专利名称：对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备和方法
技术领域：
本发明涉及对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备和方法。
背景技术：
当前，大多数高速芯片的程序设计针对高速芯片的所有工作条件通常只具有一个参数集。也就是说，在现有技术中，将同一个参数集用于实现高速芯片的发射器和接收器在不同工作环境时的配置，但是，无法随高速芯片的工作环境的温度和电压的变化实时地进行改变这些参数。例如，在强驱条件(高压，低温)下，芯片具有强输出信号驱动能力，也即比较于典型条件(常规电压，室温)的情况，其输出信号有更高的电压摆幅和更快的信号边沿；在弱驱条件(低压，高温)下，芯片具有弱输出信号驱动能力，也即比较于典型条件的情况，输出信号电压摆幅降低和信号边沿变缓，等。显然，如果以同一个参数集来应对各种工作条件，将会存在高速芯片上的信号接收质量变差，以及功耗的增大的可能性。此外，根据当前的设计规则，仅对电压或温度的两个临界点进行监控。在所监控的电压或温度值具有超越所允许的范围的异常值时，将会出现硬件重置，而没有有效利用在临界点内的温度和电压检测信息。通常在设计上，温度和电压监控会应用于与安全检测相关的应用，如断开电源、重置保护、风扇转速等。但是在现有技术中，并没有将温度和电压监控用于具有高速接口的高速芯片输出和输入高速信号的完整性控制的设计。
发明内容
本发明的目的是为了在高速芯片的高速通道上对输入高速芯片的参数进行自适应地调整，以实现信号接收质量控制，并节约功率。为此，本发明提出了一种自适应设计和策略，通过对高速芯片的温度和电压进行监控，根据所监控的温度和电压反馈，通过参数调整来更好地控制高速芯片的接收信号质量并节约功耗。根据本发明的一方面，提出了一种对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备，包括高速芯片；温度检测单元，用于检测针对高速芯片的工作环境的温度值；电压检测单元，用于检测针对高速芯片的工作环境的电压值；以及处理器单元用于从温度检测单元和电压检测单元中分别读取针对高速芯片的工作环境的温度和电压值；根据预先存储的映射表，获得与所读取的当前温度和电压值相对应的预定参数集；以及将所获得的预定参数集中的参数写入高速芯片。优选地，所述处理器单元根据预定时间间隔，从温度检测单元和电压检测单元分别读取时间和电压值。优选地，将针对不同工作环境的参数集分为多个层级，存储在所述处理器单元中的映射表每两个层级设置具有缓冲区，用以避免针对小的环境条件改变而进行不必要的参数改变。
优选地，所述映射表中与不同工作条件下相对应的预定参数集通过针对整个通道的仿真或测试来确定。优选地，所述温度检测单元和电压检测单元位于高速芯片的外部、或集成于高速芯片的内部。根据本发明的另一方面，提出了一种对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的方法，包括从温度检测单元和电压检测单元中分别读取针对高速芯片的工作环境的温度和电压值；根据预先存储的映射表，获得与所读取的当前温度和电压值相对应的预定参数集；将所获得的预定参数集中的参数写入高速芯片。本发明的技术方案提供了在不同的环境条件下保证高速通道性能的自适应方式， 可以在满足接收条件的情况下，尽可能为高速芯片的高速通道节约功耗。
结合附图，本发明的上述和其它方面、特征和优点将从以下对于本发明的非限制性实施例的详细描述中变得更加清楚，其中图1示出了根据本发明的一个实施例的用于对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备的结构框图；图给出了高速芯片的不同工作条件下的接收差分信号的眼图；以及图3示出了根据本发明的一个实施例的用于对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的方法流程图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的示例性实施例进行描述。但是本领域技术人员应当理解，本发明的范围并不限于此，该示例性实施例仅用于描述目的，应将其看作本发明的示例而非对本发明的任何限制，任何符合本发明实施例的方案均落入本发明的保护范围内。为了支持高速芯片的高速通道上的高速信号以较好的质量传输，给予高速芯片信号调整的能力，可以通过将参数集中的一组参数写入高速芯片的控制寄存器来设置该能力。参见图1，图1示出了根据本发明的一个实施例的用于对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备100。该设备100包括处理器单元101，温度检测单元103，电压检测单元105，以及高速芯片107，该处理器单元101可以与高速芯片107进行通信。例如，该处理器单元101可以以中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)或片上可编程系统(PSOC)等来实现。在处理器单元101中预先存储有以不同的温度和电压构成的不同工作条件与预定参数集的映射表。在该映射表中，不同工作条件下对应的预定参数集可以通过针对整个通道的仿真或测试来确定。该预定参数集的确定首先应当考虑需要满足高速通道上芯片接收接口信号完整性(即，信号质量)的接收眼图标准，其次，在满足该接收眼图标准时可以考虑节约功耗。应注意，通过仿真高速信号通道的眼图以确定参数集的方法，需要对仿真的电压和温度进行转换处理。仿真时输入的电源电压是针对管脚位置，而电压监测点可能不在管脚位置，这样从检测点电压到管脚电压存在一个压降，这个压降值(一般比较小)可以通过压降仿真或者测试得到。如果仿真时使用的芯片温度是硅核的结温，结温与环境温度之间存在一个偏差，这个偏差可以通过芯片资料提供的热阻系数计算得到。通过校准处理，检测到的温度和电压与参数集实现了更准确的匹配。通常，该预定参数集包括针对实现为发射器的高速芯片的例如摆幅、预加重等参数，以及针对实现为接收器的高速芯片的例如均衡、高频提升等参数。越大的增强值将会引起更多的功耗。通常，以眼图来表示接收信号的质量，再与标准模板比较判断是否满足接收要求。 通过眼图可以直接观测到接收幅度(眼高)，接收时序(眼宽)等。下面以高速芯片在不同工作条件下的眼图为例，说明如何通过仿真或测试过程中改变参数来确定与特定工作条件相对应的预定参数集。针对特定的通道或者相似的一组通道，经过仿真或者测试，可以有(温度，电压)<--> (输出摆幅，输出预加重，接收均衡)的参数匹配，将体现二者映射关系的映射表存储于处理器单元中，处理器通过监控器件监视电压和温度变化，从而针对不同的温度和电压配置特定的参数组到高速芯片控制寄存器，实现对信号输出和输入的质量调整。针对特定温度电压的这组参数配置，首先满足正确接收要求，然后满足降低功耗的要求。这些参数配置到高速芯片控制寄存器后，芯片管脚就按照参数值输出对应电压，边沿的信号。图加-加给出了高速芯片的不同工作条件下的接收差分信号的眼图。在针对整个通道的仿真或测试过程中，根据眼图可以直观地确定与所检测到的温度和电压下的工作条件相对应的预定参数集是否满足信号接收标准。在强驱条件(低温和高压)或弱驱条件 (高温和低压)下的接收眼图不同于典型条件(常规电压，室温)下的接收眼图。通常，期望芯片的输出信号有更高的电压和更快的边沿，以实现更高速的信号传输。由于线路上的电容效应等影响，信号到达接收芯片边沿会变缓，而这会影响接收芯片对信号的采样。接收到的信号在采样时刻之前和之后要保持足够的‘建立’和‘保持’时间才能正确接收。因而为了确定与某一工作条件相对应的预定参数集，首先必须满足在该工作条件下的接收眼图标准。其次，在满足接收眼图标准时，可以降低电压摆幅，从而节约一些功耗。图加给出了高速芯片的引脚处的在典型条件下的具有一般摆幅和预加重参数的接收差分信号的眼图。图2b给出了高速芯片的引脚处的在弱驱条件下的具有一般摆幅和预加重参数的接收差分信号的眼图。从图中可以看出，图2b中的抖动比较大，眼宽不是很好。于是在仿真或者测试中改变参数，图2c给出了引脚处在弱驱条件下具有更高摆幅和预加重参数的接收差分信号眼图，该眼图具有更好的眼宽，可以满足接收标准要求。因此在弱驱条件下更多的是需要改
善信号质量。图2d给出了引脚处在强驱条件下的具有中等摆幅和预加重参数的接收差分信号眼图，可见与接收标准相比存在一定余量，如果降低摆幅和预加重仍然能够满足接收要求并减少输出功耗。图加给出了图2d (强驱条件)弓丨脚处的信号进入到均衡器之后的眼图，可见由于均衡器对信号的改善，眼图有了更大的摆幅，与接收标准相比，余量更大，因此可以采用摆幅拔高比较小的参数配置，减少不必要的功耗浪费。另外在弱驱条件下则可以米用摆幅拔高比较多的参数配置，来改善到达引脚处摆幅比较小的信号，以满足眼图接收要求可以看出，图加中示出的眼图足够好。因而如果将发射器的摆幅电平降级，在接收器处可以具有可接受的眼图。这意味着，存在更低的电压输出。因而在某种程度上可以节约功率。而在现代电子设计中，通常期望低功率设计。以下给出了 Virtex5 GTX接口一般性的眼图标准作为参考。
权利要求
1.一种对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备(100)，包括高速芯片(107)；温度检测单元(103)，用于检测针对高速芯片(107)的工作环境的温度值；电压检测单元(105)，用于检测针对高速芯片(107)的工作环境的电压值；以及处理器单元(101)用于从温度检测单元(10 和电压检测单元(10 中分别读取针对高速芯片(107)的工作环境的温度和电压值；根据预先存储的映射表，获得与所读取的当前温度和电压值相对应的预定参数集；以及将所获得的预定参数集中的参数写入高速芯片 (107)。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述处理器单元(101)根据预定时间间隔， 从温度检测单元(10 和电压检测单元(10 分别读取时间和电压值。
3.根据权利要求1所述的设备(100)，其中将针对不同工作环境的参数集分为多个层级，存储在所述处理器单元(101)中的映射表每两个层级设置具有缓冲区，用以避免针对小的环境条件改变而进行不必要的参数改变。
4.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述映射表中与不同工作条件下相对应的预定参数集通过针对整个通道的仿真或测试来确定。
5.根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述温度检测单元(10 和电压检测单元 (105)位于高速芯片(107)的外部、或集成于高速芯片(107)的内部。
6.一种对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的方法，包括从温度检测单元(103)和电压检测单元(105)中分别读取针对高速芯片(107)的工作环境的温度和电压值；根据预先存储的映射表，获得与所读取的当前温度和电压值相对应的预定参数集；将所获得的预定参数集中的参数写入高速芯片(107)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中根据预定时间间隔，从温度检测单元(10 和电压检测单元(105)分别读取时间和电压值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中将针对不同工作环境的参数集分为多个层级，存储在处理器单元(101)中的映射表每两个层级设置具有缓冲区，用以避免针对小的环境条件改变而进行不必要的参数改变。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述映射表中与不同工作条件下相对应的预定参数集通过针对整个通道的仿真或测试来确定。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述温度检测单元(10 和电压检测单元(105) 位于高速芯片(107)的外部、或集成于高速芯片(107)的内部。
全文摘要
本发明提出了一种对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的设备(100)，包括处理器单元(101)、温度检测单元(103)、电压检测单元(105)、以及高速芯片(107)，其中所述处理器单元(101)用于从温度检测单元(103)和电压检测单元(105)中分别读取针对高速芯片(107)的工作环境的温度和电压值；根据预先存储的映射表，获得与所读取的当前温度和电压值相对应的预定参数集；以及将所获得的预定参数集中的参数写入高速芯片(107)。本发明还提出了一种对输入高速芯片的参数集进行自适应调整的方法。
文档编号G06K1/12GK102567692SQ201010621259
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者喻骏, 郭松森 申请人:上海贝尔股份有限公司