本发明涉及电子电路，尤其是指一种时钟频率自动校准电路。
背景技术：
1、时钟精度的问题可能导致系统操作的不稳定性、不准确性和不一致性，进而影响安全功能的可靠性。在复杂的电子产品或者车规级芯片中，时钟系统的可靠性和异常处理机制的重要性，以确保系统在各种环境和工作条件下能够稳定运行。时钟故障，如漏失时钟或时钟频率偏差，可能导致以下问题：
2、1.执行错误的时间戳：如果时钟频率发生偏差，可能导致生成的时间戳不准确。在需要时间同步的应用中，例如安全相关的通信或事件记录，不准确的时间戳可能导致数据不一致或无法正确顺序。
3、2.通信同步问题：安全系统中的多个模块可能依赖于精确的时钟同步。如果时钟频率发生偏差，模块之间的通信同步可能受到影响，从而影响系统的整体性能和安全性。
4、3.安全功能执行问题：安全系统通常依赖于定时执行的功能，如安全监控、故障检测等。时钟频率偏差可能导致这些功能的执行时间不准确，从而影响系统对异常情况的响应能力。
5、4.故障检测和纠正问题：钟频率偏差可能影响系统对故障的检测和纠正。例如，定时的系统自检可能在时钟频率偏差的情况下产生错误的结果，从而导致系统对潜在故障的误判或漏检。
6、5.数据一致性问题：在需要时间戳或时序一致性的应用中，时钟频率偏差可能导致数据的不一致性。这对于涉及多个模块之间的数据传输和处理的系统尤为重要。
7、因此，在安全相关应用中，对时钟源的精确度和稳定性要求较高，同时需要实施监测机制以检测和处理时钟故障，确保系统能够在异常情况下正确运行。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决时钟的精度和稳定性的问题，以保障在时钟系统的时钟源需要校准，时钟可以快速恢复精度。本发明也可以作为测试模拟模块功能及性能一种手段，具体是，是诸如发生过快或过慢运行的时钟之类的时钟故障，意味着该模拟模块为不良品。
2、为解决上述技术问题，本发明的一种时钟频率自动校准电路，其中自动校准电路以保障在时钟系统的时钟源需要校准，包括参考时钟控制器模块、模拟时钟产生模块、待测时钟计数器模块、状态控制器，粗调参数生成器模块、细调参数生成器模块、比较器以及更新电路；所述参考时钟控制器模块将产生的监测窗口和采样信号输出到待测时钟计数器模块内，同时待测时钟计数器模块另一端接收模拟时钟产生模块输出的时钟信号驱动；
3、其中的状态控制器通过总线结构与参考时钟控制器模块、模拟时钟产生模块、待测时钟计数器模块、比较器以及更新电路之间交互相连；同时比较器的输出信号参与了粗调参数生成器模块和细调参数生成器模块的运算，所获得的粗调和细调数字值经状态控制器通过所述更新电路反馈给所述模拟时钟产生模块从而改变所产生的时钟频率；
4、所述的状态控制器中工作状态包含空闲状态，粗调状态，细调状态，错误状态和更新状态；初始状态即为空闲转态，当使能自动调节功能时，转入粗调状态，而粗调状态的循环次数与粗调参数生成器模块中的粗调位数一致，且每次开启或结束的条件为参考时钟控制器模块中的数据采样标志的置位，当结束最后一次粗调后进入细调状态；
5、细调状态的跳转条件为参考时钟控制器模块中的数据采样标志的置位和以下几个标志的结合：当待测计数值在临界阈值的范围之外时，状态由细调状态跳转到错误状态；当待测计数值在临界阈值的范围之内且在误差阈值之外时，如果细调次数没有达到z时，从新开启一次细调，反之状态则由细调状态跳转到错误状态；当待测计数值在临界阈值在误差阈值之内时，结束细调状态转入更新状态；
6、在更新状态下，在参考时钟控制器模块中的数据采样标志置位的下一参考时钟周期时将粗调值和细调值保存在参数寄存器中，当关闭自动调节功能后，更新状态转入空闲状态；
7、在进入错误状态后，自动调节状态寄存器置位以表明自动调节失败，且关闭自动调节功能后，更新状态转入空闲状态。
8、在本发明的一个实施例中，所述模拟时钟产生模块中的物理工作参数包含了时钟频率的粗调值，细调值和时钟频率区域选择；其中的粗调值和细调值为模拟时钟产生模块输入端，对所产生的时钟频率动态调节；所述的时钟频率区域选择与预设基准值有关，同时选择的时钟频率与预设基准值的数字值成线性关系，可通过公式：f＝f1*α+f2*β+c来表述，其中f为所述模拟反馈时钟的频率，f1为粗调的频率，α为粗调的参数值，f2为细调的频率，β为细调的参数，c为固定频率。
9、在本发明的一个实施例中，所述的参考时钟时钟控制器模块通过使用可靠且稳定的的外部时钟计数产生特定时长的监控窗口和数据采样标志；其中数据采样标志代表了在检测窗口结束的标志。
10、在本发明的一个实施例中，待测时钟计数器模块由所述模拟时钟产生模块驱动的计数器仅在参考时钟时钟控制器模块中监控窗口有效期间内从0开始向上计数，在其数据采样标志置位后暂停计数并保持，由此可采样得到待测计数值；当时钟频率确定时，使用该目标时钟频率计数可得到根据模拟时钟产生模块中预设基准值的数字值。
11、在本发明的一个实施例中，比较器用于判定所述的目标计数值是否高于或低于模拟时钟产生模块中预设基准值的数字值，并输出比较结果标志，如果不高于预设基准值时，比较结果标志为低，反之为高。
12、在本发明的一个实施例中，粗调参数生成器模块中设置与模拟参数对应的粗调值端口，其中粗调值的位宽与模拟参数保持一致。为了以最快方式达到调节的目的，所述粗调参数生成器应用了二分法进行多次调节，所述调节次数设置为所述粗调位宽。默认初次开启调节时，载入所述粗调值的初始值为中间值，当待测时钟频率高于目标时钟频率时，所述待测计数值大于所述基准值时，所述粗调值向右移一位，反之，低于目标频率时当前位保持不变下一位置1，按照以上方式从最高位起，从高到低依次按位处理，直到最后一位，结束校准。
13、在本发明的一个实施例中，细调参数生成器模块中设置与模拟参数对应的细调值端口，其中细调值位宽与模拟参数保持一致。细调值的计算方法如下：首先，将所述待测计数值与所述基准值相减得到所述差值，为了将所述差值与所述细调值对应起来，下一步需要将所述差值转换为步长值，然后根据比较结果标志进行判定，如果为高意味着待测频率较低，将当前细调值加上步长值可得到修改后的细调值；反之则当前细调值减去步长值得到修改后的细调。其中所述步长值计算方法如下：取得细调值加1后所得的测计数值之间的差值δ，根据以下公式δ≥2m求得所述m的值，由此所述步长值为所述待测计数值与所述基准值相减得到所述差值右移m位后得到的数字值。
14、在本发明的一个实施例中，当进入更新状态时将粗调值和细调值保存在更新电路的参数寄存器中；而当进入错误状态时，粗调值和细调值保存在更新电路的参数寄存器中，并且输出错误中断。
15、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的自动校准电路，与产生时钟的模拟电路配合使用，即数字部分计算出模拟物理工作参数的数字值例如粗调值与细调值，模拟电路根据所得工作参数反馈相应的时钟信号。该电路的自动校准逻辑是通过一个可靠的外部低频时钟源模块时钟作为参考时钟源，产生固定时长的监测窗口用于产生与实际频率有关的数字值，然后与参考值进行比较并得出结论，根据所得出对结论通过逐渐逼近的更新电路使用二分法快速的找到目标值。
1.一种时钟频率自动校准电路，其中自动校准电路以保障在时钟系统的时钟源需要校准，其特征在于，包括参考时钟控制器模块、模拟时钟产生模块、待测时钟计数器模块、状态控制器，粗调参数生成器模块、细调参数生成器模块、比较器以及更新电路；所述参考时钟控制器模块将产生的监测窗口和采样信号输出到待测时钟计数器模块内，同时待测时钟计数器模块另一端接收模拟时钟产生模块输出的时钟信号驱动；
2.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：所述模拟时钟产生模块中的物理工作参数包含了时钟频率的粗调值，细调值和时钟频率区域选择；其中的粗调值和细调值为模拟时钟产生模块输入端，对所产生的时钟频率动态调节；所述的时钟频率区域选择与预设基准值有关，同时选择的时钟频率与预设基准值的数字值成线性关系，可通过公式：f＝f1*α+f2*β+c来表述，其中f为所述模拟反馈时钟的频率，f1为粗调的频率，α为粗调的参数值，f2为细调的频率，β为细调的参数，c为固定频率。
3.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：所述的参考时钟时钟控制器模块通过使用可靠且稳定的的外部时钟计数产生特定时长的监控窗口和数据采样标志；其中数据采样标志代表了在检测窗口结束的标志。
4.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：待测时钟计数器模块由所述模拟时钟产生模块驱动的计数器仅在参考时钟时钟控制器模块中监控窗口有效期间内从0开始向上计数，在其数据采样标志置位后暂停计数并保持，由此可采样得到待测计数值；当时钟频率确定时，使用该目标时钟频率计数可得到根据模拟时钟产生模块中预设基准值的数字值。
5.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：比较器用于判定所述的目标计数值是否高于或低于模拟时钟产生模块中预设基准值的数字值，并输出比较结果标志，如果不高于预设基准值时，比较结果标志为低，反之为高。
6.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：粗调参数生成器模块中设置与模拟参数对应的粗调值端口，其中粗调值的位宽与模拟参数保持一致。
7.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：细调参数生成器模块中设置与模拟参数对应的细调值端口，其中细调值位宽与模拟参数保持一致。
8.根据权利要求1所述的自动校准电路，其特征在于：当进入更新状态时将粗调值和细调值保存在更新电路的参数寄存器中；而当进入错误状态时，粗调值和细调值保存在更新电路的参数寄存器中，并且输出错误中断。
