動態時鐘頻率調整的作用
在如今電子電路的飛速發展中,具有十分重要的意義。首先便是電路功耗的減小。眾所周知,電路工作頻率越低,功耗就越小。因此,在電路負荷比較輕的時候,可以相應降低其工作頻率,從而降低功耗。同時,如果頻率改變,也會影響電路模組的實際電壓,工作頻率和實際電壓同時降低,可以進一步減少電路模組的功耗。動態時鐘頻率調整技術的另一個顯著優點是能夠減少電路的散熱。顯然,這個優點還能同時延長電路的壽命 。
電路中引入時鐘頻率動態重置技術,除了以上兩個共同的優點外,在不同的使用環境、電路功能的情況下,還能產生相應的額外得益。例如,在帶有散熱風扇的電路模組中,可以將散熱風扇做成變速風扇,在電路工作頻率較低,散熱較少的時候,降低風扇轉速,不但可以減少風扇的功率消耗,進一步降低整體電路的功耗,還能減小風扇帶來的噪音。若套用在筆記本電腦中,還可延長電池一次充電後的使用時間。
總之,動態時鐘頻率調整技術越來越受到研究者甚至用戶的重視,越來越完善的重置技術也已經套用到不同的領域。不論為開發商、生產商帶來巨大利益,對拍通用戶來說,也是一條節能的有效途徑。
動態時鐘頻率調整的方法
採用公司的一系列晶片,來實現時鐘頻率的動態重置。一晶片中,每個時鐘管理模組,包含有兩個混合模式時鐘管理器（Mixed-Model Clock Manager,MMCM）。MMCM可以通過它的動態重置連線埠，動態地改變時鐘的輸出頻率、相移以及占空比。每個MMCM有7時鐘輸出連線埠,可將其接入不同的電路模組,從而為不同模組提供時鐘信號。只需實現動態改變時鐘的輸出頻率,相移及占空比固定不變。
將DRP和MMCM原型兩個模組相連。用戶可直接設定需要改變時鐘頻率的輸出連線埠地址以及頻率值。SRP可用狀態機驅動,將接收到的用戶數據按順序傳送給MMCM模組,從而動態完成時鐘頻率調整。
MMCM動態調整時鐘頻率的原理
MMCM的結構圖如圖所示。輸入時鐘進入MMCM模組,首先通過一個多路復用器。多路復用器可在兩個輸入時鐘源中進行選擇,被選中的時鐘信號首先經過一個分頻器（D）進行分頻。輸入時鐘信號和反饋時鐘信號的上升沿到來時,相位一頻率檢測器一,比較兩個時鐘的頻率以及相位,並產生一個比例信號給後面的充電泵(Change Pump,CP)和環路濾波器(Loop Filter,LF)。後兩者再產生一個參考電壓給VCO。PFD還需要根據輸入時鐘和反饋時鐘,產生一個上升或者下降的信號給CP和LF,VCO以此來升高或者降低產生的時鐘頻率。例如,VCO輸出時鐘頻率過高時,PFD產生一個下降信號,降低VCO的控制電壓,從而減小時鐘頻率。而PFD產生的比例信號,則可以決定頻率改變的大小 。
反饋時鐘信號則需要經過一個倍頻器(M)再到達PFD,這樣,倍頻器也相應改變了MMCM輸出時鐘的頻率,增大了頻率改變範圍。此外,每個有7個時鐘輸出連線埠,每個MMCM輸出連線埠又分別對應一個分頻器。因此,每個時鐘連線埠都可以獨立的改變其頻率(O),不但進一步擴大了頻率變化範圍,還大大增強了MMCM頻率重置的靈活性。
