增强型数值控制振荡器的制造方法
【专利说明】増强型数值控制振荡器
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2013年2月21日提出申请的第61/767，633号美国临时申请案的权益，所述美国临时申请案的全文并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种数值控制振荡器，特定来说涉及一种供在微控制器中使用的数值控制振荡器外围装置。
【背景技术】
[0004]在许多微控制器(举例来说由本发明的受让人制造的微控制器)中，数值控制振荡器(NCO)模块为可用的。根据各种实施例，此数值控制振荡器模块(NCO)外围装置可用于提供线性频率信号控制。为此，可将NCO与称作直接数字合成的技术一起使用以产生通常可通过将精确地控制的总和加到所产生输出而极细微地调整的频率。
[0005]图1展示(举例来说)微控制器的外围电路10中的此通用数值振荡器20。数值控制振荡器20接收参考时钟r (x)及可存储于配置寄存器40 (举例来说与NCO相关联的特殊功能寄存器)中的数值q。键入到模块中的数值q对参考时钟执行运算以提供输出频率f(q)o因此，f(q) =r(x)*A;A为数值振荡器转移函数。转移函数可像加法一样简单。然而，可实施其它函数，例如减法、乘法、除法、对数或任何其它数学函数。在本申请案中所论述的以下实施例中，使用简单加法器来形成数值控制振荡器。然而，如上文所定义的数值控制振荡器可具有用以提供如上文所陈述的数值控制时钟信号的其它函数。此数值振荡器外围装置10可提供可精细调谐的输出频率，所述输出频率除了用于线性频率控制之外也可尤其用于产生脉冲宽度调制输出。
【发明内容】
[0006]然而，需要提供不同输出信号或功能性或提供额外任选输出信号的增强型数值振荡器。
[0007]根据实施例，数值控制振荡器用具有可变频率的数字时钟信号产生输出信号，其中所述数值振荡器是通过依据转移函数的可编程数值来控制的，并且包括经配置以将所述转移函数的输出与工作循环寄存器进行比较且产生所述输出信号的比较器。
[0008]根据另一实施例，所述转移函数可为由加法器提供的加法且所述可变频率的平均频率可由存储所述数值的增量寄存器控制，所述增量寄存器的内容由所述加法器加到具有溢出输出的累加器，且其中所述工作循环寄存器与包括“大于”或者“等于或大于”函数的所述比较器耦合。根据另一实施例，所述数值控制振荡器可进一步包括可操作以基于所述溢出输出或所述比较器的输出信号而选择输出信号的输出多路复用器。根据另一实施例，所述加法器的第一输入可与所述增量寄存器耦合，所述累加器通过可选择时钟信号计时且具有与所述加法器的输出耦合的输入及与所述加法器的第二输入耦合的输出，其中所述溢出输出和“与”门的第一输入耦合，所述“与”门的第二输入接收选定时钟信号，且触发器具有和所述“与”门的输出親合的输入及与输出多路复用器的一个输入親合的输出。根据另一实施例，所述增量寄存器及/或所述工作循环寄存器可被缓冲。根据另一实施例，所述数值控制振荡器可进一步包括通过控制信号控制以选择多个输入时钟信号中的一者的时钟输入多路复用器。根据另一实施例，可选择时钟信号可包括外部提供的时钟信号及/或内部提供的时钟信号。根据另一实施例，所述数值控制振荡器可进一步包括:波纹计数器，其具有与所述可选择时钟信号耦合的时钟输入；及多路复用器，其具有与所述波纹计数器的计数器值寄存器耦合的多个输入，其中所述多路复用器的输出与SR触发器的复位输入耦合，所述SR触发器的设置输入与所述累加器的所述溢出输出耦合，所述SR触发器的反相输出将所述波纹计数器复位且所述SR触发器的非反相输出与所述输出多路复用器的另一输入耦合。根据另一实施例，所述数值控制振荡器可进一步包括“与”门，所述“与”门具有与所述波纹计数器的所述时钟输入耦合的输出且具有接收所述可选择时钟信号的第一输入及与所述SR触发器的所述非反相输出耦合的第二输入。
[0009]根据另一实施例，微控制器可包括如上文所描述的数值控制振荡器。
[0010]根据再一实施例，一种用于产生时钟信号的方法可包括以下步骤:由数值控制振荡器通过使数值依据转移函数而产生输出值来用具有可变频率的数字时钟信号提供输出信号；提供与比较器耦合的工作循环寄存器，其中所述比较器将所述输出值与所述工作循环寄存器进行比较且在累加器的值等于或大于所述工作循环寄存器的值时产生所述输出信号。
[0011]根据所述方法的另一实施例，可由将所述数值加到具有溢出输出的累加器的加法器提供所述转移函数。
[0012]根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括:选择所述溢出输出信号或所述比较器的输出信号作为所述数值振荡器的输出信号。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括:将加法器的第一输入与增量寄存器耦合；通过可选择时钟信号对所述累加器进行计时；及将所述累加器的输入与所述加法器的输出耦合及将所述累加器的输出与所述加法器的第二输入耦合；将所述累加器的所述溢出输出馈送到“与”门的第一输入，所述“与”门的第二输入接收选定时钟信号；及将所述“与”门的输出信号馈送到具有输出的触发器，从而提供可选择时钟输出信号作为所述溢出输出信号。根据所述方法的另一实施例，所述增量寄存器及/或所述工作循环寄存器可被缓冲。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括由通过控制信号控制的时钟输入多路复用器选择时钟输入信号。根据所述方法的另一实施例，可选择时钟信号可包括外部提供的时钟信号及/或内部提供的时钟信号。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括:通过具有与所述可选择时钟信号耦合的时钟输入的波纹计数器及具有与所述波纹计数器的计数器值寄存器耦合的多个输入的多路复用器提供另一时钟输出信号，其中所述多路复用器的输出与SR触发器的复位输入耦合，所述SR触发器的设置输入与所述累加器的所述溢出输出耦合，所述SR触发器的反相输出将所述波纹计数器复位且所述SR触发器的非反相输出提供所述另一时钟输出信号。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括:通过“与”门对可选择时钟信号及由所述SR触发器的所述非反相输出提供的输出信号进行“与”运算；及将经“与”操作的信号馈送到所述波纹计数器的所述时钟输入。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括控制所述数值控制振荡器的所述输出信号的极性。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括提供所述“与”门的输出信号作为中断信号。根据所述方法的另一实施例，所述方法可进一步包括在微控制器内使用所述数字时钟信号。
【附图说明】
[0013]图1展示通用常规数值振荡器的框图。
[0014]图2展示示范性常规数值控制器。
[0015]图3展示增强型数值振荡器的实施例。
[0016]图4展示根据各种实施例的用于控制增强的功能的特殊功能寄存器。
[0017]图5a到5c展示根据图3的增强型数值振荡器的各种输出值。
【具体实施方式】
[0018]图2展示可实施为微控制器内的外围装置的示范性常规数值控制振荡器。数值控制振荡器(NCO)模块100是使用由加增量值以除以输入频率所得的溢出的计时器。加法方法优于简单计数器驱动的计时器的优点在于:除法分解不随除法器值而变化。然而，如上文所提及，其它转移函数可用于数值振荡器中。因此，本发明不限于自身使用加法器的数值振荡器。NCO 100对于在固定工作循环下需要频率准确度及精细解析度的应用是最有用的。此NCO的特定特征可包含:16位增量函数、固定工作循环(FDC)模式、脉冲频率(PF)模式、输出脉冲宽度控制、多时钟输入源、输出极性控制及中断能力。
[0019]举例来说，如图2中所展示的常规实施例提供由信号NxCKS〈l:0>