一种MCU时钟系统的设计

单片机论文一种MCU时钟系统的设计摘要:介绍了一个基于MCU内核的时钟系统的设计,给出了其电路结构并详细地分析了系统的工作原理。该系统能生成两相不重叠时钟,利用静态锁存器保存动态信息,提供三种电源管理方式以适应低功耗应用。在上华(CSMC)0.6μm工艺库下,利用Cadence EDA工具对电路进行了仿真,仿真结果验证了设计的准确性。关键词:微控制器时钟系统两相不重叠时钟时钟系统是微控制器(MCU)的一个重要部分,它产生的时钟信号要贯穿整个芯片。时钟系统设计得好坏关系到芯片能否正常工作。在工作频率较低的情况下,时钟系统可以通过综合产生,即用Verilog/VHDL语言描述电路,并用EDA工具进行综合。然而,用工具综合存在电路性能低、优化率不高的问题,不适合应用在各种高性能微处理器芯片上。而采用人工设计逻辑并手工输入电路图甚至物理版图的方式,能使设计的电路灵活,性能更好。基于这些考虑,设计了一个MCU时钟系统。1基本时钟输入的选择CPU核分微处理器(MPU)和微控制器(MCU),两者的基本时钟一般都以单频方波的形式提供。时钟有三种产生方式:(1)用晶体振荡器产生精确而稳定的时钟信号;(2)用压控振荡器产生可调频率范围较宽的时钟信号;(3)结合以上两种技术,用压控振荡器生成时钟信号。基本时钟信号的产生可以有芯片外和芯片内两种方法。但是时钟信号必须是稳定的信号,对于稳定度要求特别高的场合(如MPU和MCU),采用芯片外提供是必不可少的。故本设计采用外接晶振的方法。2两相时钟方案时钟技术是决定和影响电路功耗的主要因素,时钟偏差是引起电路竞争冒险的主要原因。为了消除竞争、提高频率、降低功耗,在基本时钟方案方面,MPU和MCU一般有三种选择:单相时钟、多相时钟和沿触发方案。在当前的设计中,沿触发方案由