[发明专利]一种时钟门控电路及时钟门控电路实现方法

说明书

本申请提供一种时钟门控电路及时钟门控电路实现方法。该时钟门控电路包括：状态机、三模冗余锁存电路和逻辑门电路；状态机，用于根据输入的控制信号所触发的状态跳变，生成控制状态信号，并输入三模冗余锁存电路；三模冗余锁存电路，用于根据输入的前级时钟信号，对控制状态信号进行锁存，并向逻辑门电路输出锁存信号；逻辑门电路，用于对锁存信号和前级时钟信号进行与操作，生成并输出时钟控制信号。在本申请中，通过将状态机和三模冗余技术应用于时钟门控电路，以增强时钟门控电路抗辐照的能力。

技术领域

本申请涉及芯片设计技术领域，尤其涉及一种时钟门控电路及时钟门控电路实现方法。

背景技术

随着芯片设计技术和制造技术的发展，大规模片上系统(system on a chip，SoC)成为芯片发展的主流，迅速占据市场，并广泛应用于各领域，如航空领域、航天领域中。

在航天领域中，应用于航天器中的SoC，由于航天器所处的空间环境存在复杂辐射粒子和射线，使得SoC中的各个器件容易受到影响，发生单粒子效应。其中，作为芯片时钟结构上层控制电路的时钟门控电路，一旦受到辐射粒子和射线的影响，会产生单粒子翻转和单粒子瞬态脉冲，从而影响其控制的下游子系统及其寄存器，造成大面积的翻转，甚至损伤，进而影响SoC芯片性能。因此，对时钟门控电路的抗辐照性能提出了更高的要求。

发明内容

本申请提供了一种时钟门控电路及时钟门控电路实现方法，以增强时钟门控电路的抗辐照能力。

第一方面，本申请提供一种时钟门控电路，包括：状态机、三模冗余锁存电路和逻辑门电路；其中，状态机，用于根据输入的控制信号所触发的状态跳变，生成控制状态信号，并输入三模冗余锁存电路；其中，控制信号为多比特信号，控制状态信号为单比特信号；三模冗余锁存电路，用于根据输入的前级时钟信号，对控制状态信号进行锁存，并向逻辑门电路输出锁存信号；前级时钟信号为上级电路在输入时钟门控电路之前所产生的时钟信号。逻辑门电路，用于对锁存信号和前级时钟信号进行与操作，生成并输出时钟控制信号，时钟控制信号用于选通后级时钟信号。

在一些可能的实施方式中，状态机包括：状态处理模块和状态机票决器；状态处理模块，用于根据输入的控制信号，确定状态机的工作状态，并向状态机票决器输出工作状态对应的工作状态信号；其中，工作状态信号为多比特状态信号；状态机票决器，用于对工作状态信号进行票决，并将第一票决结果作为控制状态信号输出，当辐照效应引发工作状态信号发生单比特跳变时，票决器能够屏蔽此单比特错误，从而保持正确的输出值。

在一些可能的实施方式中，状态处理模块，用于当控制信号为第一值时，将状态机的工作状态确定为第一工作状态，并输出第一工作状态对应的第一工作状态信号；当控制信号为第二值时，将状态机的工作状态确定为第二工作状态，并输出第二工作状态对应的第二工作状态信号；其中，第一值的每个比特位与第二值的每个比特位均不相同，防止控制信号发生辐照效应，触发比特变化，从而引起状态机错误的改变工作状态。

在一些可能的实施方式中，第一工作状态用于表示时钟门控电路处于初始状态和/或时钟门控电路处于关闭状态；第二工作状态用于表示时钟门控电路处于开启状态。

在一些可能的实施方式中，状态处理模块，还用于当状态机的工作状态不是第一工作状态以及第二工作状态时，将状态机的工作状态确定为第三工作状态，并输出第三工作状态对应的第三工作状态信号，第三工作状态与第一工作状态不同，第三工作状态与第二工作状态不同。通过改变所述控制信号，可实现从第三工作状态跳回第一工作状态或第二工作状态，防止状态机因为辐照效应引发的比特跳变发生锁死情况。

在一些可能的实施方式中，三模冗余锁存电路，包括：三模冗余锁存器和锁存器票决器；其中，三模冗余锁存器，用于根据所述前级时钟信号，对控制状态信号进行锁存，生成待票决信号并向锁存器票决器输出；锁存器票决器，用于对待票决信号进行票决，并将第二票决结果作为锁存信号输出。