[发明专利]芯片及基于芯片工作负载检测的系统时钟自适应扩频装置

说明书

本发明公开了一种芯片及基于芯片工作负载检测的系统时钟自适应扩频装置，装置包括：主电源电压检测电路，其包括电源产生器和电压检测子电路，电源产生器的输入端用以连接外接电源，用于产生主电源，电压检测子电路的输入端与电源产生器的输出端连接，用于进行周期性检测，得到电源电压值；工作负载判断电路，其输入端与电压检测子电路的输出端连接，用于根据电源电压值与预设负载阈值的比较结果输出主频调整控制信号；系统时钟调整电路，其与工作负载判断电路的输出端连接，用于对系统时钟频率进行调整，以减缓主电源的电压波动。由此，该装置，能够提高芯片的执行效率和安全性，降低在低压时芯片发生时序失效的概率，降低芯片产生的EMI辐射。

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，尤其涉及一种基于芯片工作负载检测的系统时钟自适应扩频装置和一种芯片。

背景技术

芯片内部的工作负载，是指芯片在不同的工作场景下对芯片供电的消耗程度。通常情况下，芯片正常工作所产生的内部负载与系统主频成正比关系，系统的主频越高工作负载就越大。同时，芯片中所有活动模块的性质和数量也会影响工作负载的大小。在一定的驱动能力下，芯片的主电源电压会随工作负载的变化而产生波动，而主电源的波动通常会对高频电路的工作状态产生很大的影响。在一般的芯片应用中，信号的辐射主要是由于信号的能量过于集中在其载波频率位置，导致信号的能量在某一频点位置处产生过大的辐射发射。

为此，相关技术中提出了低压检测电路和时钟扩频电路，具体如下：

低压检测电路是芯片中常用的检测电源电压的安全电路。当电源电压出现异常，低于预设的阈值时，低压检测电路会对芯片产生预警或复位，以确保芯片工作的安全性。但是当芯片的电路负载过大时，低压检测电路会不断的产生预警或复位，打断芯片的正常工作，从而降低了芯片的工作效率。

通过时钟扩频电路对芯片时钟频率进行调整，使其频谱能量被分散在一定频谱范围上，从而降低芯片的EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)辐射。但是常用的扩频电路和芯片的内部负载没有相关性，不能主动的改善系统的执行效率和安全性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于芯片工作负载检测的系统时钟自适应扩频装置，能够提高芯片的执行效率和安全性，降低在低压时芯片发生时序失效的概率，降低芯片产生的EMI辐射。

本发明的第二目的在于提出一种芯片。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于芯片工作负载检测的系统时钟自适应扩频装置，所述装置包括：主电源电压检测电路，所述主电源电压检测电路包括电源产生器和电压检测子电路，所述电源产生器的输入端用以连接外接电源，所述电源产生器的输出端与所述电压检测子电路的输入端连接，所述电源产生器用于根据所述外接电源提供的电压产生芯片的主电源，所述电压检测子电路用于对所述主电源进行周期性检测，得到电源电压值；工作负载判断电路，所述工作负载判断电路的输入端与所述电压检测子电路的输出端连接，所述工作负载判断电路用于将所述电源电压值与预设负载阈值进行比较，并根据比较结果输出主频调整控制信号；系统时钟调整电路，所述系统时钟调整电路与所述工作负载判断电路的输出端连接，用于根据所述主频调整控制信号对所述芯片的系统时钟频率进行调整，以减缓所述主电源的电压波动。

进一步地，所述电压检测子电路包括：模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述电源产生器的输出端连接，所述模数转换器的输出端与所述工作负载判断电路的输入端连接；时间计数器，用于进行时间计数；相等比较器，所述相等比较器的第一输入端与所述时间计数器的输出端连接，所述相等比较器的第二输入端用以输入检测周期阈值，所述相等比较器的输出端与所述时间计数器的清零端连接；与门，所述与门的第一输入端与所述相等比较器的输出端连接，所述与门的第二输入端与所述模数转换器的转换完成端连接，所述与门的输出端与所述模数转换器的触发端连接。