MXT5611：高精度可配置定時(shí)電路(下)

　　本電路的時(shí)基校準(zhǔn)方法是通過外部端口輸入標(biāo)準(zhǔn)512ms時(shí)間長度，以振蕩器輸出頻率對(duì)512ms時(shí)間進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，得出一個(gè)計(jì)數(shù)值。然后把該計(jì)數(shù)值除以512，得到商值和余數(shù)。商值做為1ms時(shí)鐘的基本長度，然后通過判斷再次基本長度上增加或者不增加1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖來得到最終的1ms時(shí)鐘信號(hào)，這樣每一個(gè)1ms輸出時(shí)鐘最大誤差為1T(硅振蕩器輸出時(shí)鐘周期)，而512ms時(shí)間最大誤差也為1T。上述判斷過程以512位周期，即每一個(gè)512ms對(duì)商和余數(shù)做同樣的處理。

　　那么，在不考慮溫度等條件的情況下，以該方案得到的時(shí)鐘進(jìn)行Nms(N=512X+Y，X=0，1，2，3，……;0≤Y≤511)時(shí)間長度定時(shí)，最大誤差為(X+Y/4)·T。我們通過分析，可以得出以下幾句數(shù)據(jù)：

　　438s時(shí)間長度定時(shí)誤差為103T(T為內(nèi)建振蕩器輸出時(shí)鐘周期，當(dāng)設(shè)計(jì)值為1us時(shí)，此時(shí)的定時(shí)精度約為2ppm)。

　　82m時(shí)間長度定時(shí)誤差為104T(T為內(nèi)建振蕩器輸出時(shí)鐘周期，當(dāng)設(shè)計(jì)值為1us時(shí)，此時(shí)的定時(shí)精度約為2ppm)。

　　142h時(shí)間長度定時(shí)誤差為106T(T為內(nèi)建振蕩器輸出時(shí)鐘周期，當(dāng)設(shè)計(jì)值為1us時(shí)，此時(shí)的定時(shí)精度約為2ppm)。

　　在不考慮硅振蕩器的溫度特性條件下，利用本方法產(chǎn)生時(shí)鐘進(jìn)行的定時(shí)精度為2ppm，可以等同于壓控制式晶體振蕩器頻率精度的10-6～10-5量級(jí)。

　　本電路給出的定時(shí)校正方法主要是用以解決定時(shí)過程中因外部環(huán)境所引起的定時(shí)偏差，或者解決因控制需要而改變定時(shí)時(shí)間長度的問題。電路在定時(shí)過程中，接受外部信號(hào)，對(duì)定時(shí)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。

　　圖4為定時(shí)器的結(jié)構(gòu)示意圖，以減計(jì)數(shù)器為核心，同時(shí)接受定時(shí)數(shù)據(jù)和修正數(shù)據(jù)。定時(shí)數(shù)據(jù)做為減計(jì)數(shù)器的定時(shí)起點(diǎn)，而修正數(shù)據(jù)主要是用來對(duì)進(jìn)入定時(shí)器的定時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整。定時(shí)器的修正功能模塊可以保證，在任何一時(shí)刻，處理一幀數(shù)據(jù)，緩存一幀數(shù)據(jù)，讓進(jìn)入修正模塊處理的數(shù)據(jù)完成后，緩存器中的數(shù)據(jù)立刻進(jìn)入修正模塊，而修正總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)入緩存器。

　　修正方法是根據(jù)外部修正數(shù)據(jù)的符號(hào)位進(jìn)行增減判斷，如果是增長定時(shí)過程N(yùn)個(gè)時(shí)鐘周期，則，在對(duì)定時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行N個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿磨平處理;如果是縮短N(yùn)個(gè)時(shí)鐘周期，則在N個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，定時(shí)器進(jìn)入雙沿觸發(fā)定時(shí)過程。

　　圖5為定時(shí)修正波形圖，從ADJUST端口輸入具體修正時(shí)間，圖中第一幀為定時(shí)增長7個(gè)時(shí)鐘周期，第二幀為定時(shí)縮短7個(gè)時(shí)鐘周期。CLKIN為定時(shí)時(shí)鐘，CLKOUT為修正后時(shí)鐘。T0counter[15:0]為定時(shí)器的數(shù)據(jù)。

　　功耗考慮

　　根據(jù)電路的工作狀態(tài)，可以把電路分為配置工作狀態(tài)和定時(shí)狀態(tài)。任意工作狀態(tài)下，并非所有的模塊都處于工作狀態(tài)下。在設(shè)計(jì)模塊間接口信號(hào)時(shí)，同時(shí)設(shè)計(jì)模塊電源控制信號(hào)。在進(jìn)行配置工作狀態(tài)下，通信模塊和儲(chǔ)存單元處于工作狀態(tài)，而整個(gè)定時(shí)處理工作模塊處于等待狀態(tài)。在這段時(shí)間，定時(shí)處理工作模塊一直處于清零狀態(tài)，而且對(duì)定時(shí)器時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行鎖定不工作。當(dāng)處于定時(shí)狀態(tài)下，大部分的通信模塊及存儲(chǔ)單元不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)變化，此時(shí)可以關(guān)斷EEPROM的參考電流源來降低電路功耗。

　　結(jié)論

　　通過本文的配置方案和精度方案，可以保證電路定時(shí)精度在2ppm左右。采用菊花鏈?zhǔn)脚渲枚〞r(shí)器結(jié)構(gòu)，可以通過簡單的配置得到多種定時(shí)應(yīng)用，滿足多種控制要求。