CN102150102A

CN102150102A - 具有低功率模式的电路

Info

Publication number: CN102150102A
Application number: CN2009801350442A
Authority: CN
Inventors: T·J·威尔森; C·H·克拉; S·P·霍泰玲
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: CN102150102B; AU2009291819B2; WO2010030705A1; US9189048B2; US20100064160A1; EP2324407B1; AU2009291819A1; EP2324407A1

Abstract

本发明涉及具有低功率模式的电路。本发明的实施例包括一种集成电路，该集成电路包括瘦供电电路和用于普通操作的核心。瘦供电电路可被配置为使用非常少的功率。该集成电路还可以包括数字接口和到数字接口的连接。该集成电路可以启动到低功率模式的转变，在低功率模式期间核心和各种I/O焊盘可被关闭。然而，瘦供电电路可被保持加电。瘦供电电路可以监视数字接口的预定唤醒信号。当检测到唤醒信号时，瘦供电电路可以使得核心和任何掉电的I/O焊盘加电。瘦供电电路还可以包括专用的上电复位(POR)单元。该POR单元可以与集成电路使用的其它POR单元不同，并且可针对有效操作被特别设计。

Description

具有低功率模式的电路

技术领域

本发明一般地涉及集成电路，并且更具体地，涉及以低功率模式为特征的集成电路。

背景技术

功耗是现代集成电路(IC)非常重要的问题。低功耗通常是所有类型的电子设备都希望的品质。然而，功率节省对于依赖电池电源的便携设备来说尤为重要。

为了改进功率节省，许多集成电路可以具有低功率模式特征(也称为睡眠模式)。低功率模式可以是处于这种模式的IC消耗最少量的功率，同时还具有减少的功能。当不需要IC时可以使用低功率模式。例如，当用户合上笔记本计算机而不关闭其电源时，笔记本计算机的微处理器可以进入低功率模式。

大部分数字IC可以包括用于与外部通信的一个或多个数字接口。操作数字接口通常需要来自IC的大量逻辑和功率。例如，数字接口可能是同步的，并且操作它们可能需要产生时钟信号。因此，许多已有IC可以在睡眠模式中使得它们的数字接口掉电。然而，这意味着这些IC不能通过数字接口从外部接收加电信号。因此，许多已有IC包括用于接收掉电和加电信号的专用模拟接口。模拟信号可被更容易地处理，并且处理它们不需要太多功率。

然而，附加的模拟接口可能给IC和与其连接的设备增加大量成本。例如，模拟接口可能需要IC的附加引脚、IC所在的印刷电路板(PCB)上的附加导线、控制第一个IC的功能的第二个IC上的附加引脚等。这些需要可能构成显著的成本增加。

另一种已有方法是不在IC内放置任何低功率电路，而是简单地去除进入IC的供电。然而，这种方法可能需要另一个外部电路，以便给IC断电。同样，由于所需的附加组件和PCB上的附加空间需求，这可能显著增加设备的成本。

发明内容

本发明的实施例包括一种IC，该IC包括瘦供电电路(thin powercircuit)和用于普通操作的核心。瘦供电电路可被配置为使用非常少的功率。该IC还可以包括数字接口和到数字接口的连接。该IC可以响应外部命令或作为内部操作的结果启动到低功率模式的转变。在到低功率模式的转变过程中，核心可以部分或全部关断。另外，在某些实施例中，设备使用的任何I/O焊盘可被关断或被置于低功率模式。然而，瘦供电电路可以保持加电。类似地，用于连接数字接口的I/O焊盘可以保持加电。

瘦供电电路可以监视数字接口的预定唤醒信号。当检测到唤醒信号时，瘦供电电路可以使得核心和任何掉电的I/O焊盘加电。

在某些实施例中，瘦供电电路可以包括专用的上电复位(PowerOn Reset，POR)单元。瘦供电电路的POR单元可以与IC使用的其它POR单元(诸如核心使用的任意POR单元)不同，并且可针对有效(即，低功率)操作被特别设计。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的示例移动设备的图；

图2是根据本发明的一个实施例的示例集成电路的图；

图3是根据本发明的一个实施例的瘦供电电路的图；

图4是根据本发明的一个实施例，由瘦供电电路接收的信号的示例集合的图；

图5是根据本发明的一个实施例的两个示例唤醒信号的图；

图6是根据本发明的一个实施例的示例上电复位单元的图；

图7是根据本发明的一个实施例，示例上电复位单元的示例信号图；和

图8是根据本发明的另一个实施例的示例集成电路的图。

具体实施方式

在优选实施例的下列描述中参考了附图，其中以说明的方式示出了可以实现本发明的特定实施例。应当理解，可以使用其它实施例，并且可以做出结构改变而不脱离本发明的实施例的范围。

本发明涉及具有低功率模式特征，并且能够在处于低功率模式的同时通过数字接口接收和处理退出低功率模式的指令的IC。另外，本发明的IC可以包括确保低功率模式是真正的低功率的电路，或换言之，接收和处理数字信号的能力不会不合理地增加设备在低功率模式期间的功耗。

虽然可以根据用于具有多点触摸功能的设备的控制器，或连接到串行外设接口(SPI)的控制器描述和示出本发明的实施例，它们不限于此，并且可以包含连接到数字接口的任意数字IC，而与IC的目的或接口类型无关。

图1是根据本发明的一个实施例的示例移动设备的图。更具体地，图1是可以包括一个或多个IC的设备的图，所述IC包括本发明的实施例的省电特征。

图1的设备100可以是移动电话、便携式音频播放器或任意其它类型的便携式设备。其可以包括显示器101.显示器101可以是显示器和多点触摸面板的组合。多点触摸面板是感测其上的触摸事件的面板，并且能够同时感测多个触摸事件。因此，该显示器还可被用作用户输入设备。在某些实施例中，该显示器还可以包括接近感测面板。显示器可被连接到控制器102。控制器可以是配置为处理从显示器101的多点触摸面板部分进入的原始信号的多点触摸控制器。原始信号可以指示触摸事件的存在或不存在。

该控制器可被连接到其它元件103，其它元件103可以包括微处理器、存储器、电信电路、天线等。其它元件103可被一般地称为主机。可以使用电池104给元件101-103供电。控制器可通过连接到数字接口105的连接器104被连接到一个或多个其它元件。数字接口可以是，例如串行外设接口(SPI)。

在2007年1月3日提交的题目为PROXIMITY ANDMULTI-TOUCH SENSOR DETECTION AND DEMODULATION的美国专利申请No.11/649,998中讨论了类似于设备100的设备，并且出于所有目的通过引用被完整结合在此。本领域的技术人员将会认识到可以结合上面申请中讨论的设备以及其它手持或以电池供电的设备使用本发明。

实际上，设备100可以花费大量时间在加电状态，而不执行任何用户交互(例如，设备可以处在用户口袋内数小时)。在该时间期间不需要使用多点触摸面板。由于使用控制器处理来自多点触摸面板的信号，当不使用多点触摸面板时，将控制器置于低功率模式是有益的。一个或多个其它元件103可以发送命令，以便将控制器置于低功率模式，并且将其带出低功率模式。本发明的实施例还规定可以在连接器104和数字接口105上发送进入和退出低功率模式的命令，连接器104和数字接口105主要被用于控制器和其它元件之间的通常通信。因此控制器102不必使用附加连接器。

虽然参考设备100或类似设备讨论本发明的实施例，应当注意，本发明不限于这种设备，并且可以应用于包括具有数字接口的IC的任意其它设备，诸如例如，笔记本计算机、台式计算机、装置等。

图2是根据本发明的某些实施例的示例集成电路200的图。集成电路200可以是控制器102或其他类型的集成电路。

集成电路200包括至少两个功率输入-VDD_LDO输入201(用于低压差稳压器(low drop out regulator)的功率输入)和VDD_IO输入202(用于输入/输出引脚和相关电路的功率输入)。从VDD_IO输入接收的功率可被用于给IC的各种输入/输出焊盘诸如输出焊盘211-213供电。VDD_LDO输入可用于通过LDO209和210给IC的主要内部电路供电。本发明的实施例能够进入低功率模式而不需要对进入电力线的电压有任何改变。因此，根据某些实施例，IC200可以在其功率输入继续接收高电压电平的同时进入低功率模式或高功率模式。这些电力线在某些情况下可以变为低电压。例如，当整个设备100的供电被去除或设备100被关闭(这指完全关断)时，电力线可以变为低电压。

IC的主要内部电路可以包括两个主要部分-模拟核心208和数字核心206。这些核心可以执行IC的主要功能，诸如处理从触控板接收的模拟信号。这些核心可被总地称为主要操作电路，或“核心”。在其它实施例中，IC可以执行不同功能，并且可以包括不同逻辑。例如，IC可以仅包括数字核心。

VDD_LDO电力线可以连接到两个低压差稳压器(LDO209和210)。LDO通常是模拟电路，从而它们作为模拟电路208的一部分被示出(然而LDO不需要是模拟的)。LDO可以稳定和降低从VDD_LDO线路接收的功率的电压。一个LDO(诸如LDO209)的输出可被用于给模拟电路208供电(除了LDO之外，以VDD LDO线路给LDO供电)。另一个LDO(例如，LDO210)的输出可以给数字部分206供电。

数字部分可以包括用于向和从SPI连接203发送和接收通信的SPI接口204。数字部分还可以包括供电管理器207。供电管理器可以是执行受控掉电和加电过程的逻辑。如此处使用的，“掉电”可以指进入低功率模式，并且“加电”可以指从低功率模式进入正常功率模式。供电管理器还可在从完全关闭状态执行加电时使用。

在某些实施例中，与正常模式相比，低功率模式可以使用非常少量的功率。例如，在某些实施例中，低功率模式可以使用5-11uW，而正常功率模式可以使用20-30mW。在其它实施例中，低功率模式可以使用10uW，而正常模式可以使用35mW。因此，在某些实施例中，进入低功率模式可以提供类似于关闭整个电路的功率节省。为了实现这个目的，IC200的大部分电路可以根本不接收功率(即，被关闭)。因此，在某些实施例中，LDO209和210关闭IC的数字和模拟核心两者的所有供电。另外，还可以关闭进入输出焊盘211-213的所有或大部分供电。在某些实施例中，可以不在LDO处，而是在IC200内的关闭给LDO的供电的另一个元件(未示出)处关闭供电。

在某些实施例中，不是所有输出焊盘211-213的供电都被关闭。在这些实施例中，即使当IC200处于低功率模式时，各种外部元件(诸如其它IC)可以从IC200接收信号。在这些情况下，关闭输出焊盘的供电可以引起其它元件读取不确定的信号，这一般是不希望的。因此，在某些实施例中，在低功率模式期间，可以减少而不是完全消除输出焊盘的供电。减少的供电可用于保持输出引脚状态稳定而不会对其改变。连接到IC200的其它元件可被配置为当IC200处于低功率状态时，仅从IC200获取预定的有限数量的电流，因此允许IC200的输出焊盘以相对少量的减少的功率操作。

由于供电管理器207是IC206的数字核心的一部分，它的供电也可在低功率模式期间被关闭。由于供电管理器的功能可能是复杂的，并且它可能包括可能使得其使用大量功率的相对大量的电路，可能希望这样做。从而，保持整个供电管理器在低功率模式期间运行可能使用太多功率，并且因此违反低功率模式的全部目的。

然而，如果在低功率模式期间关闭供电管理器，其可能不能“唤醒”IC(即，使其进入正常功率模式)。本发明的实施例规定以已经存在的数字连接上的数字信号的方式发送唤醒信号。因此，根据某些实施例，唤醒信号不仅是数字的，而且不必符合在IC和主机或其它元件之间的普通通信过程中使用的已有数字接口标准(诸如例如，SPI标准)。这种标准可以提供相对的低功率信号，以便在普通通信过程中节省功率。然而，这些低功率信号可能完全不适合由无供电电路处理并且通常被相对复杂的供电电路诸如SPI接口204处理。SPI接口204还可以是数字核心206的一部分，并且因此可在低功率模式期间被关闭。如果被断电，该SPI I/F不能处理通过SPI连接器203进入的唤醒信号。

本发明的实施例通过提供瘦供电电路205解决上面的问题。瘦供电电路(TPC)可以是在低功率模式期间不失去供电的电路。可以通过VDD_IO电力线给它连续供电(即，即使在低功率模式期间)。(可替换地，可由另一个电力线诸如VDD_LDO线给TPC供电)。TPC可被连接到SPI连接203，并且可以在低功率模式期间侦听预定的唤醒信号。如果TPC接收到唤醒信号，它可以发送给供电管理器207加电的信号，供电管理器207又可以继续给IC的其余部分加电。可替换地，TPC可以给整个IC加电。

在正常功率模式中，TPC可以忽略SPI连接203。在该模式下，SPI连接203可被用于IC200和外部元件(诸如主机)之间的普通操作通信。这些通信可被SPI I/F204处理，而不涉及TPC。

在某些实施例中，TPC也可以参与掉电处理(即，转换到低功率模式)。这可以允许TPC准备好或使得自己“待发”低功率模式。

由于TPC在低功率模式期间操作，其可被优化以便最小化其功率消耗。这可以包括将其电子元件减少到执行其功能必须的绝对最少程度。出于这个原因，TPC可被称为“瘦”电路。

图3是根据本发明的某些实施例的示例TPC的图。TPC的所有元件(例如，所有触发器和门电路)可被VDD_IO电力线供电。因此，TPC可被称为处于VDD_IO供电域。如上所述，TPC可被连接到VDD_IO电力线，而不使用在低功率模式中使得TPC掉电的任何电路。

VDD_IO电力线还可被连接到上电复位(POR)单元301。POR单元可用于确保TPC在加电过程中被正确初始化。虽然可以在低功率模式期间给TPC供电，当整个IC的所有供电被关闭时(即，在完全关断时)，其失去供电。在该情况下，VDD_IO电力线失去供电，这又使得TPC失去供电。因此，TPC必须能够正确地摆脱完全关断，并且防止在其触发器内存储未定义的值。这可以通过使用POR单元301完成。

取决于VDD_IO电力线的电压，POR单元输出‘0’或‘1’。在VDD_IO线路的电压变得高于预定阈值之后(并且在预定延迟之后)，POR单元可以从‘0’转换到‘1’。因此，在从完全关断开始的加电期间，POR单元的输出最初为‘0’，并且然后转换到‘1’，保持在‘1’直到下一次完全关断。在由POR单元引起的延迟期间，在该时间期间VDD_IO线路仍然有供电，并且POR单元的输出仍然为‘0’，触发器311可被重置为‘0’。在重置之后，触发器311可以从其Q输出发送‘0’信号，这可以重置触发器312-314(注意，在这种特定电路中，触发器可以低信号被异步地重置)。

TPC可以在其对POR单元的使用以及其使用的POR单元的类型方面与已有电路不同。首先，由于其在低功率模式中保持有供电，TPC仅需要在从完全关断开始的加电期间使用POR单元。大部分其它电路(即，图2的模拟和数字核心208和206)可能在低功率模式中失去供电，并且可能需要在每次IC退出低功率模式时被POR单元重置。因此，可能需要为TPC和其它电路使用不同的POR单元(诸如图2的核心208和206)。另外，只要IC200接收到供电，POR单元301就被加电，包括在低功率模式期间。因此，POR单元301在低功率模式期间使用电能。由于其仅被少数触发器使用，POR单元301不需要输出非常强的信号。出于上面的原因，本发明的实施例可以具有定制的POR单元的特征，该定制的POR单元以相对少的功率消耗和相对低的电流输出信号为特征。因此，瘦供电电路的POR单元可被配置为使用比可被用在IC各处的其它POR单元(诸如，用于数字核心和模拟核心的POR单元)少得多的功率。

TPC可以从图2的数字核心206(并且更具体地，供电管理器207)接收各种信号。这些信号可以包括下面更详细解释的PwrMgr_PwrDwnCoreN(供电管理器掉电核心启动)、PwrMgr_PwrDwnION(供电管理器掉电输入输出启动)，SPI_APUE(串行外设接口辅助供电单元启动)，和APUEn_RegWrN(辅助供电单元启动寄存器写启动)信号。“辅助供电单元”可以是瘦供电电路的更一般名称。可以期望当数字核心和供电管理器掉电时，这些信号在低功率模式期间为‘0’。再次参考图3，可以使用下拉电阻(resistivepull-down)302，以便确保这些线路在供电管理器和数字核心停止驱动它们之后在低功率模式期间下降到‘0’。

输入SPI_SDI，SPI_SCLK和SPI_CSN可以表示SPI连接203。由SPI标准定义这些输入。SPI_SDI输入可以是数据输入，SPI_SCLK输入可以是总线时钟输入，并且SPI_CSN可以是芯片选择或从设备选择输入。

在某些实施例中，可由从主机或图2的IC200外部的另一个设备发出的命令启动到低功率模式的转换。可以通过SPI连接203和SPI接口204接收该命令。在某些实施例中，该命令可以是写预定寄存器的命令。预定寄存器可以是图3的触发器311。

数字核心可以接收并且处理写触发器311的命令。作为该命令的结果，数字核心(或更具体地，供电管理器)可将SPI_APUEn信号设置为‘1’，并且在APUEn_RegWrN信号上发送低-高-低(或“0，1，0”)脉冲。这可以导致在触发器311中存储值‘1’。可以取代连续时钟，使用单个脉冲作为触发器311的时钟输入，以便节省功率。在其它实施例中，数字核心可以自己启动到低功率模式的转换，并且发送上面讨论的信号，而不用来自主机的命令。

图4是向TPC传递进入低功率模式的命令的示例SPI_APUEn和APUEn_RegWrN信号的图。可以看到，APUEn_RegWrN信号可以是单个脉冲，并且SPI_APUEn可以是包含APUEn_RegWrN脉冲的更宽脉冲，从而确保‘1’被写到触发器311内。这两个信号可以是高态有效，并且可以相对少地处于高态(即，仅在发出进入低功率模式的命令时)。从而这两个信号大部分时间为低态，因此确保不在下拉电阻302处浪费太多功率。

在上面讨论的触发器311的写操作之前，触发器311存储‘0’值。因此，触发器311的Q输出为‘0’。这个输出将触发器312-314保持在重置状态(即，在不论给其施加什么输入，确保其值为‘0’的状态)。一旦‘1’被写到触发器311内，其Q输出变为‘1’。从而，触发器312-314退出重置，并且新值可被写入触发器312-314。这可被称为触发器312-314待发。

触发器311的Q输出还作为PwrDwnCoreEn到达数字核心。该信号到达供电管理器，并且指示供电管理器其应当开始关断操作。一旦‘1’从触发器311的Q输出通过PwrDwnCoreEn信号传送到供电管理器，供电管理器就开始执行进入低功率模式所需的顺序关断操作，诸如停止时钟等。

一旦供电管理器结束执行顺序关断操作，它可以发送另两个脉冲。更具体地，供电管理器可以向PwrMgr_PwrDwnION信号发送低-高-低脉冲，并且可以随后向PwrMgr_PwrDwnCoreN信号发送类似的脉冲。图4示出了这两个脉冲的例子。这两个信号被连接到图3的触发器312和313的时钟输入。一旦这些信号的脉冲到达触发器，触发器读取并且存储其输入D处的信号。所述输入处的信号是POR单元的输出，该输出为‘1’。因此，触发器312和313可以连续存储和输出‘1’。这导致‘1’被发送到“与(AND)”门317和318的C输入。由于作为SPI_APUEn和APUEn_RegWrN信号的结果，触发器311的Q值变为‘1’(见上面的描述)，这些门电路的B输入可能已经处于‘1’。

电路部分316(或电路316)可用于检测来自SPI连接的唤醒信号的接收。如上所述，唤醒信号可以是使得IC从低功率模式进入正常功率模式的信号。因此，唤醒信号可以仅在IC处于低功率模式时是预期/相关的，在正常功率模式中不需要使用电路316。因此，电路316可被配置为在正常功率模式中处于解除状态。在其解除状态中，不论SPI连接处可能出现什么输入，电路316可以输出预定信号(在当前例子中为‘1’)。在低功率模式期间，电路316可被置于待发状态。在其待发状态中，该电路可以监视SPI连接的唤醒信号和取决于是否在SPI连接上已接收到唤醒信号的输出信号319。在当前例子中，当还未接收到唤醒信号时，电路319待发时的输出可以是‘1’，并且当已经接收到唤醒信号时为‘0’。在某些实施例中，电路316还可在转换到低功率模式期间被置于待发状态。

触发器311可以使得电路316待发并且解除电路316。触发器311的Q输出可连接到触发器314的重置输入以及“与或(ANDOR)”门322的A0输入。在正常功率模式期间触发器311可以为‘0’。当触发器311变为‘0’时，其重置触发器314，将其置于值‘0’。这可以使得信号319(连接到触发器314的逆Q′输出)变为‘1’。在正常功率模式期间，触发器311的‘0’输出，由于其到触发器314的重置输入的连接，确保触发器314保持在‘0’，因此确保电路316的输出保持在‘1’。另外，在正常功率模式期间，触发器311的‘0’输出，由于其到“与或”门322的连接，确保从“异或(XOR)”门321产生的输出是不相关的。如下面更详细讨论的，门电路321的输出是指示是否在SPI连接上已经接收到唤醒信号的值。触发器311和电路316之间的上述两个连接可以确保不论在SPI连接上可能出现什么信号，电路316在正常功率模式期间产生‘1’。换言之，这两个连接确保当触发器311处于‘0’时解除电路316(即，在正常功率模式期间)。虽然可以认为触发器311和门电路322之间的连接在理论上是冗余的，但是使用它以便避免可能导致竞争状态、不确定的状态等的罕见事件可能是良好的设计实践。

如上面讨论的，触发器311可以在正常功率模式和低功率模式之间的转变期间变为‘1’。更具体地，在供电管理器在SPI_APUEn和APUEn_RegWrN线路上发送脉冲之后，触发器311可以变为‘1’。一旦触发器311变为‘1’，其使得触发器314退出重置，并且向“与或”门322的A0输入发送‘1’，“与或”门322又使得“异或”门321的输出相关。因此，一旦触发器311变为‘1’，电路316就可以待发。此时，电路316的输出319不再保持为‘1’，并且可以取决于是否在SPI连接上接收到唤醒信号。更具体地，如果没有接收到唤醒信号，信号319可以保持为‘1’，或如果接收到唤醒信号，信号319可以变为‘0’。

然而，可能期望在转变到低功率模式过程中信号319停留在‘1’。在使得电路316待发时，触发器314可以处于‘0’。仅当值‘1’通过其D输入被装入时，触发器314才可以转变为1。如下面更详细讨论的，当电路316检测到SPI连接上的唤醒信号时，‘1’可被装入触发器314。然而，在转变到低功率模式过程中不期望会出现唤醒信号。通常，这仅在IC非常快地连续接收到掉电信号和唤醒信号时才会发生。这种事件被认为非常不可能，并且在某些实施例中，可以制订设计要求以便确保这种事件永远不会发生。其它实施例可以提供图3的电路的微小修改，以便考虑这种可能性。更具体地，某些实施例可以规定门电路322的A0输入连接到触发器313而不是触发器311的Q输出。这将延迟电路316的待发，从而该电路在转变到低功率模式过程中实际上被解除。这可以防止作为非常快的连续掉电和加电信号的结果而产生的任何问题。因此，对于各种实施例，可以假设电路316的输出319在转变到低功率模式过程中保持为‘1’。

因此，当PwrMgr_PwrDwnION和PwrMgr_PwrDwnCoreN线路上的脉冲以及触发器312和313使得门电路317和318的C输入变为‘1’时，这些门电路的A输入也可以处于‘1’。如上所述，由于触发器311的Q输出，B输入也为‘1’。因此，PwrMgr_PwrDwnION和PwrMgr_PwrDwnCoreN脉冲可以使得分别从PWRDWN_IO和 PWRDWN_CoreLDO信号连续输出‘1’。这些信号可以引起IO焊盘(由PWRDWN_IO信号引起)以及数字和模拟核心(由PWRDWN_CoreLDO信号引起)的完全掉电。在这两个信号被激活之后，IC可以进入低功率模式。在某些实施例中，如上所述，不是停止IO焊盘的所有供电。而是将IO焊盘置于低功率模式，其中它们可以保持稳定不变的状态，而不会消耗太多功率。

一旦整个IC进入低功率模式，可以不给IC的大部分供电(诸如，模拟和数字核心)。然而，可由VDD_IO线路保持给瘦供电电路供电。此时，TPS的部分316可以待发。换言之，它可以监视IC的SPI连接的唤醒信号。在低功率模式期间，触发器311可以保持为‘1’(其已在转变到低功率模式过程中被设置为‘1’)。因此，触发器311的Q输出可以保持触发器314退出重置，并且向门电路322的A0输入发送‘1’。这可以使得电路316待发，即，使得其能够执行其加电功能。换言之，这可以允许电路316基于其输入SPI_SDI、SPI_SCLK和SPI_CSN在线路319处产生值，而不是如被解除时那样产生‘1’。

SPI连接上的唤醒信号可以是一系列不同的连续位。因此，唤醒信号可以是<0，1>或<1，0>序列。可以根据通常的SPI协议发送这些位。图5是两个示例唤醒数据信号(SPI_SDI1和SPI_SDI2)以及其它SPI信号的图。图5示出的SPI_SDI1和SPI_SDI2信号中的任意一个与SPI_SCLK和SPI_CSN信号的组合可以形成一组有效的唤醒信号。在唤醒信号出现以便表示SPI连接被激活时，芯片选择信号SPI_SCLK可以为低态。通常，由低态芯片选择信号指示激活的SPI连接。因此，整个唤醒信号可以出现在低态芯片选择信号501期间。芯片选择信号可以在几个时钟周期内为低态。因此，SPI连接501的激活周期可以跨越两个上升时钟周期502和503。这是重要的，由于触发器315和324可以为在上升时钟周期存储输入值的类型。其它实施例可以使用其它类型的触发器，如本领域技术人员所理解的，这些触发器可能导致唤醒信号的修改。SPI_SDI唤醒信号(图5的信号SPI_SDI1和SPI_SDI2中的任意一个)可以在第一个上升时钟边沿具有第一值，并且在第二个上升时钟边沿具有第二值。因此，信号SPI_SDI1可以在第一个上升沿为‘0’，并且在第二个上升沿为‘1’，并且信号SPI_SDI2可以在第一个上升沿为‘1’，并且在第二个上升沿为‘0’。

图5示出了根据SPI接口的一种可能配置的示例唤醒信号。本领域的技术人员将会理解，不同的SPI接口配置可以导致不同信号。虽然图5示出了信号在时钟的下降沿改变，并且在上升沿被读取的配置，但是不同的实施例可以基于其它配置操作(诸如，例如，以在上升沿改变并且在下降沿被读取的信号为特征的配置)。可能必须根据要使用的SPI配置选择适当的触发器315和324，从而触发器在适当的时刻(例如，上升或下降时钟沿)读取进入的信号。

由于图5的唤醒信号相对简单(因此，允许以相对少的逻辑接收和处理它们)，同时它们仍可以表示可在SPI连接上被发送的有效数据帧(因此，允许已有的数字SPI接口发送唤醒信号而不用做任何修改)，因此图5的唤醒信号可能是有利的。应当注意，唤醒信号可被认为包括多个信号的集合(例如，信号SPI_SDI，SPI_SCLK和SPI_CSN)，而不仅仅是数据信号SPI_SDI。因此，如果在SPI_SDI数据线上发送正确的唤醒数据，而SPI_CSN芯片选择信号未激活，或SPI_SCLK信号没有时钟边沿，可能不能检测到唤醒信号。这可以避免由于噪声等产生的非预期唤醒。

主机或IC200外部可以具有唤醒IC200的任务的任意其它元件可以确保直到IC200将被带出低功率模式时为止，IC200接收相同位的数据流，或IC200的芯片选择信号保持为未激活(即，高态)。当IC200被带出低功率模式时，主机可以确保芯片选择信号SPI CSN激活，并且向IC200发送一组交变位以便将其唤醒。本领域的技术人员将会认识到，本发明的各种不同实施例可以使用其它类型的唤醒信号。例如，可以使用包括多于两个位的其它唤醒信号。可能需要对部分316修改，以便识别其它唤醒信号。

在某些实施例中，唤醒命令可以包括用于附加健壮性的错误检测，或防止对掉电功能的未授权访问的代码密钥。因此，例如，从主机进入的数据可以包括有效载荷数据和纠错数据。有效载荷数据可以是加电命令。纠错数据可被用于确保正确地传输有效载荷数据。因此，在处理有效载荷数据和对核心加电之前，瘦供电电路可以使用纠错数据检查有效载荷数据(如果有效载荷数据实际上的确包括加电命令)。可以使用用于纠错的各种已知协议，诸如例如，循环冗余校验或ReedSolomon变元。

当芯片选择信号SPI CSN保持未激活(或高态)时，触发器315和324可被保持在重置状态，并且当信号SPI_CSN变为激活(或低态)时退出重置状态。一旦退出重置，触发器315可以在每个SPI_SCLK时钟周期存储SPI_SDI的当前值，而触发器324可以存储最后时钟周期的值。仅当触发器315和316的Q输出不同时，异或门321可以输出‘1’。当在SPI_SDI线路上接收到两个不同序列的数据位(即，唤醒信号)时，这可以发生。因此，当接收到唤醒信号时，异或门321可以输出‘1’。由于此时IC可能处于低功率模式，触发器311可以存储‘1’，这可以使得门电路322的A0输入成为高态。这可以使得“与或”门322将门电路321的输出‘1’传播到触发器314。当连接到触发器314的时钟输入的信号提供上升沿时，触发器314可以存储‘1’值。该信号可以是SPI_CSN信号。因此，当SPI_CSN信号成为‘1’或线路成为非激活时(例如，在图4的时刻504)，触发器314可以存储‘1’值。

反馈路径323可用于确保一旦‘1’被装入触发器314，该触发器保持存储‘1’，直到其被重置(不论可以在SPI连接上发送什么其它信号)。因此，一旦‘1’被装入触发器314，触发器被锁定在该状态，并且将继续存储‘1’直到重置。在触发器314中存储‘1’还可以使得其逆输出(Q′)成为低态。这可以使得电路316的输出319成为低态。这可以指示已经接收到唤醒信号。当信号319成为低态时，其可以通过门电路317和318传播，并且使得信号PWRDWN_IO和PWRDWN_CoreLDO成为低态。通过成为低态，这些信号可以恢复向数字和模拟核心供电。此时，可以恢复向供电管理器207的供电，并且供电管理器207可以执行将IC200返回正常操作所需的任何步骤(诸如重启时钟等)。

一旦加电，供电管理器(或数字核心的另一个部分)可以在APUEn_RegWrN信号上发送单个脉冲，同时保持SPI_APUEn信号为‘0’。这可以使得触发器311成为‘0’，‘0’可以是其在正常功率模式期间的通常状态。一旦为‘0’，触发器311可以借助于其Q输出将触发器312和313置于重置状态。这也可以是这些触发器在正常功率模式中的通常状态。另外，触发器311可以通过重置触发器314，并且向“与或”门322的A0输入发送‘0’来解除电路316。因此，整个TPC可被置于正常功率模式。此时，如果在APUEn_RegWrN和SPI_APUEn连接器上发送适当的脉冲，TPC可以准备好启动到低功率模式的另一个转变。

然而，将触发器311设置为‘0’可以使得出现竞争状态。在触发器311被设置为‘0’之前，门电路317和318两者的A、B和C输入可以分别为‘0’、‘1’和‘1’。可由电路316提供‘0’输入，而由触发器311、312和313提供‘1’输入。因此，门电路317和318可以输出‘0’(如上面讨论的，所述输出使得数字核心被加电)。为了正确地转变到正常功率模式并且在正常功率模式中正确操作，门电路317和318的输出应当保持为‘0’，直到接收到新的掉电信号为止。将触发器311设置为‘0’可以使得门电路317和318的A、B和C输入分别成为‘1’、‘0’和‘0’。这确保门电路317和318的输出保持在‘0’。然而，可以设想门电路317或318中的任意一个的A输入可能在其B和C输入成为‘0’之前成为‘1’(虽然极其不可能)。这可以使得这些门电路中的至少一个短时间输出‘1’。这可以导致数字和模拟核心和/或I/O焊盘的错误关断。为了防止这种情况，如图所示，可以在电路316的输出处插入延迟电路320。

在上面讨论的实施例中，数字和模拟核心(或核心)可在低功率模式中被完全关断。因此，从低功率模式给核心加电的处理非常类似于从完全关断给核心加电的处理。然而，核心(或运行在核心的某些软件或固件)可能需要知道其是被从完全关断开始加电还是作为退出低功率模式的结果加电。这可通过参考PwrDwnCoreEn信号实现。如果IC200是从完全关断开始加电，触发器311可被POR单元301重置，并且可以作为结果输出‘0’。这个‘0’可以作为PwrDwnCoreEn信号到达核心。这可以向核心和运行在其上的任意固件指示IC200正被从完全关断开始加电。如果IC200正在退出低功率模式，触发器311可在转变为正常功率模式的初始阶段期间处于‘1’。同样，这个‘1’作为PwrDwnCoreEn信号被传播，并且可以向核心或运行在其上的任意固件指示IC200正在退出低功率模式。

本领域的技术人员可以理解，由于上面讨论的电路相对小(并且因此具有小的功率消耗)，同时能够读取数字连接上的有效数字信号，上面讨论的电路可能是有利的。图3所示的TPC的一个显著特征是主状态触发器(在上面的例子中这是触发器311)。该触发器可以将TPC置于两个不同状态之一，所述状态与TPC作为其一部分的整个IC的功率模式有关。在第一种状态中，整个IC可以处于正常功率模式。在这种状态中，TPC可以实际上忽略来自SPI连接的信号，同时等待来自核心的信号，该信号可以指示转变到低功率模式(“实际上忽略”可以指TPC的输出不取决于从SPI连接进入的信号)。第二种状态可以指示IC处于低功率模式。在该状态下，TPC可以处理来自SPI连接的进入信号，以便确定是否有任意唤醒信号到达，并且如果检测到任意唤醒信号，可以启动转变到正常功率模式。该主状态触发器可以在这两个不同状态中具有不同值，并且整个TPC电路可以根据该触发器的值改变其行为，以便根据相应状态操作。在上面讨论的实施例中，主状态触发器在第一种状态期间被设置为‘0’，并且在第二种状态期间被设置为‘1’，但是这不是必须的。

应当注意，在某些实施例中，还可以存在一个或两个转变周期，其中IC从正常功率模式转变到低功率模式或反之亦然。这可以不同方式处理。例如，在上面讨论的实施例中，在从正常功率转变到低功率的大部分时间期间，以及从低功率转变到正常功率的大部分时间期间，触发器311处于‘1’(其第二个状态值)。然而，这不是对于所有实施例都是需要的，并且本领域的技术人员将被认识到，不同版本的TPC可以不同地处理转变状态。

另外，其它实施例的特征可以是不需要使用主状态触发器的其它电路。

某些实施例的TPC电路的另一个特征是其某些输入(例如，输入PwrMgr_PwrDwnCoreN，PwrMgr_PwrDwnION，SPI_APUEn和APUEn_RegWrN)实际上可被连接到某些时刻不被供电的电路(例如，数字核心206、供电管理器207)。连接到不被供电的电路的输入可被认为是有问题的，这是由于它们的值可能变得是不明确的(当无供电时，不总是保证这种输入为零)。因此，某些实施例的瘦供电电路(诸如上面讨论的瘦供电电路)可以使用特征诸如下拉电阻302，以便确保这些输入在无供电时是确定的。另外，IC200可被配置为仅使用这些线路发送相对短的高态信号串，以便避免在下拉电阻处浪费功率。其它实施例可以使用处理连接到无供电来源的输入的其它方法。在某些实施例中，可以避免这种信号。

图6是根据某些实施例的示例POR单元的图。如图所示，POR单元可以包括二极管601和602、电阻器603、604和606、晶体管607和运算放大器605。电阻器606结合FET607形成比较器605的偏置电源。该晶体管可以是场效应晶体管(FET)，诸如金属氧化物半导体FET(MOS-FET)。如图所示，运算放大器可被放置在比较器配置内。

图7是图6的重置单元上的功率的示例信号图。图7示出了输入VDD_IO信号701和POR单元的输出(Vout信号702)。还示出了两个内部信号S1和S2，它们可以是比较器运算放大器的两个输入(见图6)。可以看到，随着输入信号VDD_IO电压升高，输出信号Vout最初可以处于‘0’。二极管601和602的阻抗ZD601和ZD602分别可以为高，直到VDDIO上升到其正向电压阈值电平Vfw之上为止。电阻器603和604的电阻R603和R604分别可以是恒定的(如电阻器的通常情况)。这意味着由于R603/ZD601＜＜ZD602/R604，S1最初可以低于S2，并且比较器输出保持为低，保持瘦供电电路为重置。当VDDIO上升超过二极管602的正向电压阈值Vfw时，二极管602将电压S2钳位到Vfw。与此同时，S1继续上升直到其电压为VDDIO之下近似一个正向电压降Vfw。此时，节点S1和S2处的电压相交(点703)，比较器605成为高态。点703可由各种电路元件(例如，电阻器、二极管)的参数定义。可以选择点703，以便避免可能与Vout连接的触发器内出现任何不确定状态。

在某些上面讨论的实施例中，瘦供电电路可被配置为在设备处于低功率模式的同时执行单个功能-在接收到预定信号之后，将设备置于正常功率模式。然而，其它实施例可以允许类似瘦供电电路在低功率模式的同时执行附加功能。图8示出了某些这种实施例。图8是类似于图2的IC800的图。然而，图8的IC可以包括能够执行附加功能的更复杂的瘦供电电路。

瘦供电电路可以执行附加功能。因此，它可以在低功率模式期间继续被供电，监视SPI接口203的唤醒信号，并且在接收到唤醒信号之后将整个IC800置于正常功率模式。然而，瘦供电电路还可以在低功率模式中执行其它功能。它可以例如在低功率模式期间重新配置/重新校准IC800，和/或在低功率模式期间将来自各种外部设备的中断转发到主机。

IC800可以包括通过存储器接口803连接到瘦供电电路的存储器802。数字和/或模拟核心中还可以存在附加存储器。然而，存储器802可以与核心内的存储器不同，即，它可在低功率模式期间被使用。因此，在某些实施例中，可在低功率模式期间总给存储器802供电。在其它实施例中，瘦供电电路801可以在低功率模式期间选择性地给存储器802供电，或去除存储器802的供电。

该存储器可被用于存储IC800的配置/校准信息。瘦供电电路可以通过在存储器802中存储新信息，在低功率模式期间改变IC的配置/校准信息。瘦供电电路可以响应主机804发出的命令这样做。因此，主机能够重新配置IC800而不使其退出低功率模式。

另外，IC可以包括I/O配置存储器805。I/O配置存储器可以类似于存储器802(它还可以是存储器802的一部分)，但是它可以存储I/O配置信息。因此，I/O配置存储器也可在低功率模式期间被供电(在该模式期间，可由瘦供电电路选择性地提供或总是提供功率)。I/O配置信息可以定义多个I/O焊盘或引脚的配置，所述I/O焊盘或引脚可以是IC800的I/O环路806的一部分。在各种实施例中，焊盘的配置可以定义它们是输入还是输出焊盘、它们的电压(多个)、它们的输入/输出电阻等。同样，通过向瘦供电电路发送命令，瘦供电电路又可以将新的配置信息写到I/O配置存储器805，主机能够在低功率模式期间改变I/O配置存储器805。

IC800还可被连接到外部设备807，诸如键盘、按钮和/或一个或多个传感器。IC800可以在普通操作期间与这些外部设备通信。然而，与这些外部设备的某些通信是如此简单，以至于IC可以即使在低功率模式期间也能执行这些通信。因此，瘦供电电路801可通过外部设备扫描逻辑808被连接到外部设备807。瘦供电电路可以从外部设备(诸如例如，按钮按压等)接收信息，并且在适当时向主机804报警。瘦供电电路可以通过经中断连接809发送中断来向主机报警。因此，可以在仍然处于低功率模式时，执行外部输入的某些初始处理。主机可以随后确定外部输入是否需要IC800被置于正常功率模式。因此，例如，系统可以避免仅作为意外接触各种用户接口按钮、传感器等的结果将IC800置于正常功率模式而浪费功率。

图8的瘦供电电路还可以具有纠错的特征。可以为该瘦电路接收的数据，诸如从主机接收的改变配置选项命令或对核心加电命令，或从外部设备接收的信息，执行纠错。另外，可以给由瘦供电电路产生的信息，诸如发送到主机的中断，补充纠错码，以便允许主机对其执行纠错。可以用类似于上面结合图3讨论的方式执行纠错。

如同瘦供电电路的图3版本，图8的瘦供电电路可以是瘦的，或被配置为在低功率模式期间使用最少量的功率。

本发明的各种实施例可以利用不同类型的IC和瘦供电电路。例如，瘦供电电路不必如同图3所示是“瘦的”，并且可以包括许多更多元件。在某些实施例中，不需要瘦供电电路205和供电管理器207之间的划分。而是这两者可以是在所有时刻都被供电的单个单元(即，甚至在低功率模式期间)。在某些实施例中，可以存在具有不同功率级别的多于两个的功率模式。在某些实施例中，可以使用其它类型的数据接口(SPI之外的)。

相对于SPI数据传输标准讨论了上述实施例。已知该标准可在各种类型的物理连接上被实现。例如，可以使用标准CMOS、标准双极低电压差分信号(LVDS)或最小化传输差分信号(TMDS)连接。本发明的实施例可以包括这些物理连接标准中的任意一个。另外，本发明的实施例不限于数据传输的SPI标准，而是可以包括其它已知的数据传输标准，诸如例如，通用串行总线(USB)、Firewire、PCIExpress等。

虽然已经参考附图完整描述了本发明的实施例，应当注意，本领域的技术人员可以理解各种改变和修改。这种改变和修改被理解为包括在所附权利要求定义的本发明的实施例的范围内。

Claims

1.一种能够在处于低功率状态的同时响应加电消息的集成电路，所述集成电路包括：

数字接口；

连接到数字接口的数字输入；

主操作电路，所述主操作电路连接到数字接口并且被配置为执行一个或多个主任务，所述主操作电路被配置为选择性地去除大体所有供电；和

瘦供电电路，所述瘦供电电路连接到主操作电路和数字输入，所述瘦供电电路被配置为在从主操作电路去除供电的同时接收数字输入上的一个或多个预定数字信号的集合，并且响应该预定数字信号的集合，给主操作电路加电。

2.如权利要求1所述的集成电路，其中数字接口被配置为根据预定的数字传输标准传输和接收数字数据，并且所述预定数字信号的集合根据该预定的数字传输标准。

3.如权利要求2所述的集成电路，其中预定的数字传输标准是串行外设接口标准。

4.如权利要求3所述的集成电路，其中预定数字信号的集合是有效串行外设接口帧。

5.如权利要求2所述的集成电路，其中预定数字传输标准包括从由低压差分信号、最小化传输差分信号、通用串行总线、Firewire和PCI Express标准组成的组中选择的一个或多个标准。

6.如权利要求1所述的集成电路，其中所述集成电路被配置为从主操作电路去除所有供电。

7.如权利要求1所述的集成电路，其中瘦供电电路被配置为从主操作电路去除大体所有供电。

8.如权利要求1所述的集成电路，其中瘦供电电路包括主状态触发器，所述主状态触发器具有第一和第二状态，当主操作电路被完全供电并且处于普通操作时，所述主状态触发器在第一时间段期间处于第一状态，并且当从主操作电路去除供电时，所述主状态触发器在第二时间段期间处于第二状态，其中第一和第二时间段不包括主操作电路处于正被加电或正从其去除供电的处理过程中的任意转变时间段。

9.如权利要求8所述的集成电路，其中当主状态触发器处于第一状态时，主状态触发器使得瘦供电电路忽略从数字输入到达的信号，并且当主状态触发器处于第二状态时，主状态触发器使得瘦供电电路监视数字输入的预定数字信号的集合。

10.如权利要求1所述的集成电路，其中瘦供电电路包括连接到主操作电路的一个或多个输入，所述输入被用于接收指示即将从主操作电路去除供电的信号，所述瘦供电电路还包括连接到与主操作电路连接的一个或多个输入的一个或多个下拉电阻。

11.如权利要求1所述的集成电路，其中瘦供电电路使用比供电管理器电路少很多的功率。

12.如权利要求1所述的集成电路，其中瘦供电电路使用比主操作电路少很多的功率。

13.一种包括如权利要求1所述的集成电路的便携式音频播放器。

14.一种包括如权利要求1所述的集成电路的移动电话。

15.如权利要求1所述的集成电路，其中一个或多个预定数字信号的集合包括有效载荷部分和纠错部分，并且瘦供电电路被配置为在对主操作电路加电之前，基于纠错部分检查有效载荷部分。

16.一种用于操作集成电路的方法，所述集成电路包括主操作电路和瘦供电电路，所述方法包括：

在保持给瘦供电电路供电的同时，使得主操作电路掉电；

由供电管理器电路在数字输入上接收一个或多个预定数字信号的集合；和

响应预定数字信号的所述集合，由瘦供电电路给主操作电路加电。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述集成电路包括数字接口，所述数字接口连接到所述数字输入并且被配置为作为集成电路的普通操作的一部分，根据预定的数字传输标准传输和接收数字数据，并且所述预定数字信号的集合根据所述预定的数字传输标准。

18.如权利要求17所述的方法，其中预定的数字传输标准是串行外设接口标准。

19.如权利要求18所述的方法，其中预定数字信号的集合是有效串行外设接口帧。

20.如权利要求16所述的方法，其中使得主操作电路掉电包括从主操作电路去除大体所有供电。

21.如权利要求16所述的方法，其中使得主操作电路掉电包括从主操作电路去除所有供电。

22.如权利要求16所述的方法，其中至少部分地由瘦供电电路执行使得主操作电路掉电。

23.如权利要求16所述的方法，其中瘦供电电路包括主状态触发器，所述主状态触发器具有第一和第二状态，当主操作电路被完全供电并且处于普通操作时，所述主状态触发器在第一时间段期间处于第一状态，并且当从主操作电路去除供电时，所述主状态触发器在第二时间段期间处于第二状态，其中第一和第二时间段不包括主操作电路处于正被加电或正从其去除供电的处理过程中的任意转变时间段。

24.如权利要求23所述的方法，还包括：

当主状态触发器处于第一状态时，忽略从数字输入到达的信号；和

当主状态触发器处于第二状态时，监视数字输入的预定数字信号的集合。

25.如权利要求16所述的方法，其中瘦供电电路包括连接到主操作电路的一个或多个输入，所述方法还包括：

由瘦供电电路从连接到主操作电路的一个或多个输入接收信号，所述信号指示即将从主操作电路去除供电；

当主操作电路掉电时，通过使用连接到与主操作电路连接的一个或多个输入的下拉电阻，将连接到主操作电路的所述一个或多个输入设置为低电压或接地电压。