안전하지 않은 I/O핀 노이즈 환경에서 MCU 클럭 보호를 위한 자동 온칩 글리치 프리 백업 클럭 변환 기법 (Automatic On-Chip Glitch-Free Backup Clock Changing Method for MCU Clock Failure Protection in Unsafe I/O Pin Noisy Environment)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 52권 / 12호 / 99 ~ 108페이지
· 저자명 : 안중현, 윤지애, 조정훈, 박대진

초록

클럭 펄스에 동기 되어 동작하는 임베디드 마이크로컨트롤러는 미션 크리티컬한 응용환경에서 입력 클럭에 가해지는 급격한 전기적 왜란의 영향에 의해 오동작이 발생되기 쉽다. 다양한 외부 전기적 노이즈에 대한 내성 있는 시스템 동작이 요구되며 시스템 클럭 관점에서 견고한 회로 디자인 기술이 점차 중요한 이슈가 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 시스템의 비이상적인 상황을 방지하기 위해 자동 클럭 에러 검출을 위한 온 칩클럭 컨트롤러 구조를 제안한다. 이를 위해 에지 검출기, 노이즈 제거기와 글리치 프리 클럭 스위칭 회로를 적용하였고, 에지 검출기는 입력 클럭의 비이상적인 저주파수 상태를 검출하는데 사용 되었으며, 딜레이 체인 회로를 이용한 클럭 펄스의 노이즈 제거기는 글리치 성분을 검출 할 수 있도록 하였다. 이렇게 검출된 입력 클럭의 비이상적인 상황은 글리치 프리 클럭 변환기에 의해 백업 클럭으로 스위칭하게 된다. 회로 시뮬레이션을 통해 제안된 백업 클럭 변환기의 동작을 검증하였고 테스트환경에서 방사노이즈를 인가하였을 때 시스템 클럭의 내성에 대한 주파수 특성을 평가하였다. 본 기법을 범용 MCU 구조에 추가적으로 적용하여 작은 하드웨어의 추가만으로도 시스템 클럭의 안전성을 확보하는 하나의 방법을 제시한다.

영어초록

The embedded microcontroller which is operated by the logic gates synchronized on the clock pulse, is gradually used as main controller of mission-critical systems. Severe electrical situations such as high voltage/frequency surge may cause malfunctioning of the clock source. The tolerant system operation is required against the various external electric noise and means the robust design technique is becoming more important issue in system clock failure problems. In this paper, we propose on-chip backup clock change architecture for the automatic clock failure detection. For the this, we adopt the edge detector, noise canceller logic and glitch-free clock changer circuit. The implemented edge detector unit detects the abnormal low-frequency of the clock source and the delay chain circuit of the clock pulse by the noise canceller can cancel out the glitch clock. The externally invalid clock source by detecting the emergency status will be switched to back-up clock source by glitch-free clock changer circuit. The proposed circuits are evaluated by Verilog simulation and the fabricated IC is validated by using test equipment electrical field radiation noise

참고자료

· 없음