[发明专利]一种多时钟选择切换电路、时钟切换芯片及方法

说明书

技术领域

本发明属于芯片电路设计领域，尤其涉及一种多时钟选择切换电路、时钟切换芯片及方法。

背景技术

目前，时钟切换电路着眼于如何实现时钟的切换(主要是两个时钟之间的切换)，怎样避免产生毛刺以及采用硬件电路来控制输出时钟的频率变化来实现时钟切换。

但是这些时钟切换电路也存在一定的问题，主要体现在：时钟切换电路比较单一，很少有发明能将多个优点的电路集中体现在一个时钟切换电路上，有些电路的稳定性和可靠性也不够高。

专利申请号为“201410754184.0”的中国电子科技集团公司第四十七研究所的发明专利申请“时钟动态切换电路及方法”，它可以实现两个时钟信号的自由切换，确保任意时刻输出的时钟信号都是其中的一路输入时钟信号，但其也存在一定的不足，不具备多时钟无毛刺切换电路的优点。

专利申请号为“201410608180.1”的上海华虹宏力半导体制造有限公司的发明专利申请“时钟切换电路”，其给出了一种时钟切换电路，能消除时钟切换时的毛刺。但其也存在一定的不足，这个电路无法有效的减少亚稳态给电路带来的影响。

专利申请号为“201610599180.9”的天津大学的发明专利申请“一种用于时钟切换过程的自动复位结构”，这个发明能够在时钟选择信号发生变化时，自动输出复位信号，而当时钟切换电路切换完成后，自动去除复位信号，使受控电路正常工作。但其也存在一定的不足，这种自动复位结构较为复杂，配置不够灵活。

专利申请号为“201220705460.0”的江苏东大集成电路系统工程技术的发明专利申请“一种时钟切换电路”，其给出了一种新型的时钟切换电路，具有硬件结构简单、配置灵活和性能稳定的优点。但是，此发明并没有能够明确指出两路或多路时钟如何进行选择切换。

综上所述，现有技术中对于时钟切换单一，时钟切换过程会产生毛刺，亚稳态的产生等技术问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多时钟选择切换电路，该多时钟选择切换电路可输入的时钟进行扩展，可实现多路输入时钟的切换，也可以进行任意的切换顺序，为整体电路的工作模式提供了很强的灵活性。

本发明的一种多时钟选择切换电路，包括：与时钟输入信号数量相等的时钟门控子模块，这些时钟门控子模块中仅有一个用于通过输出多路输入时钟，其余的时钟门控子模块均用于禁止输出多路输入时钟；

每个时钟门控子模块的使能端分别与一个与逻辑门元件级联，用于分别为时钟门控子模块产生使能信号；

所有时钟门控子模块的输出端分别连接至同一个输入端数量与时钟输入信号数量相等的或逻辑门元件的一个输入端；或逻辑门元件的输出端为多时钟选择切换电路的输出端。

进一步的，时钟输入信号的数量至少为两个。

进一步的，每个时钟门控子模块均包括一个由两个D触发器级联形成的使能信号同步器、一个由D触发器以及一个两输入与逻辑门元件，且时钟门控子模块能够保证使能信号在时钟输入的下降沿进行锁存操作不会引起时序竞争问题。

进一步的，如果任何输入条件下，时钟输入总是需要不运行时维持高电平，则用于禁止输出多路输入时钟的时钟门控子模块包括两个级联D触发器和一个两输入与逻辑门元件，两个级联D触发器的输出端连接至与两输入逻辑门元件的输入端，时钟输入与两输入逻辑门元件的另一输入端相连。

进一步的，当时钟输入信号的数量为两个且硬复位信号保持低电平时，为避免随后切换出现延迟，与保持低电平硬复位信号相连的任一时钟门控子模块级联的与逻辑门元件的输入端串接有一个非逻辑门元件。

进一步的，当时钟输入信号的数量至少为三个时，每一路输入时钟增加控制信号，并且时钟输入控制信号与每一路时钟同步。

本发明还提供了多时钟选择切换电路的工作方法。

本发明的多时钟选择切换电路的工作方法，包括：

时钟输入信号输入至时钟门控子模块的时钟输入信号，仅有一个时钟门控子模块通过输出多路输入时钟，其余的时钟门控子模块均禁止输出多路输入时钟；

分别与每个时钟门控子模块的使能端级联的与逻辑门元件，分别为时钟门控子模块产生使能信号；

时钟门控子模块的输出信号输入至同一个输入端数量与时钟输入信号数量相等的或逻辑门元件，最后由或逻辑门元件选择一路时钟输入信号输出。