專(zhuān)利名稱(chēng)：使用外部時(shí)鐘源時(shí)的功率優(yōu)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有以不同時(shí)鐘速度運(yùn)行的能力的數(shù)字裝置，且更明確地說(shuō)，涉及針對(duì) 選定外部時(shí)鐘速度優(yōu)化數(shù)字裝置的功率消耗和操作。
背景技術(shù)：
目前技術(shù)的具有數(shù)字處理器(例如微控制器、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 等)和/或外圍模塊(例如存儲(chǔ)器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，例如以 太網(wǎng)、火線、光纖通道等)的數(shù)字裝置在經(jīng)配置以使用外部時(shí)鐘時(shí)，數(shù)字裝置設(shè)計(jì)假定 外部時(shí)鐘將在與數(shù)字裝置的最快可能操作速度相當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘頻率下運(yùn)行。數(shù)字裝置中的電 路的偏置(其取決于裝置操作的頻率)必須假定最壞情況的設(shè)計(jì)情境，且因此被設(shè)置為 最高功率模式，以便能夠適應(yīng)最快可能的裝置操作頻率。這對(duì)于數(shù)字裝置中的功率利用 和功率消耗來(lái)說(shuō)是浪費(fèi)的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要通過(guò)提供配置數(shù)字裝置的方式來(lái)克服現(xiàn)存技術(shù)的上文所識(shí)別的問(wèn)題以及 其它缺點(diǎn)和不足，所述數(shù)字裝置包括數(shù)字處理器和/或外圍模塊、支持邏輯以及用于在較 寬范圍的外部時(shí)鐘頻率上最佳利用功率的配置和時(shí)鐘電路。根據(jù)本發(fā)明的教示，本文預(yù) 期使用外部時(shí)鐘源基于操作的所要頻率范圍來(lái)選擇數(shù)字裝置的操作參數(shù)。所述數(shù)字裝置 可針對(duì)外部時(shí)鐘速度配置而編程，所述外部時(shí)鐘速度配置指定將用來(lái)操作所述數(shù)字裝置 的最大外部時(shí)鐘源頻率(速度)。 一旦可用于數(shù)字裝置的最大外部時(shí)鐘速度為已知，就 可針對(duì)最佳且/或最經(jīng)濟(jì)的性能(例如，最低動(dòng)態(tài)功率消耗)而優(yōu)化數(shù)字裝置中所有受影 響的電路，其將允許數(shù)字裝置以令人滿意的方式在外部時(shí)鐘頻率范圍(預(yù)期最大時(shí)鐘速 度)上操作。數(shù)字裝置的編程可以許多形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如(但不限于)對(duì)數(shù)字裝置中的配置寄存器進(jìn)行編程，此配置寄存器可為易失性的，且/或與非易失性存儲(chǔ)器組合，例如 將外部時(shí)鐘速度配置保存在非易失性存儲(chǔ)器(例如，電可擦除可編程存儲(chǔ)器(EEPROM)、 快閃存儲(chǔ)器、可編程熔絲鏈等)中。
根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例，數(shù)字裝置可包括數(shù)字功能件，其具有可調(diào)節(jié)的功 率和速度參數(shù)，所述可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)可被選擇以在不同時(shí)鐘振蕩器頻率范圍上 操作數(shù)字功能件；邏輯電路，其具有可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)，所述可調(diào)節(jié)的功率和速 度參數(shù)可被選擇以在不同時(shí)鐘振蕩器頻率范圍上操作邏輯電路；以及配置寄存器，其用 于存儲(chǔ)用于選擇數(shù)字功能件和邏輯電路的可調(diào)節(jié)功率和速度參數(shù)的可編程配置位。


可通過(guò)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述來(lái)獲得對(duì)本發(fā)明的更全面理解，其中
圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)例實(shí)施例的可針對(duì)不同外部時(shí)鐘速度可編程地配置的數(shù) 字裝置的示意性框圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一特定實(shí)例實(shí)施例的可針對(duì)不同外部時(shí)鐘速度可編程地配置 且具有用于保持經(jīng)編程的配置的非易失性存儲(chǔ)器的數(shù)字裝置的示意性框圖；以及
圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的可在圖1和圖2所示的數(shù)字裝置中使用的配置寄存器 的框圖的特定實(shí)例實(shí)施例，以及一些特定實(shí)例速度和功率配置選項(xiàng)的表格。
雖然本發(fā)明容易具有各種修改和替代形式，但已在圖中展示月.本文詳細(xì)描述了本發(fā) 明的特定實(shí)例實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，本文對(duì)特定實(shí)例實(shí)施例的描述無(wú)意將本發(fā)明限于 本文所揭示的特定形式，而是相反，本發(fā)明將涵蓋如由所附權(quán)利要求書(shū)界定的所有修改 和均等物。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參看圖式，其示意性地說(shuō)明特定實(shí)例實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖中的相同元件將由相同 編號(hào)表示，且類(lèi)似元件將由具有不同小寫(xiě)字母后綴的相同編號(hào)表示。
參看圖1，其描繪根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)例實(shí)施例的可針對(duì)不同外部時(shí)鐘速度可編程地 配置的數(shù)字裝置的示意性框圖。數(shù)字裝置(大體由標(biāo)號(hào)100表示)可包括數(shù)字功能件102、 邏輯電路12、速度與功率配置電路110、配置寄存器104和時(shí)鐘電路116。時(shí)鐘電路116 可經(jīng)配置以接收外部時(shí)鐘108，或充當(dāng)內(nèi)部振蕩器，其頻率由外部晶體U8或電阻器-電 容器定時(shí)電路(未圖示)確定。配置寄存器104可經(jīng)由(例如但不限于)編程總線106 以配置信息編程，所述編程總線106可包括串行或并行數(shù)據(jù)。配置寄存器104可在裝置 IOO的啟動(dòng)期間、在外部時(shí)鐘108的速度將要改變的任何時(shí)間、及/或在檢測(cè)到外部時(shí)鐘108的速度改變后進(jìn)行編程。對(duì)配置寄存器104的編程可從另一裝置(未圖示)提供， 及/或內(nèi)嵌在啟動(dòng)程序(例如，通電復(fù)位(POR)、操作程序等)中。
數(shù)字功能件102可為數(shù)字處理器，例如微控制器、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、 專(zhuān)用集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)等，禾口/ 或外圍模塊，例如存儲(chǔ)器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，例如以太網(wǎng)、 火線、光纖通道等。速度與功率配置電路IIO可個(gè)別地或以組合方式調(diào)節(jié)數(shù)字功能件102、 邏輯電路112的功率和/或速度、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器讀出放大器操作速度、欠電壓復(fù)位 (BOR)響應(yīng)速度與功率消耗關(guān)系、模擬電路轉(zhuǎn)換速率等。
參看圖2，其描繪根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)例實(shí)施例的可針對(duì)不同外部時(shí)鐘速度可編程地 配置且具有用于保持經(jīng)編程的配置的非易失性存儲(chǔ)器的數(shù)字裝置的示意性框圖。具有非 易失性存儲(chǔ)器的裝置(大體由編號(hào)200表示)可包括數(shù)字功能件102、邏輯電路212、 速度與功率配置電路110、配置寄存器204、非易失性配置存儲(chǔ)器24和時(shí)鐘電路116。 時(shí)鐘電路116可經(jīng)配置以接收外部時(shí)鐘108，或?yàn)閮?nèi)部振蕩器，其頻率由外部晶體118 或電阻器-電容器定時(shí)電路(未圖示)確定。配置寄存器204可經(jīng)由(例如但不限于)編 程總線106以配置信息編程，所述編程總線106可包括串行或并行數(shù)據(jù)。配置寄存器204 可在裝置100的啟動(dòng)期間、在外部時(shí)鐘108的速度將要改變的任何時(shí)間、且/或在檢測(cè)到 外部時(shí)鐘108的速度改變后編程。配置寄存器204的編程可從另一裝置(未圖示)提供， 且/或內(nèi)嵌在啟動(dòng)程序(例如，通電復(fù)位(POR)、操作程序等)中。配置寄存器204可 為單獨(dú)的，或?yàn)榉且资耘渲么鎯?chǔ)器214 (例如可編程熔絲、電可擦除且可編程只讀存 儲(chǔ)器(EEPROM)、快閃存儲(chǔ)器等)的一部分。編程到配置寄存器204中的配置信息可 存儲(chǔ)在非易失性配置存儲(chǔ)器214中，且從而在掉電或復(fù)位條件期間保持。
參看圖3,其描繪根據(jù)本發(fā)明的教示的可用于圖1和圖2所示的數(shù)字裝置中的配置 寄存器的框圖的特定實(shí)例實(shí)施例，以及一些特定實(shí)例速度和功率配置選項(xiàng)的表格?？蓪?時(shí)鐘振蕩器源的選擇編程到配置寄存器104的振蕩器配置部分104b中，且可將操作的 預(yù)期時(shí)鐘振蕩器頻率范圍編程到配置寄存器104的振蕩器頻率范圍部分104a中。
舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)在配置寄存器104的振蕩器配置部分104b中將位設(shè)置為二進(jìn)制 11來(lái)停用主時(shí)鐘振蕩器?？赏ㄟ^(guò)在配置寄存器104的時(shí)鐘振蕩器配置部分104b中將位 設(shè)置為二進(jìn)制10來(lái)使主時(shí)鐘振蕩器處于第一時(shí)鐘振蕩器模式?？赏ㄟ^(guò)在配置寄存器104 的時(shí)鐘振蕩器配置部分104b中將位設(shè)置為二進(jìn)制01來(lái)使主時(shí)鐘振蕩器處于第二時(shí)鐘振 蕩器模式?？赏ㄟ^(guò)在配置寄存器104的時(shí)鐘振蕩器配置部分104b中將位設(shè)置為二進(jìn)制 00來(lái)使主時(shí)鐘振蕩器處于外部時(shí)鐘振蕩器模式。配置數(shù)字功能件102的頻率敏感性邏輯電路112可由編程到配置寄存器104的時(shí)鐘 振蕩器頻率范圍部分104a中的位確定如下例如但不限于，當(dāng)在時(shí)鐘配置寄存器104 的時(shí)鐘振蕩器頻率范圍部分104a中將位設(shè)置為二進(jìn)制11時(shí)，可使用大于8MHz的時(shí)鐘 頻率。當(dāng)在時(shí)鐘配置寄存器104的時(shí)鐘振蕩器頻率范圍部分104a中將位設(shè)置為二進(jìn)制 IO時(shí)，可使用在IOO kHz與8 MHz之間的時(shí)鐘頻率。當(dāng)在時(shí)鐘配置寄存器104的時(shí)鐘 振蕩器頻率范圍部分104a中將位設(shè)置為二進(jìn)制01時(shí)，可使用小于100kHz的時(shí)鐘頻率。
基于配置寄存器104的振蕩器頻率范圍部分104a的位配置設(shè)定值，可在數(shù)字功能 件102根據(jù)外部時(shí)鐘108進(jìn)行操作的任何時(shí)間針對(duì)必要的偏置功率模式配置邏輯電路 112的頻率相依部分。
雖然已參考本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施例描繪、描述且界定了本發(fā)明的實(shí)施例，但此些參考 并不暗示對(duì)本發(fā)明的限制且不推斷有此限制。如所屬領(lǐng)域的且受益于本發(fā)明的一般技術(shù) 人員將想到，所揭示的標(biāo)的物能夠在形式和功能上具有相當(dāng)大的修改、更改和均等物。 所描繪并描述的本發(fā)明的實(shí)施例只是實(shí)例，且并非本發(fā)明的范圍的窮舉。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字裝置，其包括數(shù)字功能件，其具有可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)，所述可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)可被選擇以用于在不同的時(shí)鐘振蕩器頻率范圍上操作所述數(shù)字功能件；邏輯電路，其具有可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)，所述可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)可被選擇以用于在所述不同的時(shí)鐘振蕩器頻率范圍上操作所述邏輯電路；以及配置寄存器，其用于存儲(chǔ)用于選擇所述數(shù)字功能件和邏輯電路的所述可調(diào)節(jié)的功率和速度參數(shù)的可編程配置位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其進(jìn)一步包括非易失性可編程存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)用于選擇所述數(shù)字功能件和邏輯電路的所述可調(diào)節(jié)功率和速度參數(shù)的所述經(jīng)編程的配置位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其中所述配置寄存器耦合到配置總線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字裝置，其中所述配置總線為串行數(shù)據(jù)總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字裝置，其中所述配置總線為并行數(shù)據(jù)總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字裝置，其中所述非易失性可編程存儲(chǔ)器為多個(gè)可編程熔絲鏈。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字裝置，其中所述非易失性可編程存儲(chǔ)器為電可擦除且可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字裝置，其中所述非易失性可編稗存儲(chǔ)器為快閃存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字裝置，其中所述邏輯電路耦合到外部時(shí)鐘振蕩器。
10.根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字裝置，其中所述不同的振蕩器時(shí)鐘頻率范圍中的第一者包括小于100 kHz的時(shí)鐘頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字裝置，其中所述不同的振蕩器時(shí)鐘頻率范圍中的第二者包括在約100 kHz到約8 MHz之間的時(shí)鐘頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字裝置，其中所述不同的振蕩器時(shí)鐘頻率范圍中的第三者包括大于約8 MHz的時(shí)鐘頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字裝置，其進(jìn)一步包括所述配置寄存器中的時(shí)鐘源選擇位，其中所述時(shí)鐘源選擇位確定對(duì)用于所述邏輯電路和數(shù)字功能件的操作的時(shí)鐘源的選擇。
14.根據(jù)權(quán)利要求l 3所述的數(shù)字裝置，其中所述時(shí)鐘源是多個(gè)可選擇內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器中的一者。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)字裝置，其中所述多個(gè)可選擇內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器中的所述一者使用外部晶體來(lái)進(jìn)行頻率確定。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字裝置，其中所述時(shí)鐘源為外部時(shí)鐘振蕩器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其中所述配置寄存器的所述可編程配置位在改變所述時(shí)鐘頻率范圍之前重新編程。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其中所述配置寄存器的所述配置位在啟動(dòng)操作期間編程。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其中所述配置寄存器的所述配置位由外部裝置編程。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其中所述數(shù)字功能件為數(shù)字處理器。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的數(shù)字裝置，其中所述數(shù)字處理器選自由微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、可編程邏輯陣列(PLA)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)組成的群組。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的數(shù)字裝置，其中所述配置寄存器的所述配置位由所述數(shù)字處理器編程。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的數(shù)字裝置，其中所述數(shù)字處理器在啟動(dòng)操作期間對(duì)所述配置寄存器的所述可編程配置位進(jìn)行編程。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的數(shù)字裝置，其中所述數(shù)字處理器在檢測(cè)到時(shí)鐘頻率的改變時(shí)對(duì)所述配置寄存器的所述可編程配置位進(jìn)行編程。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字裝置，其中所述數(shù)字功能件為外圍功能件。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的數(shù)字裝置，其中所述外圍功能件選自由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)-模轉(zhuǎn)換器以及通信接口組成的群組。
全文摘要
可通過(guò)將所要時(shí)鐘振蕩器頻率范圍編程到數(shù)字裝置的配置存儲(chǔ)器中來(lái)使所述數(shù)字裝置的邏輯電路偏置以在特定外部時(shí)鐘頻率范圍上操作。另外，還可將時(shí)鐘源選擇編程到配置寄存器中。接著配置偏置電路，使得所述數(shù)字裝置的內(nèi)部邏輯將在所述所要時(shí)鐘振蕩器頻率范圍上操作。可使用非易失性存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)所述配置存儲(chǔ)器的內(nèi)容，以便在所述數(shù)字裝置掉電期間保持所述配置。所述非易失性存儲(chǔ)器可為可編程熔絲鏈、電可擦除且可編程存儲(chǔ)器(EEPROM)、快閃存儲(chǔ)器等。
文檔編號(hào)G06F1/32GK101675409SQ200880014681
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者伊戈?duì)枴の忠诌_(dá), 帕萬(wàn)·庫(kù)瑪爾·班達(dá)魯帕利, 蒂姆·菲尼克斯 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司