CN108345376A - 低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片，包括：主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电；所述主状态机与所述芯片收发器握手；所述主状态机通知从状态机与所述中央处理器和存储器握手；所述从状态机与所述中央处理器和存储器分别握手；其中，所述主状态机工作在低频时钟域，所述从状态机工作在高频时钟域。本申请提供的低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片，由于从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器工作在相同的高频时钟域，相较于处于不同的时钟域，在进行芯片唤醒的时候，避免每一次跨时钟域同步延迟两个时钟周期，有助于降低低功耗芯片的唤醒时间，如此提高低功耗芯片的性能。

Description

低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片

技术领域

本申请涉及芯片技术领域，尤其涉及一种低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片。

背景技术

低功耗芯片唤醒是将低功耗芯片在非工作模式转换至工作模式，低功耗芯片唤醒时间是指从非工作模式到工作模式所用的时间，低功耗芯片唤醒时间是衡量芯片品质的一个重要指标。

低功耗蓝牙芯片是一种常用的低功耗芯片，图1为一种典型低功耗蓝牙芯片的基本结构图。如图1所示低功耗蓝牙芯片包括电源管理器、芯片收发器、中央处理器和存储器。电源管理器工作在低频时钟域，如32KHz；芯片收发器、中央处理器和存储器工作在在高频时钟域，如32MHz。为实现低功耗蓝牙芯片的低功耗性能，其在非工作状态时，电源管理器将一直处于低频时钟域的工作状态，而芯片收发器、中央处理器和存储器则会掉电。当需要将低功耗蓝牙芯片唤醒的时候，电源管理器检测到中断信号并给芯片收发器、中央处理器和存储器上电，然后电源管理器分别与芯片收发器、中央处理器和存储器进行握手，待握手成功后实现低功耗芯片唤醒。

然而由于电源管理器与芯片收发器、中央处理器以及存储器工作在不同的时钟域，在进行每次握手时候需要跨时钟域同步，通常在跨时钟域同步的时候需要两个低频时钟周期时间的延迟。如此根据握手信号的数量，实现低功耗蓝牙芯片唤醒进行电源管理器分别与芯片收发器、中央处理器和存储器的握手需要两倍握手信号数量的低频时钟周期时间。这个低功耗蓝牙芯片唤醒时间相对于低功耗蓝牙芯片工作频率相对过长，导致低功耗蓝牙芯片唤醒速率低，影响了低功耗蓝牙芯片的性能。

发明内容

本申请提供了一种低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片，降低低功耗芯片的唤醒时间，提高低功耗芯片的性能。

第一方面，本申请提供了一种低功耗芯片唤醒方法，所述方法包括：

主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电；

所述主状态机与所述芯片收发器握手；

所述主状态机通知从状态机与所述中央处理器和存储器握手；

所述从状态机与所述中央处理器和存储器分别握手；其中，所述主状态机工作在低频时钟域，所述从状态机工作在高频时钟域。

第二方面，本申请还提供了一种低功耗芯片唤醒装置，所述装置包括：主状态机和从状态机，所述主状态机工作在低频时钟域，所述从状态机工作在高频时钟域；

所述主状态机用于：给芯片收发器、中央处理器和存储器上电；与所述芯片收发器握手；通知所述从状态机与所述中央处理器和存储器握手；

所述从状态机用于：接收所述主状态机的通知，与所述中央处理器和存储器分别握手。

第三方面，本申请还提供了一种低功耗芯片，所述芯片包括上述第二方面所述的低功耗芯片唤醒装置，从而实现以第一方面所述低功耗芯片唤醒方法。

本申请提供的一种低功耗芯片唤醒方法、装置及低功耗芯片，当接收芯片唤醒通知时，主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电，且主状态机与芯片收发器握手；当主状态机与芯片收发器握手成功后，主状态机通知从状态机进行与中央处理器和存储器握手，从状态机与中央处理器和存储器分别握手。在本申请中，主状态机工作在低频时钟域，从状态机工作在高频时钟域，即从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器工作做在相同的高频时钟域。在进行芯片唤醒前，主状态机随电源管理器一直工作的低频时钟域；当接收到芯片唤醒通知时，主状态机先给芯片收发器、中央处理器和存储器分别上电，然后与芯片收发器握手，唤醒芯片收发器；在唤醒芯片收发器后，主状态机通知从状态机与中央处理器和存储器握手，从状态机与中央处理器和存储器分别握手，唤醒中央处理器和存储器，如此实现低功耗芯片的唤醒。在本申请提供的低功耗芯片唤醒方法中，由于从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器工作在相同的高频时钟域，相较于处于不同的时钟域，在进行从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器握手唤醒的时候，避免每一次跨时钟域同步延迟两个时钟周期，有助于降低低功耗芯片的唤醒时间，如此提高低功耗芯片的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种典型低功耗蓝牙芯片的基本结构图；

图2为本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法的结构流程图；

图3为现有技术图1中低功耗芯片唤醒结构图；

图4为图3中低功耗芯片唤醒结构图对应的低功耗芯片唤醒时序图；

图5本申请实施例提供低功耗芯片唤醒方法的低功耗芯片唤醒结构图；

图6为图5中低功耗芯片唤醒结构图对应的低功耗芯片唤醒时序图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现低功耗芯片的低功耗效果，主状态机工作在低频时钟域且在芯片处于休眠、空闲等非工作模式时一直处于工作状态；从状态机、芯片收发器、中央处理器和存储器工作在高频时钟域，在芯片处于休眠、空闲等非工作模式时会掉电。根据芯片各个功能模块的工作性能要求确定从状态机、芯片收发器、中央处理器和存储器工作时钟，比如32MHz、64MHz或96MHz等等，为降低低功耗芯片的功耗，电源管理器工作在相对较低的时钟域，如32KHz。其中，低频时钟域与高频时钟域是相对感念，相比于32MHz、64MHz和96MHz的时钟域，32KHz的时钟域则为低时钟域，32MHz、64MHz或96MHz的时钟域则为高频时钟域。低功耗芯片的时钟域不局限于上述示例中提供的，可根据芯片的具体使用需求进行选择。当将芯片从非工作模式转换为工作模式时，需要进行芯片唤醒，芯片从非工作模式转换为工作模式所用时间为低功耗芯片唤醒时间。

参照附图2，本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法包括：

S101：主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电。

当芯片处于休眠等非工作状态时，芯片接收到中断信号或芯片重置信号，电源管理器接收到中断信号，启动主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电。主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器通电；具体可选的，分别打开芯片收发器、中央处理器和存储器的电源开关。

S102：所述主状态机与所述芯片收发器握手。

待芯片收发器、中央处理器和存储器上电完成后，高频时钟由芯片收发器输出，主状态机首先与芯片收发器握手进行芯片收发器唤醒。当芯片收发器被唤醒后，芯片收发器输出高频时钟。主状态机与芯片收发器的一次握手是通过完成一次握手信号的收发交互。

具体的，主状态机与芯片收发器握手，包括主状态机向芯片收发器发送握手请求信号，接收芯片收发器发送的握手反馈信号。主状态机向芯片收发器发送Request信号，接收芯片收发器返回的Acknowledge信号，完成主状态机与芯片收发器握手，实现芯片收发器的唤醒。当芯片收发器返回Acknowledge信号后，低功耗芯片便具有高频时钟。

S103：所述主状态机通知从状态机与所述中央处理器和存储器握手。

在主状态机与芯片收发器握手成功后，主状态机通知从状态机开始与其它模块进行握手工作，从状态机接收主状态机的握手通知，主状态机通过与从状态机握手完成通知从状态机与所述中央处理器和存储器进行握手，即主状态机向从状态机发出握手请求，如主状态机向从状态机发出握手请求HANDSHAKEREQ＝1。

S104：所述从状态机与所述中央处理器和存储器分别握手。

从状态机接收主状态机的握手请求后，从状态机与中央处理器和存储器的分别握手，从状态机与中央处理器和存储器依次进行握手。

具体的，从状态机先与中央处理器握手，然后与存储器握手，包括：从状态机向中央处理器发送握手请求信号，接收中央处理器发送的握手反馈信号；从状态机与存储器发送握手请求信号，接收存储器发送的握手反馈信号。主状态机向中央处理器发送Request信号，接收中央处理器返回的Acknowledge信号；主状态机向存储器发送Request信号，接收存储器返回的Acknowledge信号。从状态机与中央处理器和存储器依次进行握手，但是先后顺序不局限于先进行中央处理器握手再进行存储器握手。

在本申请具体实施方式中，根据芯片收发器、中央处理器与存储器的实际需要，确定握手次数。

进一步的，在本申请具体实施方式中，当从状态机分别与中央处理器和存储器握手成功后，从状态机向主状态机反馈握手成功信号，用于提示从状态机完成与中央处理器和存储器握手。具体的，从状态机向主状态机反馈HANDSHAKEACK＝1。

在本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法中，主状态机工作在低频时钟域，从状态机工作在高频时钟域，即从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器工作在相同的高频时钟域。在进行芯片唤醒前，主状态机一直工作的低频时钟域；当接收到芯片唤醒通知时，主状态机先给芯片收发器、中央处理器和存储器分别上电，然后与芯片收发器握手，唤醒芯片收发器；在唤醒芯片收发器后，主状态机通知从状态机与中央处理器和存储器握手，从状态机与中央处理器和存储器分别握手，唤醒中央处理器和存储器，如此实现低功耗芯片的唤醒。由于从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器工作在相同的高频时钟域，相较于处于不同的时钟域，在进行从状态机与芯片收发器、中央处理器和存储器握手唤醒的时候，避免每一次跨时钟域同步延迟两个时钟周期，有助于降低低功耗芯片的唤醒时间，如此提高低功耗芯片的性能。

下面结合具体的实例对本申请提供的低功耗芯片唤醒方法进行说明。

假设低功耗芯片中，电源管理器工作在32KHz的低频时钟域，芯片收发器、中央处理器和存储器工作在32MHz的高频时钟域。同时，假设芯片收发器唤醒需要进行一次握手，中央处理器需要两次握手，存储器需要一次握手。

如附图1所示的现有技术中，完成低功耗芯片唤醒，主要是电源管理器检测到中断信号并给芯片收发器、中央处理器和存储器上电，待上电完成后电源管理器分别与芯片收发器、中央处理器和存储器依次进行握手。图3为现有技术图1中低功耗芯片唤醒结构图，图4为图3低功耗芯片唤醒结构图对应的低功耗芯片唤醒时序图。

由附图3和4可知，电源管理器与芯片收发器握手，首先电源管理器发出Request信号，接收到芯片收发器返回的Acknowledge信号后，要做32MHz到32KHz的跨时钟域同步，通常跨时钟域同步需要两个32KHz时钟周期，那么从发出Request到Acknowledge被电源管理器使用，整个过程最快需要2个32KHz的时钟周期时间。同理，当进行电源管理器与中央处理器握手整个过程最快需要4个32KHz的时钟周期时间；当进行电源管理器与存储器握手整个过程最快需要2个32KHz的时钟周期时间。如此，采用现有方法进行图1中低功耗芯片唤醒最快需要8个32KHz的时钟周期时间。

通过本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法，完成低功耗芯片唤醒，主要是通过电源管理器的主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电，且主状态机与芯片收发器握手；当主状态机与芯片收发器握手成功后，主状态机通知从状态机进行与中央处理器和存储器握手，从状态机与中央处理器和存储器分别握手。图5为本申请实施例提供低功耗芯片唤醒方法的低功耗芯片唤醒结构图，图6为图5低功耗芯片唤醒结构图对应的低功耗芯片唤醒时序图。

由附图5和6可知，主状态机与芯片收发器握手，首先主状态机发出Request信号，接收到芯片收发器返回的Acknowledge信号后，要做32MHz到32KHz的跨时钟域同步，通常跨时钟域同步需要两个32KHz时钟周期，那么从发出Request到Acknowledge被主状态机使用，整个过程最快需要2个32KHz的时钟周期时间；主状态机通知从状态机进行与中央处理器和存储器握手，即主状态机与从状态机握手，主状态机发出握手请求HANDSHAKEREQ＝1，接收从状态机反馈HANDSHAKEACK＝1，要做32MHz到32KHz的跨时钟域同步，通常跨时钟域同步需要两个32KHz时钟周期，那么从发出Request到Acknowledge被主状态机使用，整个过程最快需要2个32KHz的时钟周期时间；由于从状态机与中央处理器和存储器都工作在32MHz时钟域，每次握手最快需要2个32MHz时钟周期，当进行从状态机与中央处理器握手整个过程最快需要4个32MHz的时钟周期时间，当进行从状态机与存储器握手整个过程最快需要2个32MHz的时钟周期时间,32MHz的时钟周期与32KHz的时钟周期相比，可忽略。如此通过本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法进行芯片唤醒，最快需要4个32KHz的时钟周期时间。

比较上述现有技术中低功耗芯片唤醒方法中实现芯片唤醒所需时间与本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法中实现芯片唤醒所需时间，可得本申请提供的低功耗芯片唤醒方法可有效缩减低功耗芯片唤醒时间，有助于提高低功耗芯片性能。且在上述实例中，低功耗芯片的模块数量较少，到进行唤醒握手的次数也相对较少，当随着低功耗芯片的模块数量不断增多时，芯片唤醒需要握手的次数也不短增多，记芯片唤醒需要握手的次数为N，采用现有技术进行芯片唤醒最少需要2N个32KHz的时钟周期时间，采用本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法最多需要(4×32KHz+2N×32MHz)的时钟周期时间。如此可看出本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法可有效缩减低功耗芯片唤醒时间，有助于提高低功耗芯片性能。

基于本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法，本申请还提供了一种低功耗芯片唤醒装置，所述装置包括：主状态机和从状态机，所述主状态机工作在低频时钟域，所述从状态机工作在高频时钟域；

所述主状态机用于：给芯片收发器、中央处理器和存储器上电；与所述芯片收发器握手；通知所述从状态机与所述中央处理器和存储器握手；

所述从状态机用于：接收所述主状态机的通知，与所述中央处理器和存储器分别握手。

主状态机与从状态机为存储计算机程序或指令的载体，该程序或指令用于执行实现本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒方法的步骤。

本申请提供的低功耗芯片唤醒装置中，所述与所述芯片收发器握手，包括：向所述芯片收发器发送握手请求信号，接收所述芯片收发器发送的握手反馈信号。

本申请提供的低功耗芯片唤醒装置中，分别与所述中央处理器和存储器握手，包括：向所述中央处理器发送握手请求信号，接收所述中央处理器发送的握手反馈信号；

当接收到所述中央处理器发送的握手反馈信号后，所述从状态机向所述存储器送握手请求信号，接收所述存储器发送的握手反馈信号。

本申请提供的低功耗芯片唤醒装置中，所述从状态机还用于：当所述从状态机分别与所述中央处理器和存储器握手成功后，向所述主状态机反馈握手成功信号。

基于本申请实施例提供的低功耗芯片唤醒装置，本申请还提供了一种低功耗芯片，所述芯片包括上述实施例提供的任意一种低功耗芯片唤醒装置。

本申请实施例提供的低功耗芯片，如低功耗蓝牙芯片，采用上述低功耗芯片唤醒装置。有助于降低芯片唤醒时间，提高功耗芯片的性能。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种低功耗芯片唤醒方法，其特征在于，所述方法包括：

主状态机分别给芯片收发器、中央处理器和存储器上电；

所述主状态机与所述芯片收发器握手；

所述主状态机通知从状态机与所述中央处理器和存储器握手；

所述从状态机与所述中央处理器和存储器分别握手；其中，

所述主状态机工作在低频时钟域，所述从状态机工作在高频时钟域。

2.根据权利要求1所述的低功耗芯片唤醒方法，其特征在于，所述主状态机与所述芯片收发器握手，包括：

所述主状态机向所述芯片收发器发送握手请求信号，接收所述芯片收发器发送的握手反馈信号。

3.根据权利要求1所述的低功耗芯片唤醒方法，其特征在于，所述从状态机分别与所述中央处理器和存储器握手，包括：

所述从状态机向所述中央处理器发送握手请求信号，接收所述中央处理器发送的握手反馈信号；

当接收到所述中央处理器发送的握手反馈信号后，所述从状态机向所述存储器送握手请求信号，接收所述存储器发送的握手反馈信号。

4.根据权利要求1所述的低功耗芯片唤醒方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述从状态机分别与所述中央处理器和存储器握手成功后，所述从状态机向所述主状态机反馈握手成功信号。

5.一种低功耗芯片唤醒装置，所述装置包括：主状态机和从状态机，所述主状态机工作在低频时钟域，所述从状态机工作在高频时钟域；其特征在于，

所述主状态机用于：给芯片收发器、中央处理器和存储器上电；与所述芯片收发器握手；通知所述从状态机与所述中央处理器和存储器握手；

所述从状态机用于：接收所述主状态机的通知，与所述中央处理器和存储器分别握手。

6.根据权利要求5所述的低功耗芯片唤醒装置，其特征在于，所述与所述芯片收发器握手，包括：

向所述芯片收发器发送握手请求信号，接收所述芯片收发器发送的握手反馈信号。

7.根据权利要求5所述的低功耗芯片唤醒装置，其特征在于，与所述中央处理器和存储器分别握手，包括：

向所述中央处理器发送握手请求信号，接收所述中央处理器发送的握手反馈信号；

当接收到所述中央处理器发送的握手反馈信号后，所述从状态机向所述存储器送握手请求信号，接收所述存储器发送的握手反馈信号。

8.根据权利要求5所述的低功耗芯片唤醒装置，其特征在于，所述从状态机还用于：

当所述从状态机与所述中央处理器和存储器分别握手成功后，向所述主状态机反馈握手成功信号。

9.一种低功耗芯片，其特征在于，所述芯片包括权利要求5-8任意一项所述的低功耗芯片唤醒装置。