可編程定時器 定時解決方案

賽普拉斯定時技術部主管Ian Chen

如今，通信、計算和先進消費型系統(tǒng)中的復雜設計越來越容易受到時刻的設計變更、性能要求的不斷攀升以及相關標準演進的影響。設計師必須保持靈活性，以便能夠將關鍵元件的選擇推遲到開發(fā)過程的后期來進行。

在關鍵邏輯器件的可編程性會影響到產品面市目標實現(xiàn)的眾多高端應用中，高性能復雜可編程邏輯器件（CPLD）正在逐步取代定制ASIC。然而，在可編程邏輯器件領域，CPLD的運行速度常常要比定制邏輯器件慢，而且價格也高得多。

第二個關鍵的設計決策方面是基準定時信號（時鐘）的生成和分配。在大多數(shù)復雜設計中，定時拓撲結構是需要早做出的架構決策之一。通過采用一項專有的非易失性CMOS工藝，Cypress已經向客戶提供了成本與定制硅片定時發(fā)生器相同或更低的可編程定時發(fā)生器。Cypress提供的可編程時鐘系列使設計師能夠對一項特定設計的性能實施優(yōu)化并仍允許在時刻進行變更。

定時發(fā)生器

定時發(fā)生器植根于鎖相環(huán)（PLL）技術。PLL的是一個相位-頻率檢測器。一個PLL具有兩個輸入：即一個基準輸入和一個反饋輸入。相位-頻率檢測器用于識別基準輸入和反饋輸入之間的相位和頻率差異，并指示壓控振蕩器（VCO）對這種差異進行補償以維持一個穩(wěn)定狀態(tài)。[見下面的公式]

Fout = P/Q Fin

通過選擇分壓器P和Q的合適數(shù)值，一個PLL能夠根據(jù)其輸入產生眾多的輸出頻率。而且，通過挑選位于分壓器之后的元件的不同數(shù)值（R1、R2 …），設計師可以生成一組相關的輸出頻率。例如，如果Fin為10MHz，P為20，Q為3，則振蕩器的輸出頻率為66.67MHz。當R1 = 1、R2 = 2且R3 = 3時，通過配置可使定時發(fā)生器由一個10MHz輸入產生66.67MHz、33.33MHz和22.2MHz的定時信號。

可編程定時發(fā)生器

如果把P、Q和R的數(shù)值存儲在非易失性存儲器（比如EPROM）中，則可對一個定時發(fā)生器進行現(xiàn)場編程，以便根據(jù)任何可獲得的輸入對期望的輸出頻率進行合成。這是可編程定時發(fā)生器的一個關鍵優(yōu)勢。

然而，除了采用非易失性寄存器的PLL之外，還有三個用于使可編程定時發(fā)生器成為一個革命性和實用性的重要基礎：

·程序設計軟件
·程序設計支持基礎結構
·成本效益型非易失性工藝

程序設計軟件

先前援引的實例--由10MHz輸入生成一個66MHz信號是一種簡化的情形。期望輸出頻率與潛在輸入信號之間的關系通常沒有那么明晰。當工程師們擁有許多可用作一個可編程定時發(fā)生器的輸入且頻率各不相同的定時信號時，程序設計軟件將使他們能夠迅速地對不同的輸入和輸出規(guī)格進行全面試用。

CyClocks 是一種Windows應用程序，它能夠將用戶規(guī)定的輸入和輸出頻率作為輸入來接受，以生成一種工程師們可以的定時器件配置。該處理過程--確定頻率要求、全面測試各種可選方案并按照一種用戶配置來制造工作器件--一般只需不到30分鐘的時間。

程序設計支持基礎結構

一旦CyClocks軟件生成一個配置元件，它就必需立即被裝入可編程定時器件。Arrow公司及其他性分銷商已經在賽普拉斯的客戶實施該產品開發(fā)的過程中對其提供支持。借助Arrow公司設在各個站點上的<xx>程序設計中心，客戶能夠在自己的實驗室里對可編程定時器件進行配置、驗證其功能、將配置數(shù)據(jù)傳送至程序設計中心并為它在世界任何地方的生產設備訂購預編程器件。

在實驗室里，CyClocks軟件可與通用的EPROM程序編制器（如由BP Micro公司提供的產品）一道使用。Cypress公司還提供能與我們的程序設計定時產品一起使用的廉價專有程序編制器。

成本效益型非易失性工藝

Cypress已研制出其主流CMOS工藝的派生工藝，對采用數(shù)量有限的非易失性存儲器保存數(shù)據(jù)提供支持。通過利用CMOS工藝的規(guī)模經濟效益，在產量相當?shù)那闆r下，可編程定時發(fā)生器在成本指標上能夠與全定制定時發(fā)生器相媲美甚至更勝一籌。

可供選擇的可編程定時發(fā)生器系列

Cypress公司已開發(fā)出了一個龐大的可編程定時發(fā)生器產品庫。該系列中的一些器件只包含一個PLL，而其他的則可在一個器件中由同一個輸入來提供多種頻率。該系列中的器件還支持不同的輸出信號傳輸標準、工作頻率以及輸出的數(shù)目。有的器件還允許設計師簡單地通過控制為數(shù)不多的幾個片上寄存器的方法來改變輸出頻率。

在過去的五年里，可編程定時發(fā)生器已經在計算機、打印機、網(wǎng)絡路由器和交換器、視頻游戲機、調制解調器、DVD播放機以及數(shù)碼相機中得到了廣泛應用。它們在某些場合已經成為保證項目按計劃執(zhí)行的關鍵，并在所有的場合為使系統(tǒng)設計師的工作變得更加輕松提供了新的選擇方案。定時發(fā)生器中的靈活性已成為設計工程師工作中不可或缺的便利條件。