CN104750147B - 动态电压调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种动态电压调整装置和方法，用于芯片电源域供电电压动态调整，所述装置包括：DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压；比较器模块；比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域电压差值，发送给PMIC调整电源域的供电电压。本发明的装置和方法能有效提高DVS控制效率，同时减少控制所占用的芯片引脚。

Description

动态电压调整装置及方法

技术领域

本发明涉及到嵌入式系统电源管理技术，特别涉及到嵌入式系统芯片动态电压调整技术。

背景技术

动态电压调整（简称，DVS）是一种根据芯片各电源域负载情况动态的调节芯片各电源域电压的技术，为了尽可能降低芯片功耗，需要在保证芯片运行需求的情况下尽可能降低芯片各个电源域的供电电压。

嵌入式设备中，通常采用电源管理集成电路（简称，PMIC）来为芯片各电源域供电，现有技术常用的DVS控制方法为：

1）集成电路总线（简称，I2C）控制：

如图1所示，芯片与PMIC之间通过I2C进行连接，PMIC通过直流-直流转换器（简称，BUCK）为电源域提供供电电压，PMIC中通常会包括多个BUCK，每个BUCK对应一个电源域。图中仅示出了一个BUCK（即，BUCK0）与一个芯片电源域之间的连接。在进行DVS控制时：

首先通过I2C控制器从PMIC读回PMIC各BUCK的电压配置参数；

然后根据各电源域的负载情况获取各电源域所需的供电电压，修改PMIC各BUCK的电压配置参数；

最后将修改后的电压配置参数通过I2C控制器发送到PMIC配置各BUCK的输出电压。

I2C控制方式的问题在于，正常模式下，I2C的通信速率通常只能到400KHz，从程序配置到数据传输完成通常需要百微秒级别的时间；若对多个电源域进行DVS控制，I2C控制采用串行的方式进行控制，在单线程最理想的条件下至少需要几百微秒才能完成DVS控制。

I2C控制机制需要建立I2C控制任务，通过任务调度的方式来实现，这样，当系统中有更高优先级任务的执行和任务调度时，I2C控制任务会被延迟或打断，控制的实时性会受到影响，从而加大I2C的传输时延，导致响应速度慢，制约着DVS动态调节电压的实时性。

2）通用输入输出（简称，GPIO）接口控制：

如图2所示，芯片和PMIC之间通过GPIO接口进行连接，图中仅示出了一个BUCK（即，BUCK0）与一个芯片电源域之间的连接。在进行动态电压调整时：

芯片通过设置GPIO接口信号线的高/低电平状态来配置BUCK的输出电压。

GPIO接口控制方式能解决I2C控制所存在的实时性问题，但需要根据DVS电压等级数量及电源域数量配备相应的GPIO信号线数量。当DVS电压等级数量较多和/或电源域数量较多时，会占用芯片大量的GPIO信号线，增加芯片和PMIC之间的控制引脚，造成芯片封装PAD的增多，导致芯片面积增加。

比如，需要对5个电源域进行DVS控制，每一个电源域有8个DVS电压等级，每一个电源域就需要3条GPIO信号线来实现DVS控制，5个电源域总共就需要15条GPIO信号线。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种动态电压调整装置及方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的动态电压调整装置用于芯片电源域供电电压动态调整，所述芯片包括至少一个电源域，所述装置包括：

DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；

DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；

数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压；

比较器模块，比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域电压差值，发送给电源管理集成电路PMIC调整电源域的供电电压。

优选的，所述DVS控制模块包括：

供电电压存储单元，用于存储电源域当前供电电压；

电源域负载获取单元，用于获取电源域的负载情况，并根据所述电源域的负载情况获取电源域负载等级；

判断单元，判断是否有负载等级与当前供电电压不匹配的电源域，如果有，触发DVS控制单元；

DVS控制单元，在所述判断单元的触发下，根据电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取电源域负载等级对应的电压值。

进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括多个数模转换器；所述比较器模块包括多个比较器；所述多个数模转换器和所述多个比较器与所述多个电源域一一对应；各所述数模转换器分别生成对应电源域的模拟参考电压，发送到对应比较器；各所述比较器分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压，生成对应电源域的电压差值，发送给所述PMIC。

进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括一个数模转换器；所述比较器模块包括多个比较器；所述数模转换器生成各所述电源域的模拟参考电压；所述装置还包括：

第一单路输入多路输出选择器；所述第一单路输入多路输出选择器的输入端从所述数模转换器获取各电源域的模拟参考电压，所述第一单路输入多路输出选择器的多个输出端和所述多个比较器与所述多个电源域一一对应；

各所述比较器分别从所述第一单路输入多路输出选择器的对应输出端获取对应电源域的模拟参考电压，各所述比较器分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压，各所述比较器分别生成对应电源域的电压差值，发送给所述PMIC；

所述第一单路输入多路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。

进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括多个数模转换器；所述比较器模块包括一个比较器；所述装置还包括：

第一多路输入单路输出选择器；其多个输入端和所述多个数模转换器与所述多个电源域一一对应；

各所述数模转换器分别生成对应电源域的模拟参考电压，发送到所述第一多路输入单路输出选择器的对应输入端；

第二单路输入多路输出选择器；其多个输出端与所述多个电源域一一对应；分别发送对应电源域的电压差值到所述PMIC;

第二多路输入单路输出选择器；其多个输入端与所述多个电源域一一对应；分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压；

所述比较器从所述第一多路输入单路输出选择器的输出端获取各电源域的模拟参考电压，从第二多路输入单路输出选择器获取各电源域的供电电压，生成各电源域的电压差值发送所述第二单路输入多路输出选择器的输入端。

所述第二单路输入多路输出选择器控制端、第一多路输入单路输出选择器控制端和所述第二多路输入单路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。

进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括一个数模转换器；所述比较器模块包括一个比较器；所述数模转换器生成各电源域的模拟参考电压发送给所述比较器；所述比较器生成各电源域的电压差值；所述装置还包括：

第三单路输入多路输出选择器；其多个输出端与所述多个电源域一一对应；分别发送对应电源域的电压差值到所述PMIC;

第三多路输入单路输出选择器；其多个输入端与所述多个电源域一一对应；分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压；

所述比较器从所述第三多路输入单路输出选择器的输出端获取各电源域的供电电压；发送各电源域的电压差值到所述第三单路输入多路输出选择器输入端；

所述第三单路输入多路输出选择器控制端、第三多路输入单路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。

进一步，所述装置包括至少一个分压模块；所述至少一个分压模块与所述至少一个电源域一一对应；所述分压模块的分压比与其对应的电源域的供电电压增益值匹配；

各所述分压模块分别对对应电源域的供电电压进行分压，获得对应电源域的分压电压；所述比较器模块获取的电源域供电电压为所述电源域的分压电压。

优选的，所述DVS负载电压存储器、所述DVS控制模块和所述数模转换模块集成在所述芯片中。

本发明的动态电压调整方法包括：

获取电源域的负载等级，根据电源域负载等级获取对应电压值；

对获取的对应电压值进行数模转换，生成电源域的模拟参考电压；

将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，生成电源域的电压差值；

根据电源域的电压差值调整电源域的供电电压。

进一步，所述获取电源域的负载等级，根据电源域负载等级获取对应的电压值包括：

获取电源域的负载；根据电源域的负载获取电源域负载等级；

判断是否有电源域的负载等级与该电源域当前供电电压不匹配，如果有，根据电源域负载等级获取对应的电压值。

进一步，所述电源域有多个，所述对获取的对应电压值进行数模转换，生成电源域的模拟参考电压包括：

并行或依次对所获取的多个电源域的对应电压值进行数模转换，生成各电源域的模拟参考电压；

所述将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，生成电源域的电压差值包括，并行或依次将各电源域的模拟参考电压与该电源域的供电电压进行比较，生成各电源域的电压差值。

进一步，所述将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，获取电源域的电压差值包括：

对电源域供电电压进行分压，获得电源域的分压电压；

将所述电源域的分压电压与该电源域的模拟参考电压进行比较，生成该电源域的电压差值；

其中，所述分压的分压比与所述电源域供电电压增益值匹配。

本发明的DVS装置和方法与现有技术的I2C控制方式相比，能加快动态电压调整的响应时间，有效的提高了DVS控制效率，与GPIO控制方式相比，能减少控制所需的信号线，从而减少芯片和PMIC之间的控制引脚，有利于减少芯片面积，降低芯片功耗。

附图说明

图1是DVS I2C控制方式结构示意图；

图2是DVS GPIO控制方式结构示意图；

图3是本发明DVS装置第一种具体实施方式结构示意图；

图4是本发明DVS装置的控制模块优选实现方案结构示意图；

图5是本发明DVS装置的分压模块结构示意图；

图6是本发明DVS装置第二种具体实施方式结构示意图；

图7是本发明DVS装置第三种具体实施方式结构示意图；

图8是本发明DVS装置第四种具体实施方式结构示意图；

图9是本发明DVS装置第五种具体实施方式结构示意图；

图10是本发明DVS方法流程图；

图11是本发明DVS装置一个具体实施例结构示意图；

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。

以下分别进行详细说明。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当的情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例例如能够以除了在这里图示或者描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚的列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品、或设备固有的其他步骤或单元。

参见图3，图3为本发明动态电压调整装置第一种具体实施方式的结构示意图，所述动态电压调整装置用于芯片电源域供电电压的动态调整控制，所述芯片至少包括一个电源域。如图3所示，本发明所提供的动态电压调整装置的一个实施例可以包括：

DVS负载电压存储器101、DVS控制模块102、数模转换模块103、比较器模块104。

DVS负载电压存储器101，存储电源域各负载等级对应的电压值；

其中，所述电源域的负载等级可以依据电源域的功耗情况定义，如，对第一电源域，定义其负载等级1功耗级别为0～5mA，负载等级2功耗级别为5mA～20mA；对第二电源域，定义其负载等级1功耗级别为0～10mA，负载等级2功耗级别为10mA～40mA等；各电源域的负载等级数量以及各负载等级对应的功耗级别可根据不同的具体芯片预先设置。

所述电源域的负载等级也可以依据芯片运行场景来定义，如，定义第一场景下，第一电源域的负载等级为负载等级1，第二电源域的负载等级为负载等级1，第二场景下，第一电源域的负载等级为负载等级2，第二电源域的负载等级为负载等级2等。

所述电源域的负载等级还可以根据芯片处理器的空闲率来定义，预先设置一个芯片空闲率范围，若处理器的空闲率超出预设的空闲率范围；根据处理器的空闲率和各电源域当前供电电压对应的负载等级获得各电源域的负载等级。处理器空闲率与各电源域负载等级的对应关系可根据芯片设计电气特性参数和测试数据预先设置，本实施例对此不作具体限制。

需要说明的是，各电源域可以采用相同的负载等级设置，也可以采用不同的负载等级设置，本发明对此没有限制。

所述电源域各负载等级对应的电压值根据芯片设计电气特性参数和测试数据预先设置，作为初始化参数被存储到DVS负载电压存储器101。

此外，所述DVS负载电压存储器101可以使用任意一种具体的存储设备，如，静态随机存储器（简称，SRAM）或双倍速率同步动态随机存储器（简称，DDR）等，本发明对此不作具体限制。

DVS控制模块102，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域的负载等级从所述DVS负载电压存储器101获取对应的电压值，发送给数模转换模块103；

本实施例装置的DVS控制模块102的一种优选实现方式如图4所示，所述DVS控制模块102包括：

供电电压存储单元401，用于存储电源域当前供电电压；

电源域负载获取单元402，用于获取电源域的负载情况，并根据所述电源域的负载情况获取电源域负载等级；

判断单元403，判断是否有负载等级与当前供电电压不匹配的电源域，如果有，发送触发信息到DVS控制单元404；

DVS控制单元404，在所述判断单元403的触发下，根据获取的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器101获取电源域负载等级对应的电压值发送到数模转换模块103。

数模转换模块103，对DVS控制模块102发送来的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压输出到比较器模块104；

比较器模块104，从电源域对应的BUCK获取电源域供电电压；比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成所述电源域的电压差值，发送给电源域对应的BUCK，由所述BUCK根据所述电压差值调整电源域的供电电压。

本实施例中，所述DVS负载电压存储器101、DVS控制模块102、数模转换模块103可以集成到所述芯片中；所示比较器模块104可以集成到所述芯片，也可以集成到所述PMIC中。

本实施例装置还可以包括至少一个如图5所示的分压模块，用于对电源域供电电压进行分压，得到电源域的分压电压并输出到比较器模块104，每个分压模块对应一个电源域，所述分压模块包括：

第一分压电阻501，其第一端口，输出分压后的电压；其第二端口，输入所述电源域供电电压；

第二分压电阻502，其第一端口连接到所述第一分压电阻501的第一端口；其第二端口接地；

其中，所述分压模块的的分压比与其对应的电源域的供电电压增益值（即，该电源域对应的BUCK的增益值）匹配；

其中，V_FB为电源域的分压电压，V_OUT为电源域供电电压，I_FB为反馈漏电流，R1为第一分压电阻阻值，R2为第二分压电阻阻值；

本发明动态电压调整装置还可以采用第二种具体实施方式，包括：

DVS负载电压存储器601、DVS控制模块602、数模转换模块603、比较器模块604；其中，所述DVS负载电压存储器601可以是与第一种具体实施方式中DVS负载电压存储器101相同的模块、DVS控制模块602可以是与第一种具体实施方式中DVS控制模块102相同的模块，在此不再赘述。

所述数模转换模块603可以包括多个数模转换器；所述比较器模块604可以包括多个比较器；所述多个数模转换器的输出端和所述多个比较器的第一输入端一一对应连接，所述多个比较器的第二输入端和多个BUCK的输出端一一对应连接；所述多个比较器的输出端和所述多个BUCK一一对应连接；各所述数模转换器分别对对应电源域的负载等级对应的电压值进行数模转换，生成对应电源域的模拟参考电压发送给对应的比较器；各所述比较器分别生成对应电源域的电压差值发送到对应的BUCK，用于调整对应电源域的供电电压。

参见图6，本具体实施方式的一种优选实现方案如图6所示，所述装置还可以包括多个如图5所示的分压模块，所述多个分压模块和所述多个比较器的第二输入端一一对应，各所述比较器的第二输入端分别通过对应的分压模块连接到对应的BUCK；各分压模块分别对对应BUCK输出的供电电压进行分压，生成对应电源域的分压电压并发送到对应比较器的第二输入端。

本实施例中，所述DVS负载电压存储器601、DVS控制模块602、数模转换模块603可以集成到所述芯片中；所示比较器模块604和所述多个分压模块可以集成到所述芯片，也可以集成到所述PMIC中。

本发明动态电压调整装置还可以采用第三种具体实施方式，包括：

DVS负载电压存储器701、DVS控制模块702、数模转换模块703、比较器模块704；其中，所述DVS负载电压存储器701可以是与第一种具体实施方式中DVS负载电压存储器101相同的模块、DVS控制模块702可以是与第一种具体实施方式中DVS控制模块102相同的模块，在此不再赘述。

所述数模转换模块703可以包括一个数模转换器；所述比较器模块704可以包括多个比较器；所述数模转换器对各电源域的负载等级对应的电压值进行数模转换，生成各电源域的模拟参考电压；

所述装置还包括第一单路输入多路输出选择器705；所述数模转换器的输出端连接到所述第一单路输入多路输出选择器705的输入端；所述第一单路输入多路输出选择器705的多路输出与所述多个比较器的第一输入端一一对应，分别将对应电源域的模拟参考电压发送到对应比较器的第一输入端；所述第一单路输入多路输出选择器705控制端连接到所述DVS控制模块702，在所述DVS控制模块702控制下选通多路输出中的一路；

所述多个比较器的第二输入端与多个BUCK的输出端一一对应连接；所述多个比较器的输出端和所述多个BUCK一一对应连接，各所述比较器分别生成对应电源域的电压差值发送到对应的BUCK，用于调整对应电源域的供电电压。

参见图7，本具体实施方式的一种优选实现方案如图7所示，所述装置还可以包括多个如图5所示的分压模块，所述多个分压模块和所述多个比较器的第二输入端一一对应，各所述比较器的第二输入端分别通过对应的分压模块连接到对应的BUCK；各分压模块分别对对应的BUCK输出的供电电压进行分压，生成对应电源域的分压电压并发送到对应比较器的第二输入端。

本实施例中，所述DVS负载电压存储器701、DVS控制模块702、数模转换模块703可以集成到所述芯片中；所述动态电压调整装置的其他模块中的任意一个或多个可以集成到所述芯片中，也可以集成到所述PMIC中，还可以独立于所述芯片和所述PMIC。

本发明动态电压调整装置还可以采用第四种具体实施方式，包括：

DVS负载电压存储器801、DVS控制模块802、数模转换模块803、比较器模块804；其中，所述DVS负载电压存储器801可以是与第一种具体实施方式中DVS负载电压存储器101相同的模块、DVS控制模块802可以是与第一种具体实施方式中DVS控制模块102相同的模块，在此不再赘述。

所述数模转换模块803可以包括多个数模转换器；所述比较器模块804可以包括一个比较器；各所述数模转换器分别对对应电源域的负载等级对应的电压值进行数模转换，生成对应电源域的模拟参考电压；所述比较器生成各电源域的电压差值；

所述装置还包括第一多路输入单路输出选择器805；其多个输入端分别与所述多个数模转换器的输出端一一对应连接，各输入端分别从对应的数模转换器获取对应电源域的模拟参考电压；其输出端连接到所述比较器的第一输入端，发送各电源域的模拟参考电压到所述比较器；

所述装置还包括第二单路输入多路输出选择器806；其输入端与所述比较器的输出端连接，获取各电源域的电压差值；其多路输出端与多个BUCK一一对应连接，各输出端分别将对应电源域的电压差值发送到对应的BUCK，用于调整对应电源域的供电电压；

所述装置还包括第二多路输入单路输出选择器807；其多路输入端与所述多个BUCK的输出端一一对应连接；其输出端连接到所述比较器的第二输入端；

所述第一多路输入单路输出选择器805控制端、所述第二单路输入多路输出选择器806控制端和所述第二多路输入单路输出选择器807控制端连接到所述DVS控制模块802，在所述DVS控制模块802控制下选通多路输入中的一路输入或多路输出中的一路输出。所述第二多路输入单路输出选择器807的多个输入端。

参见图8，本具体实施方式的一种优选实现方案如图8所示，所述装置还可以包括多个如图5所示的分压模块，所述多个分压模块和所述第二多路输入单路输出选择器807的多个输入端一一对应，所述第二多路输入单路输出选择器807的各输入端分别通过对应的分压模块连接到对应的BUCK；各分压模块分别对对应BUCK输出的供电电压进行分压，生成对应电源域的分压电压并发送到所述第二多路输入单路输出选择器807的对应输入端。

本实施例中，所述DVS负载电压存储器801、DVS控制模块802、数模转换模块803可以集成到所述芯片中；所述动态电压调整装置的其他模块中的任意一个或多个可以集成到所述芯片中，也可以集成到所述PMIC中，还可以独立于所述芯片和所述PMIC。

本发明动态电压调整装置还可以采用第五种具体实施方式，包括：

DVS负载电压存储器901、DVS控制模块902、数模转换模块903、比较器模块904；其中，所述DVS负载电压存储器901可以是与第一种具体实施方式中DVS负载电压存储器101相同的模块、DVS控制模块902可以是与第一种具体实施方式中DVS控制模块102相同的模块，在此不再赘述。

所述数模转换模块903可以包括一个数模转换器；所述比较器模块904可以包括一个比较器；所述数模转换器的输出端连接到所述比较器的第一输入端；所述数模转换器对各电源域的负载等级对应的电压值进行数模转换，生成各电源域的模拟参考电压，所述比较器生成各电源域的电压差值；

所述装置还包括第三单路输入多路输出选择器905；其输入端与所述比较器的输出端连接，获取各电源域的电压差值；其多路输出端与多个BUCK一一对应连接，各输出端分别将对应电源域的电压差值发送到对应的BUCK，用于调整对应电源域的供电电压；

所述装置还包括第三多路输入单路输出选择器906；其多路输入端与所述多个BUCK的输出端一一对应连接；其输出端连接到所述比较器的第二输入端；

所述第三单路输入多路输出选择器905控制端和所述第三多路输入单路输出选择器906控制端连接到所述DVS控制模块902，在所述DVS控制模块902控制下选通多路输入中的一路输入或多路输出中的一路输出。

参见图9，本具体实施方式的一种优选实现方案如图9所示，所述装置还可以包括多个如图5所示的分压模块，所述多个分压模块和所述第三多路输入单路输出选择器906的多个输入端一一对应，所述第三多路输入单路输出选择器906的各输入端分别通过对应的分压模块连接到对应的BUCK；各分压模块分别对对应BUCK输出的供电电压进行分压，生成对应电源域的分压电压并发送到所述第三多路输入单路输出选择器906的对应输入端。

本实施例中，所述DVS负载电压存储器901、DVS控制模块902、数模转换模块903可以集成到所述芯片中；所述动态电压调整装置的其他模块中的任意一个或多个可以集成到所述芯片中，也可以集成到所述PMIC中，还可以独立于所述芯片和所述PMIC。

本发明动态电压调整方法一种具体实施方式的流程如图10所示，参见图10，所述方法包括：

S1、获取芯片的负载等级，根据电源域负载等级获取对应的电压值；

本实施例中，本步骤可以进一步包括：

S101、获取电源域的负载；根据电源域的负载获取电源域负载等级；

其中，所述负载等级的定义可参见前述本发明动态电压调整装置实施方式中的描述，在此不再赘述；

S102、判断是否有电源域的负载等级与该电源域当前供电电压不匹配，如果有，执行步骤S103，否则执行步骤S101；

S103、根据电源域负载等级获取对应的电压值；

其中，电源域各负载等级对应的电压值根据芯片设计电气特性参数和测试数据预先设置；

S2、对获取的电压值进行数模转换，生成电源域的模拟参考电压；

S3、将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，生成电源域的电压差值；

在芯片具有多个电源域的情况下，作为本发明的另一种优选实现方式，可以并行对各电源域执行步骤S2，也可以依次对各电源域执行步骤S2，以生成各电源域的模拟参考电压；可以并行对各电源域执行步骤S3，也可以依次对各电源域执行步骤S3，以生成各电源域的电压差值；

本实施例中，步骤S3生成各电源域的电压差值还可以进一步包括：

S301、根据电源域对应的BUCK的增益值对电源域供电电压进行分压，获取电源域的分压电压；

其中，所述分压的分压比与所述电源域供电电压增益值匹配；

S302、将电源域的分压电压与该电源域的模拟参考电压进行比较，获得该电源域的电压差值。

S4、根据电源域的电压差值调整电源域的供电电压。

为了更好的说明本发明的技术方案，下面以一个具体的实施例对本发明的装置及其工作方式进行描述，需要说明的是，为方便描述，本实施例中，所述芯片设置为2个电源域，第一处电源域和第二电源域，分别对应芯片的第一处理器和第二处理器；PMIC包括两个BUCK，第一BUCK和第二BUCK，分别为第一处理器电源域和第二处理器电源域提供供电电压；第一BUCK的增益设置为2，第二BUCK的增益设置为3；本领域技术人员显然清楚，所述设置仅为示例，并非限定本发明装置的应用范围，本发明的装置显然可以应用于设置有任意数量电源域的芯片和任意增益的BUCK。

请参阅图11，如图11所示，所述装置包括：

DVS负载电压存储器、DVS控制模块、数模转换器、比较器、单路输入多路输出选择器MUX0、多路输入单路输出选择器MUX1、第一分压模块和第二分压模块；

其中，所述DVS控制模块进一步包括：

供电电压存储单元、电源域负载获取单元、判断单元、DVS控制单元；（图中未示出，参见附图4）

所述供电电压存储单元存储第一电源域当前供电电压和第二电源域当前供电电压；

所述电源域负载获取单元监控第一电源域和第二电源域负载情况，获取第一电源域负载等级和第二电源域负载等级；

所述判断单元连接到电源域负载获取单元、供电电压存储单元和DVS控制单元；

所述DVS控制单元连接到供电电压存储单元、电源域负载获取单元、判断单元、DVS负载电压存储器、数模转换器以及MUX0的控制端和MUX1的控制端；

所述比较器的第一输入端连接到数模转换器的输出端；第二输入端连接到MUX1的输出端；输出端到所述MUX0的输入端；

所述MUX0的第一输出端连接到所述第一BUCK；第二输出端连接到所述第二BUCK；

所述第一BUCK输出第一电源域供电电压到所述第一电源域和所述第一分压模块；所述第二BUCK输出第二电源域供电电压到所述第一电源域和所述第二分压模块；

所述第一分压模块输出第一电源域的分压电压到MUX1的第一输入端；所述第二分压模块输出第二电源域的分压电压到MUX1的第二输入端；

本实施例中，所述DVS负载电压存储器、DVS控制模块、数模转换模块集成在所述芯片内部；其余模块集成在PMIC内部。

本实施例动态电压调整装置的工作流程包括，电源域负载获取单元实时监控第一电源域负载和第二电源域负载，获取各电源域负载等级，判断单元判断是否有电源域负载等级和供电电压存储单元中存储的该电源域供电电压不匹配，如果有，触发DVS控制单元从DVS负载电压存储器获取不匹配的电源域的负载等级对应的电压值；

如果判断单元判断到两个电源域的负载等级和供电电压均不匹配，则依次执行第一电源域动态电压调整和第二电源域动态电压调整；如果判断单元判断到仅第一电源域的负载等级和供电电压不匹配，则仅需执行第一电源域动态电压调整；如果判断单元判断到仅第二电源域的负载等级和供电电压不匹配，则仅需执行第二电源域动态电压调整。

第一电源域动态电压调整：

DVS控制单元将第一电源域负载等级对应的电压值发送到数模转换器；控制所述MUX0选通第一输出端；控制所述MUX1选通第一输出端；数模转换器将第一电源域负载等级对应的电压值转换为第一电源域模拟参考电压发送到比较器的第一输入端；第一分压模块对第一BUCK输出电压进行分压生成第一电源域分压电压并通过MUX1输出到比较器的第二输入端；比较器对两个输入端的电压进行比较获得第一电源域电压差值通过MUX0发送到第一BUCK；第一BUCK根据所述第一电源域电压差值调整第一电源域的供电电压。

第二电源域动态电压调整：

DVS控制单元将第二电源域负载等级对应的电压值发送到数模转换器；控制所述MUX0选通第二输出端；控制所述MUX1选通第二输出端；数模转换器将第二电源域负载等级对应的电压值转换第二电源域模拟参考电压发送到比较器的第一输入端；第二分压模块对第二BUCK输出电压进行分压生成第二电源域分压电压并通过MUX1输出到比较器的第二输入端；比较器对两个输入端的电压进行比较获得第二电源域电压差值通过MUX0发送到第二BUCK；第二BUCK根据所述第二电源域电压差值调整第二电源域的供电电压。

本发明实施例公开的动态电压调整装置和方法与通过I2C控制实现动态电压调整的方式相比，通过DVS控制模块获取电源域负载等级对应的电压值数字量，直接通过数模转换模块转换为电源域的模拟参考电压输出控制PMIC动态调整电源域的供电电压，数模转换所需的时间仅为10微秒级别，避免了使用I2C控制机制串行排序和操作系统调度带来的延迟，加快了动态电压调整的响应时间。

与采用GPIO控制实现动态电压调整的方式，本发明动态电压调整装置和方法可以减少所需的信号线数量，从而减少了芯片和PMIC之间的控制引脚，有利于减少芯片面积，降低芯片功耗。以本发明实施例的第二种具体实施方式为例，每个电源域仅需要一条信号线即可实现电源域的动态电压调整。且每个电源域所需的信号线数量不会随着电源域负载等级的变化而变化，具有更强的通用性。

本领域的一般技术人员显然应该清楚并且理解，本发明所举的以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明。在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种动态电压调整DVS装置，用于芯片电源域供电电压动态调整，所述芯片包括至少一个电源域，其特征在于，所述装置包括：

DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；

DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；

数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压；

比较器模块，比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域电压差值，发送给电源管理集成电路PMIC调整电源域的供电电压；

供电电压存储单元，用于存储电源域当前供电电压；

电源域负载获取单元，用于获取电源域的负载情况，并根据所述电源域的负载情况获取电源域负载等级；

判断单元，判断是否有负载等级与当前供电电压不匹配的电源域，如果有，触发DVS控制单元；

DVS控制单元，在所述判断单元的触发下，根据电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取电源域负载等级对应的电压值。

2.根据权利要求1所述的装置，所述芯片包括多个电源域，其特征在于：

所述数模转换模块包括多个数模转换器；所述比较器模块包括多个比较器；所述多个数模转换器和所述多个比较器与所述多个电源域一一对应；各所述数 模转换器分别生成对应电源域的模拟参考电压，发送到对应比较器；各所述比 较器分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压，生成对应电源域的电压差值， 发送给所述PMIC。

3.一种动态电压调整DVS装置，用于芯片电源域供电电压动态调整，所述芯片包括多个电源域，其特征在于，所述装置包括：

DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；

DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；

数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压；

比较器模块，比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域电压差值，发送给电源管理集成电路PMIC调整电源域的供电电压；

所述数模转换模块包括一个数模转换器；所述比较器模块包括多个比较器；所述数模转换器生成各所述电源域的模拟参考电压；

所述装置还包括：

第一单路输入多路输出选择器；所述第一单路输入多路输出选择器的输入端从所述数模转换器获取各电源域的模拟参考电压，所述第一单路输入多路输 出选择器的多个输出端和所述多个比较器与所述多个电源域一一对应；

各所述比较器分别从所述第一单路输入多路输出选择器的对应输出端获取对应电源域的模拟参考电压，各所述比较器分别从所述PMIC获取对应电源域的 供电电压，各所述比较器分别生成对应电源域的电压差值，发送给所述PMIC；

所述第一单路输入多路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。

4.一种动态电压调整DVS装置，用于芯片电源域供电电压动态调整，所述芯片包括多个电源域，其特征在于，所述装置包括：

DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；

DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；

数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压；

比较器模块，比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域电压差值，发送给电源管理集成电路PMIC调整电源域的供电电压；

所述数模转换模块包括多个数模转换器；所述比较器模块包括一个比较器；

所述装置还包括：

第一多路输入单路输出选择器；其多个输入端和所述多个数模转换器与所述多个电源域一一对应；

各所述数模转换器分别生成对应电源域的模拟参考电压，发送到所述第一多路输入单路输出选择器的对应输入端；

第二单路输入多路输出选择器；其多个输出端与所述多个电源域一一对应；分别发送对应电源域的电压差值到所述PMIC;

第二多路输入单路输出选择器；其多个输入端与所述多个电源域一一对应；分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压；

所述比较器从所述第一多路输入单路输出选择器的输出端获取各电源域的模拟参考电压，从第二多路输入单路输出选择器获取各电源域的供电电压，生 成各电源域的电压差值发送所述第二单路输入多路输出选择器的输入端；

所述第二单路输入多路输出选择器控制端、第一多路输入单路输出选择器控制端和所述第二多路输入单路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。

5.一种动态电压调整DVS装置，用于芯片电源域供电电压动态调整，所述芯片包括多个电源域，其特征在于，所述装置包括：

DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；

DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；

数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参考电压；

比较器模块，比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域电压差值，发送给电源管理集成电路PMIC调整电源域的供电电压；

所述数模转换模块包括一个数模转换器；所述比较器模块包括一个比较器；所述数模转换器生成各电源域的模拟参考电压发送给所述比较器；所述比较器 生成各电源域的电压差值；

所述装置还包括：

第三单路输入多路输出选择器；其多个输出端与所述多个电源域一一对应；分别发送对应电源域的电压差值到所述PMIC;

第三多路输入单路输出选择器；其多个输入端与所述多个电源域一一对应；分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压；

所述比较器从所述第三多路输入单路输出选择器的输出端获取各电源域的供电电压；发送各电源域的电压差值到所述第三单路输入多路输出选择器输入端；

所述第三单路输入多路输出选择器控制端、第三多路输入单路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于：

所述装置包括至少一个分压模块；所述至少一个分压模块与所述至少一个电源域一一对应；所述分压模块的分压比与其对应的电源域的供电电压增益值匹配；

各所述分压模块分别对对应电源域的供电电压进行分压，获得对应电源域的分压电压；所述比较器模块获取的电源域供电电压为所述电源域的分压电压。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于：

所述DVS负载电压存储器、所述DVS控制模块和所述数模转换模块集成在所述芯片中。

8.一种动态电压调整方法，其特征在于，包括：

获取电源域的负载等级，根据电源域负载等级获取对应电压值；

对获取的对应电压值进行数模转换，生成电源域的模拟参考电压；

将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，生成电源域的电压差值；

根据电源域的电压差值调整电源域的供电电压；

所述获取电源域的负载等级，根据电源域负载等级获取对应的电压值包括：

获取电源域的负载；根据电源域的负载获取电源域负载等级；

判断是否有电源域的负载等级与该电源域当前供电电压不匹配，如果有，根据电源域负载等级获取对应的电压值。

9.根据权利要求8所述的方法，所述电源域有多个，其特征在于：

所述对获取的对应电压值进行数模转换，生成电源域的模拟参考电压包括：

并行或依次对所获取的多个电源域的对应电压值进行数模转换，生成各电源域的模拟参考电压；

所述将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，生成电源域的电压差值包括：

并行或依次将各电源域的模拟参考电压与该电源域的供电电压进行比较，生成各电源域的电压差值。

10.根据权利要求8～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述将电源域的模拟参考电压与电源域的供电电压进行比较，获取电源域的电压差值包括：

对电源域供电电压进行分压，获得电源域的分压电压；

将所述电源域的分压电压与该电源域的模拟参考电压进行比较，生成该电源域的电压差值；

其中，所述分压的分压比与所述电源域供电电压增益值匹配。