ICS1523型高性能可编程行同步时钟发生器的原理及应用

ics1523是一款高性能、低功耗的同步信号发生器，它广泛应用于要求行同步、同步锁相的视频应用领域，由于采用低电压cmos混合模式技术，使得它能够为视频工程及分辨率从vga到uxga的显示提供有效的时钟解决方案。ics1523能够提供差分（高达250mhz）或者单路格式（高达125mhz）的像素时钟。动态相位调整电路可以控制像素时钟相对hysnc的相位，先进的锁相环技术可以选择内部可编程分频或外部分频，所有的功能都可以通过行业标准的i2c总线以它的硬件接口进行配置。

2 主要特点和引脚功能

ics1523的引脚排列如图1所示，它采用24引脚的soic封装，表1所列的是引脚功能。ics1523的主要特点如下：

像素频率高达250mhz；

频率抖动非常小；

动态调整输出时钟相位；

单终端sstl_3时钟输出；

双缓冲的pll/dpa控制寄存器；

可以分别对pll和pda软件复位；

可选择内部或者外部环路滤波器；

3.3v工作电压，输入耐压高达5v；

i2c串行接口即可以100khz工作，也可以400khz工作。

3 工作原理和内部寄存器

3.1 工作原理

ics1523的内部组成框图如图2所示。

ics1523的锁相环是针对行同步应用优化设计的，内部高性能施密特触发器在很短时间内对输入的hsinc信号进行预处理，并将处理后的hsync作为干净的参考信号，预处理后的hsync信号或者hsync的恢复信号会在func引脚上出现，这个输出信号与像素时钟的边界对齐。

ics1523内部具有自动上电复位检测电路。如果输入电压值低于它的门限值会自动复位，因而没有必要连接外部复位信号。

动态相位调整功能使得它能够输出相关的hsync信号，并且延时于像素时钟的输出信号，延迟的大小可以通过编程的方式设置，增加延时功能在多个视频源要求必须同步时显得非常有用。

ics1523使用行业标准的i2c串行总线接口进行编程。通过该接口能够访问内部的12个寄存器：1个只写寄存器、8个读写寄存器和3个只读寄存器。根据引脚i2cadr的状况可分别访问2个ics1523，当此引脚为低电平时，读地址是4dh，写地址是4ch，如果是高电平，则它的读地址是4fh，写地址是4eh，i2c总线接口既可以低速（100khz）工作，也可以高速（400khz）工作，并且有5v耐压。

3.2 内部寄存器

ics1523有12个控制寄存器，分别为输入控制寄存器、锁相控制寄存器、反馈分配0和1寄存器，dpa偏移寄存器、dpa控制寄存器、输出使能寄存器、晶体振荡器分配寄存器、复位寄存器、电路版本寄存器和状态寄存器。下面介绍几个重要的寄存器。

（1）状态寄存器（status register）

dpa_lock：动态相位调整锁定标志，0=没有锁定，1=锁定。

pll_lock：锁相环锁定标志，同上。

d2-d7：reserved。

（2）复位寄存器（reset register）

dpa reset：复位动态相位调整工作寄存器，写xah表示复位dpa工作寄存器。

pll reset：复位锁相环工作寄存器，写5xh表示复位pll工作寄存器。

其中，写5ah而表示同时复位2个工作寄存器。

（3）晶体振荡器分频寄存器

osc_div：osc（12引脚）/设置的系数（设置的数值+2）。

in_sel：选择相位/频率检测器的输入信号，0=hsync，1=osc分频器。

（4）输出使能寄存器（output enable register）

oe_pck：clk（pech）输出使能，0=高阻，1=使能。

oe_tck：clk（sstl_3）时钟输出使能，0=高阻，1=使能。

oe_p2：chk/2（pecl）输出使能，0=高阻，1=使能。

oe_t2：chk/2（sstl_3）输出使能，0=高阻，1=使能。

oe_f：func输出使能，0=高阻，1=使能。

cl2_inv:clk/2反转使能，0=不反转，1=反转。

out_scl：clk分频系列。

（5）dpa控制寄存器

pa_res0：动态相位调整精度选择。

（6）dpa偏移寄存器

dpa_os：动态相位调整偏移。

fil_sel：锁相环路选择，0=外部，1=内部。

（7）锁相环路寄存器

pfd0-2相位/频率检测增益。

psd0-1：后分频系数。

（8）输入控制寄存器

endls：使能dpa锁存状态输出到lock/ref脚。

enpls：使能pll锁存状态输出到lock/ref脚。

func_sel：功能输出选择，0=恢复的hsync，1=外部的hsync。

fbk_sel：反馈选择，0=内部反馈，1=外部反馈。

4 典型应用

4.1 硬件电路

ics1523的典型应用电路如图3所示，该电路为sid13806型显示控制器供视频同步信号。这些信号是sid13806连接lcd时所需要的。ics1523输入时钟是50mhz（引脚12）、输出clk1（25mhz）、clk2（12.5mhz）和clk3（387.6khz）分别接s1d13806的busclk（60引脚）、clk1（66引脚）、clk12（64引脚）和clk13（引脚）。

4.2 软件配置

软件配置流程如图4所示，详细配置过程见下文给出的部分配置程序。结合典型应用还给出相关寄存器的具体配置数值，如表2所示(这些值可通过ics1523专用软件获取)。

配置程序：

//ics 1523 initialisation

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_icr，(unsigned char)0)

error status |=ack；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_oe，(unsigned char)ox1a)；

error status |=ack：

ack=ics1523_writebyte((unsigned char) ics_od，0xff)

error_status |=ack；

ack=icsl523_writebyte((unsigned char) ics_dpao，(unsigned char)0)

error_status |=ack；

nb_trial=0；

d0

{nb_trial++；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_icr，0xc1)；

error status |=ack；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_lcr，0x37)；

error_status |=ack；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_fd0，0x39)；

error_status |=ack；
ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_fd1，ox00)；

error_status |=ack；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_swrst，ox50)；

error_status |=ack；

//program l ms temporizing period initial_timeout=gettickcount()；

while(gettickcount()<(initial_timeout+timeout_0f_1000 us))；

ics1523_readbyte((unsigned char)ics_sr，status)；

}while(!((unsigned int)*status&(unsigned int)ics_plllock)&&(nb_trial<10))；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_dpac，0x03)；

error_status |=ack；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char)ics_swrst，oxoa)；

error_status |=ack；

initial_timeout=gettickcount（）；

while(gettickcount（）<(initial_timeout+timeout_of_1000us))；

ack=ics1523_writebyte((unsigned char) ics_dpao，ox00)；

error_status |=ack；

return error_status；

5 结束语

本文提供的硬件电路及寄存器配置值已经在实际应用中得到验证，是完全正确的。ics1523为视频领域提供了一种很好的视频时钟解决方案。