专利名称：提供稳定时钟信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及提供稳定的时钟信号，更特别地，涉及一种提
供稳定的通用异步接收机/发射机(UART)时钟信号的技术。
背景技术：
本部分意在向读者介绍与即将在下文中描述和/或要求保护的本 发明所涉及的各方面相关的技术的各个方面。这样的讨论被认为是有 助于为读者提供背景信息以促使读者更好地理解本发明的各个方面。 相应地，应理解，应据此阅读这些描述，而并非作为对现有技术的认 同。
现参照图1，示出了在如AVMP3播放器之类的移动音视频(AV) 设备中的典型的处理装置10。应意识到，为了清楚，这里并未示出或 描述处理装置10中的每个特征和元件。相信此处未描述或讨论的特征 或元件对AV设备技术领域的技术人员而言都已熟知。处理装置10包 括主处理器12和微控制器(MCU) 14，该微控制器通过如通用异步 接收机/发射机(UART)总线16之类的串行总线，与主处理器12进 行通信连接。主处理器12是精密处理器，负责控制AV设备功能，包 括但不限于AV回放、用户界面(UI)导航、文件系统管理和嵌入式 操作系统(OS)执行。MCU i4是低成本控制器，负责控制AV设备 功能，如按键矩阵扫描16、电池检测18、电源控制20、 IR遥控器检 测22和实时时钟(RTC)的产生24。 MCU 14通过在UART总线上 发送信号TXD26及接收信号RXD28与主处理器12通信。
现参照图2，示出了传统MCU 14的定时电路。该定时电路包括 与电阻器44和电容器46连接的RC振荡器42、与如32.768KHz晶体 之类的晶体50连接的晶体振荡器48、以及与UART模块或端口 54 连接的URAT时钟52。 RC振荡器42是高速振荡器，被用作MCU 14及MCU外部设备16-22的主系统时钟。 一般地，RC振荡器频率可在 2至8MHz范围内。RC振荡器42的频率随温度、电阻器44和电容器 46的值、供电电源波动等等而变化。因此，RC振荡器42可能有高达 10%的频率偏移误差。晶体振荡器48是低速振荡器，用于RTC生成 24。 AV设备使用RTC跟踪实际时间，因此AV设备可以对内容进行 时间戳处理、保持日历、并向用户提供在屏时钟显示。当AV设备在 待机模式下或其他一些低电流消耗模式下，RTC可用作系统时钟。晶 体振荡器的性能是典型地非常好(例如32.768kHz+A 100ppm)。为确 保MCU 14与主处理器12正确通信，UART模块54需要由频率偏移 误差小于5%的115.2kHz的时钟信号驱动。确保UART模块54工作 在正确的频率并低于5%的容限频率偏移误差的一种可能的方法是使 用专用UART时钟，如115.2kHz晶体振荡器时钟。使用专用晶体振 荡器时钟的缺点是增加了 MCU 14的成本，并导致AV设备成本增加。 另一种方法是使用RC振荡器42或晶体振荡器48作为UART时钟52。 然而，此方法的缺点是RC振荡器42的频率偏移超过了 UART模块 54的5%的容限频率偏移误差，且晶体振荡器的频率(例如32.768kHz) 不支持驱动UART模块54所需的115.2kHz时钟信号。再一种方法是 以2至8MHz的晶体振荡器替换RC振荡器42，并使主系统时钟与 UART模块54共享该振荡器。尽管共享的方法不像使用专用 32.768kHz的UART时钟那么耗费成本，但它的缺点还是不期望地增 加了MCU14的成本，并导致AV设备成本增加。 本发明就是为了克服上述缺点。
发明内容
公开的实施例涉及一种低成本的信号调整或校准方法，以及产生 稳定时钟信号以用于通信接口 (如UART端口)的装置。更特别地， 微控制器内的处理器使用低频晶体振荡器及縮放模块消除包括在高频 RC振荡器所产生的不稳定时钟信号中的频率偏移误差。当特定的触发 事件发生，如当微控制器加电、从休眠或待机模式醒来、或发生通信 错误时，处理器检测并消除频率偏移误差。
附图中-
图1示出了 AV设备中示例性MCU和主处理器设置的框图； 图2示出了传统MCU定时电路的框图； 图3示出了本发明的MCU定时电路的框图；以及 图4示出了根据本发明的图3中的MCU定时电路的操作处理流 程图。
具体实施例方式
下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施 例的简明的描述，并非实际实施方式中的每个特征都在本说明书中描 述。应理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或 设计项目中一样，需要做出大量实施方式特定决策以实现开发者的特 定目标，例如遵从于系统相关和商业相关的限制，可能从一种实施方 式变为另一种实施方式。此外，应理解，开发努力可能是复杂且消耗 时间的，对于受益于本公开的普通技术人员而言，开发努力可能会变 为采取设计、制作和制造的常规程序。
现参照图3，示出了本发明的MCU60的定时电路。应理解，定时 电路可由硬件、软件或硬件软件的结合而实现。该定时电路包括与主 系统时钟62连接的处理器61 (包括RC振荡器64、电阻器66和电容器 68)， RTC70 (包括晶体振荡器72和如32.768kHz晶体之类的晶体74)， 以及经由縮放模块78的通信接口76 (如UART模块或端口)。主系统时 钟62也通过縮放模块78连接到UART模块或端口76。
主系统时钟62的RC振荡器64是高速振荡器，工作在2至8MHz的范 围内。RC振荡器64的频率随温度、电阻器66和电容器68的值、供电电 源波动等等而变化。因此，RC振荡器64可能有高达10Q/。的频率偏移误 差。RTC70的晶体振荡器72是用于RTC信号产生的低速振荡器。AV设 备使用RTC跟踪实时时间，因此AV设备可以对内容进行时间戳处理， 保持日历，并为用户提供在屏时钟显示。当AV设备在待机模式下或其他一些低电流消耗模式下，RTC可用作系统时钟。当AV设备在待机模 式下或其他一些低电流消耗模式下，晶体振荡器72也可以用作系统时 钟。晶体振荡器的性能典型非常好(例如32.7681^12+/-100ppm)。
如上述所讨论的，为确保MCU60与主处理器12正确通信，UART 模块76应由频率偏移误差小于5^的U5.2kHz的时钟信号驱动。同样如 上述所讨论的，希望能在实现UART时钟频率和容限频率误差的目标 的同时不明显增加MCU和AV设备的成本。本发明通过使用系统时钟 62和RTC 70结合縮放模块78和处理器61执行的软件程序以实现该目 标。更特别地，将主系统时钟62产生的时钟信号传送给缩放模块78。 縮放模块78基于縮放因子K调整接收到的时钟信号并输出用于驱动 UART模块76的縮放后的信号。如以下进一步详细讨论的，縮放因子 用于调整主系统时钟62产生的时钟信号，以确保用于驱动UART模块 76的縮放后的信号大约为115.2kHz，给出或带有小于5%的频率偏移误 差。主系统时钟62产生的时钟信号的频率、縮放模块78输出的縮放后 的时钟信号的频率和縮放因子K的关系如下
Fu=Fm/K
其中Fm是主系统时钟62产生的时钟信号的频率，Fu是縮放模块78输出 的縮放后的时钟信号频率。由于主系统时钟62的RC振荡器64的频率随 温度、电阻器66和电容器68的值、供电电源波动等等而变化，必须定 期调整缩放因子K以确保缩放后的时钟信号的频率Fu稳定。
现参照图4，示出了处理器61执行的用于计算、调整或校准縮放因 子K的软件程序90。处理器61在步骤92启动软件程序的执行。由于程 序消耗时间和系统资源，在合适的时间执行软件程序很重要。也就是 说，在合适的触发事件发生时。在如AVMP3播放器之类的AV设备中， 应在主处理器12加电前、将主处理器12由休眠或待机模式唤醒之前、 以及发生UART通信物理层错误时执行软件程序90。应注意，当用于 驱动UART模块76的縮放后的时钟信号包括大于或等于5y。的频率偏移 误差时，将会发生物理层错误(例如奇偶校验错误)。接下来，在步骤 94，处理器61指示主系统时钟62在预定时间周期产生时钟信号。接着 在步骤96，处理器61指示更精确的RTC 70产生处理器61使用的信号(例如32.768kHz的信号)，在步骤98，处理器61使用该信号测量主系 统时钟62产生的时钟信号的实际时间周期。处理器61使用RTC信号测 量所请求的主系统时钟信号的一种方式是采用基于RTC信号的计数 器。该计数器用于对所请求的主系统时钟信号的实际时间周期进行计 数。此后，在步骤100，处理器61确定实际时间周期与所请求的时间周 期之间的偏移是否等于或大于预定的限制(如5%)。应理解，这个偏 移等于系统时钟62的RC振荡器64的频率偏移误差。若该偏移不超过预 定限制，处理器61在步骤104不调整縮放因子K,等待下一次软件程序 的执行请求(即基于检测到上述讨论的事件之一的请求)。若偏移超过 预定限制，处理器61在步骤102调整縮放因子K以从用于驱动UART模 块76的縮放后的时钟信号中消除频率偏移误差。可选地，处理器61可 调整縮放因子K以减小縮放后的时钟信号中的频率偏移误差，使其频 率偏移误差降低至预定限制以下。此后，处理器61回到步骤94，重新 执行步骤94-100，以确保縮放后的时钟信号的频率偏移误差巳经消除 或降低至预定限制以下。
本发明易受到各种修改和选择性形式的影响，特定实施例通过附 图中的示例方式示出，并在此详细讨论。然而，应理解，本发明并非 限于其公开的特定形式，而是覆盖了所有在如本发明所附权利要求中 定义的精神和范围之内的修改、对等物和可供选择的形式。
权利要求
1.一种在设备中提供稳定的时钟信号的方法，包括以下步骤请求(94)所请求的时间周期的第一信号，所述第一信号具有第一频率和频率偏移误差；生成(96)具有第二频率的第二信号；使用(98)所述第二信号测量所请求的信号的实际时间周期；确定(100)所请求的时间周期和所述实际时间周期之差；从所述差中得到(102)所述频率偏移误差；以及调整(102)所述第一信号以消除所述频率偏移误差。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，所述第一信号是由RC振荡 器(64)产生的系统时钟信号。
3. 如权利要求l所述的方法，其中，所述第二信号是由晶体振荡 器(72)产生的实时时钟信号。
4. 如权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述调整后的第一 信号驱动通用异步接收机/发射机端口 (76)的步骤。
5. 如权利要求l所述的方法，其中，所述调整步骤进一步包括降 低所述第一信号的所述频率。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，所述调整后的第一信号的所 述频率低于所述第一信号的所述频率且高于所述第二信号的所述频 率。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述方法仅当所述设备加电、 从休眠模式醒来，或发生通信错误时启动。
8. —种用于调整用于驱动设备通信接口的时钟信号的装置，所述 装置包括-系统时钟(62)，用于产生第一频率容限范围内的第一频率的系统 时钟信号；实时时钟(70)，用于产生第二频率容限范围内的第二频率的实时 时钟信号；通信接口 (76)，所述通信接口需要时钟信号具有在所述第一频率和所述第二频率之间的频率、以及在所述第一频率容限范围和所述第二频率容限范围之间的频率容限范围；缩放模块(78)，用于连接到所述系统时钟(62)和所述通信模块 (76)，所述縮放模块(78)基于调整值调整所述系统时钟信号的所述 频率和所述频率容限范围，并将调整后的系统时钟信号提供给所述通 信接口 (76);以及处理器(61 )，用于连接到所述系统时钟(62)、所述实时时钟(70) 和所述縮放模块(78)，所述处理器(61)检测触发事件，请求所述系 统时钟(62)产生所期望的时间周期的系统时钟信号，使用所述实时 时钟信号测量所述系统时钟信号的实际时间周期，确定所期望的时间 周期和所述实际时间周期之差，并基于所述差和所述通信接口 (76) 需要的所述时钟信号频率及频率容限范围，得到用于所述縮放模块 (78)的所述调整值。
9. 如权利要求8所述的装置，其中，所述系统时钟(62)包括 RC振荡器(64)。
10. 如权利要求8所述的装置，其中，所述实时时钟(70)包括 晶体振荡器(72)。
11. 如权利要求8所述的装置，其中，所述通信接口是通用异步 接收机/发射机端口 (76)。
12. 如权利要求8所述的装置，其中，所述触发事件是以下事件 之一所述音视频设备加电、从休眠模式醒来，或发生通信错误。
13. —种用于在设备中提供稳定的时钟信号的装置，包括-用于请求(94)所请求的时间周期的第一信号的装置，所述第一信号具有第一频率和频率偏移误差；用于生成(96)具有第二频率的第二信号的装置；用于使用(98)所述第二信号测量所请求的信号的实际时间周期的装置；用于确定(100)所请求的时间周期和所述实际时间周期之差的装置；用于从所述差中得到(102)所述频率偏移误差的装置；以及用于调整(102)所述第一信号以消除所述频率偏移误差的装置。
14. 如权利要求13所述的装置，其中，所述第一信号是由RC振 荡器(64)产生的。
15. 如权利要求13所述的装置，其中，所述用于产生第二信号的 装置包括晶体振荡器(72)。
16. 如权利要求13所述的装置，进一步包括用于使用所述调整 后的第一信号驱动(61， 78)通用异步接收机/发射机端口 (76)的装 置。
17. 如权利要求13所述的装置，其中，所述用于调整(102)的 装置进一步包括用于降低(61， 78)所述第一信号的所述频率的装 置。
18. 如权利要求17所述的装置，其中，所述调整后的第一信号的 所述频率低于所述第一信号的所述频率且高于所述第二信号的所述频 率。
19. 如权利要求13所述的装置，其中，所述装置仅当所述设备加 电、从休眠模式醒来，或发生通信错误时启动。
全文摘要
公开的实施例涉及一种低成本的信号调整或校准方法，以及产生用于驱动通信接口(如UART端口(76))的稳定时钟信号的装置。更特别地，微控制器(60)内的处理器(61)使用低频晶体振荡器(72)及缩放模块(78)消除包括在高频RC振荡器(64)产生的不稳定时钟信号中的频率偏移误差。当特定的触发事件发生，如当微控制器加电、从休眠或待机模式醒来、或发生通信错误时，处理器检测并消除频率偏移误差。
文档编号G06F1/04GK101317145SQ200680044368
公开日2008年12月3日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月30日
发明者吴博中, 周逢栓, 谢沈会 申请人:汤姆森许可贸易公司