，監控到下降沿停止計時，當監控到上升沿到下降沿的時間間隔超過當前時鐘源信號的正常時鐘周期范圍或者低頻時鐘信號檢測單元一直檢測到當前時鐘源信號一直停留在固定的電平超過正常時鐘周期范圍，則判定當前低頻時鐘異常。9.根據權利要求5至8任意一項所述的時鐘監控方法，其特征在于:所述步驟(4)的執行受一個時鐘監控使能模塊的控制。
【文檔編號】H03L7/18GK106066817SQ201610373841
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月30日 公開號201610373841.6, CN 106066817 A, CN 106066817A, CN 201610373841, CN-A-106066817, CN106066817 A, CN106066817A, CN201610373841, CN201610373841.6
【發明人】戴劍鋒, 何再生, 邵要華
【申請人】珠海市一微半導體有限公司