CN106597096A - 一种时钟频率监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种时钟频率监测方法，属于半导体设计及制造技术领域，适用于对低频时钟的频率进行检测，以低频时钟为被测时钟；包括：提供信号源作为基准时钟；采用分频计数器对被测时钟和基准时钟中频率较低者进行分频得到秒时钟；采用分频计数器通过被测时钟和基准时钟中频率较高者对秒时钟进行采样计数得到计数值；采用比较器对计数值和预设计数值进行比较计算，以得到误差值；对误差值预设误差阈值进行比较计算，判断误差值的绝对值是否大于预设误差阈值：若是，则被测时钟的频率超过允许范围；若否，则被测时钟的频率未超过允许范围。本发明的有益效果：步骤简单，监测精度高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设计及制造技术领域，尤其涉及一种时钟频率监测方法。
背景技术
时钟在系统中有非常重要的地位。时钟信号用于给处理器提供执行标准，比如时钟信号每一次高电平或低电平的时候，CPU进行一次运算。当出现时钟信号丢失或频率不稳定情况，可能造成处理器错误或误操作。时钟信号还可以作为同步信号，对其他模块的行为进行驱动。时钟系统的工作稳定与否,它所产生的同步信号的好坏在很大程度上决定了其他模块的运行稳定程度。
以计时器模块为例，该模块就是以时钟信号的上升沿或下降沿来作为触发条件进行计时，如果时钟频率不正确，占空比不对或者不稳定，就导致计时不正确，提前或者推迟产生中断。如果时钟信号没有产生，该模块甚至无法工作。随着芯片的应用环境越来越多样化，芯片的设计越来越复杂，时钟系统的设计也越来越复杂。保证多个时钟系统的时钟信号频率正确性和稳定性对于保证整个芯片的功能及性能尤其重要。
现有的时钟频率片外监测方法是通过外接频率计、示波器等设备进行测量读数。现有的片外监测方法要求外接高精度测试设备，通过人工读数的方式判断被测时钟的频率是否满足要求。
现有的片内监测方法是通过高频的基准时钟对低频的被测时钟进行周期性采样计数得到计数值,比较此计数值和两个时钟(基准时钟和被测时钟)的频率倍数值是否相等，以此来判断被测时钟的频率是否正确。现有的片内监测方式的高频基准时钟采样低频被测时钟的方法要求基准时钟的频率较高，因为对被测时钟频率测量的分辨率直接取决于高频基准时钟与被测时钟的频率倍数关系，基准时钟的频率越高测量精度越高。这种时钟频率精度监测方法或者测量精度不高，或者要求基准时钟比被测时钟的频率高很多。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种步骤简单且测量精度高的时钟频率监测方法。
一种时钟频率监测方法，适用于对低频时钟的频率进行检测，以所述低频时钟为被测时钟；所述方法包括：
步骤S1、提供一信号源作为基准时钟；
步骤S2、采用一分频计数器对所述被测时钟和所述基准时钟中频率较低者进行分频，以得到一周期为一秒的秒时钟；
步骤S3、采用所述分频计数器通过所述被测时钟和所述基准时钟中频率较高者对所述秒时钟进行采样计数，以得到一计数值；
步骤S4、采用一比较器对所述计数值和一预设计数值进行比较计算，以得到一误差值；
步骤S5、对所述误差值和一预设误差阈值进行比较计算，判断所述误差值的绝对值是否大于所述预设误差阈值：
若判断结果为是，则所述被测时钟的频率超过允许范围；
若判断结果为否，则所述被测时钟的频率未超过允许范围。
优选的，所述信号源为芯片内的系统时钟信号。
优选的，所述信号源为芯片外输入的时钟信号。
优选的，所述分频计数器为20位宽的分频计数器。
优选的，当所述被测时钟的频率低于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21a、采用所述基准时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的上升沿；
步骤S22a、在所述秒时钟的每两个所述上升沿之间采用所述基准时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
优选的，当所述被测时钟的频率低于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21b、采用所述基准时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的下降沿；
步骤S22b、在所述秒时钟的每两个所述下降沿之间采用所述基准时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
优选的，当所述被测时钟的频率高于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21c、采用所述被测时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的上升沿；
步骤S22c、在所述秒时钟的每两个所述上升沿之间采用所述被测时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
优选的，当所述被测时钟的频率高于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21d、采用所述被测时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的下降沿；
步骤S22d、在所述秒时钟的每两个下降沿之间采用所述被测时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
优选的，当所述被测时钟的频率低于所述基准时钟的频率时，所述步骤S4中的所述预设计数值为采用所述基准时钟对所述秒时钟进行采样计数的理论上的标准值。
优选的，当所述被测时钟的频率高于所述基准时钟的频率时，所述步骤S4中的所述预设计数值为采用所述被测时钟对所述秒时钟进行采样计数的理论上的标准值。
本发明的有益效果是：准确监测被测时钟的频率是否正确稳定，步骤简单，监测精度高。
附图说明
图1为本发明的一种优选实施例中，时钟频率监测方法的示意图；
图2为本发明的一种优选实施例中，时钟频率监测方法的流程图；
图3为实施例一中，步骤S2的流程图；
图4为实施例二中，步骤S2的流程图；
图5为实施例三中，步骤S2的流程图；
图6为实施例三中，步骤S2的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
如图1-2所示，一种时钟频率监测方法，上述方法包括：适用于对低频时钟的频率进行检测，以上述低频时钟为被测时钟clk1；上述方法包括：
步骤S1、提供一信号源作为基准时钟clk0；
步骤S2、采用一分频计数器对上述被测时钟clk1和上述基准时钟clk0中频率较低者进行分频，以得到一周期为一秒的秒时钟clk_1s；
步骤S3、采用上述分频计数器通过上述被测时钟clk1和上述基准时钟clk0中频率较高者对上述秒时钟clk_1s进行采样计数，以得到一计数值；
步骤S4、采用一比较器对上述计数值和一预设计数值进行比较计算，以得到一误差值；
步骤S5、对上述误差值和上述一预设误差阈值进行比较计算，判断上述误差值的绝对值是否大于上述预设误差阈值：
若判断结果为是，则上述被测时钟clk1的频率超过允许范围；
若判断结果为否，则上述被测时钟clk1的频率未超过允许范围。
上述信号源为芯片内的系统时钟信号或芯片外输入的时钟信号，即信号源为片内或者片外的时钟信号。上述分频计数器为20位宽的分频计数器。
在本实施例中，准确监测被测时钟clk1的频率是否正确稳定，步骤简单，监测精度高。
实施例一
如图1、图2以及图3所示，假设基准时钟clk0的频率高于被测时钟clk1，上述步骤S2包括：
步骤S21a、采用上述基准时钟clk0对上述秒时钟clk_1s进行采样，并识别出上述秒时钟clk_1s的上升沿；
步骤S22a、在上述秒时钟clk_1s的每两个上述上升沿之间采用上述基准时钟clk0对上述秒时钟clk_1s进行计数，以得到上述计数值。
用分频计数器将被测时钟clk1的脉冲分频成周期1秒的秒时钟clk_1s；用基准时钟clk0对秒时钟clk_1s进行采样，识别出秒时钟clk_1s的上升沿；在秒时钟clk_1s的每两个上升沿之间用基准时钟clk0进行计数，分频计数器CNTclk0的值为20位，记为CNTclk0[19:0]；被测时钟clk1的频率误差：
{CNTclk0[19:0]-Fclk0[19:0]}/Fclk0[19:0]；
设置频率的预设误差阀值Fdelta[i:0]，若
|CNTclk0[i:0]-Fclk0[i:0]|>Fdelta[i:0]，
则被测时钟clk1频率超出芯片允许范围。
其中，Fclk0[19:0]为预设计数值，CNTclk0[i:0]为误差值，Fclk0[i:0]为预设误差阈值。上述预设计数值Fclk0[19:0]为采用上述基准时钟clk0对上述秒时钟clk_1s中进行采样计数的理论上的标准值。上述CNTclk0[i:0]，Fclk0[i:0]，Fdelta[i:0]中的i为小于19的一个数值，可根据需要设置，误差允许的范围越大则i的值越大。
实施例二
如图1、图2以及图4所示，假设基准时钟clk0的频率高于被测时钟clk1，上述步骤S2包括：
步骤S21b、采用上述基准时钟clk0对上述秒时钟clk_1s进行采样，并识别出上述秒时钟clk_1s的下降沿；
步骤S22b、在上述秒时钟clk_1s的每两个上述下降沿之间采用上述基准时钟clk0对上述秒时钟clk_1s进行计数，以得到上述计数值。
用分频计数器将被测时钟clk1的脉冲分频成周期1秒的秒时钟clk_1s；用基准时钟clk0对秒时钟clk_1s进行采样，识别出秒时钟clk_1s的下降沿；在秒时钟clk_1s的每两个下降沿之间用基准时钟clk0进行计数，分频计数器值CNTclk0的值为20位，记为CNTclk0[19:0]；被测时钟clk1的频率误差：
{CNTclk0[19:0]-Fclk0[19:0]}/Fclk0[19:0]；
设置频率的预设误差阀值Fdelta[i:0]，若
|CNTclk0[i:0]-Fclk0[i:0]|>Fdelta[i:0]，
则被测时钟clk1频率超出芯片允许范围。
其中，Fclk0[19:0]为预设计数值，CNTclk0[i:0]为误差值，Fclk0[i:0]为预设误差阈值。上述预设计数值Fclk0[19:0]为采用上述基准时钟clk0对上述秒时钟clk_1s中进行采样计数的理论上的标准值。上述CNTclk0[i:0]，Fclk0[i:0]，Fdelta[i:0]中的i为小于19的一个数值，可根据需要设置，误差允许的范围越大则i的值越大。
实施例三
如图1、图2以及图5所示，假设基准时钟clk0的频率低于被测时钟clk1，上述步骤S2包括：
步骤S21c、采用上述被测时钟clk1对上述秒时钟clk_1s进行采样，并识别出上述秒时钟clk_1s的上升沿；
步骤S22c、在上述秒时钟clk_1s的每两个上述上升沿之间采用上述被测时钟clk1对上述秒时钟clk_1s进行计数，以得到上述计数值。
用分频计数器将基准时钟clk0的脉冲分频成周期1秒的秒时钟clk_1s；用被测时钟clk1对秒时钟clk_1s进行采样，识别出秒时钟clk_1s的上升沿；在秒时钟clk_1s的每两个上升沿之间用被测时钟clk1进行计数，分频计数器CNTclk1的值为20位，记为CNTclk1[19:0]；被测时钟clk1的频率误差：
{CNTclk1[19:0]–Fclk1[19:0]}/Fclk1[19:0]；
设置频率的预设误差阀值Fdelta[i:0]，若
|CNTclk1[i:0]-Fclk1[i:0]|>Fdelta[i:0]，
则被测时钟clk1频率超出芯片允许范围。
其中，Fclk1[19:0]为预设计数值，CNTclk1[i:0]为误差值，Fclk1[i:0]为预设误差阈值。上述预设计数值Fclk1[19:0]为采用上述被测时钟clk1对上述秒时钟clk_1s中进行采样计数的理论上的标准值。上述CNTclk1[i:0]，Fclk1[i:0]，Fdelta[i:0]中的i为小于19的一个数值，可根据需要设置，误差允许的范围越大则i的值越大。
实施例四
如图1、图2以及图6所示，假设基准时钟clk0的频率低于被测时钟clk1，上述步骤S2包括：
步骤S21d、采用上述被测时钟clk1对上述秒时钟clk_1s进行采样，并识别出上述秒时钟clk_1s的下降沿；
步骤S22d、在上述秒时钟clk_1s的每两个下降沿之间采用上述被测时钟clk1对上述秒时钟clk_1s进行计数，以得到上述计数值。
用分频计数器将基准时钟clk0的脉冲分频成周期1秒的秒时钟clk_1s；用被测时钟clk1对秒时钟clk_1s进行采样，识别出秒时钟clk_1s的下降沿；在秒时钟clk_1s的每两个下降沿之间用被测时钟clk1进行计数，分频计数器CNTclk1的值为20位，记为CNTclk1[19:0]；被测时钟clk1的频率误差：
{CNTclk1[19:0]–Fclk1[19:0]}/Fclk1[19:0]；
设置频率的预设误差阀值Fdelta[i:0]，若
|CNTclk1[i:0]-Fclk1[i:0]|>Fdelta[i:0]，
则被测时钟clk1频率超出芯片允许范围。
其中，Fclk1[19:0]为预设计数值，CNTclk1[i:0]为误差值，Fclk1[i:0]为预设误差阈值。上述预设计数值Fclk1[19:0]为采用上述被测时钟clk1对上述秒时钟clk_1s中进行采样计数的理论上的标准值。上述CNTclk1[i:0]，Fclk1[i:0]，Fdelta[i:0]中的i为小于19的一个数值，可根据需要设置，误差允许的范围越大则i的值越大。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种时钟频率监测方法，适用于对低频时钟的频率进行检测，以所述低频时钟为被测时钟；其特征在于，所述方法包括：
步骤S1、提供一信号源作为基准时钟；
步骤S2、采用一分频计数器对所述被测时钟和所述基准时钟中频率较低者进行分频，以得到一周期为一秒的秒时钟；
步骤S3、采用所述分频计数器通过所述被测时钟和所述基准时钟中频率较高者对所述秒时钟进行采样计数，以得到一计数值；
步骤S4、采用一比较器对所述计数值和一预设计数值进行比较计算，以得到一误差值；
步骤S5、对所述误差值和一预设误差阈值进行比较计算，判断所述误差值的绝对值是否大于所述预设误差阈值：
若判断结果为是，则所述被测时钟的频率超过允许范围；
若判断结果为否，则所述被测时钟的频率未超过允许范围。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述信号源为芯片内的系统时钟信号。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述信号源为芯片外输入的时钟信号。
4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述分频计数器为20位宽的分频计数器。
5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述被测时钟的频率低于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21a、采用所述基准时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的上升沿；
步骤S22a、在所述秒时钟的每两个所述上升沿之间采用所述基准时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述被测时钟的频率低于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21b、采用所述基准时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的下降沿；
步骤S22b、在所述秒时钟的每两个所述下降沿之间采用所述基准时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
7.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述被测时钟的频率高于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21c、采用所述被测时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的上升沿；
步骤S22c、在所述秒时钟的每两个所述上升沿之间采用所述被测时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
8.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述被测时钟的频率高于所述基准时钟的频率时，所述步骤S2包括：
步骤S21d、采用所述被测时钟对所述秒时钟进行采样，并识别出所述秒时钟的下降沿；
步骤S22d、在所述秒时钟的每两个所述下降沿之间采用所述被测时钟对所述秒时钟进行计数，以得到所述计数值。
9.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述被测时钟的频率低于所述基准时钟的频率时，所述步骤S4中的所述预设计数值为采用所述基准时钟对所述秒时钟进行采样计数的理论上的标准值。
10.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述被测时钟的频率高于所述基准时钟的频率时，所述步骤S4中的所述预设计数值为采用所述被测时钟对所述秒时钟进行采样计数的理论上的标准值。
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