2011年6月26日 星期日

IC 除頻器的應用觀念

我們來講一個有關於IC 設計裡,與我們系統應用之間的一個觀念問題。

我們知道有許多在IC 的系統應用中,尤其是一些所謂的MCU 或是周邊應用中

常常會用到的震盪回路即我們所稱的震盪源(Clock Source),譬如:我們

常說:MCU 最高可以跑多快?還有像是 UART 的Badurate 啦或是SPI、I2C 等,

這些東西在IC 設計架構裡或是系統應用上,都需要有一個晶振(oscillator)的

Clock source,因為現在許多IC之間的介面的複雜度,與IC 設計工具的成熟度,

所以,一般現在有許多IC 內部都有提供一些暫存器,可以讓系統應用工程師們

可以彈性的設定與使用這些介面的設定頻率,我們就隨便抓一個MCU 的內部的

System Clock 架構圖來看:

我們可以發現:不管是外掛或是內部oscillator 都會利用一組除頻器(./.n)讓系統

應用使用者,可以自行設定所需的SYSCLK。(當然大家在程式效能上,都希望越快越好,

但是越快的SYSCLK 會帶來耗電與比較複雜的電磁干擾問題...所以有時還是要適時

調整SYSCLK 來達到我們真正系統應用的目的!)

講到這裡,大家一定都不會有太多意見,也都常常習以為常的如此認定。

那我們再來看這個除頻器的設定值:

看到沒,一般來說:大部分的IC 設計者都會如此便宜行事的定義這個設定值,

其實,我們也知道一般所謂的除頻器就是一組D-Flip Flop(正反器),所以簡單

來說:就是一路1/2 ,再1/4...1/8,1/16 一路往下除下去就是了,也沒不對的地方。

再好一點...可能還有右下角的那一個EXOSC/3 這麼奇怪的 /3 出現,其實,對IC

設計者來說:1/3 也不是什麼大事情,就是1,2,3 進位...就可以得到 1/3 的除頻效果了。

但是大家有沒有想過一個問題,當您把 Oscillator 一開始就除以1/2 之後,

您就只能再往下除而已,在系統上您就不可能再得到 1/2~ 1/1 之間的值了。

您看以下示意圖:

舉個例子說:譬如您的 MCU 號稱可以跑個 48 MHz 的Oscillator ,結果呢?

利用除頻器之後,您最多也只能跑 24 MHz...不能跑 28, 32, 36 甚至 40 MHz 而已。

這個就是許多IC 設計者容易犯的盲點,如果您覺得這樣子會有問題嗎?

之前我做過有關Memory Card時,我們都是用所謂的SPI 或是Serial Clock 方式,

對外讀取Memory Card,結果,之後被客人抱怨速度太慢,但是呢,那時SD Card 的

規格是 20MHz Maximum,而一般 8051 MCU 大多不是跑 12MHz 就是 24 甚至 48MHz,

所以,在MCU 內部就是只有這些基頻...IC 設計者就為了便宜行事,就是設計成

1/2ˋ1/4 或 1/8 等...結果不能 24 MHz 卻也只能 12MHz...當場這樣子的系統應用

就當場傻眼站在那...一點辦法也沒有。當然我們也瞭解IC 設計者的難處,

這一種  1/2ˋ1/4 或 1/8 等的設計就是簡單,不用特別調整,若要調出一個

中間奇怪的基頻,就必須考慮許多內部Clock 基頻同步問題,而且還要考量震盪回路的

誤差漂移,就拿一般PLL(phase Lock Loop)來說:就幾乎不算是一般數位邏輯電路設計了,

自然就沒有人想去搞這個東西...自然這樣子的例子,在許多IC 的系統應用上,

還是有機會常常看到這樣子搞笑的窘境。所以啦,我也常說:許多基本的IC 設計或

程式撰寫都是一般很基本的Skill ,您想得到的,別人也想得到,就算您有特別的想法,

不好意思,老闆也會為了Cost Down ,就請您不要想這麼多了。一個PLL 與一個簡單的

D Flip Flop 的設計回路的晶圓面積是不能拿出來比的啦!

-----
所以我們才會很感嘆的說:為什麼現在許多 IC 設計或乃至於電子產業不好作,

因為能突破的技能與技術門檻不多,卻有太多人在搞了啦...偏偏這些人要轉業也不容易,

所以大家繼續留在這產業的結果就是殺價惡性競爭啊...

就像萬一那一家茂X DRAM 廠倒了,不好意思,這些員工還是會鳥獸散的跑到其他家

找機會,又很不幸的是:每年七月還是有一大堆人畢業生懵懵懂懂的投入這一個產業,

就算您目前就是在這個產業裡,您也別想高枕無憂,因為您也不可能一直"ㄎ一ㄥ"在那。

很簡單...當別人不好混時,就會覬覦別人的...自然就會有人來搶您的飯碗,

甚至來搶您們公司的產品與毛利,...但也很明顯,不好混的公司永遠是比好混的公司多,

所以,搶別人生意與產品市場的人總是比較多的啦。...這個就是我們常看到的產業新聞啊。

在未來如果政府若沒有好好的規劃國內經濟的藍圖,讓人力可以多方平衡發展的話,

這樣玩下去,光靠政府去遊說銀行砸錢去救那些兩兆雙星...又擔心出了狀況會影響國內

失業率數據不好看,結果可能非旦救不成,只是會讓國內的相關行業的人力一直浮濫的

激增,最後大家同在一鍋飯裡,搶到沒飯吃而已。(都只是掩飾失業率數據而已!)

---不管您技術有多深、產品多炫,也都會有人會想盡辦法挖您牆角的啦。

您相不相信?


沒有留言:

張貼留言