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可編程時(shí)鐘發(fā)生器
閱讀�5648�(shí)間:2010-12-01 10:26:03

  可編��(shí)鐘發(fā)生器�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)中,根據(jù)不同的數(shù)�(jù)采集�(duì)�,�(chǎn)生不同的采樣頻率�芯片;或者系�(tǒng)處于不同的運(yùn)�(dòng)情況�(shí),能夠�(dòng)�(tài)改變采樣頻率,即數(shù)�(jù)采集系統(tǒng)�(yīng)�(dāng)具有改變采樣頻率的能�??删幊虝r(shí)鐘發(fā)生器改�(jìn)了傳�(tǒng)的數(shù)�(jù)采集系統(tǒng),能夠�(yīng)用于其它采樣頻率的場(chǎng)合,具有廣泛的適�(yīng)�,提供了在線改變采樣頻率的方法�

性能介紹

  可編程時(shí)鐘發(fā)生器�3PL架構(gòu)包括超高分辨率的�(yù)分頻�,倍頻器和輸出分頻�,VCO范圍可達(dá)1GHz.可從單一輸入頻率得到幾乎任何�(shí)鐘調(diào)節(jié)比率的組�.兩�(gè)�(nèi)部PLL的功能包括可選擴(kuò)展頻譜調(diào)制器和用于擴(kuò)展頻率和比率的完整的可編程功�.該功能可限度地減少時(shí)鐘信�(hào)引起的EMI.并使系統(tǒng)�(shè)�(jì)滿足�(yán)格的�(guī)范要�.此外.每一�(gè)PLL還支持可編程�(huán)路濾波器,以優(yōu)化客戶應(yīng)用中的抖�(dòng)性能�(shè)�.

  兼容端口可用作內(nèi)部EPROM的編�(可代替JTAG)有助于使用者在采購(gòu),制造或部署�(guò)程中保存和恢�(fù)器件配置.先�(jìn)的I/0能力支持通用輸入邏輯和多種輸出類�.此外.系列器件還提供具有無(wú)脈此沖干擾的雙基�(zhǔn)輸入切換功能,同時(shí)支持晶體和驅(qū)�(dòng)基準(zhǔn)源�

引腳介紹

  引腳�(hào) 引腳名稱 功能描述

  1 XTALOUT 參考晶振反饋信�(hào)

  2 SCLK 串行�(shí)鐘輸入線,用于器件編程

  3 GND 地線

  4 DATA 串行�(shù)�(jù)輸入�,用于器件編程

  5 CLKOUT 可編程的�(shí)鐘輸�。當(dāng)管腳7被配置為輸出使能管腳或置位控制寄存器中的�1,可使CLKOUT輸出三態(tài)�

  6 VDD 電源,+5V

  7 MUXREF/OE 多路�(fù)用參考頻率或三態(tài)輸出控制,由控制寄存器中的�3決定。上電時(shí),管腳7�(shí)�(xiàn)輸出使能OE的功�,其的高電平使能時(shí)鐘輸��

  8 XTALIN 參考晶振輸入或外部參考輸入信�(hào)fREF

部件功能

  可編程時(shí)鐘發(fā)生器包含兩�(gè)寄存器:控制寄存器和編程寄存��

  這兩�(gè)寄存器使用協(xié)議字011110�(lái)區(qū)分是控制寄存器數(shù)�(jù)還是編程寄存器數(shù)�(jù)。所有要�(fā)送的其它�(shù)�(jù)(除�(xié)議字外)在連續(xù)3�(gè)1之后,不論原來(lái)其后的數(shù)值是1還是0必須插入一�(gè)0,�(lái)區(qū)分是�(xié)議字還是�(shù)�(jù)。所有要編程的串行字從位開始串行地移�,�(dāng)SCLK從低到高跳變�(shí),將數(shù)�(jù)移入到可編程寄存器中。一旦協(xié)議字檢出�,前面已移入的8位數(shù)�(jù)就傳遞到控制寄存器中,然后控制命令立刻被執(zhí)��

  1. 控制寄存�

  �(dāng)要寫入的�(shù)�(jù)寫入到控制寄存器�(shí),必須包含�(xié)議字011110,用來(lái)�(shí)別所寫入的數(shù)�(jù)為控制寄存器�(shù)�(jù)�

  控制寄存器數(shù)�(jù)的寫入從控制字的低位(位0)開�,一直到控制字的高位(位7�,然后�6位的�(xié)議字寫入到寄存器�,故控制寄存器的設(shè)置其需14位數(shù)�(jù)�

  在上電后,控制寄存器裝入缺省�00000100,即MUXREF控制位設(shè)置為1,�(qiáng)制CLKOUT輸出為參考頻率fREF,編程寄存器禁止裝�,芯片管腳7是輸出使能管��

  2. 編程寄存�

  按照所需要的輸出頻率,�22位的編程字裝入到編程寄存�,用以�(shí)�(xiàn)輸出頻率的更�。由于協(xié)議字�011110,在傳送編程數(shù)�(jù)�(shí),凡連續(xù)出現(xiàn)3�(gè)1,在其后便添一�(gè)“虛�0,以避免混�;在接收端凡連續(xù)收到3�(gè)1,就將其后的零丟掉,故裝入的�(shù)�(jù)要完成“位填充”功能。由于這�(gè)原因,�(shí)際的編程字的�(zhǎng)度可以為22�27��

初始化或�(diào)整頻率的步驟

  �1)裝入控制寄存器控制�,允許編程寄存器裝入數(shù)�(jù),使能MUXREF功能,使輸出頻率穩(wěn)定在參考頻率上,且這�(gè)�(guò)程保證無(wú)跳變??刂谱秩缦拢?/FONT>

  控制� 011110 0000X101 --- LSB

  �(xié)議字 要寫入的控制寄存器控制字

  管腳7的用法由用戶定義,用X表示�

  注意:所有的�(shù)�(jù)都從低位移入,首先移入的是控制字的�,�(xié)議字緊跟著控制寄存器的控制字之后輸入到寄存器��

 ?�?)裝入編程寄存器編程�,使用“位填充�,最多可�27位的編程��

  �3)裝入控制寄存器控制�,使能MUXREF功能,禁止編程寄存器數(shù)�(jù)的裝�。該�(guò)程將編程字裝入到編程寄存器中,保持輸出在參考頻率上,同時(shí)�(jìn)行新頻率的建�??刂谱秩缦拢?/FONT>

  控制� 011110 0000X100

 ?�?)等待至�10ms,使壓控振蕩器VCO的頻率穩(wěn)定在新的頻率值上�

 ?�?)裝入控制寄存器控制�,使能芯片輸出新頻�,該過(guò)程保證無(wú)跳變??刂谱秩缦拢?/FONT>

  控制� 011110 0000X000

  總之,為了使芯片通過(guò)編程輸出一�(gè)新頻�,該芯片需要三�(gè)控制字加上一�(gè)編程字共同來(lái)�(shí)�(xiàn)�

在數(shù)�(jù)采集系統(tǒng)中的�(yīng)�

  在我們所�(shè)�(jì)的通用�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)�,系統(tǒng)可以在線改變采樣頻率,具有�(dòng)�(tài)改變采樣頻率的能�。該通用�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)選用可編程時(shí)鐘發(fā)生器芯片,提供大范圍的采樣頻率(391kHz�100MHz�??删幊虝r(shí)鐘發(fā)生器的編程連接僅需要兩條線,即SCLK�2�、DATA�4��

  在該系統(tǒng)�,參考晶振頻率為14.31818MHz??删幊踢壿嬈骷﨏PLD作為上位�(jī)與可編程�(shí)鐘發(fā)生器的接�,�(shí)�(xiàn)可編程時(shí)鐘發(fā)生器串行�(shí)鐘和編程�(shù)�(jù)的串行輸入控制功能。CPLD的主�(shí)鐘由上位�(jī)提供,�(jīng)分頻后產(chǎn)生所需的串行時(shí)鐘SCLK,控制移位寄存�,串行移出所需的編程數(shù)�(jù)。為了幫助實(shí)�(xiàn)�(jì)�,上位�(jī)提供系統(tǒng)工作的驅(qū)�(dòng)程序,根據(jù)用戶的參考輸入頻率和所希望的輸出頻�,�(chǎn)生適�(dāng)?shù)木幊碳拇嫫骶幊套�?/FONT>

  �(dāng)用戶輸入所希望的輸出頻率時(shí),�(qū)�(dòng)程序自動(dòng)�(jì)算所需的編程字,同時(shí)考慮到“位填充”的要求,�(chǎn)生實(shí)際的編程�。然后在上位�(jī)的控制下,�(jīng)上位�(jī)寫入到可編程邏輯器件CPLD�(duì)�(yīng)的寄存器�,作為觸發(fā)信號(hào),啟動(dòng)頻率�(diào)整狀�(tài)�(jī)�

  按照頻率�(diào)整過(guò)�,該狀�(tài)�(jī)的狀�(tài)0為空閑狀�(tài);狀�(tài)1為在串行�(shí)鐘SCLK的控制下,將控制字01111000000101由低位開始串行移入可編程芯片�;狀�(tài)2為在串行�(shí)鐘的控制�,將寄存器中存放的編程字串行移入到可編程芯片中,此時(shí)要增加超�(guò)22位編程數(shù)�(jù)的位�(jì)�(shù)�,以便正確地將編程字移�;狀�(tài)3為在串行�(shí)鐘的控制�,將控制字01111000000100由低位開始串行移入可編程芯片�;狀�(tài)4為在串行�(shí)鐘的控制�,延時(shí)等待10ms,�(jìn)入下一狀�(tài);狀�(tài)5為在串行�(shí)鐘的控制�,將控制字0111100000000由低位開始串行移入可編程芯片�,使芯片輸出所希望的新頻率,同時(shí)�(jìn)入狀�(tài)0,等待下一次的頻率�(diào)��

  串行�(shí)鐘并不是一直輸�,只有在對(duì)可編程時(shí)鐘發(fā)生器�(jìn)行編程調(diào)整輸出頻率時(shí),才有串行�(shí)鐘輸�。即串行�(shí)鐘在非編程狀�(tài)�(shí)輸出為零,在編程狀�(tài)�(shí)才輸出可編程�(shí)�。若�(chǎn)�39.5MHz的輸出頻�,考慮位填充的�(shí)際編程字�589370H,其相�(yīng)的可編程�(shí)鐘與串行�(shù)�(jù)輸出的波形如�4所��

  在該�(shù)�(jù)采集系統(tǒng)�,采用可編程時(shí)鐘發(fā)生器芯片可編程時(shí)鐘發(fā)生器,�(dòng)�(tài)�(diào)整采樣頻�,使得系統(tǒng)具有通用性。系�(tǒng)硬件�(shè)�(jì)�(jiǎn)�,通過(guò)串行�(shù)�(jù)編程,可在線改變采樣頻�。而在頻率�(diào)整過(guò)程中,�(wú)頻率跳變,輸出�(shí)鐘頻率維持在固定的參考時(shí)鐘頻率上,特別適用于對(duì)采樣頻率�(diào)整要求高的場(chǎng)合�