發(fā)布時(shí)間：2020-05-22 19:14

【摘要】：實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片是高密度專用集成電路,可以提供精確的時(shí)間基準(zhǔn),適用于所有計(jì)時(shí)和低功耗的應(yīng)用,隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的疾速發(fā)展,實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的需求越來越大。當(dāng)前實(shí)時(shí)時(shí)鐘多采用精度高的石英晶體振蕩電路作為時(shí)鐘源,但由于晶振存在固有頻率偏差以及布線寄生電容、環(huán)境溫度的變化都會(huì)影響其精度。為了提高時(shí)鐘芯片的計(jì)時(shí)精度,本論文設(shè)計(jì)采用:一、集成低功耗恒壓電路為振蕩器供電,通過提高振蕩器供電電壓的穩(wěn)定性來提高時(shí)鐘源輸出頻率的精度與穩(wěn)定性。二、在芯片內(nèi)部集成修調(diào)電容,設(shè)計(jì)可行的熔絲修調(diào)方案,通過修調(diào)晶振的負(fù)載電容,完成時(shí)鐘源頻率的校正,為進(jìn)一步頻率校準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)了一種數(shù)字校準(zhǔn)計(jì)時(shí)精度的算法。該算法可通過一組數(shù)字校準(zhǔn)寄存器校準(zhǔn)分頻后的計(jì)時(shí)信號(hào),在不改變晶體振蕩器輸出頻率情況下提高計(jì)時(shí)精度,每分鐘校準(zhǔn)一次,校準(zhǔn)的分辨率為1.02 ppm,校準(zhǔn)范圍為±64.26ppm,可用于擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘精度的溫度補(bǔ)償。本設(shè)計(jì)采用自頂向下(TOP-DOWN)的設(shè)計(jì)方法,以功耗更低占用引腳資源更少的I2C串行總線為外部通訊接口,完成了時(shí)鐘芯片的設(shè)計(jì),主要包括計(jì)時(shí)模塊、定時(shí)鬧鈴模塊、校準(zhǔn)模塊、I2C通訊接口模塊、振蕩電路模塊。并且在集成電路設(shè)計(jì)EDA工具下進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證,使用的工藝是0.5 μm—5 VCMOS工藝,經(jīng)驗(yàn)證實(shí)時(shí)時(shí)鐘可完成時(shí)分秒年月日的計(jì)時(shí),閏年的自動(dòng)調(diào)整,月份的天數(shù)自動(dòng)調(diào)整,24小時(shí)制與12小時(shí)制的計(jì)數(shù)方式,有兩種鬧鈴模式:一種是對(duì)時(shí)、分的定時(shí)鬧鈴,一種是對(duì)星期、時(shí)、分的定時(shí)鬧鈴,具有可編程的方波輸出功能,計(jì)時(shí)精度可調(diào)功能。最終時(shí)鐘芯片版圖面積為0.842*0.996 mm2。
【圖文】：

后四位是模式控制位，，若模式控制位為0000表示標(biāo)準(zhǔn)讀寫，若模式控制位為０１００表示逡逑快速讀模式。在Ｉ２Ｃ總線讀取數(shù)據(jù)過程中，主機(jī)既發(fā)送數(shù)據(jù)，也讀取數(shù)據(jù)，在下圖中主逡逑機(jī)發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)用紅色字體表示，從機(jī)發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)用黑色字體表示。如下圖２．９逡逑為主機(jī)標(biāo)準(zhǔn)寫操作示意圖，圖２．１０為主機(jī)標(biāo)準(zhǔn)讀操作示意圖，圖２．１１為主機(jī)快速讀操逡逑作示意圖。逡逑讀逡逑開邐控制位＾邐地址位逡逑始邋邐ｒ＼邐ｖ邋／邐ｒ＼邐ｖ逡逑［Ｉ邋＼±＼邋ｍｍｍｍｒＴｉｒＱｉｍ邋ｉｎｎｎｎ［Ｚ３［0］［ｉ］［0］ｉ邋邐ｊ逡逑—邐ａｃｋ邐ａｃｋ逡逑數(shù)據(jù)ｎ邐停逡逑：邐７邐ｎ邐＾邐／邐ｒ＼邐邐邋止逡逑’□□□□□□□□N？□□□□□□□□邋ｉ邋ｍ逡逑ＮＡＣＫ逡逑ＡＣＫ逡逑圖２．９主機(jī)標(biāo)準(zhǔn)寫過程逡逑１０逡逑

寫過程．？如上圖２．９所示，首先主機(jī)發(fā)送起始信號(hào)（Ｓ）；然后主機(jī)尋址發(fā)送０１１００１０＋逡逑讀寫控制位０；從機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；主機(jī)發(fā)送４位的子地址值＋傳輸模式，寫的傳輸模逡逑式固定為００００，標(biāo)準(zhǔn)寫模式；從機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；接下來主機(jī)向從機(jī)對(duì)應(yīng)寄存器寫入新逡逑的數(shù)據(jù)，寫完８位從機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，寄存器的地址位自動(dòng)加１，主機(jī)繼續(xù)寫數(shù)據(jù)，直逡逑到主機(jī)發(fā)送停止信號(hào)結(jié)束數(shù)據(jù)的傳輸。逡逑標(biāo)準(zhǔn)讀過程：如圖２．１０所示，這是標(biāo)準(zhǔn)讀的過程，傳輸模式為００００。首先主機(jī)發(fā)送逡逑起始信號(hào)；然后主機(jī)尋址發(fā)送０１１００１０＋讀寫控制位０；從機(jī)芯片接收到主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)逡逑后發(fā)出應(yīng)答信號(hào)；主機(jī)發(fā)送４位的子地址值＋傳輸模式００００；然后從機(jī)應(yīng)答；主機(jī)再次逡逑發(fā)送起始信號(hào)；第二次尋址，主機(jī)發(fā)送從機(jī)地址０１１００１０＋讀寫控制位１，主機(jī)讀取數(shù)據(jù)；逡逑從機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；主機(jī)進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，此時(shí)主機(jī)是接收器件，應(yīng)答信號(hào)由主機(jī)發(fā)送，逡逑直到主機(jī)發(fā)送停止信號(hào)結(jié)束數(shù)據(jù)的傳輸。逡逑快速讀過程：如圖２．１１所示，是快速讀的過程，傳輸模式為０１００�？焖僮x模式相比逡逑
【學(xué)位授予單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN492

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2676467