專利名稱：補正時鐘產(chǎn)生電路及具備它的usb設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及補正時鐘產(chǎn)生電路，特別是涉及實現(xiàn)遵從USB規(guī)范的頻率精度的補正時鐘產(chǎn)生電路及具備它的USB設(shè)備。
背景技術(shù)：
最近，在個人電腦(PC)等中，USB規(guī)范已經(jīng)普及。因而，鍵盤、鼠標、掃描儀等終端也遵從USB規(guī)范而要求數(shù)據(jù)的傳送速率進入給定的精度。一般把滿足USB規(guī)范而構(gòu)成的這些終端稱為USB設(shè)備。USB規(guī)范有低速、全速等種種情況，作為一個例子，說到廣泛使用的全速的情況，它要求數(shù)據(jù)傳送速度的精度為±0.25％。為了滿足該值，當然需要使時鐘的精度在其以上。為此，公知的是使用精度高的外置水晶振子的方法，但會產(chǎn)生附加費用，不太好。因此，優(yōu)選的是使用內(nèi)置振蕩器?？墒牵F(xiàn)在這些終端所使用的微電腦中內(nèi)置的振蕩器的頻率精度不滿足這一點，需要提高精度。
專利文獻1披露了作為其對策而采用比使用頻率高的頻率的振蕩器，采用抑制脈沖的脈沖濾波器來獲得穩(wěn)定的時鐘。
參照圖1來說明其構(gòu)成，它具有內(nèi)部時鐘產(chǎn)生器51；與該內(nèi)部時鐘產(chǎn)生器51連接的脈沖計數(shù)器52；能記憶產(chǎn)生了的時鐘脈沖的數(shù)的脈沖數(shù)存儲器53；以及查明應該濾波的脈沖的數(shù)，對其進行濾波，取出穩(wěn)定的時鐘的脈沖濾波器54。還具備用于決定脈沖計數(shù)器52及脈沖數(shù)存儲器53的定時的同步復合器55；用于生成必要的頻率的分頻器56；以及進行用于進一步處理的輸出的數(shù)據(jù)信號復合器57。
還有，其動作概要是，使用具有必要的時鐘頻率以上的頻率的內(nèi)部時鐘產(chǎn)生器51，根據(jù)來自同步復合器55的脈沖，由脈沖計數(shù)器52對內(nèi)部時鐘產(chǎn)生器的時鐘脈沖開始計數(shù)。根據(jù)后面的脈沖而在脈沖數(shù)存儲器53中存放該計數(shù)數(shù)。脈沖濾波器54根據(jù)該脈沖數(shù)存儲器53的值和預定數(shù)來查明應該濾掉的脈沖數(shù)，對時鐘信號進行濾波，使其與預定值對應，從而穩(wěn)定地供給給定的頻率精度的時鐘，這是已披露的。
專利文獻2披露了以從外部加上的時鐘作為基準而自動地修整振蕩頻率的時鐘振蕩電路。
專利文獻1特表2004-507812號公報專利文獻1特開2000-341119號公報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的課題如上所述，專利文獻1優(yōu)點在于不需要使用高價的水晶振蕩器，不過，采用比使用頻率高很多的頻率的振蕩器，通過對多余脈沖進行濾波來提高時鐘的精度。因而，要采用比使用頻率高很多的頻率的振蕩器，還要采用濾波電路，所以花費很大成本，這是產(chǎn)生的課題。
本發(fā)明提供一種解決現(xiàn)有技術(shù)的這種課題，具有低成本下與USB規(guī)范等對應的精度的補正時鐘產(chǎn)生電路及具備它的設(shè)備。
用于解決課題的方案本發(fā)明的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，具有使時鐘脈沖振蕩的振蕩電路；基于USB下游信號所涉及的有規(guī)則的給定的信號，對上述振蕩電路的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)電路；以及比較上述計數(shù)電路所涉及的計數(shù)值和給定的基準值，求出補正值的頻率補正值生成電路，接受來自上述頻率補正值生成電路的補正值，把上述振蕩電路的振蕩頻率補正為給定的值。
即，本發(fā)明的特征在于，基于以USB下游信號所涉及的USB規(guī)范為基礎(chǔ)的高精度的信號對振蕩電路的振蕩頻率進行計數(shù)，將其與給定的值進行比較，基于該差而向振蕩電路輸出補正值，基于該補正值來調(diào)整振蕩頻率。這樣，即使振蕩電路的振蕩部的振蕩頻率的精度低，也能生成更高精度的頻率的脈沖。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能獲得低成本下滿足USB規(guī)范的精度的補正時鐘產(chǎn)生電路及USB設(shè)備。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的特征性構(gòu)成的說明圖。
圖3是本發(fā)明的第1實施方式的框圖。
圖4是本發(fā)明的第1實施方式的定時圖。
圖5是本發(fā)明的第1實施方式的流程圖。
圖6是本發(fā)明的第1實施方式中采用的振蕩部的概要圖及補正動作的說明圖。
圖是7本發(fā)明的第2實施方式的框圖。
標號說明1、41補正時鐘產(chǎn)生電路2計數(shù)電路3功能塊4觸發(fā)生成電路7頻率補正寄存器8振蕩部9倍增電路11振蕩電路14計數(shù)器
15計數(shù)值存儲器16、43頻率補正值生成電路17、44基準值保持部18CPU19USB主機(USBHOST)或HUB20USB宏31、32、33電阻34、35、36電容37調(diào)節(jié)器45比較電路46補正值設(shè)定部具體實施方式
參照圖2來說明應該稱為本發(fā)明的概念的特征性構(gòu)成。本發(fā)明的補正時鐘產(chǎn)生電路1具備振蕩電路11、對振蕩電路11的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)電路2以及頻率補正值生成電路16。還具備生成USB下游信號所涉及的有規(guī)則的給定的信號的功能塊3。關(guān)于功能塊3的具體例后述。計數(shù)電路2例如又具備對振蕩電路的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)14、能記憶由計數(shù)器14計數(shù)所得的時鐘脈沖數(shù)的計數(shù)值存儲器15。頻率補正值生成電路16預先記憶振蕩電路11的時鐘脈沖數(shù)的給定的基準值，將其與計數(shù)值進行比較，生成振蕩頻率的補正值，向振蕩電路11輸出。
還有，計數(shù)電路2基于來自功能塊3的以給定的時間間隔供給的給定的信號對振蕩電路11的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)。例如在圖2中表示了從功能塊接受給定的信號，基于該信號而生成觸發(fā)的觸發(fā)生成電路4。這是為了使說明易懂而表示的東西，觸發(fā)生成電路4也可以包含在計數(shù)電路2中。在該場合，外表上看去，計數(shù)電路2基于給定的信號對時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)。另外，觸發(fā)生成電路4的具體例后述。
根據(jù)圖3的框圖來敘述本發(fā)明的補正時鐘產(chǎn)生電路的第1實施方式。該補正時鐘產(chǎn)生電路1在一個LSI芯片內(nèi)構(gòu)成。首先說明與圖2概念圖相比，本實施例的不同構(gòu)成要素。另外，各構(gòu)成要素的詳細說明后述。例如計數(shù)電路2中具備觸發(fā)生成電路4。作為與功能塊3對應的東西而具備USB宏20。USB宏20把USB下游信號中包含的SOF向計數(shù)電路2的內(nèi)部具備的觸發(fā)生成電路送出。觸發(fā)生成電路的具體例后述。另外，USB宏是指例如由解釋USB的通信的硬件部分及控制它們的寄存器等組成，進行基于USB規(guī)范的通信等的集成電路的功能塊。
在這里，SOF是Start Of Frame的簡稱，是USB規(guī)格中說的SOF包(幀開始包)的Packet ID(以下稱為PID)的一種，作為與處于幀開始包的前部的用于取得同步的8bit的Sync(同步)場續(xù)接的8bit來分配。即，可以說SOF是幀開始包用的PID。因此在全速方法的場合，SOF按每1ms(1毫秒)，作為幀開始包的一部分從外部的USB主機、依據(jù)USB的HUB，被包含在USB下游信號中供給。另外，通過說明書敘述的實施方式，為了說明的簡便和理解的容易，以下如不特別說明，都是敘述適用于全速USB規(guī)范的例子。
還有，頻率補正值生成電路16具有基準值保持部17和CPU18。振蕩電路11具備頻率補正寄存器7和由CR移相振蕩器、環(huán)形振蕩器等組成的振蕩部8。補正時鐘產(chǎn)生電路1還具備對振蕩電路的輸出進行倍增的倍增電路9。另外，頻率補正寄存器只要使用與其補正級數(shù)對應的規(guī)模即可，本實施例由8比特來構(gòu)成。此外，付以與圖2相同的符號的構(gòu)成要素與圖2相同，略去其說明。另外，基準值保持部17當然可以置于CPU18中，有時這樣更好，不過，為了易于說明，圖中置于外部。
振蕩電路11的振蕩部8的振蕩頻率不是必須比USB設(shè)備所必要的頻率高，而是也可以低些。計數(shù)電路2的計數(shù)器14與振蕩電路11的輸出連接，對振蕩電路的時鐘脈沖進行計數(shù)。成為其定時的是接受來自USB宏20的SOF而生成的觸發(fā)。還有，從計數(shù)電路2的計數(shù)器14向計數(shù)值存儲器15存放計數(shù)值。頻率補正值生成電路16由基準值保持部17和CPU18構(gòu)成，CPU進行計數(shù)值存儲器15的值和基準值保持部17中保持的基準值的比較，向振蕩電路輸出運算結(jié)果。
輸出的運算結(jié)果存放在振蕩電路11的頻率補正寄存器7中，根據(jù)該值來補正振蕩部8的頻率。從振蕩電路11輸出的時鐘脈沖為了在USB通信中使用，經(jīng)由倍增電路9向USB宏20供給。USB宏20接受該高精度的時鐘，與未圖示的HOST、HUB等進行數(shù)據(jù)的交換。
除了圖3，還要用圖4的本發(fā)明的定時圖及圖5的流程圖進一步詳細地說明本發(fā)明的第1實施方式的動作。本發(fā)明的補正時鐘產(chǎn)生電路從未圖示的電源電路接受電源而開始動作的話，振蕩電路11的振蕩部8就開始產(chǎn)生時鐘脈沖。還有，計數(shù)器14也開始動作。同樣USB宏20從D+信號線及D-信號線接受來自基于外部的USB規(guī)格的HOST或HUB的USB數(shù)據(jù)流規(guī)范所涉及的輸入信號(輸入數(shù)據(jù))而產(chǎn)生SOF。
觸發(fā)生成電路4中的觸發(fā)的生成是基于從USB宏20送出的SOF來進行的。其具體例后述。周期性的SOF具有0.05％以下的誤差。即，1幀為1ms，外部的HOST等按每1ms送出能識別SOF的數(shù)據(jù)，即USB下游信號。USB宏20接受它而向觸發(fā)生成電路送出SOF。另外，在計數(shù)電路2內(nèi)含觸發(fā)生成電路的場合，外表上也可以說向計數(shù)電路送出SOF。
作為基于SOF的觸發(fā)的生成裝置即觸發(fā)生成電路4的構(gòu)成和動作的一個例子，例如，接受SOF(8bit的特定數(shù)據(jù))的話，處于觸發(fā)生成電路中的未圖示的選擇器就檢出它而發(fā)出觸發(fā)產(chǎn)生命令，從其內(nèi)部具備的未圖示的脈沖電路產(chǎn)生觸發(fā)。SOF如上所述大致處于各幀的前部，以高精度的時間間隔被送出，因而采用它，時鐘脈沖的計數(shù)就能成為高精度的。
計數(shù)電路2的計數(shù)器14對來自振蕩電路11的時鐘脈沖進行計數(shù)。同時也參照圖4、圖5具體地敘述的話，USB宏20把USB的數(shù)據(jù)流的SOF送到計數(shù)電路2，由計數(shù)電路2中具備的觸發(fā)生成電路4生成觸發(fā)而向計數(shù)器14發(fā)送。
另外，圖4的USB的數(shù)據(jù)流，為了說明的簡便，前部的Sync省略，只表示了SOF。其他數(shù)據(jù)流的名稱空著，例如IN、DATA、ACK等基于USB規(guī)范的包要被插入該空白中。該例示表示了要按USB規(guī)范，在1幀，1ms期間(全速規(guī)范的例子)，進行數(shù)據(jù)的發(fā)送接受，并且必定在1幀的前部給予SOF(嚴格地說是Sync后面)。
計數(shù)器14接受基于該SOF的觸發(fā)，把計數(shù)值(X1)復位，使計數(shù)器從零再次開始。接受基于后面的SOF的觸發(fā)，向計數(shù)值存儲器15送去此時的計數(shù)值(X2)，并且再次把計數(shù)值復位。計數(shù)值存儲器15向頻率補正值生成電路16的CPU18送去計數(shù)值X2，CPU18比較該計數(shù)值X2和基準值保持部17中保持的基準值，求出頻率補正值。CPU18把該頻率補正值向頻率補正寄存器設(shè)定為例如n2這樣的值。
振蕩部8根據(jù)該補正值n2進行頻率補正。結(jié)果，振蕩電路的時鐘頻率就被補正。另外，圖4的時鐘脈沖的圖是為強調(diào)變化而記載了的東西，實際的補正值通常沒有從該圖看到的那樣大。接受基于后面的未圖示的SOF的觸發(fā)的話，就向存儲器中取入計數(shù)值X3，把計數(shù)值X3(未圖示)復位。
接受基于后面的未圖示的SOF的觸發(fā)的話，就向存儲器中取入計數(shù)值X3，把計數(shù)值X3(未圖示)復位。不過，計數(shù)值X3不進行與基準值的比較。其理由是按第2號(第偶數(shù)號)SOF取入計數(shù)值X2，進行了與基準值的比較及振蕩部的補正，因而X3間的頻率確實包含了變動中的值，所以作為補正的對象不太好。當然，如果能高速地補正，也可以每次都補正，不過，本實施例是在基于SOF的觸發(fā)的2次中補正1次。
再用圖5的流程圖進一步詳細說明以上動作。另外，把計數(shù)器的值一般化，設(shè)為Xn。在圖5中計數(shù)電路開始計數(shù)動作(步驟101)。其次，檢出基于SOF的觸發(fā)(步驟102)，在計數(shù)值存儲器中存放此時的計數(shù)器的值Xn(步驟103)。另外，在步驟102中為了圖示的簡化，記載為SOF檢出，不過，準確的是檢出基于SOF的觸發(fā)這樣的意思。其次在步驟104中判斷SOF的檢出次數(shù)是不是偶數(shù)。如果是偶數(shù)，就進行時鐘補正值的算出(步驟105)。此后把算出值寫入到頻率補正寄存器(步驟106)，這樣一連串的步驟就結(jié)束。時鐘補正值的算出及向頻率補正寄存器的補正值寫入的詳細情況在下面敘述。
為了使說明易懂，就原先時鐘補正值的算出和頻率補正寄存器的補正值n的求出方法來敘述具體例。振蕩電路例如在要產(chǎn)生6MHz的頻率的場合，如下所述。USB宏按1ms的定時來產(chǎn)生SOF，檢出基于它的觸發(fā)之后，如果頻率的偏差為0，2個觸發(fā)間的時鐘脈沖數(shù)就是6000。該時鐘脈沖數(shù)成為計數(shù)基準值。把該計數(shù)基準值設(shè)為Xs。把該基準值從CPU18送到基準值保持部。如圖5的流程圖104所示，檢出2次等偶數(shù)次的SOF，把此時的計數(shù)值設(shè)為Xn。在這里，由下式求出計數(shù)值對基準值Xs的差分Y(％)。Y＝((Xn-Xs)/Xs)×100(％)。再由下式求出時鐘的補正值C。C＝Y(jié)/Y0。在這里，Y0是頻率補正寄存器可修正的最小單位的補正幅度(％)。
例如，如果計數(shù)值Xn是6060，計數(shù)值的差分Y就成為Y＝((6060-6000)/6000)×100，結(jié)果為1％。還有，假定Y0為0.10％的話，時鐘的補正值C就成為C＝1.00/0.10＝10。該10就是步驟105中表示的時鐘補正值。其次進行向頻率補正寄存器的結(jié)果寫入(步驟106)。在這里，頻率補正寄存器的補正值n通過n＝n-C來求出。N的初始值因為是沒進行補正的狀態(tài)而為0，結(jié)果就成為n＝0-10＝-10。具體是進行使頻率補正寄存器減慢10單位，即減慢1％，即，使頻率降低的補正。
之后，因為n為-10，所以后面的補正值是針對該n(-10)進行補正，此后進行同樣的補正動作。
其次，用圖3、圖6來詳細地說明振蕩電路的頻率補正動作。圖6是表示實施例1的振蕩電路中使用的振蕩部8的構(gòu)成的框圖。振蕩部是CR移相型振蕩器。31、32、33是電阻，34、35、35是電容。另外，都是由3個來構(gòu)成的，不過，也可以是3個以上。
還有，37是調(diào)節(jié)器。與上述頻率補正寄存器中寫入了的值n值對應，通過未圖示的電路，把控制信號A1、A2、A3、B1、B2、B3加在電阻、電容上，電阻、電容與該控制信號對應而改變值，從而振蕩頻率就會改變。還有，作為使電阻值、電容值可變的方法，由與補正數(shù)據(jù)對應而進行ON、OFF的開關(guān)電路所構(gòu)成的公知裝置等來構(gòu)成。
另外，未圖示，不過，作為振蕩部8的別的構(gòu)成方法，也可以由具有多級型CMOS反相門的環(huán)形振蕩器來構(gòu)成。這是通過使反相門的電源電壓變化來使振蕩頻率變化的公知方法。在該場合，在振蕩頻率的補正時，也可以與頻率補正寄存器的值對應而改變反相門電源電壓。具體而言，是借助于恒流源，使電阻R中流過微小的一定電流來改變電源電壓的方式。在該場合，電源電壓因為有電阻的瞬時函數(shù)特性，環(huán)形振蕩器的振蕩頻率又與電阻R成比例，所以能進行振蕩頻率的補正。
如上所述，根據(jù)第1實施方式，不是對內(nèi)置振蕩器的高速時鐘進行濾波，而是根據(jù)內(nèi)置振蕩器的時鐘的差分來補正高速時鐘本身，因而能以簡單的構(gòu)成來獲得給定的頻率。還有，該補正還采用USB宏來簡便進行，因而能以低成本進行。
圖7是大體上保留第1實施方式的頻率補正值生成電路16的功能，但不是采用CPU18，而是采用硬件來構(gòu)成的第2實施方式的補正時鐘產(chǎn)生電路41的框圖。以下以與第1實施方式不同的部分為中心進行敘述。
頻率補正值生成電路43具有基準值保持部44、比較電路45和補正值設(shè)定部46。每次被復位了的計數(shù)值相當于Xn。由比較電路45比較頻率補正值生成電路43中具備的基準值保持部44的基準值Xs和上述計數(shù)值Xn，與實施方式1同樣地求出補正值n。
由硬件構(gòu)成的頻率補正值生成電路43具體而言例如構(gòu)成如下?；鶞手当３植?4例如由存儲器構(gòu)成，比較電路45例如由差分電路構(gòu)成，補正值設(shè)定部46例如由具備與差分電路的輸出值對應的補正值表，把與差分電路的輸出值對應的值作為補正值來選擇的電路構(gòu)成。
以下敘述頻率補正值生成電路43的動作。比較電路45比較來自基準值保持部的基準值Xs和計數(shù)值Xn，向補正值設(shè)定部46輸出差分電路中的輸出，即差分值。補正值設(shè)定部輸出與該差分值對應的補正值，將其輸出到振蕩電路11的頻率補正寄存器7。
根據(jù)以上構(gòu)成，頻率補正值生成電路也可以由硬件來構(gòu)成。這樣就能不對CPU施加負荷而提高內(nèi)置振蕩器的精度。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能以低成本獲得具有給定的精度的補正時鐘產(chǎn)生電路及采用了它的USB設(shè)備。另外，本發(fā)明不限于以上實施例，例如，不言而喻，在寄存器中寫入運算結(jié)果，補正的幅度就不限于實施例。
還有，實施例采用了8比特的寄存器，不過，為了實現(xiàn)更高精度的時鐘補正，可以改為比8比特大的寄存器，或者縮小給定的補正幅度范圍等。當然，如果可能，也可以稍微把補正幅度放大一點。
在細化補正單位的場合，不僅是全速時，而且還能獲得與全速相比，要求更高精度的高速通信中必要的時鐘的精度。還有，不言而喻，如果振蕩部為USB通信中必要的頻率，倍增電路就沒有必要。此外，本發(fā)明不限于所披露的范圍，而是可在本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)進行種種變更。
權(quán)利要求
1.一種補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，具有使時鐘脈沖振蕩的振蕩電路；基于USB下游信號所涉及的有規(guī)則的給定的信號，對所述振蕩電路的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)電路；以及比較所述計數(shù)電路所涉及的計數(shù)值和給定的基準值，求出補正值的頻率補正值生成電路，接受來自所述頻率補正值生成電路的補正值，把所述振蕩電路的振蕩頻率補正為給定的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述計數(shù)電路還具有接受所述給定的信號而生成觸發(fā)的觸發(fā)生成電路，接受所述觸發(fā)而對所述振蕩電路的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述補正時鐘產(chǎn)生電路還具有接受所述給定的信號而生成觸發(fā)的觸發(fā)生成電路，所述計數(shù)電路接受所述觸發(fā)而對所述振蕩電路的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述給定的信號是基于USB規(guī)范的SOF。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述給定的信號由所述補正時鐘產(chǎn)生電路中具備的USB宏來生成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述振蕩電路還具備頻率補正寄存器和使時鐘脈沖振蕩的振蕩部，來自所述頻率補正值生成電路的補正值被保持在所述頻率補正寄存器中，所述振蕩部的振蕩頻率基于來自所述頻率補正寄存器的輸出而被補正。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的補正時鐘產(chǎn)生電路，其特征在于，所述補正時鐘產(chǎn)生電路內(nèi)置于一個半導體芯片中。
8.一種USB設(shè)備，其特征在于，具備權(quán)利要求1至7中任意一項所述的補正時鐘產(chǎn)生電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廉價的滿足USB規(guī)范的補正時鐘產(chǎn)生電路。本發(fā)明的補正時鐘產(chǎn)生電路，具有使時鐘脈沖振蕩的振蕩電路；基于USB下游信號所涉及的有規(guī)則的給定的信號，對振蕩電路的時鐘脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)電路；以及比較計數(shù)電路所涉及的計數(shù)值和給定的基準值，求出補正值的頻率補正值生成電路，接受來自頻率補正值生成電路的補正值，把振蕩電路的振蕩頻率補正為給定的值。基于以USB規(guī)范為基礎(chǔ)的高精度的信號進行補正，因而即使振蕩電路的振蕩部的振蕩頻率自身的精度低，也能生成更高精度的頻率的脈沖。
文檔編號H03K3/023GK1940808SQ20061015954
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者岡田繪美, 溝口誠 申請人:恩益禧電子股份有限公司