專利名稱：一種時鐘毛刺檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測電路，特別涉及一種時鐘毛刺檢測電路。
背景技術：
時鐘毛刺檢測電路是一種在可編程邏輯器件設計中的常用電路。
在現(xiàn)有的可編程邏輯器件設計中，時鐘毛刺檢測電路的實現(xiàn)方法有以下兩種1、用外部高頻時鐘采樣計數(shù)實現(xiàn)時鐘毛刺檢測。
用外部高頻時鐘觸發(fā)的D觸發(fā)器將待檢測時鐘同步到高頻時鐘域，提取出待檢測時鐘的上升沿和下降沿，作為計數(shù)器的同步清零端，然后通過在待檢測時鐘的兩個相鄰上升沿或兩個相鄰下降沿之間用高頻時鐘采樣計數(shù)，并將計數(shù)值與高頻時鐘和待毛刺檢測時鐘的頻率比值進行比較的方法實現(xiàn)時鐘毛刺檢測。這種方法的缺點在于，需要外部提供一個高頻時鐘，高頻時鐘的頻率至少要高于待檢測時鐘的頻率10倍以上才能可靠地實現(xiàn)時鐘毛刺檢測，資源占用多。這種毛刺檢測方法在可編程器件資源不足、外部未提供高頻時鐘的情況下不能使用。特別地，當待檢測時鐘頻率過高，為保證可靠檢測而選擇的高頻采樣時鐘頻率已經(jīng)超出邏輯器件運行的最高速率時，該方法也不能滿足設計要求。
2、用邏輯單元延時和外部高頻時鐘采樣計數(shù)實現(xiàn)時鐘毛刺檢測。
用邏輯單元延時的方法產(chǎn)生待檢測時鐘的上升沿和下降沿，然后通過在待檢測時鐘的兩個相鄰上升沿和兩個相鄰下降沿之間用高頻時鐘采樣計數(shù)，待檢測時鐘的上升沿和下降沿作為計數(shù)器的異步清零端，并將計數(shù)值與高頻采樣時鐘和待毛刺檢測時鐘的頻率比值進行比較的方法實現(xiàn)時鐘毛刺檢測。這種方法的缺點在于，當計數(shù)器的時鐘觸發(fā)沿與其異步清零信號的沿(異步清零信號高有效時是下降沿，否則是上升沿)對齊時，計數(shù)器值將會出現(xiàn)不定態(tài)，從而導致誤檢測。特別地，當高頻采樣時鐘與待檢測時鐘沒有固定的相位關系時，這種情況一定會出現(xiàn)，因此這種時鐘毛刺檢測方法在很多場合下也不能使用。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種時鐘毛刺檢測電路，以解決現(xiàn)有技術中存在的時鐘毛刺檢測無法同時適應高精度、高可靠性、高通用性、低資源占用的問題。
為解決以上問題，本實用新型提供了一種時鐘毛刺檢測電路，其包括分頻電路，輸入待檢測時鐘信號，輸出分頻時鐘信號；時鐘沿發(fā)生電路，輸入分頻時鐘信號與采樣時鐘信號，輸出分頻時鐘上升沿、下降沿信號與控制選擇信號；毛刺檢測電路，輸入分頻時鐘上升沿、下降沿信號與控制選擇信號、采樣時鐘信號，輸出毛刺檢測信號。
本實用新型所述的分頻電路包括第一計數(shù)器，輸入待檢測時鐘信號，輸出第一計數(shù)信號；第一比較器，輸入第一計數(shù)信號與常數(shù)比較，輸出第一比較信號；第一選擇器，輸入第一比較信號，輸出第一選擇信號；第一D觸發(fā)器，輸入第一選擇信號與待檢測時鐘信號，輸出分頻時鐘信號。
本實用新型所述的時鐘沿發(fā)生電路包括第二D觸發(fā)器，輸入分頻時鐘信號和采樣時鐘信號，輸出第二觸發(fā)器信號；第三D觸發(fā)器，輸入第二觸發(fā)器信號和采樣時鐘信號，輸出第三觸發(fā)器信號；第四D觸發(fā)器，輸入第三觸發(fā)器信號和采樣時鐘信號，輸出第四觸發(fā)器信號；第一異或門，輸入第三觸發(fā)器信號和第四觸發(fā)器信號，輸出分頻時鐘上升沿、下降沿信號；第二異或門，輸入第三觸發(fā)器信號和分頻時鐘信號，輸出控制選擇信號。
本實用新型所述的毛刺檢測電路包括采樣時鐘觸發(fā)第二計數(shù)器，在被時鐘采樣信號觸發(fā)后輸入分頻時鐘上升沿、下降沿信號和采樣時鐘信號，輸出第二計數(shù)信號；第二比較器，輸入第二計數(shù)信號與常數(shù)比較后，輸出第二比較信號；第二選擇器，輸入第二比較信號與控制選擇信號選擇后，輸出第二選擇信號；第五D觸發(fā)器，輸入第二選擇信號和采樣時鐘信號，輸出以中斷方式處理的毛刺檢測信號；鎖存器，輸入以中斷方式處理的毛刺檢測信號輸出以查詢方式處理的毛刺處理信號。
采用本實用新型所述電路，取得了時鐘毛刺檢測領域新的進步，達到了可以在低資源占用、高精度、高可靠性、高通用性的條件下，只需要外部提供一個低頻時鐘即可實現(xiàn)時鐘毛刺檢測的效果，解決了現(xiàn)有技術無法同時兼顧這幾個條件的缺點，是時鐘毛刺檢測領域的一種通用檢測電路。


圖1為實施例總體結構框圖；圖2為實施例中分頻電路基礎模塊電路圖；圖3為實施例中時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊電路圖；圖4為實施例中毛刺檢測電路基礎模塊電路圖。
具體實施方式
本實用新型采用全數(shù)字電路實現(xiàn)，占用資源少，需要外部提供一個采樣時鐘，適合于用Verilog、VHDL、原理圖等硬件描述語言在可編程邏輯器件中實現(xiàn)；能可靠地檢測出所有可引起觸發(fā)器翻轉的時鐘毛刺，檢測精度是現(xiàn)有技術中最高的，不受采樣時鐘頻率限制。
外部提供的采樣時鐘頻率從原理上要求不小于待檢測時鐘的4倍；從節(jié)省資源的角度考慮，采樣時鐘頻率不宜太大，一般取4倍即可，能在保證可靠性的同時使資源占用最少。如果單板本身沒有提供合適的時鐘進入邏輯器件，可以通過在邏輯器件外圍加一個合適的晶體振蕩器。
以下結合附圖說明本實用新型的實施。
如圖1所示是實施例的總體結構框圖，包括順次相連的分頻電路基礎模塊、時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊和毛刺檢測電路基礎模塊。
分頻電路基礎模塊內(nèi)部包含計數(shù)器、比較器、選擇器和D觸發(fā)器等邏輯基礎單元，協(xié)同完成待檢測時鐘分頻輸出，提供待檢測時鐘輸入，分頻時鐘信號的輸出，以及與后級時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊和毛刺檢測電路基礎模塊的接口。
時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊內(nèi)部包含D觸發(fā)器和異或門等基本邏輯單元，提供采樣時鐘信號和分頻時鐘信號的輸入，分頻時鐘上升沿、下降沿信號的輸出，以及與后級毛刺檢測電路基礎模塊的接口。
毛刺檢測電路基礎模塊內(nèi)部包含計數(shù)器、比較器、選擇器、D觸發(fā)器和鎖存器等基本邏輯單元，提供采樣時鐘、分頻時鐘和分頻時鐘上升沿、下降沿的輸入，以及毛刺檢測信號的輸出。
實施例圖1中的信號流向為待檢測時鐘信號101進入分頻電路基礎模塊后，生成分頻時鐘信號103；采樣時鐘信號102和信號103進入時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊，提取出分頻時鐘的上升沿、下降沿信號104和信號105；信號104、信號105再與采樣時鐘信號102一起進入毛刺檢測電路基礎模塊，輸出毛刺檢測信號106。如圖4所示，當系統(tǒng)需求對毛刺檢測信號以中斷方式處理時，可將信號408作為毛刺檢測信號106上報給系統(tǒng)；如果系統(tǒng)需求對毛刺檢測信號以查詢方式處理，則需要將信號408經(jīng)鎖存器LATCH1鎖存輸出信號409作為毛刺檢測信號106上報給系統(tǒng)。
圖2所示是實施例中分頻電路基礎模塊電路圖。
分頻電路基礎模塊將待檢測時鐘分頻得到分頻后的待檢測時鐘(下面簡稱分頻時鐘)，分頻因子K要求不小于4，以防漏檢靠近待檢測時鐘沿附近的連續(xù)毛刺，在此前提下，分頻因子可根據(jù)采樣時鐘和待檢測時鐘之間的頻率比進行調(diào)整，優(yōu)選將采樣時鐘和分頻時鐘的頻率比調(diào)整到16，保證可靠檢測出時鐘毛刺的同時占用最少的資源，待檢測時鐘分頻后，時鐘毛刺也從難于檢測的窄脈沖轉變?yōu)榉诸l時鐘電平寬度的變化，每出現(xiàn)一個毛刺，分頻時鐘寬度變化N個采樣時鐘周期(N為采樣時鐘和待檢測時鐘之間的頻率比)，因此更易于檢測，使檢測精度大大提高；分頻電路模塊由1個計數(shù)器COUNT1、1個比較器COMP1、1個選擇器MUX1和1個D觸發(fā)器DFF1構成分頻電路基本結構，DFF1的輸出信號103就是分頻時鐘信號。當分頻因子為2m(m＝2，3，……)時，上述結構可簡化為一個m位計數(shù)器，計數(shù)器的最高位輸出就是分頻時鐘。
圖3所示是實施例中時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊電路圖。
時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊提取出分頻時鐘的上升沿、下降沿信號，作為后級毛刺檢測電路基礎模塊中的計數(shù)器同步清零信號和毛刺檢測控制信號。時鐘沿發(fā)生電路由三個級聯(lián)的D觸發(fā)器DFF2、DFF3、DFF4和兩個異或門XOR1、XOR2構成時鐘沿發(fā)生電路，XOR1和XOR2的輸出信號分別為分頻時鐘的上升沿、下降沿信號，進入到后級的毛刺檢測電路基礎模塊。上升沿、下降沿信號的上升沿落后分頻時鐘的上升沿1～2個采樣時鐘周期，信號寬度為一個采樣時鐘周期，作為毛刺檢測控制信號的另一個上升沿落后分頻時鐘的上升沿約1個Tco時間(Tco為所選邏輯器件的Global clock tooutput delay)，信號寬度為1～2個采樣時鐘周期。
時鐘沿發(fā)生電路基礎模塊的信號流向為分頻時鐘信號103經(jīng)由采樣時鐘信號102觸發(fā)的3個級聯(lián)D觸發(fā)器DFF2、DFF3、DFF4連打3級后，DFF3的輸出信號303與DFF4的輸出信號304已經(jīng)消除了兩個時鐘域數(shù)據(jù)傳輸可能存在的亞穩(wěn)態(tài)問題，并且信號303和信號304分別是信號103延遲1～2和2～3個高頻采樣時鐘周期的信號，再將信號303和信號304經(jīng)XOR1進行異或運算，產(chǎn)生信號103的上升沿、下降沿信號104，輸出到后級的毛刺檢測電路基礎模塊作為計數(shù)器的同步清零信號；同樣地，將信號103與信號303經(jīng)XOR2進行異或運算，產(chǎn)生另一個信號103的上升沿、下降沿信號105，輸出到后級的毛刺檢測電路基礎模塊作為毛刺檢測控制信號。
圖4所示是實施例中毛刺檢測電路基礎模塊電路圖。
毛刺檢測電路基礎模塊通過在分頻時鐘的高電平和低電平期間用采樣時鐘進行計數(shù)，并在分頻時鐘的上升沿和下降沿將計數(shù)值與采樣時鐘和分頻時鐘的頻率比值進行比較的方法實現(xiàn)時鐘毛刺檢測。
毛刺檢測電路由1個計數(shù)器COUNT2、1個比較器COMP2、1個選擇器MUX2、1個D觸發(fā)器DFF5和一個鎖存器LATCH1構成毛刺檢測電路，LATCH1輸出毛刺檢測信號，這種輸出方法一般用于系統(tǒng)需求以查詢方式處理毛刺檢測信號，如果系統(tǒng)需求以中斷方式處理毛刺檢測信號，則將DFF5的寄存器輸出信號作為毛刺檢測信號上報即可。
毛刺檢測電路基礎模塊的信號流向為COUNT2由采樣時鐘信號102觸發(fā)計數(shù)，前級時鐘沿發(fā)生電路產(chǎn)生的分頻時鐘上升沿、下降沿信號104進入COUNT2的同步清零端Sclr對其進行同步清零；COUNT2的輸出信號403與常數(shù)404通過比較器COMP2進行比較運算輸出信號405，當信號403≥信號404時，信號405為低電平，否則為高電平。常數(shù)404由采樣時鐘和分頻時鐘的頻率比K×N確定，如果K×N為2的整數(shù)倍，取(K×N/2)-4即可。
COMP2的輸出信號405進入選擇器MUX2的一個輸入端，MUX2的控制選擇信號105為高時，信號405被選擇到MUX2輸出端輸出，否則MUX2輸出低電平；DFF5的輸出信號408是MUX2輸出信號407的寄存器輸出，主要是為了濾除組合邏輯可能產(chǎn)生的毛刺，以防造成誤告警；當系統(tǒng)需求對毛刺檢測信號以中斷方式處理時，可將信號408作為毛刺檢測信號上報給系統(tǒng)；如果系統(tǒng)需求對毛刺檢測信號以查詢方式處理，則需要將信號408經(jīng)鎖存器LATCH1鎖存輸出信號409再上報給系統(tǒng)。
權利要求1.一種時鐘毛刺檢測電路，其特征在于，包括分頻電路，輸入待檢測時鐘信號，輸出分頻時鐘信號；時鐘沿發(fā)生電路，輸入分頻時鐘信號與采樣時鐘信號，輸出分頻時鐘上升沿、下降沿信號與控制選擇信號；毛刺檢測電路，輸入分頻時鐘上升沿、下降沿信號與控制選擇信號、采樣時鐘信號，輸出毛刺檢測信號。
2.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述的分頻電路包括第一計數(shù)器，輸入待檢測時鐘信號，輸出第一計數(shù)信號；第一比較器，輸入第一計數(shù)信號與常數(shù)比較，輸出第一比較信號；第一選擇器，輸入第一比較信號，輸出第一選擇信號；第一D觸發(fā)器，輸入第一選擇信號與待檢測時鐘信號，輸出分頻時鐘信號。
3.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述的時鐘沿發(fā)生電路包括第二D觸發(fā)器，輸入分頻時鐘信號和采樣時鐘信號，輸出第二觸發(fā)器信號；第三D觸發(fā)器，輸入第二觸發(fā)器信號和采樣時鐘信號，輸出第三觸發(fā)器信號；第四D觸發(fā)器，輸入第三觸發(fā)器信號和采樣時鐘信號，輸出第四觸發(fā)器信號；第一異或門，輸入第三觸發(fā)器信號和第四觸發(fā)器信號，輸出分頻時鐘上升沿、下降沿信號；第二異或門，輸入第三觸發(fā)器信號和分頻時鐘信號，輸出控制選擇信號。
4.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述的毛刺檢測電路包括采樣時鐘觸發(fā)第二計數(shù)器，在被時鐘采樣信號觸發(fā)后輸入分頻時鐘上升沿、下降沿信號和采樣時鐘信號，輸出第二計數(shù)信號；第二比較器，輸入第二計數(shù)信號與常數(shù)比較后輸出第二比較信號；第二選擇器，輸入第二比較信號與控制選擇信號選擇輸出第二選擇信號；第五D觸發(fā)器，輸入第二選擇信號和采樣時鐘信號輸出以中斷方式處理的毛刺檢測信號；鎖存器，輸入以中斷方式處理的毛刺檢測信號輸出以查詢方式處理的毛刺處理信號。
5.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述的采樣時鐘頻率大于等于待檢測時鐘的4倍。
6.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述的采樣時鐘頻率與分頻時鐘頻率比大于等于16。
專利摘要本實用新型提供了一種時鐘毛刺檢測裝置。其包括分頻電路，輸入待檢測時鐘信號，輸出分頻時鐘信號；時鐘沿發(fā)生電路，輸入分頻時鐘信號與采樣時鐘信號，輸出分頻時鐘上升沿、下降沿信號與控制選擇信號；毛刺檢測電路，輸入分頻時鐘上升沿、下降沿信號與控制選擇信號、采樣時鐘信號，輸出毛刺檢測信號。采用本實用新型所述電路，取得了時鐘毛刺檢測領域新的進步，達到了可以在低資源占用、高精度、高可靠性、高通用性的條件下，只需要外部提供一個低頻時鐘即可實現(xiàn)時鐘毛刺檢測的效果，解決了現(xiàn)有技術無法同時兼顧這幾個條件的缺點，是時鐘毛刺檢測領域的一種通用檢測方法。
文檔編號G06F11/00GK2922277SQ20052012961
公開日2007年7月11日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權日2005年10月25日
發(fā)明者曹斌, 顧玉輝 申請人:中興通訊股份有限公司