采用CyClockWizard軟件實現系統設計和時鐘管理方法介紹

時鐘是幾乎所有電子系統的心臟，而時鐘管理則是整體系統設計的重要組成部分。由于時鐘準確性、穩定性和整體信號質量都會影響系統性能，因此選擇可滿足應用設計需求的適當計時解決方案是至關重要的。

選擇適當的計時解決方案包括四大基本步驟：

· 明確系統時鐘需求。

· 明確哪些時鐘組件能夠滿足系統要求。

· 獲取時鐘組件樣品。

· 評估樣品，明確其是否合格。

不同的系統應用都有其獨特的特性、性能和成本要求。系統設計人員必須回答包括以下問題在內的諸多問題，來確定應用的組合要求。

· 我需要什么樣的頻率？

· 最大頻率差異容限是多少？

· 需要什么樣的信號電壓和接口標準？

· 抖動和/或相噪聲系統有什么要求？

· 功耗或EMI規定是否為重要問題？

· 封裝尺寸是否為首要問題？

· 解決方案的成本是否為首要問題？

· 樣品推出的速度是否為首要問題？

例如，通信、消費和移動應用的時鐘需求各不相同，差異很大。無線基站等通信系統可能不需要最小型化的封裝尺寸，但需要確保較低的抖動和相噪聲。上述要求與打印機等消費應用差異很大，消費應用考慮最多的是EMI合規性或成本問題。當然，上述要求也與強調封裝尺寸和功耗的移動電話大不相同。

一旦明確了系統時鐘要求，系統設計人員的下一個重大挑戰就是明確時鐘組件需求，這些組件將提供所需的特性和性價比。考慮到目前可用的計時解決方案非常豐富，這項任務還是非常艱巨的。

賽普拉斯半導體公司為系統設計人員提供了一個簡單解決方案，用于對專為滿足應用需求的定制解決方案進行查找、配置并編程。賽普拉斯的最新計時解決方案軟件向導工具CyClockWizard使用戶能定制計時解決方案，只需三個簡單的步驟就能滿足各種獨特的要求：

· 通過參數搜索引擎明確適當的時鐘組件。

· 通過直觀的GUI定制配置指定的器件。

· 對進行器件編程，實施工程設計評估。

CyClockWizard可從賽普拉斯網站下載。該工具為用戶提供了賽普拉斯的全系列計時解決方案，包括晶體振蕩器、時鐘生成器和緩沖器等。用戶可指定頻率、電壓、信號類型、封裝和溫度范圍等參數，從而快速找到適當的解決方案。通過提出特殊的性能要求，如針對降低EMI的擴頻調制類型等，我們還可進一步改進搜索功能。

例如，我們要搜索一款采用SOIC封裝的8輸出CMOS零延遲緩沖器，且該產品應支持工業溫度范圍，輸入/輸出頻率為100 MHz，這樣我們就能找到CY2308SXI-1緩沖器。但是，如果指定50MHz的輸入而不改變其他參數，那么搜索結果就會變為CY2308SXI1-4緩沖器。

在某些情況下，如果對時鐘頻率有獨特要求或者其他方面存在要求，我們將建議用戶采用可編程的解決方案，進而通過相關配置滿足自身具體需求。一旦確定了時鐘組件，CyClockWizard GUI將可讓用戶定義引腳分配細節（即將引腳配置為斷電或輸出啟用功能）和具體配置（即頻率），并編輯可用來對組件進行編程的JEDEC文件。

賽普拉斯最新系列可編程、低相噪聲時鐘FleXO（頻率高達690 MHz，典型RMS相位抖動為0.6 ps）就是一個較好地突顯了CyClockWizard綜合搜索和配置功能的例子。FleXO作為晶體振蕩器（XO）推出，采用6引腳的5.0mm x 3.2mm LCC封裝，此外也可作為采用8引腳和16引腳的TSSOP封裝的時鐘生成器。盡管賽普拉斯的FleXO系列旗下產品非常豐富，但CyClockWizard能根據高性能時鐘的獨特要求確定最合適的FleXO產品。

FleXO的引腳分配、頻率、電壓和輸出類型以及I2C選擇或可通過引腳選擇的頻率容限（即能以0.2 ppm的步進改變頻率，滿足系統測試需求）在GUI中提供了多種選擇和配置方案。此外，用戶還可就FleXO選擇最適合系統要求的相位噪聲，如配置示例截屏所示（圖1）。

圖1. 用CyClockWizard優化賽普拉斯的低相位噪聲CY2X014 XO配置

獲得滿足具體系統要求的時鐘樣品是系統設計人員在確認解決方案之后所面臨的挑戰之一。經銷商通常具有標準頻率計時產品的存貨，但如果需要滿足定制非標準時鐘要求，則通常需要8到10周的交付周期，才能滿足設計修改和制造時間要求。CyClockWizard能使系統設計人員在庫存的空白芯片樣品上直接編程，或者生成必需的配置，讓經銷商或銷售部門創建編程樣品，從而縮短了交付周期。

在上述FleXO例子中，一旦芯片配置最終完成，就能立即通過CY3675- CLKMAKER對FleXO器件進行編程。CY3675- CLKMAKER是一款便攜式時鐘器件編程器，可通過USB線纜連接到PC或筆記本電腦，并得到了CyClockWizard的完全支持。如果CyClockWizard檢測到CY3675-CLKMAKER連接到電腦上，那么用戶可以立即啟動樣品編程。