CN102968658A - 一种智能卡功耗补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种智能卡功耗补偿方法，主要应用于智能卡设计的功耗优化领域，采用合理的功耗补偿机制，使智能卡在进行功耗变化较大的操作时芯片功耗能够平稳过渡，有效解决了功耗突变引起的电源系异常而产生的可靠性问题。

Description

一种智能卡功耗补偿方法

技术领域

本发明主要应用于智能卡设计的功耗优化领域。

背景技术

随着计算机软件技术和集成电路的不断发展，智能卡的应用越来越广泛，从手机SIM卡、交通一卡通到金融卡以及身份认证，智能卡在发挥着重要作用。目前对于智能卡低功耗设计方面的技术有很多，通常用到的有门控时钟设计技术、多电压域设计技术、多阈值设计技术等，其中门控时钟设计技术应用最广泛也比较容易实现，后两者需要工艺库的支持。智能卡系统的日益复杂对功耗设计也提出了更高的要求，不仅仅是在低功耗，还包括合理的功耗补偿。

在一些特定应用场景下，芯片所接收的能量完全够用，但是由于芯片功耗突变可能引起电源系不稳定，为了解决上述问题在设计中采用合理的功耗补偿是必要的。本发明所公开的智能卡功耗补偿方法，从系统的角度去考虑功耗补偿的实现。本发明通过一系列有序的、可控的操作步骤，减小智能卡的功耗变化，从而提高智能卡的可靠性。

发明内容

本发明旨在通过合理的功耗补偿机制提高智能卡可靠性，在智能卡功耗产生剧烈变化之前和之后启动对应的功耗补偿电路使智能卡功耗变化幅度减小，保证整个过程中功耗的平稳过渡，进而改善电源系的稳定性提高芯片的可靠性。具体包含以下步骤：

(1)主控制器为后续的大功耗操作准备数据。

(2)启动功耗补偿电路，使智能卡的功耗提升。

(3)主控制器继续为后续的大功耗操作准备数据。

(4)启动大功耗操作，同时关闭功耗补偿电路。

(5)结束大功耗操作，同时打开功耗补偿电路。

(6)关闭功耗补偿电路。

通过一系列有序的、可控的操作步骤，减小智能卡的功耗变化，使芯片在进行大功耗操作时功耗平稳过渡，从而提高智能卡的可靠性。

附图说明

图1功耗补偿机制工作流程图

图2没有功耗补偿情况下的功耗变化图，从图中可以知道当进行大功耗运算时功耗变化量为P2-P1，当功耗差值大到一定数量后，会影响智能卡电源系的稳定。

图3一级功耗补偿情况下的功耗变化图，功耗补偿电路在T0.5～T1和T2～T2.5阶段工作，T1～T2属于大功耗操作执行阶段，从图中可以知道由于开启了功耗补偿电路当进行大功耗运算时功耗变化量为P2-P1.5和P2-P2.5，理论上可以降低功耗变化量为原先的一半。如果采用一级功耗补偿电路之后功耗改善还是不满足需求的情况下，可以采用多级功耗补偿，原理和一级补偿相同。

具体实施方式

下面以带大功耗协处理器智能卡为例进行说明，其他大功耗操作也可以类似实现。说明过程中只采用了一级功耗补偿方式，多级功耗补偿方式也可以类似实现。

协处理器运算功耗相对主控制器的工作功耗比较大，启动协处理器时会产生功耗突变，从而影响电源系的稳定。为了提高电源系的稳定性，采用功耗补偿方法防止功耗突变，包括以下几个步骤：

(1)主控制器准备协处理器运算数据，如配置功能寄存器或参数、写入运算数据等。

(2)启动功耗补偿电路。

(3)主控制器继续准备协处理器运算数据。

(4)启动协处理器运算，同时关闭功耗补偿电路。

(5)结束协处理器运算，同时打开功耗补偿电路。

(6)关闭功耗补偿电路。

主控制器准备协处理器运算数据：主控制器进行协处理器运算之前的一些准备工作，包括特殊功能寄存器配置、运算数据准备、参数设置等。

启动功耗补偿电路：打开额外的功耗消耗电路，使芯片的功耗增加。

主控制器继续准备协处理器运算数据：操作内容基本和步骤(1)类似，即功耗补偿电路的启动时间设置在主控制器准备协处理器运算数据的中间。

启动协处理器运算，同时关闭功耗补偿电路：协处理器开始运行，同时关闭功耗补偿电路，此时芯片由于启动协处理器而增加功耗的同时，也由于关闭功耗补偿电路而减少一定的功耗，即功耗补偿电路起到缓解功耗变化作用。

结束协处理器运算，同时打开功耗补偿电路：协处理器停止运行，同时打开功耗补偿电路，此时芯片由于结束协处理器而减少功耗的同时，也由于开启功耗补偿电路而增加一定的功耗，即功耗补偿电路起到缓解功耗变化作用。

关闭功耗补偿电路：协处理器运行结束后为了芯片的低功耗，关闭功耗补偿电路。

为了智能卡的低功耗，在正常的工作期间功耗补偿电路是关闭的，只有在进行大功耗运算时才会有序的打开和关闭。功耗补偿电路的级数和每一级的功耗大小，需要根据具体芯片功耗大小和电源系的承受功耗变化能力来确定。如图3所示，功耗补偿电路是在大功耗操作执行之前启动的(T0.5)，并在大功耗操作执行期间关闭(T1～T2)，大功耗操作结束时开启(T2)，并稳定一段时间后关闭(T2.5)。

通过本发明公开的智能卡功耗补偿方法，使卡在启动大功耗操作过程中实现功耗平稳过渡，有效解决了功耗突变引起的可靠性问题。

Claims (6)

1.一种智能卡功耗补偿方法，其特征是在智能卡大功耗操作之前和之后启动对应的功耗补偿电路使智能卡功耗变化幅度减小，保证整个过程中功耗的平稳过渡，进而改善电源系的稳定性提高芯片的可靠性，具体步骤如下：

(1)主控制器为后续的大功耗操作准备数据；

(2)启动功耗补偿电路，使智能卡的功耗提升；

(3)主控制器继续为后续的大功耗操作准备数据；

(4)启动大功耗操作，同时关闭功耗补偿电路；

(5)结束大功耗操作，同时打开功耗补偿电路；

(6)关闭功耗补偿电路。

2.如权利要求1所述的一种智能卡功耗补偿方法，其特征在于在大功耗操作启动之前通过启动功耗补偿电路使智能卡功耗有一定的提升。

3.如权利要求1所述的一种智能卡功耗补偿方法，其特征在于在大功耗操作启动的同时关闭功耗补偿电路。

4.如权利要求1所述的一种智能卡功耗补偿方法，其特征在于在大功耗操作关闭的同时打开功耗补偿电路。

5.如权利要求1所述的一种智能卡功耗补偿方法，其特征在于通过一系列有序的、可控的操作步骤，减小智能卡的功耗变化，提高智能卡的可靠性。

6.如权利要求1所述的一种智能卡功耗补偿方法，其特征在功耗补偿电路的级数和每一级的功耗大小，根据具体智能卡功耗大小和电源系的承受功耗变化能力来确定。

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