CN101030094A - 一种电源控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源控制装置及方法，用以解决现有技术无法降低芯片的静态功耗的问题。本发明所述装置，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，该装置包括：电源控制单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源。本发明还公开了一种电源控制方法。本发明用于实现电源控制，降低芯片的静态功耗。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源控制装置及方法。
背景技术
随着芯片集成度、复杂度以及功能需求的增加，特别是多媒体应用的增加，电源功耗也随之大幅提升，如何动态调节和管理系统的能源消耗，实现更灵活的电源管理控制，成为每个芯片设计工程师必须面对的挑战。
数字电路系统的总功耗包括电子逻辑状态翻转时产生的动态功耗和没有发生翻转时晶体管漏电流产生的静态功耗，要想更好地降低系统的电源功耗，必须从这两个方面入手。
通过实时控制系统时钟，可以减少系统因逻辑翻转产生的动态功耗。当中央处理器或某些功能模块处于空闲状态时，所述中央处理器或某些功能模块的时钟关闭，有时甚至可以停止时钟振荡器和模拟锁相环的运行，从而关闭整个系统的时钟。现有的很多电子产品，采用时钟门控来控制系统时钟，其实现方法如图1所示，时钟的门控单元简单的用“与”门来表示，中央处理器和各模块的工作时钟均可以独立开关，系统可根据实际环境和应用的要求，对中央处理器、外部总线和外部设备的时钟进行动态管理，这样可以降低空闲模块或中央处理器空闲状态下电子逻辑不必要的翻转带来的能量损耗。
这样做虽然可以降低系统的动态功耗，但对于晶体管漏电流造成的静态功耗却无法降低，事实上，随着芯片集成度的提高，在90纳米和65纳米的制造工艺下，静态功耗在降低系统功耗和电源控制上占有更加重要的地位。
综上所述，现有技术无法降低芯片的静态功耗。
发明内容
本发明提供一种电源控制装置及方法，用以解决现有技术无法降低芯片的静态功耗的问题。
本发明提供的一种电源控制装置，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，该装置包括：
电源控制单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源。
所述电源控制单元包括控制单元和隔离单元；
所述控制单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，控制所述隔离单元锁存所述第一用电单元与所述第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源；
所述隔离单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与所述第二用电单元之间的交互信号。
当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，所述控制单元，还用于控制所述隔离单元对所述锁存的交互信号解除锁存；
则，所述隔离单元，还用于当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，对所述锁存的交互信号解除锁存，转发所述第一用电单元和所述第二用电单元之间的交互信号。
所述控制单元包括：
控制电源关闭单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，控制所述隔离单元锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源；
控制电源接通单元，用于当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源，并控制所述隔离单元对所述锁存的交互信号解除锁存。
所述控制电源关闭单元包括：发送锁存信号单元和发送关闭电源控制信号单元；
所述发送锁存信号单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，向所述隔离单元发送锁存信号，并触发所述发送关闭电源控制信号单元；
所述发送关闭电源控制信号单元，用于接收到所述发送锁存信号单元发送的触发信号时，向所述第一用电单元的供电单元发送关闭电源控制信号，该信号用于控制所述供电单元关闭向所述第一用电单元提供的电源；
则，所述隔离单元，接收到所述锁存信号时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号。
所述控制电源接通单元包括发送接通电源控制信号单元和发送打开信号单元；
所述发送接通电源控制信号单元，用于当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换到工作状态时，向所述第一供电单元发送接通电源控制信号，并触发所述发送打开信号单元；
所述发送打开信号单元，用于接收到所述发送接通电源控制信号单元发送的触发信号时，向所述隔离单元发送打开信号；
则，所述隔离单元，接收到所述打开信号后，对所述锁存的交互信号解除锁存，转发所述第一用电单元和所述第二用电单元之间的交互信号。
所述电源控制单元还包括：
时钟控制单元，用于当所述第一用电单元处于空闲状态时，控制关闭所述第一用电单元的时钟。
本发明提供的一种电源控制方法，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，该方法包括步骤：
当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源。
当所述第一用电单元处于空闲状态时，该方法还包括控制关闭所述第一用电单元的时钟的步骤。
所述锁存的交互信号至少包括所述第一用电单元进入睡眠状态前一刻，所述第一用电单元发送给所述第二用电单元的信号。
在所述第一用电单元转换为睡眠状态后，所述第二用电单元通过所述锁存的交互信号进行工作。
在所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态，并接通所述第一用电单元的电源后，该方法还包括对所述锁存的交互信号解除锁存的步骤。
本发明提供的技术方案，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，通过当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源的技术方案，解决了现有技术无法降低芯片的静态功耗的问题，最大程度地降低了系统能源的消耗。
附图说明
图1为现有技术采用时钟门控实现系统时钟控制的示意图；
图2为本发明装置实施例的结构示意图；
图3为本发明装置实施例中第一用电单元的状态转换示意图；
图4为本发明方法实施例的流程示意图；
图5为本发明方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电源控制装置及方法，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，然后控制关闭所述第一用电单元的电源；当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换到工作状态时，则控制接通所述第一用电单元的电源，所述第一用电单元与所述第二用电单元进行正常的信号交互工作，其中所述锁存的交互信号用于提供给所述第二用电单元，所述第二用电单元根据该锁存的信号进行工作，因此，本发明在不影响第二用电单元正常工作的情况下，降低了芯片的静态功耗，从而最大程度地降低了系统能源的消耗。
为了减小芯片的静态功耗，本发明实施例在芯片上增加了一个电源控制单元，当中央处理器等某些功能模块处于空闲或不运行状态时，不但将中央处理器等某些功能模块的时钟关闭，停止时钟振荡器和模拟锁相环的运行，并且断开所述中央处理器等某些功能模块的电源供应，这样芯片中由于晶体管漏电流造成的静态功耗就会显著地减少；
同时，为了保证在空闲模块的电源供应断开后，剩余的模块还能正常的运行，并且保证系统在被外部中断唤醒后，系统还能恢复以前的状态，本发明实施例在芯片的电源控制单元中还设置了隔离单元，用来锁存所述空闲模块进入睡眠状态前输出的信号。
为了详细阐述本发明的技术方案，下面结合附图，说明本发明实施例是如何实现的。
参见图2，本发明装置实施例，应用于第一用电单元22与第二用电单元23进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元22和第二用电单元23分别由第一供电单元24和第二供电单元25提供电源，所述装置包括：电源控制单元21；
所述电源控制单元21包括：控制单元211、隔离单元212和时钟控制单元213；
所述控制单元211包括：控制电源关闭单元2111和控制电源接通单元2112；
所述控制电源关闭单元2111包括：发送锁存信号单元21111和发送关闭电源控制信号单元21112；
所述控制电源接通单元2112包括：发送接通电源控制信号单元21121和发送打开信号单元21122；
根据芯片上的第一用电单元22的时钟和电源的供应情况，将所述第一用电单元22的状态分为工作状态、空闲状态和睡眠状态，如图3所示，为所述第一用电单元22的状态转换示意图；
正常工作状态下，所述第一用电单元22的时钟打开，正常工作；空闲状态下，所述第一用电单元22的时钟关闭，可停止时钟振荡器和模拟锁相环的运行；睡眠状态下，所述第一用电单元22的电源供应断开；
所述第一用电单元22包括中央处理器等模块；
所述第一用电单元22和所述第二用电单元23在工作状态下进行信号的交互；
所述第一供电单元24，用于为所述电源控制单元21和所述第一用电单元22供电；
所述第二供电单元25，用于为所述第二用电单元23供电；
所述电源控制单元21，用于当所述第一用电单元22从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元22与第二用电单元23之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元22的电源，当需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元22的电源；
其中，所述锁存的交互信号至少包括所述第一用电单元22进入睡眠状态前一刻向所述第二用电单元23发送的信号；
例如，所述的第一用电单元22为中央处理器CPU，所述的第二用电单元23为实时时钟电路单元，当所述CPU处于睡眠状态时，所述实时时钟电路会根据CPU进入睡眠状态之前的那一刻所发送的控制信号继续工作。
当所述第一用电单元22准备进入睡眠状态时，会向所述电源控制单元21发送通知进入睡眠状态的信号，所述电源控制单元21在接收到该信号后，锁存所述第一用电单元22向所述第二用电单元23发送的信号，并控制关闭所述第一用电单元22的电源，以消除所述第一用电单元22的供电电源第一供电单元24的静态功耗；其中，所述锁存的信号用于提供给所述第二用电单元23，当所述第一用电单元22处于睡眠状态时，所述第二用电单元23，根据所述锁存的信号进行工作；根据系统需要，还可以锁存所述第二用电单元23向所述第一用电单元22。
当被外部中断唤醒后，需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换为工作状态时，所述电源控制单元21控制接通所述第一用电单元22的电源，所述第一用电单元22恢复正常工作，与第二用电单元23进行信号交互；
那么，所述控制单元211，用于当所述第一用电单元22从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，控制所述隔离单元212锁存所述第一用电单元22与第二用电单元23之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元22的电源，当需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元22的电源；
所述隔离单元212，用于当所述第一用电单元22从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元22与所述第二用电单元23之间的交互信号；
当需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换为工作状态时，所述控制单元211，还用于控制所述隔离单元212对所述锁存的交互信号解除锁存；
则，所述隔离单元212，还用于当需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换为工作状态时，对所述锁存的交互信号解除锁存，转发所述第一用电单元22和所述第二用电单元23之间的交互信号。
其中，所述控制电源关闭单元2111，用于当所述第一用电单元22从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，控制所述隔离单元212锁存所述第一用电单元22向第二用电单元23发送的信号，并控制关闭所述第一用电单元22的电源；
较佳地，所述发送锁存信号单元21111，用于当所述第一用电单元22从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，向所述隔离单元212发送锁存信号，并触发所述发送关闭电源控制信号单元21112；
所述发送关闭电源控制信号单元21112，用于接收到所述发送锁存信号单元21111发送的触发信号时，向所述第一用电单元22的第一供电单元24发送关闭电源控制信号，该信号用于控制所述第一供电单元24关闭向所述第一用电单元22提供的电源；
则，所述隔离单元212，接收到所述锁存信号时，锁存所述第一用电单元22与第二用电单元23之间的交互信号；
所述第一供电单元24接收到所述关闭电源控制信号时，关闭向所述第一用电单元22提供的电源；
所述控制电源接通单元2112，用于当需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元22的电源，并控制所述隔离单元212对所述锁存的交互信号解除锁存；
所述发送接通电源控制信号单元21121，用于当需要所述第一用电单元22从睡眠状态转换到工作状态时，向所述第一供电单元24发送接通电源控制信号，并触发所述发送打开信号单元21122；
所述发送打开信号单元21122，用于接收到所述发送接通电源控制信号单元21121发送的触发信号时，向所述隔离单元212发送打开信号；
则，所述第一供电单元24接收到所述接通电源控制信号时，向所述第一用电单元22提供电源；
所述隔离单元212，接收到所述打开信号后，对所述锁存的交互信号解除锁存，并转发所述第一用电单元22和所述第二用电单元23之间的交互信号；
所述时钟控制单元213，用于当所述第一用电单元22处于空闲状态时，控制关闭所述第一用电单元22的时钟。
参见图4，本发明方法实施例，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，所述方法包括步骤：
S401、当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号；
当所述第一用电单元处于睡眠状态时，所述第二用电单元根据所述锁存的信号进行工作；
所述锁存的交互信号至少包括所述第一用电单元进入睡眠状态前一刻，所述第一用电单元发送给所述第二用电单元的信号；
所述锁存的交互信号还可以包括所述第一用电单元进入睡眠状态前一刻，所述第二用电单元发送给所述第一用电单元的信号。
S402、控制关闭所述第一用电单元的电源；
所述第一用电单元的电源关闭后，消除了该电源的静态功耗；
S403、当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源；
所述第一用电单元的电源接通后，所述第一用电单元恢复正常工作，所述第一用电单元和所述第二用电单元进行正常的信号交互。
参见图5，本发明方法的较具体的实施例，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，所述方法包括步骤：
S501、当所述第一用电单元处于空闲状态时，控制关闭所述第一用电单元的时钟；
S502、当第一用电单元从所述空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元向第二用电单元发送的交互信号；
所述第一用电单元的状态包括工作状态、空闲状态和睡眠状态，各状态的转换示意图参见图3所示，所述第一用电单元可以直接由工作状态转换到睡眠状态，也可以由工作状态先转换到空闲状态，再由空闲状态转换到睡眠状态；
当所述第一用电单元从所述空闲状态转换为睡眠状态时，或者当所述第一用电单元从所述工作状态转换为睡眠状态时，本实施例方法还可以锁存所述第二用电单元向所述第一用电单元发送的交互信号；
S503、关闭所述第一用电单元的电源；
S504、所述第二用电单元根据所述锁存的交互信号进行工作；
S505、当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换到工作状态时，接通所述第一用电单元的电源；
即在接收到外部中断唤醒时，需要所述第一用电单元从睡眠状态转换到工作状态，则接通所述第一用电单元的电源，以便恢复所述第一用电单元的正常工作；
S506、对所述锁存的交互信号解除锁存；
S507、所述第一用电单元与所述第二用电单元进行信号交互工作。
综上，本发明技术方案提供的一种电源控制装置及方法，可根据实际应用，动态调节和管理系统的能源消耗；降低芯片动态功耗和静态功耗，最大程度上降低系统能源；系统在外部中断唤醒后还能够恢复睡眠前的状态；并且，电源管理控制切换非常灵活。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1、一种电源控制装置，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，其特征在于，该装置包括：
电源控制单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源控制单元包括控制单元和隔离单元；
所述控制单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，控制所述隔离单元锁存所述第一用电单元与所述第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源；
所述隔离单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与所述第二用电单元之间的交互信号。
3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，所述控制单元，还用于控制所述隔离单元对所述锁存的交互信号解除锁存；
则，所述隔离单元，还用于当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，对所述锁存的交互信号解除锁存，转发所述第一用电单元和所述第二用电单元之间的交互信号。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括：
控制电源关闭单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，控制所述隔离单元锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源；
控制电源接通单元，用于当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源，并控制所述隔离单元对所述锁存的交互信号解除锁存。
5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制电源关闭单元包括：发送锁存信号单元和发送关闭电源控制信号单元；
所述发送锁存信号单元，用于当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，向所述隔离单元发送锁存信号，并触发所述发送关闭电源控制信号单元；
所述发送关闭电源控制信号单元，用于接收到所述发送锁存信号单元发送的触发信号时，向所述第一用电单元的供电单元发送关闭电源控制信号，该信号用于控制所述供电单元关闭向所述第一用电单元提供的电源；
则，所述隔离单元，接收到所述锁存信号时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号。
6、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制电源接通单元包括发送接通电源控制信号单元和发送打开信号单元；
所述发送接通电源控制信号单元，用于当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换到工作状态时，向所述第一供电单元发送接通电源控制信号，并触发所述发送打开信号单元；
所述发送打开信号单元，用于接收到所述发送接通电源控制信号单元发送的触发信号时，向所述隔离单元发送打开信号；
则，所述隔离单元，接收到所述打开信号后，对所述锁存的交互信号解除锁存，转发所述第一用电单元和所述第二用电单元之间的交互信号。
7、如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述电源控制单元还包括：
时钟控制单元，用于当所述第一用电单元处于空闲状态时，控制关闭所述第一用电单元的时钟。
8、一种电源控制方法，应用于第一用电单元与第二用电单元进行信号交互的系统中，其中，所述第一用电单元和第二用电单元分别由独立的供电单元提供电源，其特征在于，该方法包括步骤：
当所述第一用电单元从工作状态或空闲状态转换为睡眠状态时，锁存所述第一用电单元与第二用电单元之间的交互信号，并控制关闭所述第一用电单元的电源，当需要所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态时，控制接通所述第一用电单元的电源。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述第一用电单元处于空闲状态时，该方法还包括控制关闭所述第一用电单元的时钟的步骤。
10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锁存的交互信号至少包括所述第一用电单元进入睡眠状态前一刻，所述第一用电单元发送给所述第二用电单元的信号。
11、如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一用电单元转换为睡眠状态后，所述第二用电单元通过所述锁存的交互信号进行工作。
12、如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一用电单元从睡眠状态转换为工作状态，并接通所述第一用电单元的电源后，该方法还包括对所述锁存的交互信号解除锁存的步骤。
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