DE19706496A1 - Clock supply system for a microcomputer system - Google Patents

Clock supply system for a microcomputer system

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Hans Sulzer
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Abstract

The invention relates to a clock pulse supply system for a microcomputer system in which flexible power management drastically lowers the power consumption of the overall system during both normal and stand-by operation of the microcomputer. At the same time, through this quasi-decentralized clock pulse supply, flexible power management also ensures the greatest possible functionality. Furthermore, making available additional clock pulse rates also adjusts performance in line with the prevailing requirements. The invention further relates to a sleep mode by which the clock pulse supply system can be switched to a stand-by-like operating mode which is similar to the power-down mode but from which it can be woken without a hardware reset or interrupt. By means of a so-called intelligent power-down mode the module groups and/or individual modules are switched off or switched down only when an active data transfer or protocol run has been fully completed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem bestehend aus einer Systemtakt-Erzeu­ gungseinrichtung und einer Vielzahl von Einzelmodulen, die über Taktleitungen mit der Systemtakt-Erzeugungseinrichtung verbunden sind.The invention relates to a clock supply system for a Microcomputer system consisting of a system clock generator supply device and a variety of individual modules that over clock lines with the system clock generating device are connected.

Die Anforderungen an moderne Microcomputersysteme haben sich in den letzten Jahren erweitert. Standen in vergangenen Jah­ ren die Leistungsfähigkeit und der Preis im Vordergrund, so spielen bei heutigen Systemdesigns von Microcomputersystemen zunehmend zusätzliche technische Forderungen eine Rolle. Da die Einsatzbereiche von Microcomputersystemen in zunehmendem Maße auf batteriegestützte Systeme ausgedehnt werden, kommt der Reduzierung des Stromverbrauchs dieser Microcomputersy­ steme eine immer größere Bedeutung zu. Dies setzt einen sehr niedrigen Stand-by-Stromverbrauch sowie einen niedrigen Stromverbrauch im Betriebszustand voraus. Eine weitere tech­ nische Forderung ergibt sich aus der elektromagnetischen Ver­ träglichkeit, das heißt der Abstrahlung des Systems. Durch eine Reduzierung der Stromaufnahme würde sich vorteilhafter­ weise auch die elektromagnetische Abstrahlung von Microcompu­ tersystemen verringern.The requirements for modern microcomputer systems have increased expanded in recent years. Stand in past years The focus is on performance and price play in today's system designs of microcomputer systems additional technical requirements increasingly play a role. There the areas of application of microcomputer systems are increasing Dimensions to be extended to battery-based systems is coming reducing the power consumption of these microcomputersy are becoming increasingly important. This sets you up a lot low stand-by power consumption as well as low Power consumption in the operating state ahead. Another tech African requirement arises from electromagnetic ver inertness, that is, the radiation of the system. By a reduction in current consumption would be more advantageous also the electromagnetic radiation from Microcompu reduce systems.

Typische Anwendungsbereiche für Microcomputersysteme, bei de­ nen die Forderungen eines geringen Stromverbrauchs im einge­ schalteten Betriebszustand und im Stand-by-Betrieb sowie eine geringe elektromagnetische Abstrahlung eine entscheidende Rolle spielen, sind zum Beispiel die Telekommunikation (Mobiltelefone), der Unterhaltungselektronik (Stand-by- Betrieb von TV- und Videogeräten) und im Automobilbereich (Microcomputer für Airbagsteuerung, Motorsteuerung). Vorteil­ hafterweise ergibt sich aus einer Verringerung des Stromver­ brauch des Gesamtsystems auch eine Absenkung der Gesamtsy­ stemkosten.Typical areas of application for microcomputer systems, de the demands of low power consumption in the switched operating state and in stand-by mode as well as a low electromagnetic radiation is crucial Telecommunications are an example (Mobile phones), consumer electronics (stand-by Operation of TV and video equipment) and in the automotive sector (Microcomputer for airbag control, engine control). Advantage unfortunately results from a reduction in electricity consumption  need a lowering of the overall system basic costs.

Bekannte Methoden und Konzeptionen zur Reduzierung des Strom­ verbrauchs bei Microcomputersystemen sind beispielsweise aus Microcomputersystem Components, C 165, 16-Bit CMOS Single- Chip Microcomputer, User's Manual 08.94, der Firma Siemens AG bekannt. Im Kapitel 15 des obigen User Manuals sind mit dem IDLE-MODE und mit dem POWER-DOWN-MODE zwei Methoden zur Stromreduzierung von Microcomputersystemen angegeben.Known methods and concepts for reducing electricity Consumption in microcomputer systems are, for example Microcomputer system components, C 165, 16-bit CMOS single Chip Microcomputer, User's Manual 08.94, from Siemens AG known. Chapter 15 of the above User Manual contains the IDLE-MODE and with the POWER-DOWN-MODE two methods for Current reduction of microcomputer systems specified.

Beim IDLE-MODE wird der CPU-Speicher vom Taktsystem abgekop­ pelt, während die Peripherieeinheiten weiterhin am Taktsystem angeschlossen sind. Der IDLE-MODE kann über einen Reset- oder Interruptbefehl beendet werden.In IDLE-MODE, the CPU memory is decoupled from the clock system pelt while the peripheral units continue to be on the clock system are connected. The IDLE-MODE can be reset or Interrupt command can be terminated.

Im POWER-DOWN-MODE sind sowohl der CPU-Speicher als auch die Peripherieeinheiten vom Systemtakt abgekoppelt und befinden sich im Stand-by-Betrieb. Der POWER-DOWN-MODE kann im Gegen­ satz zum IDLE-MODE nur durch ein Hardware-Reset beendet wer­ den. Üblicherweise werden in heutigen Microcomputersystemen zur Stromreduzierung eine Kombination von IDLE-MODE und POWER-DOWN-MODE verwendet.Both the CPU memory and the are in the POWER DOWN MODE I / O units disconnected from the system clock and located stand-by mode. The POWER DOWN MODE can in contrast IDLE-MODE set can only be ended by a hardware reset the. Usually in today's microcomputer systems a combination of IDLE-MODE and POWER DOWN MODE used.

Die verschiedenen Module eines modernen Microcomputers benö­ tigen mehrere unterschiedliche und zum Teil zeitversetzte Taktfrequenzen. Da aber der Microcomputer üblicherweise mit nur einem externen Takt gespeist wird, werden die zusätzlich benötigten Takte auf dem Chip des Microcomputers selbst er­ zeugt.The different modules of a modern microcomputer need several different and sometimes delayed Clock frequencies. But since the microcomputer usually comes with only one external clock is fed, the additional required clocks on the chip of the microcomputer itself testifies.

Der Stromverbrauch der einzelnen Komponenten eines Microcom­ puters unterteilt sich im wesentlichen in die folgenden drei Komponenten:
The power consumption of the individual components of a Microcom computer is essentially divided into the following three components:

  • a) Taktleitungen: In den Taktleitungen hängt der Stromver­ brauch fast ausschließlich von den Umladekapazitäten ab. Die Umladekapazitäten sind wiederum abhängig von der Lei­ tungslänge, so daß sich der Stromverbrauch proportional zur Leitungslänge verhält.a) Clock lines: The power supply depends on the clock lines need almost exclusively from the transhipment capacities. The transhipment capacities are dependent on the lei  tion length, so that the power consumption is proportional relates to the cable length.
  • b) Takttreiber: Die Anordnung und Verteilung der einzelnen Takttreiber des Microcomputers über den Chip wirkt sich ebenso auf den Stromverbrauch aus.b) Clock driver: The arrangement and distribution of each Clock driver of the microcomputer on the chip affects also on electricity consumption.
  • c) Synchronisationsmodule: Die einzelnen Takte müssen gegebe­ nenfalls über Synchronisationsmodule zueinander angepaßt werden. Diese Synchronisationsmodule benötigen wiederum zusätzlichen Strom.c) Synchronization modules: The individual measures must be given if necessary adapted to each other via synchronization modules will. These synchronization modules in turn require additional electricity.

Herkömmliche Taktsysteme basieren auf zwei unterschiedlichen Prinzipien.Conventional clock systems are based on two different ones Principles.

Beim ersten Prinzip werden alle für die verschiedenen Module eines Microcomputers benötigten Takte in einem zentralen Taktgenerator erzeugt und großflächig über den Chip zu den einzelnen Modulen geführt. Dies hat den Nachteil, daß die verhältnismäßig langen Taktleitungen sich ungünstig auf den Stromverbrauch auswirken.The first principle is all for the different modules of a microcomputer required clocks in a central Clock generator generated and large area over the chip to the led individual modules. This has the disadvantage that the relatively long clock lines unfavorably on the Impact electricity consumption.

Beim zweiten Prinzip existiert nur ein einziger Takt und für jedes Modul wird der von dem Modul benötigten Takte lokal er­ zeugt. Dies hat wiederum den Nachteil, daß eine Vielzahl von einzelnen Takttreibern über den gesamten Chip verteilt ange­ ordnet sind. Zusätzlich müssen die einzelnen lokal generier­ ten Takte über Synchronisationsmodule angepaßt werden. Dies resultiert ebenfalls zu einem erhöhten Stromverbrauch bzw. einer erhöhten Leistungsaufnahme des Microcomputersystems.In the second principle there is only one bar and for each module is locally the clocks required by the module testifies. This in turn has the disadvantage that a large number of individual clock drivers distributed over the entire chip are arranged. In addition, the individual must generate locally th clocks can be adjusted via synchronization modules. This also results in increased power consumption or an increased power consumption of the microcomputer system.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, das den Gesamtstromverbrauch des Systems und die elektromagnetische Abstrahlung sowohl im Betriebsfall als insbesondere auch im Stand-by-Betrieb des Microcomputers drastisch reduziert. The object of the present invention is therefore to create a new one Clock supply system for a microcomputer system the one gangs mentioned to create the total power consumption of the system and the electromagnetic radiation both in Operating case as well as in particular in the stand-by mode of the Microcomputers drastically reduced.  

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Taktversorgungs­ system der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß
According to the invention this object is achieved by a clock supply system of the type mentioned, which is characterized in that

  • a) mindestens eine Modulgruppe vorgesehen ist, die eine Vielzahl gleichartiger Einzelmodule enthält, wobei jede Modulgruppe jeweils einen Gruppentakttreiber ent­ hält, dem eingangsseitig über Systemtaktleitungen der Sy­ stemtakt zugeführt wird und der ausgangsseitig über Takt­ leitungen mit den jeweiligen Einzelmodule verbunden ist,a) at least one module group is provided, the one Contains a large number of identical individual modules, wherein each module group has a group clock driver holds, the input side via system clock lines of the Sy master clock is supplied and the output side via clock lines are connected to the respective individual modules,
  • b) mindestens eines der Einzelmodule und/oder mindestens ei­ nes der Gruppentakttreiber über Abschalteinrichtungen (EN) verfügt, über die der Takt der jeweiligen Einzelmo­ dule bzw. Gruppentakttreiber abgeschaltet werden kann.b) at least one of the individual modules and / or at least one nes of the group clock drivers via shutdown devices (EN), which the clock of the respective individual mo module or group clock driver can be switched off.

Dieses neue Taktversorgungssystem, das auch als quasi-dezen­ trales Taktversorgungssystem bezeichnet werden kann, unter­ teilt den Systemtakt in mehrere Taktsubsysteme. Das quasi­ dezentrale Taktversorgungssystem optimiert das Verhältnis zwischen Stromverbrauchsreduzierung durch die kürzeren Takt­ leitungen und kleineren Takttreibern und dem Anstieg des Stromverbrauchs aufgrund der größeren Anzahl der Takttreiber. Auf diese Weise wird die Leistungsaufnahme des gesamten Sy­ stems drastisch reduziert.This new clock supply system, also called quasi-decent tral clock supply system can be referred to divides the system clock into several clock subsystems. Quasi decentralized clock supply system optimizes the ratio between reducing power consumption through the shorter cycle lines and smaller clock drivers and the increase in Power consumption due to the larger number of clock drivers. In this way, the power consumption of the entire Sy stems drastically reduced.

Durch diese Optimierung wird schon im normalen Betriebsmodus des Microcomputersystems eine erhebliche Reduzierung des Stromverbrauchs gegenüber bekannten Taktversorgungssystemen erreicht. Diese Reduzierung wird noch erheblich gesteigert, wenn während des Betriebsmodus ganze Modulgruppen sowie das zugehörige Taktsystem abgeschaltet werden. Dieses Taktversor­ gungssystem weist somit einen höchsten Grad an Flexibilität auf, wodurch der Gesamtstromverbrauch des Microcomputersy­ stems minimiert werden kann.This optimization is already in the normal operating mode the microcomputer system a significant reduction in Power consumption compared to known clock supply systems reached. This reduction is increased significantly, if whole module groups as well as the associated clock system can be switched off. This clock supplier The system therefore has the highest degree of flexibility on, which reduces the overall power consumption of the microcomputersy stems can be minimized.

In einer Weiterbildung ist ein flexibles Power-Management für Microcomputersysteme angegeben, das auf die eingangs be­ schriebenen Methoden und Konzeptionen zur Reduzierung des Stromverbrauchs wie IDLE-MODE bzw. POWER-DOWN-MODE aufbaut. Der Stromverbrauch dieser Microcomputersysteme kann per Soft­ ware skaliert werden und so dem jeweiligen Betriebszustand des Gesamtsystems optimal angepaßt werden. Per Software kön­ nen einzelne Module bzw. Modulgruppen, die beispielsweise im Stand-by-Betrieb nicht verwendet werden, gezielt abgeschaltet werden. Da diese Module aber nach wie vor am Taktversorgungs­ system angekoppelt sind, wird ihr letzter Zustand gespeichert und kann bei Wiederinbetriebsetzung dieses Moduls bei dem zu­ letzt gespeicherten Zustand wieder weiterarbeiten. Dadurch erübrigt sich ein komplizierter Hardware- bzw. Software- Reset, der beispielsweise im IDLE-MODE bzw. POWER-DOWN-MODE erforderlich ist.In a further training is a flexible power management for Microcomputer systems specified that be at the beginning written methods and concepts to reduce the  Power consumption such as IDLE-MODE or POWER-DOWN-MODE builds up. The power consumption of these microcomputer systems can be controlled by soft goods are scaled and thus the respective operating state of the overall system can be optimally adapted. Software can NEN individual modules or module groups, for example in Stand-by mode cannot be used, specifically switched off will. Since these modules are still on the clock supply system are connected, their last status is saved and can be used when restarting this module continue working in the last saved state. Thereby there is no need for a complicated hardware or software Reset, for example in IDLE-MODE or POWER-DOWN-MODE is required.

In einer Ausgestaltung wird der Systemtakt durch eine System­ takt-Erzeugungseinrichtung bereitgestellt, die Taktteiler und Taktmultiplizierer aufweist. Auf diese Weise ist es möglich neben dem "normalen Takt" auch einen Takt mit reduzierter Frequenz bereitzustellen.In one embodiment, the system clock is a system clock generator provided, the clock divider and Clock multiplier. This way it is possible in addition to the "normal clock" also a clock with reduced Provide frequency.

In einer Weiterbildung der Erfindung können weitere Takttei­ ler zwischen dem Gruppentakttreiber und einem oder allen nachgeschalteten Einzelmodulen vorgesehen sein. Dadurch ist es zusätzlich möglich, einem oder mehreren Einzelmodulen eine für dieses Einzelmodul spezifisch angepaßte Arbeitsfrequenz bereitzustellen. Gruppentakttreiber und optional nachgeschal­ tete Taktteilereinrichtungen sind vorteilhafterweise eben­ falls softwaregesteuert.In a further development of the invention, further cycle parts between the group clock driver and one or all downstream individual modules may be provided. This is it is also possible to add one or more individual modules Working frequency specifically adapted for this single module to provide. Group clock driver and optional additional Tete clock divider devices are advantageously flat if software controlled.

Eine vorteilhafte Einteilung der verschiedenen Modulgruppen ergibt sich, wenn beispielsweise eine Modulgruppe das CPU-Modul sowie interne Speichermodule enthält. Der zugehörige Takttreiber versorgt die Einzelmodule dann mit dem Core-Takt. Die CPU-Modulgruppe sowie die zugeordneten Einzelmodule dür­ fen unter keinen Umständen ausgeschaltet werden. An advantageous division of the different module groups results if, for example, a module group the CPU module as well as internal memory modules. The associated one Clock drivers then supply the individual modules with the core clock. The CPU module group and the assigned individual modules are allowed must never be switched off.  

Zweckmäßigerweise ist mindestens eine weitere Modulgruppe vorgesehen, die die Peripherieeinheiten aufweist. Dazu gehö­ ren typischerweise Modulelemente wie AD-Wandler, Counter- Timer-Modul, PWM-Modul, CAN-Modul, Interrupt-Controller, Cap­ ture-Compare-Modul, etc. gehören.At least one further module group is expedient provided, which has the peripheral units. This includes typically module elements such as AD converters, counter- Timer module, PWM module, CAN module, interrupt controller, cap ture Compare module, etc. belong.

Ferner können eine oder mehrere weitere Modulgruppen mit In­ terfaceeinheiten vorgesehen sein. Solche Interfaceeinheiten können beispielsweise ein synchrone und asynchrone serielle Interfaces, parallele Interfaces, Watchdog-Timer-Module, In­ terrupt-Module sein.Furthermore, one or more further module groups with In Interface units can be provided. Such interface units can for example be a synchronous and asynchronous serial Interfaces, parallel interfaces, watchdog timer modules, In be terrupt modules.

Der Interface-Takttreiber versorgt alle Einzelmodule, die zur Kommunikation mit der Umgebung des Microcomputersystems wich­ tig sind. Mit den Interfacemodulen kann das Microcomputersy­ stem von seiner Umgebung "aufgeweckt" werden, solange der In­ terfacetakttreiber aktiv ist. Alle anderen Einzelmodule kön­ nen abgeschaltet sein. Mit dieser Funktion kann ein Stand-by- Betrieb mit minimalem Stromverbrauch programmiert werden.The interface clock driver supplies all individual modules that are used for Communication with the environment of the microcomputer system gave way are active. With the interface modules, the Microcomputersy stem can be "woken up" by its surroundings as long as the In Interface clock driver is active. All other individual modules can be switched off. With this function a stand-by Operation can be programmed with minimal power consumption.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Eingangstakt extern durch ein Quarz erzeugt. Es wäre auch denkbar, den Eingangstakt durch ein integriertes Quarz oder durch alternative Methoden wie einem Oszillator zu gene­ rieren. Vorteilhafterweise ist das externe Quarz ein Grund­ schwingungsquarz.In a further embodiment of the present invention the input clock is generated externally by a quartz. It would be also conceivable, the input clock through an integrated quartz or by alternative methods such as an oscillator rieren. The external quartz is advantageously a reason vibrating quartz.

Moderne Microcomputersysteme weise einen sehr breiten Fre­ quenzbereich von 1 MHz bis 50 MHz für die Taktversorgung auf. Mittels geeigneter integrierter Taktteiler bzw. Taktmultipli­ zierer kann der interne CPU-Takt auf die gewünschte Frequenz programmiert werden. Bei der Beschaltung des Eingangstaktes mit einem externen Quarz teilt sich der Stromverbrauch dieser Beschaltung in eine statische und eine dynamische Komponente auf. Beide Komponenten hängen stark von den spezifischen Pa­ rametern des verwendeten Quarzes ab. Modern microcomputer systems have a very wide range frequency range from 1 MHz to 50 MHz for the clock supply. Using a suitable integrated clock divider or clock multiplier The internal CPU clock can be set to the desired frequency be programmed. When connecting the input clock the power consumption is shared with an external quartz Wiring in a static and a dynamic component on. Both components strongly depend on the specific Pa of the quartz used.  

Die statische Komponente hängt stark von der internen Trei­ berbeschaltung des Microcomputersystems ab. Die dynamische Komponente hingegen, welche quadratisch von der Frequenz ab­ hängt, kann durch den Einsatz eines Grundwellenquarzes mit niedriger Frequenz und einer nachgeschalteten PLL als Takt­ multiplizierer minimiert werden.The static component depends heavily on the internal tree overcircuit of the microcomputer system. The dynamic Component, however, which is quadratic on the frequency depends on the use of a fundamental wave quartz low frequency and a downstream PLL as a clock multiplier can be minimized.

Die Problematik bei der Auswahl eines Quarzes besteht darin, daß für sehr hohe Frequenzen < 16 MHz sehr große Quarze ver­ wendet werden müssen. Großen Quarze sind aber zum einen teuer und mechanisch instabil. Zum anderen sind sie problematisch beim Anschwingen und weisen eine erhöhte elektromagnetische Abstrahlung auf.The problem with choosing a quartz is that for very high frequencies <16 MHz very large crystals ver must be applied. However, large crystals are expensive and mechanically unstable. Secondly, they are problematic when starting up and exhibit an increased electromagnetic Radiation on.

Für kleine Frequenzen < 3,68 MHz werden üblicherweise kleine Quarze verwendet, die ebenfalls sehr teuer sind. Diese klei­ nen Quarze weisen eine erhöhte Streuung auf, woraus eine er­ höhte Frequenzungenauigkeit resultiert. Außerdem sind kleine Quarze langzeitinstabil.For small frequencies <3.68 MHz usually small Quartz used, which are also very expensive. This small NEN crystals show increased scattering, from which he increased frequency inaccuracy results. They're also small Long-term unstable quartz.

Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, für die Generierung des extern eingekoppelten Taktes Quarze zu verwenden, die im Nor­ malbereich zwischen 3,68 MHz bis 16 MHz schwingen. Durch eine Einschränkung des Frequenzbereiches für die Taktversorgung mittels eines externen Grundwellenquarzes auf 3,5 MHz bis 16 MHz kann der interne Quarztreiber optimiert und die stati­ sche Stromverbrauchskomponente minimiert werden.For this reason, it is advantageous for the generation of the to use externally coupled clock quartzes, which in Nor oscillation range between 3.68 MHz to 16 MHz. By a Limitation of the frequency range for the clock supply to 3.5 MHz by means of an external fundamental wave quartz The internal quartz driver can be optimized at 16 MHz and the stati electrical power component can be minimized.

Diese Einschränkung betrifft aber nicht die Beschaltung des Microcomputersystems mit einem externen Oszillator. Bei die­ ser Beschaltung kann weiterhin der volle Frequenzbereich (1 MHz bis 50 MHz) für die Taktversorgung verwendet werden. Durch diese Optimierung kann der Stromverbrauch der gesamten Oszillatorschaltung zusätzlich um den Faktor 5 reduziert wer­ den. This restriction does not affect the wiring of the Microcomputer systems with an external oscillator. At the This circuit can continue the full frequency range (1 MHz to 50 MHz) can be used for the clock supply. Through this optimization, the electricity consumption of the entire Oscillator circuit additionally reduced by a factor of 5 the.  

Eine wichtige Eigenschaft, die für die Taktversorgung mittels eines niederfrequenten Grundschwingungsquarzes spricht, ist dessen bessere mechanische Stabilität gegenüber hochfrequen­ ten Quarzen. Diese Eigenschaft erweist sich insbesondere in der Automobiltechnik als vorteilhaft.An important property that is used for clock supply of a low-frequency fundamental oscillation crystal its better mechanical stability against high frequencies ten crystals. This property is particularly evident in automotive technology as advantageous.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on the in the figures of the Exemplary embodiments illustrated in the drawing. It shows:

Fig. 1 die allgemeine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Taktversorgungssystems für ein Microcomputersystem mit Power-Management, FIG. 1 shows the general embodiment of the clock supply system of the invention for a microcomputer system with power management,

Fig. 2 ein konkretes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä­ ßen Taktversorgungssystems für ein Microcomputersy­ stem mit Power-Management, FIG. 2 shows a concrete embodiment of the inventive SEN clock supply system for a Microcomputersy stem with power management,

Fig. 3 eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung zur Systemtakt-Erzeugung. Fig. 3 shows an advantageous embodiment of the device for system clock generation.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Übersicht des Konzeptes des erfindungsgemäßen Taktversorgungssystems für einen Microcom­ putersystem dargestellt. Dieses Konzept umfaßt neben den be­ kannten Methoden zur Stromeinsparung, wie zum Beispiel POWER-DOWN-MODE bzw. IDLE-MODE zusätzliche Methoden zum Stromein­ sparen. Diese zusätzlichen Methoden zur Stromeinsparung set­ zen auf den bekannten Stromsparmodi auf und ergänzen diese sinnvoll. Das Konzept wird im Folgenden als flexibles Power-Management bezeichnet.In Fig. 1 of the drawing is a summary of the concept of the clock supply system according to the invention for a computer system Microcom shown. In addition to the known methods for saving electricity, such as POWER-DOWN-MODE or IDLE-MODE, this concept includes additional methods for saving electricity. These additional methods for saving electricity are based on the well-known power saving modes and complement them sensibly. The concept is referred to as flexible power management in the following.

Von einem externen Quarz XTAL wird ein Taktsignal der Fre­ quenz fET generiert. Dieses Signal wird einem Microcomputer zugeführt und in einen internen Oszillator eingekoppelt. Der interne Oszillator erzeugt aus dem Eingangstaktsignal ein Si­ gnal der Frequenz fOSC Dieses Oszillatortaktsignal wird aus­ gangsseitig einer Einrichtung zur Systemtakt-Erzeugung zuge­ führt. Die Systemtakt-Erzeugung erzeugt ausgangsseitig ein Signal der Frequenz fST erzeugt. Dieses Signal wird im Fol­ genden als Systemtaktsignal bezeichnet.A clock signal of the frequency f ET is generated by an external crystal XTAL. This signal is fed to a microcomputer and coupled into an internal oscillator. The internal oscillator generates a signal of the frequency f OSC from the input clock signal. This oscillator clock signal is supplied from the output side to a device for generating the system clock. The system clock generation generates a signal of frequency f ST on the output side. This signal is referred to as the system clock signal in the fol lowing.

Die Einrichtung zur Systemtakt-Erzeugung umfaßt im vorliegen­ den Beispiel einen Taktteiler und einen Taktmultiplizierer. Eine mögliche Realisierung der Einrichtung zur Systemtakt- Erzeugung wird anschließend in Fig. 3 genauer beschrieben.The device for system clock generation in the present example comprises a clock divider and a clock multiplier. A possible implementation of the device for generating the system clock is subsequently described in more detail in FIG. 3.

An einem weiteren Ausgang wird das Oszillatorausgangssignal einer Signal Real-Time-Clock-Einrichtung RTC zugeführt. Typi­ scherweise ist diese RTC-Einrichtung ein RTC-Treiber vorge­ schaltet. Das Oszillatoreingangssignal sowie das Eingangs­ signal der Systemtakt-Erzeugung können über eine Vorrichtung, die nach dem eingangs beschriebenen POWER-DOWN-MODUS arbei­ tet, unterbrochen werden.The oscillator output signal is sent to another output a signal real-time clock device RTC supplied. Typi This RTC device is usually an RTC driver switches. The oscillator input signal as well as the input system clock generation signal can be via a device that work according to the POWER DOWN MODE described at the beginning be interrupted.

Der Systemtakt fST wird einer Vielzahl von Modulgruppen MA, MB, . . . MX zugeführt. Jede dieser Modulgruppen enthält minde­ stens ein Einzelmodul Aν, Bν, . . . Xν sowie einen dem Einzelmodul vorgeschalteten Gruppentakttreiber A, B, . . . X. Im vorliegenden Beispiel weist Modulgruppe MA 2 Einzelmodule, Modulgruppe MB x Einzelmodul und Modulgruppe MX × 3 Einzelmodule auf.The system clock f ST is a variety of module groups M A , M B ,. . . M X supplied. Each of these module groups contains at least one individual module A ν , B ν ,. . . X ν and a group clock driver A, B,. . . X. In the present example, module group M A has 2 individual modules, module group M B x individual module and module group M X × 3 individual modules.

Der Systemtakt wird dabei jeweils dem Takteingang CLK eines jeden Gruppentakttreibers zugeführt. Die Gruppentakttreibers erzeugen jeweils ein Taktsignal fA, fB, . . . fX, das ausgangssei­ tig über Gruppentaktleitungen dem Takteingang CLK der jewei­ ligen nachgeschalteten Einzelmodulen zugeführt wird. Die Taktfrequenz fA, fB, . . . fX in den jeweiligen Gruppentaktleitun­ gen ist dabei spezifisch an die Anforderungen der jeweiligen Einzelmodule Aν, Bν . . . Xν angepaßt.The system clock is fed to the clock input CLK of each group clock driver. The group clock drivers each generate a clock signal f A , f B ,. . . f X , which is supplied on the output side to the clock input CLK of the respective downstream individual modules via group clock lines. The clock frequency f A , f B,. . . f X in the respective group clock lines is specific to the requirements of the respective individual modules A ν , B ν . . . X ν adjusted.

Optional können in den Gruppentaktleitungen noch weitere Taktteiler vorgesehen sein, die wie bei dem Einzelmodul X1 angedeutet, einem oder mehreren Einzelmodulen direkt vorge­ schaltet sind. Dadurch wäre es möglich, für jedes Einzelmodul einen spezifischen Takt zu definieren.Optionally, further clock dividers can be provided in the group clock lines, which, as indicated for the individual module X 1 , are directly connected to one or more individual modules. This would make it possible to define a specific cycle for each individual module.

Die Gruppentakttreiber sowie die Einzelmodule enthalten Ab­ schalteinrichtungen EN. Das Abschalten erfolgt erfindungsge­ mäß programmgesteuert über Software. Optional kann das Soft­ ware-Programm auch die Einstellung des Teilerfaktors der Taktteiler vornehmen.The group clock drivers and the individual modules contain Ab switching devices EN. The shutdown is fiction, ge programmatically via software. Optionally, the soft ware program also the setting of the divisor factor of the Make clock divider.

Durch die softwaregesteuerten Taktteilereinstellung sowie die Möglichkeit der softwaregesteuerten Abschaltung von Modul­ gruppen und Einzelmodulen ist es möglich, die Taktfrequenz sowohl für ganze Modulgruppen als auch für Einzelmodule spe­ ziell auf die Anforderungen des gesamten Taktversorgungssy­ stems anzupassen. Damit ist eine höchstmögliche Flexibilität der Taktversorgung des Gesamtsystems des Microcomputers gege­ ben.Through the software-controlled clock divider setting and the Possibility of software-controlled shutdown of the module groups and individual modules it is possible to change the clock frequency both for entire module groups and for individual modules targeting the requirements of the entire clock supply system stems to adapt. This is the greatest possible flexibility the clock supply of the entire system of the microcomputer ben.

Im vorliegenden Beispiel verfügt jeder Gruppentakttreiber A, B, . . . X sowie jedes Einzelmodul Aν, Bν, . . . Xν über eine softwa­ regesteuerte Abschalteinrichtung EN und kann damit auch im Bedarfsfall abgeschaltet werden. In der Realität ist es na­ türlich nicht notwendig bzw. oftmals nicht erwünscht, einzel­ ne Modulgruppen bzw. Einzelmodule abschalten zu können.In the present example, each group clock driver A, B,. . . X and each individual module A ν , B ν,. . . X ν via a software-controlled switch-off device EN and can therefore also be switched off if necessary. In reality, it is of course not necessary or often not desirable to be able to switch off individual module groups or individual modules.

In Fig. 2 ist ein konkretes Anwendungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Taktversorgungssystems mit flexiblem Power- Management dargestellt. Das Taktversorgungssystem aus Fig. 2 baut auf dem Konzept des Taktversorgungssystems aus Fig. 1 auf.In FIG. 2, a concrete application example of the clock supply to the invention OF INVENTION system is shown with a flexible power management. The clock supply system from FIG. 2 is based on the concept of the clock supply system from FIG. 1.

Fig. 2 weist drei Modulgruppen auf: eine CPU-Modulgruppe, eine Interface-Modulgruppe und eine Peripherie-Modulgruppe. Fig. 2 has three module groups: a CPU module group, an interface module group and a peripheral module group.

Die CPU-Modulgruppe weist einen CPU-Takttreiber auf. Der CPU-Takt­ treiber erzeugt ausgangsseitig ein Signal mit der Takt­ frequenz fCPU. Dieses Taktsignal wird in die Takteingänge CLK der beiden nachgeschalteten Einzelmodule eingekoppelt. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei den Einzelmodulen um ein CPU-Speichermodul und ein internes Speichermodul.The CPU module group has a CPU clock driver. On the output side, the CPU clock driver generates a signal with the clock frequency f CPU . This clock signal is coupled into the clock inputs CLK of the two individual modules connected downstream. In the present example, the individual modules are a CPU memory module and an internal memory module.

In der CPU-Modulgruppe verfügt lediglich der CPU-Takttreiber über eine Abschalteinrichtung EN. Die Abschalteinrichtung EN des CPU-Takttreibers kann dabei über den eingangs beschriebe­ nen IDLE-MODE abgeschaltet werden. Das nachgeschaltete CPU-Spei­ chermodul sowie das interne Speichermodul verfügen hinge­ gen typischerweise über keine Abschalteinrichtung. Diese bei­ den Module dürfen nicht getrennt, sondern nur zusammen abge­ schaltet werden.Only the CPU clock driver is available in the CPU module group via a switch-off device EN. The shutdown device EN the CPU clock driver can be described using the input IDLE-MODE can be switched off. The downstream CPU memory memory module and the internal memory module have hinge typically does not have a shutdown device. This at the modules must not be separated, but only together be switched.

Die Interface-Modulgruppe umfaßt einen Interface-Takttreiber, der ausgangsseitig ein Signal mit der Taktfrequenz fIF be­ reitstellt. Dieses Taktsignal wird allen nachgeschalteten Einzelmodulen zugeführt. Die Interface-Einzelmodule sind im vorliegenden Beispiel ein asynchrones und synchrones seriel­ les Interface, ein Watchdog-Timer-Modul und ein Modul für schnelle externe Interrupts.The interface module group comprises an interface clock driver which provides a signal with the clock frequency f IF on the output side. This clock signal is fed to all downstream individual modules. The individual interface modules in the present example are an asynchronous and synchronous serial interface, a watchdog timer module and a module for fast external interrupts.

Die beiden seriellen Interface-Module verfügen jeweils über eine softwaregesteuerte Abschalteinrichtung EN. Das Modul für schnelle externe Interrupts sowie das Watchdog-Timer-Modul verfügen typischerweise über keine Abschalteinrichtungen. Diese beiden Sicherheits- bzw. Überwachungsmodule dürfen un­ ter keinen Umständen ausgeschaltet werden können. Aus diesem Grund weist der vorgeschaltete Interface-Takttreiber eben­ falls keine Abschalteinrichtung auf.The two serial interface modules each have a software-controlled shutdown device EN. The module for fast external interrupts and the watchdog timer module typically do not have shutdown devices. These two security and monitoring modules may not under no circumstances can be switched off. For this The upstream interface clock driver shows the reason if there is no switch-off device.

Die Peripherie-Modulgruppe weist einen Peripherie-Takttreiber auf, der ausgangsseitig ein Signal der Taktfrequenz fP er­ zeugt. Dieses Taktsignal wird den nachgeschalteten Einzelmo­ dulen zugeführt. Die Peripherie-Einzelmodule sind im vorlie­ genden Beispiel ein Analog-Digital-Wandlern, ein Counter- Timer-Modul, ein Fast-PWM-Modul, ein Capture-Compare-Modul, ein Interrupt-Controller und ein Full-CAN-Modul. Diese Ein­ zelmodule sowie der Peripherietakttreiber verfügen jeweils mit Ausnahme des Interrupt-Controller über softwaregesteuerte Abschalteinrichtungen EN.The peripheral module group has a peripheral clock driver which generates a signal of the clock frequency f P on the output side. This clock signal is fed to the downstream individual modules. The peripheral individual modules in the present example are an analog-digital converter, a counter-timer module, a fast PWM module, a capture compare module, an interrupt controller and a full CAN module. With the exception of the interrupt controller, these individual modules and the peripheral clock driver each have software-controlled shutdown devices EN.

Das Konzept eines Taktversorgungssystems, das zusätzlich Me­ chanismen zur Reduzierung der Stromaufnahme enthält, wird als Power-Management bezeichnet. Das Power-Management von Micro­ computersystemen unterscheidet zwischen sogenannten "transparenten", "quasi- transparenten" und "aktiven" Power- Management-Komponenten.The concept of a clock supply system that also Me contains mechanisms for reducing the power consumption is called Referred to as power management. The power management from Micro computer systems differentiates between so-called "transparent", "quasi-transparent" and "active" power Management components.

Die transparenten Komponenten sind von außen nicht beeinfluß­ bar und wirken sich nicht auf die Leistungsfähigkeit bzw. das Verhalten des Microcomputersystems aus. Die wichtigste trans­ parente Komponente bei Microcomputersystemen ist das Taktsy­ stem.The transparent components are not affected from the outside bar and do not affect performance or that Behavior of the microcomputer system. The main trans Parent component in microcomputer systems is the Taktsy stem.

Die aktiven Komponenten hingegen stellen dem Anwender Mecha­ nismen zur optimalen Anpassung des Stromverbrauchs an den je­ weiligen Betriebszustand zur Verfügung. Mittels dieser Mecha­ nismen kann beispielsweise per Software der Takt des Micro­ computersystemens von dem voreingestellten Arbeitstakt auf einen reduzierten, programmierbaren Takt umgeschaltet werden. Da die Stromaufnahme der meisten Module eines Microcomputer­ systemens linear von der Frequenz abhängt, läßt sich durch die Frequenzabsenkung eine erhebliche Reduzierung des Ge­ samtstromverbrauchs erzielt werden.The active components, on the other hand, provide the user with Mecha nisms for optimal adaptation of the power consumption to each operating state available. By means of this mecha The clock of the Micro can be used for software, for example computer systems from the preset work cycle a reduced, programmable clock can be switched. Because the current draw of most modules of a microcomputer systemens depends linearly on the frequency the frequency reduction a significant reduction in Ge total electricity consumption can be achieved.

Eine weitere aktive Komponente ist das gezielte Abschalten von einzelnen Modulen sowie von Modulgruppen und somit aller Module, die mit dem Takt der Modulgruppen versorgt werden.Another active component is the targeted shutdown of individual modules as well as module groups and thus all Modules that are supplied with the clock of the module groups.

Eine quasi-transparente Komponente für den Stromverbrauch stellt die Spannungsversorgung dar. Bei den meisten Microcom­ putermodulen geht die Versorgungsspannung in erster Näherung quadratisch in die Stromaufnahme ein. Beispielsweise bewirkt eine Absenkung der Versorgungsspannung von 5 V auf 3 V eine Reduzierung der Stromaufnahme um einen Faktor von größer 2.A quasi-transparent component for power consumption represents the power supply. For most Microcom The supply voltage is approximated to the power modules square in the current consumption. For example  a reduction in the supply voltage from 5 V to 3 V one Reduction of the current consumption by a factor greater than 2.

Allerdings läßt sich zur Reduzierung der Gesamtstromaufnahme die Versorgungsspannung nicht belieb verringern. Die Zuläs­ sigkeit einer Absenkung der Versorgungsspannung hängt von der Fertigungstechnologie der Microcomputersystems sowie von der Tatsache ab, inwieweit die Ausgangstakttreiber mit einer re­ duzierten Versorgungsspannung von beispielsweise 3 V für die geforderten Applikationen betrieben werden können.However, to reduce the total power consumption do not reduce the supply voltage arbitrarily. The admissions liquid supply voltage depends on the Manufacturing technology of the microcomputer systems and of Fact to what extent the output clock drivers with a re reduced supply voltage of, for example, 3 V for the required applications can be operated.

Das vorliegende Konzept eines flexiblen Power-Managements zur Reduzierung der Stromaufnahme verknüpft die bekannten trans­ parenten und aktiven Komponenten und definiert ein sogenann­ tes quasi-dezentrales Taktversorgungssystem.The present concept of flexible power management for Reduction in power consumption links the well-known trans parent and active components and defines a so-called quasi-decentralized clock supply system.

Das quasi-dezentrale Taktversorgungssystem unterteilt den Sy­ stemtakt in drei Taktsubsysteme: den CPU-Takt, den Periphe­ rietakt und den Interfacetakt. Der CPU-Takt versorgt den CPU- Speicher und die internen Speicher, während der Periphe­ rietakt alle Peripheriemodule und der Interfacetakt alle In­ terfacemodule versorgt.The quasi-decentralized clock supply system divides the Sy master clock in three clock subsystems: the CPU clock, the peripheral rietakt and the interface clock. The CPU clock supplies the CPU Memory and the internal memory during the periphery Rietakt all I / O modules and the interface clock all In interface modules supplied.

Der Peripherietakt und Interfacetakt werden über nur eine einzige Taktleitung geführt, um die Umladekapazitäten zu re­ duzieren. Um ein Abschalten ganzer Modulgruppen und der zuge­ hörigen Taktleitungen zu ermöglichen, sind für das Periphe­ rie- und Interfacetaktsystem zwei lokale Takttreiber zur Er­ zeugung der lokal benötigten Takte vorgesehen.The peripheral clock and interface clock are only one single clock line led to re-transhipment capacities reduce. To switch off entire module groups and the Enabling subtle clock lines are essential for the periphery rie and interface clock system two local clock drivers to Er Generation of the locally required clocks provided.

Das quasi-dezentrale Taktversorgungssystem optimiert das Ver­ hältnis zwischen Stromverbrauchsreduzierung durch die kürze­ ren Taktleitungen und kleineren Takttreibern, und dem Anstieg des Stromverbrauchs aufgrund der größeren Anzahl der Takt­ treiber. Wird durch diese Optimierung schon im normalen Be­ triebsmodus des Microcomputersystems eine erhebliche Reduzie­ rung des Stromverbrauchs gegenüber bekannten Taktversorgungs­ systemen erreicht, so wird diese Reduzierung noch erheblich unterstützt, wenn ganze Peripheriegruppen sowie das zugehöri­ ge Taktsystem abgeschaltet werden.The quasi-decentralized clock supply system optimizes the Ver Relationship between reducing electricity consumption due to the brevity ren clock lines and smaller clock drivers, and the rise of electricity consumption due to the larger number of clock driver. Is this optimization already in normal loading drive mode of the microcomputer system a considerable reduction tion of power consumption compared to known clock supply  systems achieved, this reduction is still considerable supports when entire peripheral groups as well as the associated be switched off.

Dieses Taktversorgungssystem weist einen höchsten Grad an Flexibilität auf, wodurch der Gesamtstromverbrauch des Micro­ computersystems minimiert werden kann.This clock supply system shows the highest degree Flexibility on what the total power consumption of the Micro computer systems can be minimized.

Das neue flexible Power-Management für Microcomputersysteme baut auf herkömmliche Stromsparmethoden auf. Der Stromver­ brauch dieser Microcomputersysteme kann insbesondere per Software skaliert werden und so dem jeweiligen Betriebszu­ stand des Gesamtsystems optimal angepaßt werden. Per Software können einzelne Module, die beispielsweise im Stand-by- Betrieb nicht verwendet werden, gezielt abgeschaltet werden.The new flexible power management for microcomputer systems builds on conventional energy saving methods. The Stromver need of these microcomputer systems can be per Software are scaled and so the respective company state of the overall system can be optimally adapted. Via software individual modules that are in stand-by Operation not used, be switched off specifically.

Da diese Module aber nach wie vor am Taktversorgungssystem angekoppelt sind, wird ihr letzter Zustand gespeichert und kann bei Wiederinbetriebsetzung bei dem zuletzt gespeicherten Zustand wieder weiterarbeiten. Dadurch erübrigt sich ein kom­ plizierter Hardware- bzw. Software-Reset, der beispielsweise im IDLE-MODE bzw. POWER-DOWN-MODE wie eingangs beschrieben erforderlich ist.Since these modules are still on the clock supply system are coupled, their last state is saved and can be restarted from the last saved Condition continue to work. This eliminates the need for a com complicated hardware or software reset, for example in IDLE-MODE or POWER-DOWN-MODE as described at the beginning is required.

Das gezielte Abschalten von einzelnen Modulen sowie ganzer Modulgruppen ist eine der Haupteigenschaften des quasi­ dezentralen Taktversorgungssystems. Werden in speziellen Be­ triebszuständen des Gesamtsystems Einzelmodule nicht verwen­ det, so können diese einzeln oder als gesamte Gruppe abge­ schaltet werden. Auf diese Weise läßt sich der Gesamtstrom­ verbrauch des Systems erheblich reduzieren.The targeted shutdown of individual modules as well as whole ones Module groups is one of the main characteristics of the quasi decentralized clock supply system. Are in special Be drive states of the overall system Do not use individual modules det, so these can be individually or as a whole group be switched. In this way, the total current significantly reduce system consumption.

Wird die Taktversorgung eines Einzelmoduls auf eine Frequenz von 0 Hz reduziert - dies entspricht einem Abschalten der Taktversorgung - so verweilt dieses Modul in seinem augen­ blicklichen Zustand. In diesem Zustand wird von diesem Modul kein Strom aufgenommen. Nach Anlegen einer Arbeitsfrequenz größer 0 Hz arbeitet das Modul exakt an der gestoppten Stelle weiter.The clock supply of a single module to a frequency reduced from 0 Hz - this corresponds to switching off the Clock supply - this module lingers in his eyes viewable condition. In this state, this module no electricity consumed. After creating a working frequency  greater than 0 Hz, the module works exactly at the stopped point continue.

Das Abschalten eines Einzelmoduls kann auf zwei Arten ablau­ fen. Entweder wird der zugeführte Takt außerhalb des Moduls mittels des übergeordneten Takttreibers abgeschaltet. Dieses Abschalten entspricht einem Abschalten der gesamten Modul­ gruppe. Eine weitere Möglichkeit ist das Abschalten des in einem Einzelmodul integrierten lokalen Taktgenerators. Da­ durch bleibt das Einzelmodul zwar im letzten Zustand vor der Abschaltung, die Steuerregister des Einzelmoduls hingegen bleiben weiterhin beschreibbar bzw. lesbar.Switching off a single module can be done in two ways fen. Either the supplied clock is outside the module switched off by means of the higher-level clock driver. This Switching off corresponds to switching off the entire module group. Another option is to switch off the in a single module integrated local clock generator. There the individual module remains in its last state before Shutdown, the control register of the individual module, however remain writable or readable.

Das Ab- und Anschalten der Einzelmodule kann während des Be­ triebs per Software vorgenommen werden und ist ebenso wie die Taktumschaltung durch einen speziellen Sicherheitsmechanismus geschützt. Dadurch ist eine durch Störung verursachte Einzel­ modulabschaltung auszuschließen.The individual modules can be switched on and off during loading be carried out by software and is just like that Clock switching by a special security mechanism protected. This is an individual caused by disturbance exclude module shutdown.

Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer System­ takt-Erzeugungseinrichtung. Diese Einrichtung umfaßt einen ersten Bereich mit reduziertem Microcomputertakt und einen zweiten Bereich mit "normalen" Microcomputertakt. Eingangs­ seitig wird der Systemtakt-Erzeugungseinrichtung ein Taktsi­ gnal mit der Frequenz fOSC eingekoppelt. Fig. 3 shows an advantageous embodiment of a system clock generating device. This device comprises a first area with a reduced microcomputer clock and a second area with a "normal" microcomputer clock. On the input side, the system clock generating device is coupled with a clock signal with the frequency f OSC .

Das Eingangstaktsignal wird zum einen in einen ersten Bereich mit reduziertem Microcomputertakt in einen Taktteiler einge­ koppelt. Der Taktteiler ist im vorliegenden Beispiel ein Slow-Down-Divider (SDD). Ausgangsseitig vom Taktteiler steht ein Taktsignal mit der Frequenz fSDD bereit. Für den Divisi­ onsfaktor des Slow-Down-Deviders lassen sich im vorliegenden Beispiel Teilerfaktoren von 1 bis 32 einstellen. Dadurch läßt sich ein sehr breiter skalierbarer Taktbereich einstellen. Die Einstellung der Teilerfaktoren des Slow-Down-Deviders sind typischerweise software-gesteuert. The input clock signal is firstly coupled into a first area with a reduced microcomputer clock in a clock divider. In the present example, the clock divider is a slow-down divider (SDD). A clock signal with the frequency f SDD is available on the output side of the clock divider. In the present example, divisor factors from 1 to 32 can be set for the division factor of the slow-down devider. This allows a very wide scalable cycle range to be set. The setting of the divider factors of the slow down devider are typically software controlled.

Zusätzlich wird das Oszillatorsignal in einen zweiten Bereich einem Taktmultiplizierer, der im vorliegenden Beispiel durch einen Phasenregelkreis (PLL) gebildet wird, eingekoppelt. Ausgangsseitig vom Taktmultiplizierer wird ein Signal mit der Frequenz fPLL ausgekoppelt. Die Taktfrequenz des Ausgangs­ signals ist je nach Teilerfaktor der PLL größer als die Fre­ quenz des Oszillatorsignals fOSC. Im vorliegenden Beispiel werden Faktoren zwischen 1,5 und 5 gewählt. Zusätzlich ist es auch möglich, die Taktfrequenz des Oszillatoreingangssignals nicht zu verändern bzw. zu halbieren.In addition, the oscillator signal is coupled into a second area of a clock multiplier, which in the present example is formed by a phase locked loop (PLL). A signal with the frequency f PLL is output on the output side of the clock multiplier. Depending on the divider factor of the PLL, the clock frequency of the output signal is greater than the frequency of the oscillator signal f OSC . In the present example, factors between 1.5 and 5 are chosen. In addition, it is also possible not to change or halve the clock frequency of the oscillator input signal.

Das unveränderte Oszillatorsignal fOSC, das Signal mit der halben Oszillatortaktfrequenz fOSC/2 sowie das Ausgangssignal des Taktmultiplizierers fPLL werden anschließend einer ersten Auswahleinrichtung zugeführt, die eine Taktauswahl vornimmt. Diese Taktauswahl erfolgt durch eine Reset-Konfiguration.The unchanged oscillator signal f OSC , the signal with half the oscillator clock frequency f OSC / 2 and the output signal of the clock multiplier f PLL are then fed to a first selection device which makes a clock selection. This clock selection is made by a reset configuration.

Das Taktausgangssignal der ersten Auswahleinrichtung wird zu­ sammen mit dem Frequenztaktsignal fSDD einer zweiten Auswah­ leinrichtung zugeführt. Die zweite Auswahleinrichtung nimmt softwaregesteuert eine zweite Auswahl vor, so daß ausgangs­ seitig an der Systemtakt-Erzeugungseinrichtung das System­ taktsignal mit der Frequenz fST ausgekoppelt wird. The clock output signal of the first selection device is fed together with the frequency clock signal f SDD to a second selection device. The second selection device makes a second selection under software control, so that the system clock signal at frequency f ST is coupled out on the output side of the system clock generating device.

BezugszeichenlisteReference list

A,A,

B, . . . X Gruppentakttreiber
Aν
B,. . . X group clock drivers
A ν

, Bν , B ν

. . . Xν . . . X ν

Einzelmodule
MA
Single modules
M A

, MB , M B

, . . . MX ,. . . M X

Modulgruppen
PLL Phase-Locked-Loop, Phasenregelkreis
RTC Real-Time-Clock
SDD Slow-Down-Devider
CLK Takteingang
EN Enable-Vorrichtung, Abschalteinrichtung
fA
Module groups
PLL phase-locked loop
RTC real-time clock
SDD slow down devider
CLK clock input
EN enable device, shutdown device
f A

, fB , f B

, . . . fX ,. . . f X

Ausgangsfrequenzen der Signale der verschie­ denen Gruppentakttreiber
fCPU
Output frequencies of the signals of the various group clock drivers
f CPU

Core-Taktfrequenz
fEIN
Core clock frequency
f ON

extern generierte Eingangsfrequenz
fIP
externally generated input frequency
f IP

Taktfrequenz der Interfacemodulgruppe
fOSC
Clock frequency of the interface module group
f OSC

Oszillatorfrequenz
fP
Oscillator frequency
f P

Taktfrequenz der Peripheriemodulgruppe
fPLL
Clock frequency of the peripheral module group
f PLL

Ausgangstaktfrequenz der PLL
fSDD
Output clock frequency of the PLL
f SDD

Ausgangstaktfrequenz des SDD
fST
Output clock frequency of the SDD
f ST

Systemtaktfrequenz
System clock frequency

Claims (14)

1. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem beste­ hend aus einer Systemtakt-Erzeugungseinrichtung und einer Vielzahl von Einzelmodulen, die über Taktleitungen mit der Systemtakt-Erzeugungseinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) mindestens eine Modulgruppe vorgesehen ist, die eine Vielzahl gleichartiger Einzelmodule enthält, wobei jede Modulgruppe jeweils einen Gruppentakttreiber ent­ hält, dem eingangsseitig über Systemtaktleitungen der Sy­ stemtakt zugeführt wird und der ausgangsseitig über Takt­ leitungen mit den jeweiligen Einzelmodule verbunden ist,
  • b) mindestens eines der Einzelmodule und/oder mindestens ei­ nes der Gruppentakttreiber über Abschalteinrichtungen (EN) verfügt, über die der Takt der jeweiligen Einzelmo­ dule bzw. Gruppentakttreiber abgeschaltet werden kann.
1. clock supply system for a microcomputer system best consisting of a system clock generating device and a plurality of individual modules which are connected via clock lines to the system clock generating device, characterized in that
  • a) at least one module group is provided which contains a multiplicity of identical individual modules, each module group each containing a group clock driver, to which the system clock is supplied on the input side via system clock lines and which is connected to the respective individual modules via clock lines on the output side,
  • b) at least one of the individual modules and / or at least one of the group clock drivers has switch-off devices (EN) via which the clock of the respective individual module or group clock driver can be switched off.
2. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtungen (EN) softwaregesteuert sind.2. Clock supply system for a microcomputer system after Claim 1 characterized in that the shutdown devices (EN) are software controlled. 3. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch IDLE-MODE-Stromspareinrichtungen und/oder POWER-DOWN-MODE- Stromspareinrichtungen.3. Clock supply system for a microcomputer system after one of claims 1 to 2, marked by IDLE-MODE power saving devices and / or POWER-DOWN-MODE- Energy saving devices. 4. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemtakt-Erzeugungseinrichtung Taktteilereinrichtungen und/oder Taktmultipliziereinrichtungen enthält.4. Clock supply system for a microcomputer system after one of claims 1 to 3, characterized in that the system clock generating means clock dividing means and / or clock multipliers. 5. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Taktleitung zwischen mindestens einem der Gruppentakt­ treiber und mindestens einem der nachgeschalteten Einzelmodu­ le mindestens eine weitere Taktteilereinrichtung geschaltet ist.5. Clock supply system for a microcomputer system after one of claims 1-4,  characterized in that in the clock line between at least one of the group clock driver and at least one of the downstream individual modules le switched at least one further clock divider device is. 6. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktteilereinrichtungen und Taktmultipliziereinrichtungen softwaregesteuert sind.6. Clock supply system for a microcomputer system after one of claims 4 or 5, characterized in that the clock dividers and clock multipliers are software controlled. 7. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modulgruppe die CPU-Modulgruppe ist, die ein CPU- Speichermodul und interne Speichermodule enthält, wobei der der CPU-Modulgruppe zugeordnete Gruppentakttreiber den Core- Takt (fCPU) erzeugen.7. clock supply system for a microcomputer system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a module group is the CPU module group that contains a CPU memory module and internal memory modules, the group clock driver assigned to the CPU module group the core clock (f CPU ). 8. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die CPU-Modulgruppe keine Abschalteinrichtungen (EN) enthält.8. Clock supply system for a microcomputer system after Claim 7 characterized in that the CPU module group does not contain any shutdown devices (EN). 9. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Peripherie-Modulgruppe vorgesehen ist, wobei der zugehörige Gruppentakttreiber den Peripherie-Takt (fP) erzeugt.9. clock supply system for a microcomputer system according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one peripheral module group is provided, the associated group clock driver generating the peripheral clock (f P ). 10. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherie-Modulgruppe mindestens eines der Elemente AD-Wandler, Counter-Timer-Modul, PWM-Modul, CAN-Modul, Inter­ ruptcontroller, Capture-Compare-Modul enthält.10. Clock supply system for a microcomputer system after Claim 9 characterized in that  the peripheral module group at least one of the elements AD converter, Counter timer module, PWM module, CAN module, Inter ruptcontroller, capture compare module contains. 11. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Interface-Modulgruppe vorgesehen ist, wobei der zugehörige Gruppentakttreiber den Interface-Takt (fIF) erzeugt.11. clock supply system for a microcomputer system according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one interface module group is provided, the associated group clock driver generating the interface clock (f IF ). 12. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Interface-Modulgruppe mindestens eines der Elemente Watchdog-Timer-Modul, synchrones serielles Interface, asyn­ chrones serielles Interface, Interruptmodul, paralleles In­ terface enthält.12. Clock supply system for a microcomputer system after Claim 11 characterized in that the interface module group at least one of the elements Watchdog timer module, synchronous serial interface, asyn chronic serial interface, interrupt module, parallel In interface contains. 13. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangstakt (fEIN) durch einen Oszillator und/oder ein externes Quarz erzeugt wird.13. clock supply system for a microcomputer system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the input clock (f ON ) is generated by an oscillator and / or an external crystal. 14. Taktversorgungssystem für ein Microcomputersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Quarz ein Grundschwingungsquarz ist.14. Clock supply system for a microcomputer system after Claim 13, characterized in that the external quartz is a fundamental vibration quartz.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1345109A2 (en) * 2002-02-19 2003-09-17 NEC Electronics Corporation Information processing unit
EP1363179A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-19 STMicroelectronics S.A. Architecture for controlling dissipated power in a system on a chip and related system
EP1383023A2 (en) * 2002-07-17 2004-01-21 STMicroelectronics, Inc. A clock generator for an integrated circuit with a high-speed serial interface
DE10339034B4 (en) * 2003-08-25 2007-06-06 Siemens Ag Method for transferring data between multiple functional units
EP2653952A3 (en) * 2012-04-18 2017-04-12 Robert Bosch Gmbh Microcontroller

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001511929A (en) * 1997-12-16 2001-08-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Electronic circuit having a clock switch
DE102008045708A1 (en) 2008-09-04 2010-03-11 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Method for operating synchronous electric or electronic unit, involves connecting electric or electronic unit with electric or electronic components, where function of electric or electronic unit depends on energy requirement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0481485A2 (en) * 1990-10-17 1992-04-22 Nec Corporation Microcomputer having logic circuit for prohibiting application of subclock to selected internal unit
EP0632360A1 (en) * 1993-06-29 1995-01-04 Xerox Corporation Reducing computer power consumption by dynamic voltage and frequency variation
EP0633518A1 (en) * 1993-05-27 1995-01-11 Picopower Technology Inc. Circuit for generating modular clocking signals
DE19600210A1 (en) * 1995-01-04 1996-07-11 Nec Corp Single processor with variable processor clock and power supply for multiprocessor system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5378935A (en) * 1991-06-18 1995-01-03 Nokia Mobile Phones Ltd. Clock frequency adjustment of an electrical circuit
WO1993025954A2 (en) * 1992-06-11 1993-12-23 Sierra Semiconductor Corporation A universal programming interface for clock generators
ATE205616T1 (en) * 1994-10-19 2001-09-15 Advanced Micro Devices Inc INTEGRATED PROCESSOR SYSTEMS FOR PORTABLE INFORMATION DEVICES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0481485A2 (en) * 1990-10-17 1992-04-22 Nec Corporation Microcomputer having logic circuit for prohibiting application of subclock to selected internal unit
EP0633518A1 (en) * 1993-05-27 1995-01-11 Picopower Technology Inc. Circuit for generating modular clocking signals
EP0632360A1 (en) * 1993-06-29 1995-01-04 Xerox Corporation Reducing computer power consumption by dynamic voltage and frequency variation
DE19600210A1 (en) * 1995-01-04 1996-07-11 Nec Corp Single processor with variable processor clock and power supply for multiprocessor system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1345109A2 (en) * 2002-02-19 2003-09-17 NEC Electronics Corporation Information processing unit
EP1345109A3 (en) * 2002-02-19 2006-02-22 NEC Electronics Corporation Information processing unit
US7155631B2 (en) 2002-02-19 2006-12-26 Nec Electronics Corporation Information processing unit with a clock control circuit having access to the system bus during system clock changes
EP1363179A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-19 STMicroelectronics S.A. Architecture for controlling dissipated power in a system on a chip and related system
US7178044B2 (en) 2002-05-17 2007-02-13 Stmicroelectronics Sa Architecture for controlling dissipated power in a system-on-chip and related system
EP1383023A2 (en) * 2002-07-17 2004-01-21 STMicroelectronics, Inc. A clock generator for an integrated circuit with a high-speed serial interface
EP1383023A3 (en) * 2002-07-17 2006-02-22 STMicroelectronics, Inc. A clock generator for an integrated circuit with a high-speed serial interface
DE10339034B4 (en) * 2003-08-25 2007-06-06 Siemens Ag Method for transferring data between multiple functional units
EP2653952A3 (en) * 2012-04-18 2017-04-12 Robert Bosch Gmbh Microcontroller

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998037482A1 (en) 1998-08-27

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