一种emi自动调整装置及emi自动调整方法
【专利摘要】本发明提供一种EMI自动调整装置及EMI自动调整方法，包括晶体振荡器、jitter时钟产生单元、PLL电路、展频方向和范围配置单元、时钟随机数产生单元、配置随机数产生单元、配置信息控制单元、随机种子产生单元、高精度温度ADC传感器、变化周期配置存储单元、随机数开关单元、配置信息存储单元以及EMI监控单元；自动检查EMI或者根据配置的EMI频率点进行PLL的展频处理，通过可配置的频率扩展方向对时钟进行展频操作，让原有的频谱能量尖峰变平，从而解决EMI问题。
【专利说明】
一种EMI自动调整装置及EMI自动调整方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种芯片设计，特别涉及一种芯片的EMI自动调整装置及EMI自动调整方法。
【背景技术】
[0002]EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)，是指干扰源通过介质把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在芯片设计，高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的走线和引脚、各类接插件等都可能成为干扰源，影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
[0003]随着SOC芯片的工作频率越来越高，EMI已经成为影响芯片性能的重要因素。但在目前的技术中，通常是通过改变频率或者强行增加时钟的jitter(时钟抖动)来将时钟的频谱能量转移或者拉低，但是这样的缺点也是很明显的，改变频率会影响芯片的性能，特别是一些对频率敏感的电路，比如一些通信接口电路。然后强行增加时钟的jitter虽然可以将频谱能量拉平变低，但是时钟质量的下降也会明显的对电路性能造成负面影响，而且这个影响存在于所有的频率。
[0004]在SOC芯片中，PLL是高速频率的产生电路。所以本发明提出了一种自动检查EMI或者根据配置的EMI频率点进行PLL的展频处理，通过可配置的频率扩展方向对时钟进行展频操作，让原有的频谱能量尖峰变平，从而解决EMI问题。这种方法是自动工作，只有在EMI出现问题时或者配置好的会出现EMI问题的频点进行展频操作，将展频动作对系统的影响减到最小，而且展频方向可控保证展频方向按照需求的方向进行，这也减少了对系统的影响。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题，在于提供一种EMI自动调整装置及EMI自动调整方法，自动检查EMI或者根据配置的EMI频率点进行PLL的展频处理，通过可配置的频率扩展方向对时钟进行展频操作，让原有的频谱能量尖峰变平，从而解决EMI问题。
[0006]本发明的EMI自动调整装置是这样实现的:一种EMI自动调整装置，包括晶体振荡器、jitter时钟产生单元、PLL电路、展频方向和范围配置单元、时钟随机数产生单元、配置随机数产生单元、配置信息控制单元、随机种子产生单元、高精度温度ADC传感器、变化周期配置存储单元、随机数开关单元、配置信息存储单元以及EMI监控单元；
[0007]所述晶体振荡器、jitter时钟产生单元、PLL电路依次连接；
[0008]所述展频方向和范围配置单元分别连接所述jitter时钟产生单元和配置信息控制单元；
[0009]所述随机种子产生单元分别连接所述时钟随机数产生单元和配置随机数产生单元；
[0010]所述变化周期配置存储单元、随机数开关单元、时钟随机数产生单元依次连接至所述j itter时钟产生单元；
[0011]所述配置信息存储单元、配置信息控制单元依次连接至所述PLL电路，且配置信息控制单元还连接所述配置随机数产生单元；
[00?2 ] 所述PLL电路还通过EMI监控单元连接所述所述展频方向和范围配置单元。
[0013]进一步的，所述PLL电路由鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和反馈回路分频器依次连接组成一环路，所述jitter时钟产生单元连接低通滤波器，所述反馈回路分频器还连接所述配置信息控制单元。
[0014]本发明的EMI自动调整方法是这样实现的:一种EMI自动调整方法，提供本发明所述的EMI自动调整装置，并包括如下步骤:
[0015](I)所述高精度温度ADC传感器对芯片温度进行实时采样并将采样后的当前精确温度数据送往所述随机种子产生单元；
[0016]所述随机种子产生单元收到当前精确温度数据后，经过高位截断得到随机数种子并送往所述时钟随机数产生单元和所述配置随机数产生单元；
[0017](2)所述变化周期配置存储单元根据配置的随机数有效循环周期对所述随机数开关单元进行控制，每经过配置的参考时钟周期数后，随机数开关单元设置随机数有效；
[0018](3)所述时钟随机数产生单元根据接收到的随机数种子和随机数的有效信号，产生时钟延展压缩随机数，并将产生的时钟延展压缩随机数送往所述jitter时钟产生单元；
[0019](4)所述EMI监控单元根据PLL电路的输出频率进行EMI分析监控，当EMI数据超标时，EMI监控单元控制打开所述展频方向和范围配置单元；
[0020]所述展频方向和范围配置单元控制ji 11 e r时钟和反馈回路分频系数的时钟展频方向和范围；
[0021 ] (5)所述j itter时钟产生单元根据所述时钟延展压缩随机数和所述时钟展频方向和范围，产生带有jitter抖动的参考时钟后并送往PLL电路；
[0022]所述配置信息存储单元负责存储原始的PLL电路的反馈回路分频系数，并送往配置信息控制单元；
[0023]所述配置信息控制单元根据配置随机数产生单元送来的配置随机数和所述展频方向和范围配置单元的控制进行反馈回路分频系数控制；
[0024]其中，所述步骤(1)、(2)不限先后关系且在步骤(3)之前，所述步骤(4)与步骤(1)、
(2)或(3)之间均不限先后关系。
[0025]进一步的，所述步骤(4)中，所述EMI监控单元同时通过控制不同的展频方向配置单元进行减少EMI的训练，训练的具体过程如下:
[0026]首先，配置为向下展频，使参考时钟和反馈回路分频系数都向下进行展频操作，待PLL锁定时间后，再对PLL输出时钟进行EMI分析:
[0027]如果EMI数据小于EMI要求，则表示EMI没有问题了，则使电路保持在该展频配置下；
[0028]如果EMI数据大于EMI要求，则配置为向上展频，使参考时钟和反馈回路分频系数都向上进行展频操作，待PLL锁定时间后，再对PLL输出时钟进行EMI分析；
[0029]如果EMI数据还是大于EMI要求，则再改为上下展频随机，再进行EMI测试，直到EMI数据小于要求；
[0030]如果所有配置都不能通过EMI要求，则关闭展频方向和范围配置单元使用原始配置和参考时钟工作。
[0031]进一步的，所述jitter时钟产生单元产生带有jitter抖动的参考时钟的过程如下:
[0032]首先，将原始参考时钟根据时钟随机数产生单元送来的随机值进行周期延展或压缩操作，其中，时钟周期延展或压缩取决于所述展频方向和范围配置单元送来的展频方向控制信息:
[0033]如果展频方向控制信息是向高频展频，则只对参考时钟做周期压缩操作；
[0034]如果展频方向控制信息是向低频展频，则只对参考时钟做周期延展操作；
[0035]如果展频方向控制信息是高低频随机展频，则根据随机数的最低位判断是做周期压缩操作还是周期延展操作，由于随机数的最低位为随机，即实现了展频方向的随机；
[0036]然后，jitter时钟的周期压缩或延展的时间长度范围也取决于所述展频方向和范围配置单元送来的范围控制信息。
[0037]进一步的，所述配置信息控制单元进行反馈回路分频系数控制的具体过程为:
[0038]首先，将原始PLL反馈回路分频系数根据所述配置随机数产生单元送来的随机值进行分频系数增加或者减少操作，分频系数增加还是减少取决于展频方向和范围配置单元送来的展频方向控制信息:
[0039]如果展频方向控制信息是向高频展频则只对分频系数做增加操作；
[0040]如果展频方向控制信息是向低频展频则只对分频系数做减少操作；
[0041]如果展频方向控制信息是高低频随机展频则根据随机数的最低位判断是做分频系数增加还是减少操作，由于随机数的最低位为随机，即实现了展频方向的随机；
[0042]然后，分频系数增加还是减少的范围也取决于展频方向和范围配置单元送来的范围控制信息，当随机数的值大于范围控制值时，只取配置的范围控制值作为分频系数增加或者减少的值。
[0043]本发明具有如下优点:
[0044](I)自动检查EMI或者根据配置的EMI频率点进行PLL的展频处理；
[0045](2)可配置的频率扩展方向对时钟进行展频操作，让原有的频谱能量尖峰变平，从而解决EMI问题；
[0046](3)这种方法是自动工作，只有在EMI出现问题时或者配置好的会出现EMI问题的频点进行展频操作，将展频动作对系统的影响减到最小，而且展频方向可控保证展频方向按照需求的方向进行，这也减少了对系统的影响。
【附图说明】
[0047]下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0048]图1为本发明EMI自动调整装置。
【具体实施方式】
[0049]请参阅图1所示，本发明的EMI自动调整装置包括晶体振荡器101、jitter时钟产生单元102、PLL电路103、展频方向和范围配置单元104、时钟随机数产生单元105、配置随机数产生单元106、配置信息控制单元107、随机种子产生单元108、高精度温度ADC传感器109、变化周期配置存储单元110、随机数开关单元111、配置信息存储单元112以及EMI监控单元113；
[0050]所述晶体振荡器101、jitter时钟产生单元102、PLL电路103依次连接；
[0051 ] 所述展频方向和范围配置单元104分别连接所述jitter时钟产生单元102和配置信息控制单元107;
[0052]所述随机种子产生单元108分别连接所述时钟随机数产生单元105和配置随机数产生单元106;
[0053]所述变化周期配置存储单元110、随机数开关单元111、时钟随机数产生单元105依次连接至所述j itter时钟产生单元102;
[0054]所述配置信息存储单元112、配置信息控制单元107依次连接至所述PLL电路103，且配置信息控制单元107还连接所述配置随机数产生单元106;
[°°55] 所述PLL电路103还通过EMI监控单元113连接所述所述展频方向和范围配置单元104。
[0056]其中，所述晶体振荡器101负责产生PLL的参考时钟；
[0057]所述jitter时钟产生单元102负责根据所述时钟随机数数单元105产生的时钟随机数和所述展频方向和范围配置单元104的控制进行jitter时钟产生，产生带有jitter抖动的参考时钟后并送往PLL电路103的鉴相器单元；
[0058]所述时钟随机数产生单元105负责根据所述随机种子产生单元108的随机种子和所述变化周期配置存储单元110的变化周期配置控制的所述随机数开关单元111进行时钟延展压缩随机数的产生并将随机数送往所述jitter时钟产生单元102;其中，所述随机数开关单元111的随机开关信号有效时，产生随机数，信号无效时，随机数为O，即不对参考时钟做周期延展压缩操作；
[0059]所述变化周期配置存储单元110负责根据配置的随机数有效循环周期对所述随机数开关单元111进行控制，每经过配置的参考时钟周期数后，随机数有效，下一个配置的参考时钟周期数内，随机数再有效；
[0060]所述配置随机数产生单元106负责根据所述随机种子产生单元108的随机种子进行配置随机数的产生并将随机数送往所述配置信息控制单元107;
[0061]所述高精度温度ADC传感器109负责对芯片温度进行实时采样并将采样后的数据送往所述随机种子产生单元108;
[0062]所述配置信息控制单元107负责根据所述配置随机数产生单元106送来的配置随机数和所述展频方向和范围配置单元104的控制进行反馈回路分频系数控制；
[0063]所述配置信息存储单元112负责存储原始的PLL反馈回路分频系数，并送往所述配置信息控制单元107;
[0064]所述展频方向和范围配置单元104负责控制jitter时钟和反馈回路分频系数的时钟展频方向和范围；
[0065]所述EMI监控单元113负责根据PLL的输出频率进行EMI分析监控，当EMI数据超标时，控制打开展频方向和范围配置单元104，同时通过控制不同的展频方向配置进行减少EMI的训练;
[0066]所述PLL电路103由鉴相器1031、低通滤波器1032、压控振荡器1033和反馈回路分频器1034依次连接组成一环路，其中反馈回路分频器1034接受配置信息控制单元107的分频配置进行反馈分频处理;所述jitter时钟产生单元102连接低通滤波器，所述反馈回路分频器还连接所述配置信息控制单元107。
[0067]基于本发明的EMI自动调整装置，本发明的EMI自动调整方法，包括如下步骤:
[0068](I)所述高精度温度ADC传感器109对芯片温度进行实时采样并将采样后的当前精确温度数据送往所述随机种子产生单元108;
[0069]所述随机种子产生单元108收到当前精确温度数据后，经过高位截断得到随机数种子并送往所述时钟随机数产生单元105和所述配置随机数产生单元106;
[0070](2)所述变化周期配置存储单元110根据配置的随机数有效循环周期对所述随机数开关单元111进行控制，每经过配置的参考时钟周期数后，随机数开关单元111设置随机数有效；
[0071](3)所述时钟随机数产生单元105根据接收到的随机数种子和随机数的有效信号，产生时钟延展压缩随机数，并将产生的时钟延展压缩随机数送往所述jitter时钟产生单元102；
[0072](4)所述EMI监控单元113根据PLL电路103的输出频率进行EMI分析监控，当EMI数据超标时，EMI监控单元113控制打开所述展频方向和范围配置单元104;
[0073 ]所述展频方向和范围配置单元104控制j i tter时钟和反馈回路分频系数的时钟展频方向和范围；
[0074](5)所述jitter时钟产生单元102根据所述时钟延展压缩随机数和所述时钟展频方向和范围，产生带有jitter抖动的参考时钟后并送往PLL电路103;
[0075]所述配置信息存储单元112负责存储原始的PLL电路103的反馈回路分频系数，并送往配置信息控制单元107;
[0076]所述配置信息控制单元107根据配置随机数产生单元106送来的配置随机数和所述展频方向和范围配置单元104的控制进行反馈回路分频系数控制；
[0077]其中，所述步骤(1)、(2)不限先后关系且在步骤(3)之前，S卩，从变化周期配置存储单元110经随机数开关单元111至所述时钟随机数产生单元105的过程与所述高精度温度ADC传感器109经随机种子产生单元108至所述时钟随机数产生单元105的过程不分先后，但都汇总至所述时钟随机数产生单元105。所述步骤(4)与步骤(1)、(2)或(3)之间均不限先后关系，即所述EMI监控单元113通过所述展频方向和范围配置单元104到达所述jitter时钟产生单元102的过程与经由步骤(1)(2)后的所述时钟随机数产生单元105到达所述jitter时钟产生单元102的过程不分先后。
[0078]其中，所述jitter时钟产生单元102产生带有jitter抖动的参考时钟的过程如下:
[0079]首先，将晶体振荡器101产生的原始参考时钟根据时钟随机数产生单元105送来的随机值进行周期延展或压缩操作，其中，时钟周期延展或压缩取决于所述展频方向和范围配置单元102送来的展频方向控制信息:
[0080]如果展频方向控制信息是向高频展频，则只对参考时钟做周期压缩操作；
[0081]如果展频方向控制信息是向低频展频，则只对参考时钟做周期延展操作；
[0082]如果展频方向控制信息是高低频随机展频，则根据随机数的最低位判断是做周期压缩操作还是周期延展操作，由于随机数的最低位为随机，即实现了展频方向的随机；
[0083]然后，jitter时钟的周期压缩或延展的时间长度范围也取决于所述展频方向和范围配置单元104送来的范围控制信息。
[0084]其中，所述配置信息控制单元107进行反馈回路分频系数控制的具体过程为:
[0085]首先，将原始PLL反馈回路分频系数根据所述配置随机数产生单元106送来的随机值进行分频系数增加或者减少操作，分频系数增加还是减少取决于展频方向和范围配置单元104送来的展频方向控制信息:
[0086]如果展频方向控制信息是向高频展频则只对分频系数做增加操作；
[0087]如果展频方向控制信息是向低频展频则只对分频系数做减少操作；
[0088]如果展频方向控制信息是高低频随机展频则根据随机数的最低位判断是做分频系数增加还是减少操作，由于随机数的最低位为随机，即实现了展频方向的随机；
[0089]然后，分频系数增加还是减少的范围也取决于展频方向和范围配置单元送来的范围控制信息，当随机数的值大于范围控制值时，只取配置的范围控制值作为分频系数增加或者减少的值。
[0090]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
【主权项】
1.一种EMI自动调整装置，其特征在于:包括晶体振荡器、jitter时钟产生单元、PLL电路、展频方向和范围配置单元、时钟随机数产生单元、配置随机数产生单元、配置信息控制单元、随机种子产生单元、高精度温度ADC传感器、变化周期配置存储单元、随机数开关单元、配置信息存储单元以及EMI监控单元； 所述晶体振荡器、jitter时钟产生单元、PLL电路依次连接； 所述展频方向和范围配置单元分别连接所述jitter时钟产生单元和配置信息控制单元； 所述随机种子产生单元分别连接所述时钟随机数产生单元和配置随机数产生单元； 所述变化周期配置存储单元、随机数开关单元、时钟随机数产生单元依次连接至所述j i tter时钟产生单元； 所述配置信息存储单元、配置信息控制单元依次连接至所述PLL电路，且配置信息控制单元还连接所述配置随机数产生单元； 所述PLL电路还通过EMI监控单元连接所述展频方向和范围配置单元。2.根据权利要求1所述的EMI自动调整装置，其特征在于:所述PLL电路由鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和反馈回路分频器依次连接组成一环路，所述jitter时钟产生单元连接低通滤波器，所述反馈回路分频器还连接所述配置信息控制单元。3.—种EMI自动调整方法，其特征在于:提供如权利要求1所述的EMI自动调整装置，并包括如下步骤: (1)所述高精度温度ADC传感器对芯片温度进行实时采样并将采样后的当前精确温度数据送往所述随机种子产生单元； 所述随机种子产生单元收到当前精确温度数据后，经过高位截断得到随机数种子并送往所述时钟随机数产生单元和所述配置随机数产生单元； (2)所述变化周期配置存储单元根据配置的随机数有效循环周期对所述随机数开关单元进行控制，每经过配置的参考时钟周期数后，随机数开关单元设置随机数有效； (3)所述时钟随机数产生单元根据接收到的随机数种子和随机数的有效信号，产生时钟延展压缩随机数，并将产生的时钟延展压缩随机数送往所述jitter时钟产生单元； (4)所述EMI监控单元根据PLL电路的输出频率进行EMI分析监控，当EMI数据超标时，EMI监控单元控制打开所述展频方向和范围配置单元； 所述展频方向和范围配置单元控制jitter时钟和反馈回路分频系数的时钟展频方向和范围； (5)所述jitter时钟产生单元根据所述时钟延展压缩随机数和所述时钟展频方向和范围，产生带有jitter抖动的参考时钟后并送往PLL电路； 所述配置信息存储单元负责存储原始的PLL电路的反馈回路分频系数，并送往配置信息控制单元； 所述配置信息控制单元根据配置随机数产生单元送来的配置随机数和所述展频方向和范围配置单元的控制进行反馈回路分频系数控制； 其中，所述步骤(I)、(2)不限先后关系且在步骤(3)之前，所述步骤(4)与步骤(I)、(2)或(3)之间均不限先后关系。4.如权利要求3所述的一种EMI自动调整方法，其特征在于:所述步骤⑷中，所述EMI监控单元同时通过控制不同的展频方向配置单元进行减少EMI的训练，训练的具体过程如下:首先，配置为向下展频，使参考时钟和反馈回路分频系数都向下进行展频操作，待PLL锁定时间后，再对PLL输出时钟进行EMI分析: 如果EMI数据小于EMI要求，则表示EMI没有问题了，则使电路保持在该展频配置下； 如果EMI数据大于EMI要求，则配置为向上展频，使参考时钟和反馈回路分频系数都向上进行展频操作，待PLL锁定时间后，再对PLL输出时钟进行EMI分析； 如果EMI数据还是大于EMI要求，则再改为上下展频随机，再进行EMI测试，直到EMI数据小于要求； 如果所有配置都不能通过EMI要求，则关闭展频方向和范围配置单元使用原始配置和参考时钟工作。5.如权利要求3所述的一种EMI自动调整方法，其特征在于:所述jitter时钟产生单元产生带有jitter抖动的参考时钟的过程如下: 首先，将原始参考时钟根据时钟随机数产生单元送来的随机值进行周期延展或压缩操作，其中，时钟周期延展或压缩取决于所述展频方向和范围配置单元送来的展频方向控制信息: 如果展频方向控制信息是向高频展频，则只对参考时钟做周期压缩操作； 如果展频方向控制信息是向低频展频，则只对参考时钟做周期延展操作； 如果展频方向控制信息是高低频随机展频，则根据随机数的最低位判断是做周期压缩操作还是周期延展操作，由于随机数的最低位为随机，即实现了展频方向的随机； 然后Jitter时钟的周期压缩或延展的时间长度范围也取决于所述展频方向和范围配置单元送来的范围控制信息。6.如权利要求3所述的一种EMI自动调整方法，其特征在于:所述配置信息控制单元进行反馈回路分频系数控制的具体过程为: 首先，将原始PLL反馈回路分频系数根据所述配置随机数产生单元送来的随机值进行分频系数增加或者减少操作，分频系数增加还是减少取决于展频方向和范围配置单元送来的展频方向控制信息: 如果展频方向控制信息是向高频展频则只对分频系数做增加操作； 如果展频方向控制信息是向低频展频则只对分频系数做减少操作； 如果展频方向控制信息是高低频随机展频则根据随机数的最低位判断是做分频系数增加还是减少操作，由于随机数的最低位为随机，即实现了展频方向的随机； 然后，分频系数增加还是减少的范围也取决于展频方向和范围配置单元送来的范围控制信息，当随机数的值大于范围控制值时，只取配置的范围控制值作为分频系数增加或者减少的值。
【文档编号】H03L7/085GK105933000SQ201610242877
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】廖裕民, 黄凡, 黄一凡
【申请人】福州瑞芯微电子股份有限公司