主流x86PC芯片組或這些芯片組的稍微修改版本通常用于嵌入式應用.為了滿足嵌入式系統的要求,x86芯片組必須達到工業級合規性,并且它們的使用壽命通常超過六年.如果傳統芯片組架構需要對主系統時鐘進行修改,這種修改將會很少,而且相對較小,通過向主板添加分立元件來適應這些時鐘振蕩器變化通常是有意義的.在很大程度上,這種趨勢使得嵌入式系統的時序要求與其主流PC前輩非常相似.差異主要與某些產品較長的生產壽命及其符合工業等級有關.簡而言之,嵌入式系統不需要對定時設備架構進行頻繁或顯著的更改.然而,在過去的七八年中,CPU,圖形/VGA控制器,內存控制器和I/O接口的基本計算架構已經在眾多新興終端產品中變得無處不在,這些產品只需要操作系統和有限數量的應用程序.這種市場動態拓寬了嵌入式市場工業級,包括更廣泛的消費者和企業系統,以及小尺寸處理模塊.時序器件也隨之發展,以滿足當今嵌入式系統不斷變化的需求.新一代計時裝置要了解時序技術如何發展以滿足嵌入式應用的需求,了解主系統設計的三個最新趨勢很有幫助.要考慮的第一個因素是主流PC芯片組中基本定時功能的最新集成,這在歷史上是作為總定時解決方案的一部分從外部提供的.這些芯片組的嵌入式版本可能需要更小的定時元件,通常采用擴展緩沖器或獨立的互補時鐘發生器的形式.第二個因素是專門針對嵌入式應用并主要依賴外部主系統時鐘發生器的新芯片組的引入.這些計時設備可以靈活地適應從微型處理器模塊到大型主板的各種外形.第三個因素是x86之外的處理架構越來越普及,這些架構提出了略有不同的系統時鐘要求,主要是在嵌入式應用的消費者和企業細分市場中.這些市場趨勢正在影響時鐘IC供應商,這些供應商的大部分收入傳統上來自PC行業.主導PC計時設備市場的時鐘IC供應商現在發現自己在PC時鐘市場的收入迅速下降,同時在其他關鍵增長市場(如通信和消費電子產品)的投資不足.skyworks貼片晶振為了滿足當今嵌入式系統的要求,時序行業的新參與者推出了集成非易失性技術的高度可定制時鐘發生器IC.這些定時裝置通過提供特定的應用來滿足廣泛的客戶需求定制時鐘解決方案,以滿足特定應用的頻率,輸出類型,抖動,相位,偏斜和其它接口要求.也許傳統可編程時鐘解決方案的最大限制是它們需要基于I2C的固件或BIOS開發.在許多應用中,I2C接口要么不可用,要么不理想.新一代可配置定時器件現可用于解決與傳統I2C可編程性解決方案相關的缺陷.

這些新的計時產品可以完全在工廠定制,也可以使用基于網絡的實用程序定制.這種可定制的方法有利于系統設計,減輕了使用BIOS內存空間和分配稀缺固件資源的負擔,并有助于縮短引導時間.定制設備后,I2C編程仍可用于引導后功能,如熱插拔,在這種情況下,需要在檢測到硬件卡插件時即時啟用時鐘.定時設備技術的另一個新興趨勢是提供時鐘信號的頻率生成和調諧能力的靈活性.由于嵌入式應用中差分信號傳播的增加,后一種能力最近變得對開發人員很重要.此外,能夠提供特性來幫助嵌入式設計人員最大限度地降低移動應用和綠色計劃的功耗,以及符合政府法規(如美國的FCC法規)已成為普遍要求.最后,計時器件提供多種封裝類型,這在十年前是沒有的.這些封裝——有些小到1.2mmx1.4mm,現在可以滿足當今嵌入式應用對小尺寸和可制造性的各種要求.利用時鐘IC對抗電磁干擾時鐘發生器和緩沖ic現在提供內置特性,如可編程邊沿速率,可編程阻抗,可編程偏斜和擴頻技術,可用于在嵌入式應用中對抗電磁干擾(EMI).這些特性還可用于降低射頻干擾(RFI),在這種應用中,必須對3G/4G無線電的干擾進行優化,以改善器件的工作性能.降低邊沿速率是降低EMI的最快方法.對于許多時鐘供應商而言,邊沿速率控制通常適用于整個時鐘組,這限制了針對特定負載調整每個信號的能力.如果一個接收器需要快速邊沿速率,同一輸出組中的所有其它接收器將具有相同的快速邊沿速率,從而導致更高的EMI.計時裝置各路輸出的可編程邊沿速率控制允許電路板設計人員根據自己的負載和走線長度定制各路輸出.

當同一頻率的多個輸出在同一時間點切換時,最終結果是時鐘頻率諧波處的較大EMI雜散,以及開關電流總量導致的電源噪聲增加.通過對每個時鐘輸出偏斜進行編程,使其相對于其它輸出延遲,雜散能量得以分散,從而降低峰值EMI和電源開關噪聲.今天的大多數嵌入式系統實現了差分時鐘方法以獲得更高的帶寬,許多電路板設計人員忽略了這些信號格式對EMI和系統性能的影響.邊沿壓擺率的不匹配以及真實信號和互補信號之間的偏斜將產生輻射EMI的共模能量,以及導致數據丟失的不穩定交叉點.由于這些系統中的時鐘樹通常以差分輸出驅動多條總線,因此任何差分時鐘失調都會產生大量共模能量.利用I2C可編程或工廠可配置的偏斜和邊沿速率特性,每個I/O都可以針對PCB環境進行單獨調諧,以實現交叉點優化和EMI降低.skyworks思佳訊晶振可編程阻抗還允許電路板設計人員以最佳方式匹配負載阻抗,而無需修改分立式端接網絡或PCB走線設計.不匹配的走線阻抗會引起反射,從而產生時鐘過沖和下沖,導致接收設備時鐘電路中的EMI和毛刺增加.大規模定制的時代到了頻率定制已經成為必然,但如何解決開發人員在設計系統和達到里程碑時關心的其他參數,如信號優化或最終產品符合聯邦監管要求？仍然很難說服系統設計人員,時序中存在"大規模"定制這種東西,無論應用如何,都可以實現最佳的時序解決方案,而無需幾個月的交付時間或大量非經常性工程(NRE)費用.

現在,嵌入式設計已經擴展到傳統工業系統之外,并進入了快節奏的消費者和企業市場,因此獲得產品的緊迫感更強了迅速推向市場.今天的計時設備供應商必須能夠快速響應開發商的需求定制需求.直到最近,定制配置是通過改變IC設計,布局,掩模和新晶片開發來實現的.這種定制過程通常需要三到四個月的漫長交付周期,才能將工作產品交付給客戶.定時設備的工廠和網絡定制代表了一個顯著的優勢,它使嵌入式開發者能夠避免為了配置時鐘的唯一目的而開發BIOS子例程.開發人員獲得了一個額外的好處,即在幾周內而不是幾個月內收到時鐘樣本——比掩模定制的時鐘快60%.網絡定制,可編程時序器件給嵌入式開發人員帶來的最大好處可能是,它們不再只適用于高容量應用.使用基于網絡的時鐘配置實用程序,如Skyworks的ClockBuilder(如圖3所示),嵌入式設計人員現在可以期待具有交付周期的特定平臺時序解決方案無論他們的項目規模有多大,只要兩周時間.現在,任何有互聯網連接的人都可以在線配置計時設備,并享受完全定制的專用時鐘和振蕩器帶來的好處,其交付時間只有兩周.

Skyworks思佳訊晶振時序集成電路滿足當今嵌入式市場的需求

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