[发明专利]时钟频率调节方法和电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于对振荡器的时钟频率进行调节的方法，以及振荡器时钟频率调节电路。特别地，本发明涉及用于对通用串口总线（USB）装置的时钟频率进行自动调节的方法，以及包含这种时钟频率调节电路的USB装置。

背景技术

通用串行总线依赖于技术规格，其详细规定了主机控制器（host controller）（例如个人计算机）与装置——例如键盘、鼠标、数码相机、外部存储器等等——之间经由被称为USB端口的接口的通信。USB规格2.0定义了不同的数据传输速率，包括具有±1.5%的准确度裕量（accuracy margin）的1.5Mb/sec的低速模式。

在主机控制器不向装置发送时钟信号时，装置必须产生其自己的时钟信号，该信号具有足够的精确度，以满足需要的USB数据传输速率。可提供石英晶体振荡器，但这种方法不适合用于低成本应用，并且占据过大的面积。替代性方法是使得时钟循环的发生依赖于由主机发送的同步化信号，例如在没有流量时发送以免使装置进入挂起状态的“Keep Alive”或Start of Frame信号。在这些情况下，两个相继的同步化信号之间的时间帧为1ms。对于以6000kHz时钟频率运行的USB装置，±1.5%的准确度裕量规定了+-90kHz的频率裕量，结果导致每1ms时间帧在5910与6090时钟循环之间。

图1示出了时钟频率调节电路1，其包含振荡器2和校准单元3。振荡器2产生时钟信号CLK，其被馈送回到校准单元3。当校准单元3接收到同步化信号SNC的第一实例（instance）时，其开始对在其输入上的时钟信号CLK的循环数进行计数，一直到同步化信号的下一个实例，此时，其停止计数。校准单元3确定计数得到的循环数和预期的循环数之间的差，于是，将控制信号S提供给振荡器3，振荡器3相应地增大或减小其频率。

在这一点上，振荡器的“频率步进”，即由于控制信号S的施加在振荡器2的输出上引起的频率变化，是未知的。这是因为振荡器的运行可能随时间变化，例如由于温度上升而变化，改变了振荡器的运行。因此，期望频率将会典型地在第一调节阶段后过冲（overshot）或欠冲（undershot）。

因此，时钟循环的数量在下一个时间帧期间重新计数，以便确定振荡器的频率步进。校准单元3再次将控制信号S供到振荡器3，以便在第二时间帧之后获得期望的频率。

因此，希望提供一种能够在一个时间帧后对振荡器的频率进行调节的电路。

发明内容

本发明的实施例涉及用于对振荡器时钟频率进行调节的方法，其包含提供第一振荡器，将第一设置点值应用到第一振荡器，确定第一时间帧内的第一振荡器频率值。该方法还包含这样的步骤：提供第二振荡器，将第二设置点值应用到第二振荡器，确定第二时间帧内的第二振荡器频率值，由第一与第二频率值、第一与第二设置点值以及期望的频率值确定新的频率设置点值，将新的频率设置点值应用到振荡器中的一个。

根据一实施例，该方法还包含，在第一时间帧内对第一振荡器的时钟循环数进行计数，以便确定第一频率值；在第二时间帧内对第二振荡器的时钟循环数进行计数，以便确定第二频率值。

根据一实施例，第一与第二时间帧为同一时间帧。

根据一实施例，确定新的设置点值的步骤还包含，确定第一与第二频率值之间的第一差，确定第一与第二设置点值之间的第二差，将第一差除以第二差以获得频率步进，确定第一或第二频率值与期望频率值之间的第三差，将第三差除以频率步进以便获得校正值，将校正值加到第一设置点值，以获得新的设置点值。

根据一实施例，确定新的设置点值的步骤还包含，确定第一与第二频率值之间的第一差，将第一设置点值乘以期望的频率值与第二频率值之间的差，以获得第一乘积，将第二设置点值乘以期望频率值与第一频率值之间的差，以获得第二乘积，将第一与第二乘积相加，以获得第一和，将第一和除以第一差，以获得新的设置点值。

根据一实施例，确定振荡器的振荡器频率值的步骤还包含：接收同步化信号，对同步化信号的两个相继实例之间的振荡器时钟循环的个数进行计数。

根据一实施例，该方法还包含这样的步骤：对第二振荡器的频率进行调节，以便保持关于第一振荡器的频率的差。

根据一实施例，该方法还包含这样的步骤：选择第二频率设置点，使得第一与第二设置点之间的差为2的幂。

根据一实施例，该方法用于对USB装置的时钟频率进行调节，该USB装置借助通信接口接收同步化信号。