可编程时钟发生器及其应用  2012/3/1

 

    摘要：美国CYPRESS公司的可编程时钟发生器芯片ICD2053B的结构和工作原理及其在数据采集系统中的应用。ICD2053B提供用户可编程的锁相环特性,输出可改变型任何所期望的频率值上（391kHz～100MHz）。在数据采集系统中,利用ICD2053B所具有的动态改变输出频率的能力,可实现系统的变频率采样,提高了系统的适用范围和兼容性,给设计者提供了灵活的设计自由度。

    关键词：可编程时钟发生器 ICD2053B 数据采集系统 CPLD设计

在数据采集系统中,所设计的系统应具有通用性,可根据不同的数据采集对象,产生不同的采样频率;或者系统处于不同的运动情况时,能够动态改变采样频率,即数据采集系统应当具有改变采样频率的能力。传统的数据采集系统,一般都是固定频率的数据采集,很难应用于其它采样频率的场合。为了使所设计的系统适用于不同的场合,具有广泛的适应性,系统必须具有在线改变采样频率的方法。可编程时钟发生器芯片ICD2053B提供了系统动态改变频率的方法,其动态时钟输出频率范围从391kHz到100MHz（TTL电平）或391kHz到90MHz（CMOS电平）,具有较宽的频率范围,在系统中采用ICD2053B能很好地解决上述问题。ICD2053B提供完全用户可编程的锁相环特性,锁相环振荡器输入由外部参考时钟（1MHz～25MHz）或外部晶振（2MHz～24MHz）提供。其二线串行接口便于对输出频率进行编程控制,具有三态输出控制使能。5V供电、低功耗、小体积又使其适宜于功耗和空间要求高的应用场合。它所具有的动态改变输出频率的能力,给设计得提供了灵活的设计自由度。

1 ICD2053B的结构及工作原理

1.1 引脚功能表及内部结构图

ICD2053B的内部结构如图1所示,引脚功能如表1所示。

表1 ICD2503B引脚功能表

引脚号 引脚名称 功能描述 1 XTALOUT 参考晶振反馈信号 2 SCLK 串行时钟输入线,用于器件编程 3 GND 地线 4 DATA 串行数据输入线,用于器件编程 5 CLKOUT 可编程的时钟输出。当管脚7被配置为输出使能管脚或置位控制寄存器中的位1,可使CLKOUT输出三态。 6 VDD 电源,+5V 7 MUXREF/OE 多路复用参考频率或三态输出控制,由控制寄存器中的位3决定。上电时,管脚7实现输出使能OE的功能,其的高电平使能时钟输出。 8 XTALIN 参考晶振输入或外部参考输入信号fREF

1.2 ICD2053B的寄存器

ICD2053B包含两个寄存器：控制寄存器和编程寄存器。

这两个寄存器使用协议字011110来区分是控制寄存器数据还是编程寄存器数据。所有要发送的其它数据（除协议字外）在连续3个1之后,不论原来其后的数值是1还是0必须插入一个0,来区分是协议字还是数据。所有要编程的串行字从最低位开始串行地移入,当SCLK从低到高跳变时,将数据移入到可编程寄存器中。一旦协议字检出后,前面已移入的8位数据就传递到控制寄存器中,然后控制命令立刻被执行。

1.2.1 控制寄存器

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